[發(fā)明專利]一種添加Gd提升鑄態(tài)Zn-5Al鍍層材料耐蝕性能的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210365821.X
• 申請(qǐng)日: 2022-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN115354325A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向嵩;周小朝;石維;譚元標(biāo);冀宣名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C30/00
• 分類號(hào): C23C30/00;C22C18/04
• 代理公司: 西安渭之藍(lán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61282
• 代理人: 劉振

本發(fā)明公開了一種添加Gd提升鑄態(tài)Zn?5Al鍍層材料耐蝕性能的方法，將石墨坩堝和純鋁放入720℃的井式爐中，經(jīng)過(guò)15分鐘，待純鋁融化后，將爐溫迅速降至600℃加入預(yù)熱的純鋅，保溫15分鐘待純鋅融化后將爐溫迅速升至720℃并用鋁箔包裹事先準(zhǔn)備的總重量0.4％的C₂Cl₆精煉劑分3次加入，并且在720℃下將預(yù)熱的中間合金加入并機(jī)械攪拌20分鐘；最后，倒入預(yù)熱的模具中冷卻至室溫得到Zn?5Al?xGd(x＝0.01～0.12wt％)鍍層材料。本發(fā)明所制備的Zn?5Al?xGd鍍層材料的組織更加的均勻，耐腐蝕性能有較大的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及Zn-5Al鍍層材料合金化熔煉過(guò)程，具體是一種添加Gd提升鑄態(tài)Zn-5Al鍍層材料耐蝕性能的方法。

背景技術(shù)

Zn-5Al(wt％)合金具有優(yōu)越的延展性、較好的耐腐蝕性和成型性能，所以Zn-5Al(wt％)合金主要用作防腐鍍層，被廣泛應(yīng)用于汽車和橋梁纜索鋼絲。這種合金鍍層含有5wt％的鋁，屬于鋅鋁體系中的共晶成分。但是在一些惡劣的環(huán)境里容易因?yàn)楦g而失效。所以提升Zn-5Al(wt％)鍍層材料的耐腐蝕性能是非常有必要的。在現(xiàn)有技術(shù)中有記載稀土元素?fù)诫s可以提高鋅鋁合金的耐蝕性能，但是并沒(méi)有給出稀土元素?fù)诫s在鋅鋁合金中的具體含量，也沒(méi)有給出能達(dá)到的最優(yōu)耐蝕性能指標(biāo)，本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)，偶然獲得了稀土元素?fù)诫s在鋅鋁合金中含量，并且獲得了預(yù)料不到的技術(shù)效果。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提高鑄態(tài)Zn-5Al鍍層材料耐蝕性能的方法，利用稀土Gd作為合金化元素，通過(guò)控制和優(yōu)化Zn-5Al鍍層材料內(nèi)部微觀組織，實(shí)現(xiàn)組織細(xì)化，來(lái)達(dá)到提升Zn-5Al鍍層材料耐腐蝕性能的目的。

技術(shù)方案：為了更加貼合工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，所以本工作采用的都是普通井式爐在空氣中進(jìn)行熔煉的，本發(fā)明的是一種提高鑄態(tài)Zn-5Al鍍層材料耐蝕性能的方法，包括準(zhǔn)備材料、材料預(yù)熱、熔煉、加精煉劑和冷卻五個(gè)步驟，所制備的Zn-5Al鍍層材料，當(dāng)Gd的添加量為0時(shí)，Zn-5Al合金的極化電阻為217.5Ω/cm²；當(dāng)Gd的添加量為0.04wt％時(shí)，Zn-5Al合金的極化電阻為509.4Ω/cm²。該工作首次將Gd添加到Zn-5Al合金中，提升了Zn-5Al鍍層材料耐腐蝕性能。具體步驟如下：

步驟一：準(zhǔn)備材料，普通井式爐(為了此方法能更加廣泛的應(yīng)用)、純鋅(≥99.995％)、純鋁(≥99.997％)、含稀土元素Gd的中間合金Al-10Gd(wt％)(由于純稀土元素容易被氧化，所以選擇了經(jīng)真空熔煉的Al-10Gd(wt％)中間合金)、石墨坩堝和剛玉坩堝。

步驟二：將純鋅、純鋁、含稀土元素Gd的中間合金Al-10Gd(wt％)、石墨坩堝和剛玉坩堝放置200℃的干燥箱中預(yù)熱。

步驟三：將石墨坩堝和純鋁放入720℃的井式爐中，靜置15分鐘待純鋁融化后，將爐溫迅速降至600℃加入預(yù)熱的純鋅，保溫15分鐘。待純鋁融化后，將爐溫迅速降至600℃加入預(yù)熱的純鋅，保溫15分鐘。

步驟四：待純鋅融化后將爐溫迅速升至720℃并用鋁箔包裹事先準(zhǔn)備的總重量0.4％的C₂Cl₆精煉劑分3次加入，并且在720℃下將預(yù)熱的中間合金加入并機(jī)械攪拌20分鐘。

步驟五：將熔融態(tài)的合金倒入預(yù)熱的模具中冷卻至室溫即可。

當(dāng)Gd的添加量為0時(shí)，Zn-5Al合金的極化電阻為217.5Ω/cm²；當(dāng)Gd的添加量為0.042wt％時(shí)，Zn-5Al-0.042Gd合金的極化電阻為509.4Ω/cm²。該工作首次將稀土元素Gd(0.01～0.12wt％)添加到Zn-5Al合金中，提升了Zn-5Al鍍層材料的耐腐蝕性能，不僅為鋼鐵防護(hù)提供更優(yōu)鍍層材料，也將為合金的耐蝕性能的研究提供參考。

有益效果