[發明專利]熱浸鍍用Zn-Al-Si-Ni合金鍍層及熱浸鍍方法

有效

• 申請號: 201510972847.0
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN105483591B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 涂浩;魏大圣;周圣潔;蘇旭平;王建華
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C23C2/06
• 分類號: C23C2/06;C23C2/02;C22C18/04;C22C1/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及熱浸鍍鋅技術領域，具體涉及一種熱浸鍍Zn?Al?Si?Ni合金鍍層及其熱浸鍍方法。所述的合金鍍層，其特征在于：Al的含量控制在20~30wt.%，Si含量控制在0.1~0.4wt.%，Ni含量控制在0.01~0.1wt.%，其余為Zn。本發明旨在通過Si、Ni協同作用解決Al含量為20~30wt.%的鋅鋁共析合金鍍層綜合性能不理想，特別是耐蝕性較差的問題。

技術領域

本發明屬于熱浸鍍鋅技術領域，涉及一種鋼材熱浸鍍用Zn-Al-Si-Ni合金鍍層及其熱浸鍍方法。

背景技術

熱浸鍍鋅鋁作為一種具有優良耐腐蝕性能的涂層技術，兼顧了鋁的耐久保護性和鋅的陽極保護性，其鍍層的綜合性能比純鋅鍍層的性能更優越，在橋梁、建筑鋼結構、汽車、礦山機械及造船方面得到廣泛應用；其中Galvalume 合金鍍層因其具有優良的耐腐蝕性能，得到廣泛應用，但其因較高的鋁含量，浸鍍溫度較高，導致鐵鋁之間的放熱反應加劇，鍍層變厚，成型能力較差。同時浸鍍過程中熔池中產生的底渣嚴重影響到了產品質量及生產效率，目前還沒有措施能夠徹底解決這一難題。

眾所周知，鋁含量為20~30wt.%的鋅鋁合金又具有良好的超塑性，但由于室溫綜合性能不佳，尤其是耐腐蝕性能較差，共析成分合金的應用受到極大限制； Si在熱浸鍍鋅鋁過程中起著關鍵作用，它通過改變浸鍍合金體系的相平衡關系，形成能與基體緊密結合的含硅抑制層（Fe₂Al₅+），阻隔鐵基體與熔體的直接接觸，控制鐵-鋁反應速度，使工藝變得可以控制，Ni能細化鍍層組織，提高鍍層的耐蝕性能，在熱浸鍍純鋅鍍層中有著廣泛的應用；由于Ni單一作用的效果不顯著，往往通過與其他合金元素協同添加在鍍鋅層和鋅鋁鍍層中來改善鍍層的組織與性能。但是，目前尚未發現在鍍鋅層和鋅鋁合金鍍層中同時添加Si、Ni的技術方案。

Ni、Si的協同作用不僅能抑制鐵鋁之間的放熱反應，解決鍍層超厚的問題，還能細化晶粒，提高鍍層的耐腐蝕性能；由于鋁含量的降低有效降低鐵鋁之間的放熱反應，提高熔體密度，使浸鍍過程中不會形成底渣且產渣量減少；因此，采用本發明的熱浸鍍Zn-Al-Si-Ni合金鍍層實施浸鍍具有優異的綜合性能，既可以通過現有的連續鍍鋅生產線獲得，也能采用批量浸鍍工藝實現。

發明內容

本發明的目的在于開發出一種新型鋅鋁合金，解決Al含量為20~30wt.%的鋅鋁共析合金室溫下綜合性能不理想特別是耐蝕性較差的問題，通過Ni、Si協同作用，改變浸鍍合金體系的相平衡關系，形成能與基體緊密結合的含硅抑制層；抑制鐵鋁之間的放熱反應，解決鍍層超厚問題，細化鍍層組織，提高鍍層的耐蝕性能、成型性能，生產出綜合性能優異的鋅鋁合金鍍層，更好的應用于要求較高的熱浸鍍產品。

一種熱浸鍍用Zn-Al-Si-Ni合金鍍層，其特征在于：其成份按照質量百分比計算，Al的含量控制在20~30wt.%，Si含量控制在0.1~0.4wt.%，Ni含量控制在0.01~0.1wt.%，其余為Zn。

眾所周知，鋁含量為20~30wt.%的鋅鋁合金又具有良好的超塑性，但由于室溫綜合性能不佳，尤其是耐腐蝕性能較差，共析成分合金的應用受到極大限制。

通過向Zn-Al熔池中添加0.1~0.4wt.%Si，可以獲得厚度較薄、耐蝕性能較好的鋅鋁硅鍍層，Si在熱浸鍍鋅鋁過程中起著關鍵作用，它通過改變浸鍍合金體系的相平衡關系，形成能與基體緊密結合的含硅抑制層（Fe₂Al₅+），阻隔鐵基體與熔體的直接接觸，控制鐵-鋁反應速度，使工藝變得可以控制。

Si含量低于0.1wt.%時，由于達不到相穩定存在的熱力學條件，抑制鐵鋁反映速度不明顯，鍍層較厚；而Si含量過高時，鋅池流動性變差，產生較多的鋅渣，嚴重影響了鍍層的整體性能，鍍層中靠近基體的一側的中間合金層與基體結合的不夠緊密，有微小裂紋產生，表現出一定的脆性，成型性能較差，特別是耐蝕性能較差。