[發明專利]一種稀釋熔融鋅液的合金及其熔煉方法

有效

• 申請號: 201310592108.X
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103695712A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 苗立賢;李斌;陳立
• 申請（專利權）人: 山東華彩新材料有限公司
• 主分類號: C22C18/00
• 分類號: C22C18/00;C22C1/02
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務所 37207
• 代理人: 姚德昌

技術領域

????本發明涉及熱鍍鋅生產工藝領域，具體地說是一種稀釋熔融鋅液的合金及其熔煉方法。

背景技術???????????

????據有關資料統計，世界上每年因腐蝕而報廢的金屬材料和設備約相當于生產量的20%，由于金屬腐蝕而造成的經濟損失約占國民經濟總產值的2~4%，特別是鋼制結構件受腐蝕后的損壞更大，除直接損耗以外，還會造成結構件強度降低，產生安全隱患。鋼鐵制件熱鍍鋅是目前應用最廣泛和最有效的防銹蝕方法之一，應用比較廣泛，主要應用于塔桅類、鋼結構工程、鋼格板、交通設施等幾個方面。所謂熱鍍鋅就是將固體金屬鋅錠通過加熱的鋼鐵容器俗稱“鋅鍋”，把金屬鋅錠熔化為440~445℃的鋅液，而后經過預處理后的鋼鐵制件在干燥情況下浸入熔融鋅液中，鋼鐵制件在鋅液中通過化學、物理擴散等反應，在鋼鐵基體組織內形成鐵鋅合金層；最后鋼鐵件離開鋅液面后，其表面涂覆（粘附）一層金屬鋅，完成整個熱浸鋅過程。鋼制件熱鍍鋅所用的鋅耗約占整個熱鍍鋅生產成本的75%左右，企業把降低鋅耗作為降低生產成本的重中之重，力爭把鋅耗降到最低程度，是企業共同追求的目標。

目前，在鋼制件熱鍍鋅生產中，為改善鋼制件批量熱鍍鋅時金屬鋅的流動性，減薄鍍鋅層的厚度，降低金屬鋅的消耗，常采用的方法有：（1）提高金屬鋅液的溫度，但溫度超過460℃以上時熱鍍鋅，往往適得其反，溫度越高反而鋅層越厚，研究證明，鋅液流動性和溫度關系不大，固體鋅錠熔化后就具備一定的流動性，進一步提高鋅液的溫度流動性幾乎保持不變。實際上鋅液的流動性主要取決于鋅液中的鐵含量，即鐵含量越高鋅液的流動性就越差，這樣就得不到較薄的鍍鋅層；同時鋼制件易出現變形和色差，表面色澤不一致，鍍鋅層失去金屬鋅的光澤；另外因鋅對鐵的浸蝕，將加速熔鋅容器的損壞，減少鋅鍋的使用壽命。但是鋅液溫度在435-445℃之間時，鋅液的流動性差，會增加鍍層厚度而增加金屬鋅的消耗。（2）向鋅液中添加金屬鋁。鋅液中含有一定的金屬鋁后，可以阻止鐵鋅反應的速度，降低鐵鋅合金層的厚度，對降低金屬鋅的消耗有一定作用。但是直接向金屬鋅液中添加金屬鋁時，因金屬鋁較金屬鋅輕得多，造成鋁分子在鋅液上懸浮，鋁不能很好地與鋅液均勻混合；且鋁的熔點（660.4℃）較金屬鋅的熔點（419.5℃）高得多，不易與熔化后的金屬鋅混合均勻，因此限制了單純使用金屬鋁作為降低金屬鋅消耗的措施。?

發明內容

????為解決上述存在的技術問題，本發明提供了一種稀釋熔融鋅液的合金及其熔煉方法，提高金屬鋅的流動性，減少鍍鋅層的厚度，降低熱鍍鋅過程中金屬鋅的消耗，降低生產成本。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種稀釋熔融鋅液的合金，按重量百分比計的原料組成為：鋁2-3.5%、錫5-7%、鉍1.5-2.0%、稀土合金0.4?-0.6?%，余量為鋅。

所述合金中各成分的純度為：鋁≥99.995%，錫≥99.99%，鉍≥99.95%。

所述稀土合金中包括質量分數為30-32%的鑭和68-70%的鈰。

該稀釋熔融鋅液的合金的熔煉方法，包括以下步驟：

（1）按重量配比稱取各合金成分；

（2）將石墨坩堝緩慢加熱，在350-400℃預熱2-2.5小時；

（3）把鋅錠分割成塊，緩慢放入石墨坩堝中；繼續加熱使鋅錠在460-500℃下熔化成鋅液；

（4）向鋅液中緩慢加入金屬鋁，加熱使之緩慢熔化完畢；然后加入金屬錫，直至金屬錫熔化完畢；??

（5）將干燥的金屬鉍、稀土合金分別放入兩個不銹鋼絲網兜中，預熱到100-150℃，調整合金液的溫度至440-450℃，將金屬鉍、稀土合金網兜緩慢放入熔融的鋅液中；

（6）待以上金屬全部熔化后，攪拌均勻，撈出浮渣，將合金液澆鑄成合金錠。

在鋼鐵制件熱鍍鋅生產中，采用上述合金屬元素增加金屬鋅液流動性的綜合因素為：

???（1）鋁（Al）：呈銀白色，屬面心立方結構，相對原子量為26.98，密度為2.7g/cm³，熔點660℃。使用的商品鋅中不存在鋁元素，當鋅液中鋁含量為5%時鋅和鋁發生共晶反應，共晶溫度為382℃，這時鋅液熔點最低（熔點溫度=共晶溫度），低于金屬鋅的熔點（419.5℃）。可以說在鍍鋅溫度不變時，鋅液的熔點從419.5℃下降到382℃，溫度差達38℃，即熔點越低，鋅液的流動性越好。在鋼制件熱鍍鋅生產中，金屬鋅液中當含有0.025~0.05%的鋁時其積極效果有：