[發(fā)明專利]一種可免助鍍劑的鋼用Sn基鍍層或軟釬料

在審

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• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113652575A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 張曉峰;劉春燕;李建文;陳宇
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: C22C13/00
• 分類號: C22C13/00;C23C2/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 史麗紅

本發(fā)明公開一種可免助鍍劑的鋼用Sn基鍍層或軟釬料，合金包括如下質量百分比的組分：Zn為1～20％，Cu為1～20％，Ni為1～5％，Ti為1～5％，余量為Sn。本發(fā)明的SnZnNiCuTi五元合金中活性元素的選擇是針對鋼材中的主要組織鐵素體與珠光體來提升Sn基鍍層或軟釬料的潤濕性：Zn兼有降低鍍層或釬料熔點與改善潤濕性的作用；Cu、Ni、B(由Ni帶入的微量硼元素)則主要用于改善對鐵素體及其晶界的潤濕性；Ti主要用作對鐵素體晶粒的脫氧還原以及對珠光體中滲碳體的反應潤濕；同時利用Sn對Cu、Ni、Ti的溶解能力，使之均勻分散，并呈液態(tài)，以保證這些合金元素具備必要的活度。

技術領域

本發(fā)明涉及材料領域，具體涉及一種可免助鍍劑的鋼用Sn基鍍層軟釬料。

背景技術

在鋼材表面涂、鍍Sn基覆層可以起到防腐延壽的作用，也可為鋼材的后續(xù)應用(如焊接)提供便利條件，進一步拓展其使用范圍。涂、鍍層的制備技術包括兩個重要方面：一是涂鍍層的配方；二是涂鍍方法。

目前，根據(jù)鋼材的形狀不同，工業(yè)化鍍錫的涂鍍方法主要有鋼帶連續(xù)鍍錫與軸承鋼背離心鑄造鍍錫技術，其中鍍錫薄鋼板俗稱馬口鐵，按生產(chǎn)工藝分為“熱浸鍍鍍錫鋼板”和“電鍍錫鋼板”。而傳統(tǒng)涂鍍層的配方主要為純Sn、商用Sn基軟釬料(Sn-37Pb，Sn-0.7Cu)、巴氏合金(SnSbCu)。

熱浸鍍法的鍍錫層與鋼帶界面為冶金結合(通過利用助鍍劑與Sn反應生成的FeSn2層再與液態(tài)錫結合)，厚度較厚且不均勻，涂層厚度也難以控制，消耗錫量較大，效率低；同時鍍前須用氯化物鹽類水溶液助鍍劑。

而采用離心鑄造將巴氏合金澆注在瓦背(通常為鋼背)內表面時，為了防止固態(tài)鋼背與液態(tài)巴氏合金形成的液/固界面潤濕性不良，導致界面不致密、甚至鋼背與巴氏合金脫離的缺陷，需要在鋼背內表面清洗后，還需涂覆氯化物鹽水溶液作為溶劑，以去除鋼背內表面的氧化膜，然后還要先進行掛錫工序，最后再進行巴氏合金澆注。

傳統(tǒng)涂鍍層純Sn、商用Sn基軟釬料(Sn-37Pb，Sn-0.7Cu)、巴氏合金(SnSbCu)在涂、鍍鋼材時對鋼材表面的去膜能力差，其原因主要有兩方面：一是其所含合金元素不具備通過化學反應途徑破除鋼板表面氧化膜的能力；二是受合金系與工藝溫度的制約，不具備對Fe的顯著溶解能力，從而喪失了利用物理機制去膜的途徑。因此，通常需借助溶劑(助鍍劑)、釬劑的化學輔助作用與工裝的機械作用(如超聲振動)，破除固態(tài)鋼材基體表面的氧化膜，才能實現(xiàn)液/固(L/S)界面的致密化潤濕。

另外，當鋼材厚度較厚時(如≥3mm)，由于表面液態(tài)鍍層金屬向鋼材內部的散熱加劇，鋼材表面原子激活所需時間將延長；尤其是卷裝變困難，因此無法采用現(xiàn)成的馬口鐵的成卷熱浸鍍流水線工藝。綜上所述，對較厚鋼板研發(fā)可免用助鍍劑的Sn基鍍層的必要性更加凸顯。

發(fā)明內容

現(xiàn)有技術中存在問題是傳統(tǒng)純Sn、商用Sn基軟釬料(Sn-37Pb，Sn-0.7Cu)、巴氏合金(SnSbCu)對鋼材表面的去膜能力差，在不用助鍍劑進行熱浸鍍工況下對表面粗磨時會出現(xiàn)大片層狀剝離的狀況，需要利用氯鹽的水溶液作助鍍劑，導致工序增加、不利于環(huán)保的問題。本發(fā)明目的在于提供一種可免助鍍劑的鋼用Sn基鍍層或軟釬料，通過選用不同活性元素，并采用合適的途徑將其加入到低熔點Sn基合金中來提高對鋼材表面的潤濕性，無需涂覆任何氯鹽類助鍍劑，具有能自行去膜、減排環(huán)保的特點。

本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種可免助鍍劑的鋼用Sn基鍍層或軟釬料，合金包括如下質量百分比的組分：Zn為1～20％，Cu為1～20％，Ni為1～5％，Ti為1～5％，余量為Sn。