[發明專利]一種通過添加Nd提高鑄態鋅鋁共晶合金耐蝕性的方法

在審

• 申請號: 201811067529.X
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109136597A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 張陽明;楊得龍;楊慷;王志剛;趙亞東;翟雁;楊建軍;呂掌權;劉嵩
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C18/04
• 代理公司: 安陽市智浩專利代理事務所(普通合伙) 41116
• 代理人: 楊紅軍

本發明公開了一種通過添加Nd提高鑄態鋅鋁共晶合金耐蝕性的方法。包括如下步驟：采用Al、Zn和Al?Nd中間合金為原料，在中頻感應爐中鑄造鋅鋁共晶合金；采用石墨坩堝，通入CO₂保護氣氛，熔煉溫度600~800℃，保溫時間20~40min，模具預熱溫度150~300℃，澆鑄冷卻速度0.02~10K/s；所得鋅鋁共晶合金中Nd元素含量為0.01~0.30wt%，Al元素含量為3~7wt%，余量為Zn及不可避免的雜質。通過上述方式，本發明提供的方法可以使鑄態鋅鋁共晶合金中的共晶組織細化、均勻，提高Al₂O₃膜在合金表面的完整性，使腐蝕產物更加致密，從而大幅提高鑄態鋅鋁共晶合金的耐蝕性。

技術領域

本發明涉及金屬材料制備領域，特別是涉及一種通過添加Nd元素提高鑄態鋅鋁共晶合金耐蝕性的方法。

背景技術

鋼在不同環境中容易發生化學或電化學腐蝕，導致其功能失效。熱鍍鋅是提高鋼在空氣中耐蝕性的最簡單有效的技術之一。商品化的Zn-5wt.%Al共晶合金涂層因其優異的延展性、高耐腐蝕性能和成形性能而被廣泛用于汽車工業。

鋅和鋁都是比較活潑的金屬。鋁在中性環境中會形成致密的Al₂O₃鈍化膜，保護金屬免受進一步的腐蝕。但在鋅鋁共晶合金中，由于富鋁相和富鋅相之間的電位差，會導致相界面處發生電化學腐蝕，加速晶間腐蝕速度，破壞Al₂O₃鈍化膜。因此，熱鍍鋅鋁共晶合金的腐蝕速度較快，通常作為犧牲陽極法使用。

提高鋅鋁共晶合金的耐蝕性，以延長作為犧牲陽極的熱鍍鋅鋁共晶合金的使用壽命，有助于延長被保護合金的服役時間，降低防腐蝕成本，對拓展鋅鋁共晶合金的工業應用范圍具有重要意義。

Nd元素作為我國儲量豐富的一種稀土元素，被證實可改善鎂合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性。而目前國內外并無添加Nd元素改善鋅鋁共晶合金耐蝕性的相關專利。

發明內容

本發明的目的是提供一種通過添加Nd元素提高鑄態鋅鋁共晶合金耐蝕性的方法。

為實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：提供一種通過添加Nd元素提高鑄態鋅鋁共晶合金耐蝕性的方法，包括步驟：采用純度為99.9%的Al、純度為99.9%的Zn和Al-Nd中間合金為原料，在頻率為150～10000Hz的中頻感應爐中鑄造鋅鋁共晶合金；采用石墨坩堝，通入CO₂保護氣氛，熔煉溫度600~800℃，保溫時間20~40min，模具預熱溫度150~300℃，澆鑄冷卻速度0.02~10K/s；所得鋅鋁共晶合金中Nd元素含量為0.01~0.30wt%。

所述的頻率為150～10000Hz的中頻感應爐，是為了使熔煉過程中電磁攪拌效果好，減少偏析。

所述的熔煉溫度600~800℃，保溫時間20~40min，該熔煉條件可發生固態相變，使鑄態鋅鋁共晶合金中的共晶組織細化、均勻。

所述的模具預熱溫度150~300℃，澆鑄冷卻速度0.02~10K/s，是為了使鑄態鋅鋁共晶合金中在凝固過程中組織均勻，避免出現缺陷和內應力。

所述的鋅鋁共晶合金由如下質量百分比的組元組成：3~7wt%Al，0.01~0.30wt%Nd，余量為Zn及不可避免的雜質。