[發明專利]一種含鋯元素的熱鍍用鋅鋁鎂合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201811136722.4
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109402450A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 周國榮;張明明;項才益;孫慧杰;滕新營;蔣艷芬;趙振路
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C22C18/04
• 分類號: C22C18/04;C22C1/03;C22C1/06;C23C2/06
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 孔娟

本發明涉及金屬材料防腐領域，特別涉及一種含鋯元素的熱鍍用鋅鋁鎂合金及其制備方法。所述含鋯元素的熱鍍用鋅鋁鎂合金由Zn、Al、Mg和Zr元素組成，所述合金中各組分質量百分比如下：Al：4.0～5.0 wt.%、Mg：0.05～0.15 wt.%、Zr：0.05～0.5 wt.%、余量為Zn。本發明通過向鋅鋁鎂合金中添加適量的鋯元素，大大提高了合金的形核率，使初生相的形核點增多，富鋅相的分布更加均勻，并使鋅鋁二元共晶組織變得更加細小和致密，細化了熱浸鍍鋅鋁鎂合金的顯微組織，并且提高熱浸鍍鋅鋁鎂合金的耐腐蝕性能和抗劃傷性。

技術領域

本發明涉及金屬材料防腐領域，特別涉及一種含鋯元素的熱鍍用鋅鋁鎂合金及其制備方法。

背景技術

金屬材料在制造和使用過程中容易發生腐蝕，導致大量的材料浪費。目前的主要鋼鐵材料防腐技術有電鍍、熱浸鍍、熱噴涂及噴漆等方法，而熱浸鍍作為其中一種方法具有無可比擬的優勢，如：熱浸鍍產品的鍍層與金屬基體的結合強度高、耐久保護性強、浸鍍工藝對工件形狀和尺寸具有良好的適應性，成本較低等。熱浸鍍鋅合金鍍層現已廣泛應用于家電、建筑、車輛船只、石油以及機電產業。而目前國內外應用較廣泛的熱浸鍍鋅合金主要包括Galfan (Zn-5%Al-RE)合金、Super Zinc (Zn-4.5%Al-0.1%Mg)、Galvalume (Al-43.5%Zn-1.6%Si)以及ZAM (Zn-6%Al-3%Mg) 熱浸鍍鋅合金。

“Super Zinc”合金是日本鋼鐵研究中心在1985年研發出的，成分為Zn-4.5%Al-0.1%Mg。在大氣中經過十個月的暴露實驗所得的結果表明，熱浸鍍Super Zinc合金鋼板比普通的熱浸鍍鋅鋼板耐蝕性提高一倍以上，可部分替代熱浸鍍純鋅板。

研究表明，Zr元素能顯著提高純鋁的硬度，對晶粒也有一定的細化作用，且可以提高合金的耐腐蝕性。中國專利檢索表明：在鋅或鋁合金中加入少量的鈦、鋯或者稀土元素，可以有效的改善鋅或鋁合金的微觀組織和綜合性能。

公開號為CN103014581B的中國發明專利一種熱浸鍍鋅鋁鎂鋯合金及其制備方法公開了一種熱浸鍍鋅鋁鎂鋯合金及其制備方法，該對比文件所述合金的各種成分的質量百分含量為：Al4.5-6.5%、Mg3.0-4.0%、Zr0.25-0.75%、余量為Zn，但是該專利公開的合金中鎂含量過高，增加了工業成本，鎂合金在高溫下極易燒損，對制備環境要求嚴格，且鎂含量高影響鍍層表面質量，鍍層表面呈灰色。并且鎂含量不同也會導致形成的合金組織有所差別，鎂含量高時主要形成雙六面體的MgZn₂相，導致合金性能有所差異。

目前，還沒有通過添加鋯元素改善Zn-4.5%Al-0.1%Mg熱浸鍍合金的報道，本發明通過在Zn-4.5%Al-0.1%Mg熱浸鍍合金中添加適量的鋯元素，發現了一種耐腐蝕性和抗劃傷性更好的熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層合金成分。

發明內容

本發明的目的是提供一種含鋯元素的熱鍍用鋅鋁鎂合金，將鋯元素以中間合金的形式加入到鋅鋁鎂合金中，用于改善合金的顯微組織，并提高其耐腐性以及抗劃傷性。本發明還提供了該熱浸鍍鋅合金的制備方法。

為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案為：

一種含鋯元素的熱鍍用鋅鋁鎂合金，所述合金由Zn、Al、Mg和Zr元素組成。

優選地，所述熱鍍用鋅鋁鎂鋯合金，其特征在于，所述合金中各組分質量百分比如下：Al：4.0～5.0 wt.%、Mg：0.05～0.15 wt.%、Zr：0.05～0.5 wt.%、余量為Zn。

一種上述含鋯元素的熱鍍用鋅鋁鎂合金，采用以下步驟：

（1）稱量Zn塊、Al塊、AlMg中間合金、AlZr中間合金；

（2）將石墨坩堝放至電阻爐中預熱至暗紅色，將Al塊放置于坩堝中，然后將電阻爐升溫至700～720℃；