[發明專利]一種熱浸鍍含硅Galfan合金鍍層及熱浸鍍方法

在審

• 申請號: 201510095488.5
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104818444A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 王建華;李凱良;蘇旭平;涂浩;彭浩平
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C23C2/06
• 分類號: C23C2/06;C22C18/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及熱浸鍍技術領域，特別涉及一種添加硅元素的Galfan合金鍍層及其熱浸鍍方法。

背景技術

現代工業和科學技術的發展，對材料的表面性能提出了越來越高的要求，材料表面處理是提提高材料表面性能的一種重要手段；工業上應用最多的鋼鐵材料，在大氣環境中會受到程度不同的腐蝕，為了保證鋼鐵產品的耐腐蝕性能，延長使用壽命，必須尋求經濟而有效的鋼鐵防護方法。

熱浸鍍鋅作為一種有效的鋼鐵表面防護工藝被廣泛應用于鋼鐵構件的防護上，熱浸鍍鋅是將表面經清洗、活化后的鋼鐵浸于液態鋅中，通過鐵鋅之間的反應擴散在鋼鐵表面生成鐵鋅金屬間化合物層的過程；目前世界各國除大量生產熱浸鍍鋅鋼板、鋼管和鋼絲這些半成品鍍鋅產品外，對許多成品構件如輸電鐵塔、線路金具、高速公路防護欄、路燈桿、橋梁及建筑鋼結構，都已規定采用熱浸鍍鋅防護。

純鋅鍍層具有優良的犧牲防護作用，但鍍層耐用期短；熱浸鍍鋁層致密，耐用期長，但陰極保護能力差，鋅鋁合金鍍層則兼顧了鋅的陰極保護性和鋁的耐久保護性，其鍍層的各種性能較純鋅或純鋁鍍層的性能優越，防腐蝕性能更是比同等厚度的純鋅鍍層高出許多。

Galfan合金是20世紀70年代比利時冶金研究中心在國際鉛鋅組織的支持下研制開發的鍍層合金，其成分為Zn-5wt.％Al-RE。該合金具有較強的耐腐蝕性能，其鍍層產品的耐蝕性能約是普通鍍鋅層的2－3倍，無論是在戶外、在潮濕環境、或在海洋氣候等惡劣環境中，該合金鍍層鋼絲的抗腐蝕性能均比普通鍍鋅層、電鍍鋅優越，因此熱浸鍍Galfan合金鍍層產品被廣泛研究和使用。

但Galfan鍍層產品在實際應用中通常會彎曲、打結，由此引發的鍍層開裂會嚴重影響鍍層的耐蝕性，從而影響產品的使用壽命。因此利用硅元素和稀土元素之間的協同作用，提高鍍層的抗開裂性，有效提高Galfan合金的耐蝕性成為鍍鋅工作者的追求。

發明內容

本發明的目的是降低鍍層開裂性，提高Galfan合金鍍層耐蝕性，提供一種含硅的熱浸鍍Galfan合金鍍層以及該鍍層的熱浸鍍方法。

一種含硅的熱浸鍍Galfan合金鍍層，其特征在于：所述熱浸鍍Galfan合金鍍層含有質量百分比為0.01%~0.1%的硅。

進一步地，所述熱浸鍍Galfan合金鍍層的組分，按照重量百分比計算為：鋁：4.5~5.5；鑭鈰混合稀土：0.01~0.1；硅：0.01~0.1；不可避免的雜質：≤0.5；鋅：余量。

圖1為熱浸鍍含硅0.03%的Galfan合金鍍層照片，從圖中可以看出，鍍層表面光潔，無漏鍍、氣泡等缺陷。

為了控制合金層的厚度，本發明中在Galfan合金中添加0.01%~0.1%的硅，圖2為添加0.03%硅的Galfan合金鍍層SEM照片，圖中鐵基體與外層凝固組織之間的一條黑線即為鐵鋁抑制層，從圖中可以看出該抑制層厚度均勻，厚度范圍在500nm~1500nm之間，外圍凝固組織為伴有少量塊狀富鋅相的致密的鋅鋁共晶組織。

本發明還提供上述的含硅的熱浸鍍Galfan合金鍍層的熱浸鍍方法，包括熔煉含硅的熱浸鍍Galfan合金鍍層的步驟，對鋼鐵材料進行鍍前處理的步驟和熱浸鍍的步驟，其特征在于：熱浸鍍的溫度控制在480℃~500℃，浸鍍時間為30s~180s。

進一步的，在熔煉含硅的熱浸鍍Galfan合金鍍層的步驟中，使用一種混合熔鹽作為覆蓋劑，用以除去熔池表面的雜質，該混合熔鹽成分組成按照重量百分比計算為：46%~55%氯化鈉、30%~38%氯化鉀、5%~10%氯化鋰、3%~6%氟鋁酸鈉和5.5%~8%氟化鉀。

本發明的最佳浸鍍溫度為480℃~500℃，相比于傳統鍍鋅溫度430℃~460℃提高了20℃~60℃，在此溫度范圍下鋅池流動性更好，可獲得表面光潔度更高的鍍層，圖3中(a)和(b)分別為430℃和480℃浸鍍出的樣品宏觀照片。