一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法和添加劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法和添加劑，所述方法包括：在鋼材熱浸鍍鋁或鋁合金時(shí)，向鋁或鋁合金熔體中添加金屬鈉和/或混合稀土，其中，混合稀土包括Ce和La。利用本發(fā)明的方法，能夠減少鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層表面針孔漏鍍?nèi)毕荨?br> 【專利說明】一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法和添加劑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法和添加劑，更具體地 說，涉及一種能夠減少鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層表面針孔漏鍍?nèi)毕莸脑阡撹F制件 表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法和在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層時(shí)使用的添加劑。

【背景技術(shù)】
[0002] 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中，被大量使用的鍍層鋼材制件主要是鍍鋅鋼材。然而，有許多 部門，如石油化工、煤化工、燃?xì)鈸Q熱工業(yè)、船舶工業(yè)、硫酸制造工業(yè)以及化肥工業(yè)，在不能 使用碳鋼材料及鍍鋅鋼材的情況下，大量使用了含有高鎳鉻的合金鋼材。由于這種鋼材價(jià) 格昂貴，因此鍍鋁鋼材及鋁合金鍍層鋼材是其理想的代用品，國(guó)內(nèi)其應(yīng)用愈來愈廣泛。
[0003] 鋼材熱浸鍍鋁或鋁合金時(shí)，對(duì)鋼材的前處理工藝要求極其苛刻，這是因?yàn)樵谶M(jìn)入 鍍鍋前，對(duì)鋼材表面清潔度要求極其嚴(yán)格，這樣才能保證鋁液或鋁合金液對(duì)鋼材表面充分 的浸潤(rùn)，最終鋼材從鍍鍋出來后形成的鍍層平滑光亮，無漏鍍。
[0004] 然而，在大量的工業(yè)實(shí)踐條件下，發(fā)現(xiàn)鋼材表面即使清潔非常干凈，表面形成的鍍 層還是會(huì)有大量的針孔狀漏鍍。由于鋁在鋼材表面不具備犧牲陽(yáng)極防護(hù)能力，因此這些針 孔漏鍍會(huì)迅速成為腐蝕的起源地，最終造成整個(gè)鍍層失效。鋼鐵制件在熱鍍鋁或鋁合金時(shí)， 表面鍍層容易出現(xiàn)針孔狀漏鍍?cè)斐闪舜罅坎缓细癞a(chǎn)品，增加了制造商成本，限制了這一鍍 層產(chǎn)品在相關(guān)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決鋼鐵制件熱鍍鋁或鋁合金時(shí)產(chǎn)生針孔漏鍍的問題，提出 了一種解決方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服熱鍍鋁或鋁合金時(shí)產(chǎn)生針孔漏鍍的問題，本發(fā)明的一方面涉及一種在鋼 鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其特征在于在鋼材熱浸鍍鋁或鋁合金時(shí)，向鋁或鋁 合金熔體中添加金屬鈉和/或混合稀土，其中，混合稀土包括Ce和La。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，金屬鈉的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可為： 0. 002%?0. 04%。優(yōu)選地，金屬鈉的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可為0. 02%。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，混合稀土的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可為： 0.03%?0.3%。優(yōu)選地，混合稀土的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可為0. 1%。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，Ce和La的質(zhì)量比可為1 :25至2 :1。
[0010] 本發(fā)明的另一方面涉及一種用于在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的添加劑， 其特征在于所述添加劑在熱浸鍍鋁或鍍鋁合金時(shí)被添加到鋁或鋁合金熔體中，包括金屬鈉 和/或混合稀土，其中，混合稀土包括Ce和La。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述添加劑中金屬鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：〇. 6-57. 1%，混合稀土 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：42. 9-99. 4%。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述添加劑中鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：16. 7%，混合稀土的質(zhì)量分 數(shù)為：83. 3%。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，Ce和La的質(zhì)量比可為I :25至2 :1。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的方法以及添加劑可以用于下述鋁或鋁合金熔體：商業(yè)純鋁、鋁硅合 金、Galvalume 合金、Galfan 合金、Zn-23% A1-0. 2% Si 合金或 Zn-IO% Al 合金。然而本 發(fā)明不限于此，其也可以用于其它鋁或鋁合金熔體。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將參照本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，然而，本發(fā)明可以以 許多不同的形式來實(shí)施例，而不局限于下面所闡述的實(shí)施例。相反，提供下面的實(shí)施例使得 本公開將是徹底的和完整的，并將把本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法可 以包括下述步驟：在鋼材熱浸鍍鋁或鋁合金時(shí)，向鋁或鋁合金熔體中添加金屬鈉和/或混 合稀土，其中，混合稀土包括Ce和La。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方法可以用于普通的鋼材熱浸鍍鋁或鋁合金工藝。 因此，為了簡(jiǎn)要起見，將省略與現(xiàn)有技術(shù)中的方法和步驟相同的方法和步驟的描述。
[0018] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在添加金屬鈉時(shí)，金屬鈉的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為：0.002%?0.04%。優(yōu)選地，金屬鈉的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0· 02%〇
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在添加混合稀土?xí)r，混合稀土的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為：〇. 03%?0. 3%。優(yōu)選地，混合稀土的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0· 1%〇
[0020] 金屬鈉與混合稀土的添加順序可以不受限制。例如，可以先添加金屬鈉，再添加混 合稀土。另一方面，也可以先添加混合稀土，再添加金屬鈉。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，金 屬鈉可以與混合稀土一起添加。
[0021] 本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的混合稀土包括Ce和La，其中，Ce和La的質(zhì)量比可以 是 1 :25 至 2 :1。
[0022] 在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，鋁或鋁合金熔體可以包括商業(yè)純鋁、鋁硅合金、 Galvalume (55% Al-43. 4% Zn-L 6% Si)合金、Galfan (Zn-5% Al)合金、Zn-23% A1-0. 2% Si合金或Zn-10% Al合金。然而本發(fā)明不限于此，本發(fā)明的方法可以用于其它鋁或鋁合金 熔體。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，一種用于在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層 的添加劑，其特征在于所述添加劑在熱浸鍍鋁或鍍鋁合金時(shí)被添加到鋁或鋁合金熔體中， 所述添加劑包括金屬鈉和/或混合稀土，其中，混合稀土包括Ce和La。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述添加劑中金屬鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：0. 6-57. 1%，混合 稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：42. 9-99. 4%。優(yōu)選地，所述添加劑中鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：16. 7%，混合稀 土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：83. 3%。
[0025] 不期望受理論的限制，但在熱浸鍍鋁或鍍鋁合金的過程中，產(chǎn)生針孔漏鍍的原因 可能有：第一，鋁或鋁合金熔液中存在大量的氧化物顆粒。鋼材熱浸鍍鋁或鋁合金時(shí)熱鍍鋅 不同的是，鋁的熔點(diǎn)高，因此熱鍍鋁或含鋁合金時(shí)，鍍液溫度一般在500?750°C之間。這樣 高的溫度下，鋁的活性非常高，與空氣中的氧氣反應(yīng)形成氧化物，因而熱鍍鋁液或鋁合金液 中存在一定量的氧化物顆粒。第二，鋁的特性之一是在高溫下容易吸收溶解氫氣。在鍍層 凝固時(shí)，溶解的氫氣被釋放出來，因此會(huì)形成針孔。尤其在高溫高濕度條件下，這一現(xiàn)象會(huì) 更為明顯。
[0026] 利用本發(fā)明的上述實(shí)施例，在鍍鋁或鍍鋁合金時(shí)，當(dāng)利用本發(fā)明的方法添加金屬 鈉和/或混合稀土或者添加根據(jù)本發(fā)明的添加劑時(shí)，能夠清除鋁或鋁合金熔液中懸浮的氧 化物顆粒，并且能夠在熔液表面形成保護(hù)層，阻礙鋁形成氧化物。同時(shí)，還能夠起到凈化熔 液、提高熔液在鋼材表面浸潤(rùn)性的作用。因此，能夠克服熱鍍鋁或鋁合金時(shí)產(chǎn)生針孔漏鍍的 問題。
[0027] 下面將參照更具體的示例來更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0028] 示例 1
[0029] 一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0030] 混合稀土（Ce+La) :0· 03% ;
[0031] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0032] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0033] 示例 2
[0034] 一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0035] 金屬鈉：0.002%;
[0036] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0037] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0038] 示例 3
[0039] 一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0040] 混合稀土（Ce+La) :0· 3% ;
[0041] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0042] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0043] 示例 4
[0044] 一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0045] 金屬鈉：0.04%;
[0046] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0047] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0048] 示例 5
[0049] 一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0050] 混合稀土（Ce+La) :0· 05% ;
[0051] 金屬鈉：0.002%;
[0052] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0053] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0054] 示例 6
[0055] -種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0056] 混合稀土（Ce+La) :0· 05% ;
[0057] 金屬鈉：0.004%;
[0058] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0059] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0060] 示例 7
[0061] -種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0062] 混合稀土（Ce+La) :0· 1% ;
[0063] 金屬鈉：0.004%;
[0064] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0065] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0066] 示例 8
[0067] -種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0068] 混合稀土（Ce+La) :0· 1% ;
[0069] 金屬鈉：0.02%;
[0070] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0071] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0072] 示例 9
[0073] -種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0074] 混合稀土（Ce+La) :0· 2% ;
[0075] 金屬鈉：0.03%;
[0076] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0077] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0078] 示例 10
[0079] -種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，向鋁或鋁合金熔體中添加 金屬鈉和混合稀土元素中的一種或兩種，其加入量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
[0080] 混合稀土（Ce+La) :0· 3% ;
[0081] 金屬鈉：0.04%;
[0082] 其余為不可避免的雜質(zhì)。
[0083] 上述錯(cuò)或錯(cuò)合金恪體包括但不限于商業(yè)純錯(cuò)、錯(cuò)娃（Al-Si)合金、Galvalume (55% 八1-43.4%211-1.6%51)合金、631^111(211-5%六1)合金、211-23%六1-0.2%51合金、211-10% Al合金。
[0084] 對(duì)比示例
[0085] -種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其中，將鋼鐵制件直接浸入到 鋁或鋁合金熔體中，所述鋁或鋁合金熔體包括但不限于商業(yè)純鋁、鋁硅（Al-Si)合金、 Galvalume (55% Al-43. 4% Zn-L 6% Si)合金、Galfan (Zn-5% Al)合金、Zn-23% A1-0. 2Si 合金、Zn-10% Al合金。
[0086] 對(duì)上述示例以及對(duì)比示例所得的鍍鋁或鍍鋁合金鋼鐵制件進(jìn)行測(cè)試，以觀察其表 面出現(xiàn)針孔漏鍍的情況，并將結(jié)果記錄在下面的表1中。
[0087] 表 1 :
[0088]

【權(quán)利要求】
1. 一種在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的方法，其特征在于在鋼材熱浸鍍鋁或鋁 合金時(shí)，向鋁或鋁合金熔體中添加金屬鈉和/或混合稀土，其中，混合稀土包括Ce和La。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，金屬鈉的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為：0.002%?0.04%。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，金屬鈉的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為〇. 02%。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，混合稀土的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為：〇. 03%?0. 3%。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，混合稀土的添加量占鋁或鋁合金熔體的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為〇. 1 %。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，Ce和La的質(zhì)量比為1 :25至2 :1。
7. -種用于在鋼鐵制件表面鍍鋁層、鍍鋁合金層的添加劑，其特征在于所述添加劑在 熱浸鍍鋁或鍍鋁合金時(shí)被添加到鋁或鋁合金熔體中，包括金屬鈉和/或混合稀土，其中，混 合稀土包括Ce和La。
8. 如權(quán)利要求7所述的添加劑，特征在于，所述添加劑中金屬鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 0. 6-57. 1 %，混合稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：42. 9-99. 4%。
9. 如權(quán)利要求8所述的添加劑，其特征在于，所述添加劑中鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：16. 7%， 混合稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：83. 3%。
10. 如權(quán)利要求7所述的添加劑，其特征在于，Ce和La的質(zhì)量比為1 :25至2 :1。
【文檔編號(hào)】C23C2/12GK104498851SQ201410779219
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】李遠(yuǎn)鵬, 江社明, 張啟富, 張 杰, 劉昕, 岳崇鋒, 王賀賀 申請(qǐng)人:中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司, 新冶高科技集團(tuán)有限公司