[發明專利]一種高耐蝕高強韌加工性能優良Zn-Cu-Ti-Mo合金與板材及制備方法

有效

• 申請號: 202110694272.6
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113512667B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 祁明凡;李靜媛;郭文暉;劉愛森;郝冰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C18/00
• 分類號: C22C18/00;C22C18/02;C22C1/03;B21B3/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明公開了一種高耐蝕高強韌成形性能優良Zn?Cu?Ti?Mo合金與板材及其制備方法，所述合金與板材成分的質量百分數為：Cu 0.05～1.0％，Ti 0.05～0.2％，Mo 0.02～0.3％，其余為Zn和不可避免的雜質；即通過往Zn?Cu?Ti合金中加入微量的Mo元素，降低成分過冷，Mo元素以MoZn₇相形式分布在基體中，促進形核，細化晶粒，強化Cu和Ti固溶，降低應力集中；同時Mo元素引入均勻微觀組織，細化和勻化TiZn₁₅和CuZn₄相，加速合金及板材表面致密鈍化膜形成，提高合金耐蝕性能；另外，Mo元素加入很好的解決了Zn?Cu?Ti合金軋制過程中板材邊部開裂問題。本發明不僅提高了Zn?Cu?Ti合金與板材的力學性能和腐蝕性能，同時改善其加工成形性能，提高收得率，在成本不增的前提下大幅提升板材品質，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及鋅合金制備及冶煉技術領域，特別是涉及一種高耐蝕高強韌加工性能優良Zn-Cu-Ti-Mo合金與板材及其制備方法。

背景技術

在歐美發達國家，Zn-Cu-Ti合金板材主要用于機場、學校、教堂和展覽館等建筑物的屋頂和外墻材料，由于具有長達80年以上的持久特性和媲美人體皮膚般的自修復特性，且極具建筑色彩表現力，故而特別適合應用于城市的標志性建筑。面對國內堪稱世界上最大規模的建筑行業以及對Zn-Cu-Ti板材巨大的實際市場需求，我國自主研發和生產Zn-Cu-Ti合金板材，實現“以產頂進”和充分發揮鋅資源的優勢，具有相當的緊迫性和顯著的經濟效益與社會價值。

目前來看，盡管Zn-Cu-Ti合金板材在普通環境中一般有著長達80年以上的使用壽命，但在沿海、鹽堿等惡劣環境中使用壽命卻明顯縮短，且惡劣環境建筑施工困難，因此大都希望該環境中的建筑物可以有更長的服役壽命；同時，現有的Zn-Cu-Ti板材力學性能偏低，雖然易折彎加工成形，但也會導致其在施工現場加工過程時出現皺褶不平的現象，同時力學性能低易導致屋面材料風揭、漏水等危險發生；另外，現有的Zn-Cu-Ti合金在軋制過程中邊部往往會有邊裂現象，因此需要裁邊，導致收得率降低；綜上來看，很有必要開發出更耐腐蝕、力學性能優異、加工成形性能優良、成本低的建筑用鋅合金板材，使其不僅滿足歐洲EN988標準，且綜合性能顯著優于歐美的萊茵鋅、法鋅、西班牙鋅等產品。

發明內容

本發明的目的在于解決現有Zn-Cu-Ti合金與板材力學性能偏低、加工過程易邊裂、鹽堿酸性等惡劣環境耐蝕性能仍低于預期等問題，提供了一種高耐蝕高強韌加工性能優良Zn-Cu-Ti-Mo合金與板材及其制備方法，該方法制備的Zn-Cu-Ti-Mo合金板材與常規Zn-Cu-Ti合金板材相比，具有更優異的耐蝕性能、更高的力學性能，且軋制過程邊部不開裂，施工現場加工板型好、折彎不出現微裂紋。

本發明通過往Zn-Cu-Ti合金中引入微量的Mo元素，降低成分過冷，Mo元素以MoZn₇第二相形式分布在基體中，促進形核，細化晶粒，降低應力集中，Mo元素的引入也增大Cu、Ti元素固溶，減少TiZn₁₅和CuZn₄相析出，增強固溶強化主導作用，因此Zn-Cu-Ti-Mo合金與板材具有更為優異的力學性能。Mo元素的引入細化和勻化TiZn₁₅和CuZn₄相，加速合金及其板材表面致密鈍化膜形成，且形成的鈍化膜比Zn-Cu-Ti合金要更致密、更堅固，另外Mo元素的引入也降低基體與第二相的電位差，從而提高合金與板材的耐蝕性能。另外，本發明通過Cu-Mo/Ti-Mo/Cu-Ti-Mo中間合金形式引入Mo元素的同時避免Mn、Si、Al、Mg等元素的帶入，從而保證Zn-Cu-Ti-Mo合金板材優良的蠕變性能和折彎性能。本發明實施其目的的具體技術方案是：

一種高耐蝕高強韌加工性能優良Zn-Cu-Ti-Mo合金與板材，其特征在于，所述合金與板材各個成分的質量百分數為：Cu 0.05～1.0％，Ti 0.05～0.2％，Mo 0.02～0.3％，其余為Zn和不可避免的雜質。