本發(fā)明涉及熱浸鍍領(lǐng)域，具體涉及一種熱鍍鋅抗氧化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

熱鍍鋅也稱熱浸鍍鋅，是鋼鐵構(gòu)件浸入熔融的鋅液中獲得金屬覆蓋層的一種方法，熱鍍鋅技術(shù)是一種簡單有效的鋼鐵防護工藝，在鋼鐵防護上應(yīng)用極為廣泛。近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，尤其是建筑行業(yè)、汽車行業(yè)、交通運輸業(yè)的發(fā)展，鋼材熱鍍鋅產(chǎn)品的市場需求量大大增加，市場對鋼材熱鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求。

熔融狀態(tài)的鋅液在高溫下表面迅速被氧化，產(chǎn)生大量的氧化渣，造成資源的浪費，同時妨礙操作，加大了工作量。并且產(chǎn)生的氧化鋅會在鍍層生長之前附著在鍍件表面，進而使鍍件產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，尤其降低了鍍層與基體的表面結(jié)合力，使熱鍍產(chǎn)品的質(zhì)量不能得到保障。特別是在連續(xù)熱鍍鋼絲的生產(chǎn)過程中，由于鋼絲在熔融的鋅液中快速連續(xù)穿過，類似于不斷在鋅液中攪拌，使得熔融的鋅液更容易被氧化，表面產(chǎn)生大量的氧化渣，浪費資源的同時降低了熱鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量。

目前在熱鍍鋅領(lǐng)域尚沒有改善鋅液的抗氧化性能的方法，只是在使用galfan熱鍍(鋅-5％鋁-稀土合金)時，能夠略微改善鋅液的抗氧化能力，但是改善效果有限。因此需要開發(fā)新的、效果更好的熱鍍鋅抗氧化劑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種熱鍍鋅抗氧化劑及其制備方法和應(yīng)用，可有效抑制鋅液的氧化，改善鍍鋅層的潤濕性能，提高鍍件的表面質(zhì)量。

第一方面，本發(fā)明提供了一種熱鍍鋅抗氧化劑，所述熱鍍鋅抗氧化劑按質(zhì)量份由以下組分組成：鋅95-98份；鉿2-5份；稀土元素0.5-1份。

鉿是一種高溫性能突出的金屬，其與氧相結(jié)合可以生成致密的氧化鉿，浮于鋅液表面，使鋅液與空氣隔絕，從而保護鋅液避免被氧化；另一方面，微量的鉿元素和稀土元素能夠降低鋅合金的熔點，增加鋅液的流動性，同時能夠改善鍍鋅層的潤濕性能，使鋅液在鍍件表面均勻平整的鋪展開，提高了鍍層的均勻性，使其獲得更好的表面質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明，按質(zhì)量份計，所述熱鍍鋅抗氧化劑中鋅的含量為95-98份，例如可以是95份、95.5份、96份、96.5份、97份、97.5份或98份，以及上述數(shù)值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

根據(jù)本發(fā)明，按質(zhì)量份計，所述熱鍍鋅抗氧化劑中鉿的含量為2-5份，例如可以是2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份，以及上述數(shù)值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

根據(jù)本發(fā)明，按質(zhì)量份計，所述熱鍍鋅抗氧化劑中稀土元素的含量為0.5-1份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份，以及上述數(shù)值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱鍍鋅抗氧化劑按質(zhì)量份由以下組分組成：鋅95-97份；鉿3-5份；稀土元素0.5-0.8份。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱鍍鋅抗氧化劑按質(zhì)量份由以下組分組成：鋅96份；鉿3.5份；稀土元素0.5份。

根據(jù)本發(fā)明，所述稀土元素為鑭、鈰、鐠、釹、銩、釤或釔中的任意一種或至少兩種的組合；例如可以是鑭、鈰、鐠、釹、銩、釤或釔中的任意一種，典型但非限定的組合為：鑭和鈰；鐠和釹；銩和釤；鑭和釔；鑭、鈰和鐠；釹、銩、釤和釔；鑭、鈰、鐠、釹、銩、釤和釔等，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉。

第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的熱鍍鋅抗氧化劑的制備方法，所述方法為：將配方量的鋅錠加熱熔化，同時將配方量的金屬鉿加熱熔化，然后向鉿液中加入配方量的稀土元素，待稀土元素熔化后將二者的混合熔體加入鋅液中，完全加入后立刻在液面鋪滿木炭，自然冷卻至600℃-700℃出爐澆鑄，得到熱鍍鋅抗氧化劑。

根據(jù)本發(fā)明，所述鋅錠加熱熔化的溫度為430-500℃，例如可以是430℃、450℃、470℃、480℃、500℃、540℃、560℃、580℃或600℃，以及上述數(shù)值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

根據(jù)本發(fā)明，所述金屬鉿加熱熔化的溫度為2250-2300℃，例如可以是2250℃、2255℃、2260℃、2265℃、2270℃、2275℃、2280℃、2285℃、2290℃、2295℃或2300℃，以及上述數(shù)值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

根據(jù)本發(fā)明，所述液面鋪滿木炭的厚度為15-18cm，例如可以是15cm、15.5cm、16cm、16.5cm、17cm、17.5cm或18cm，以及上述數(shù)值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

由于鋅的沸點為907℃，將溫度大于2000℃的鉿熔體加入鋅液時，會導(dǎo)致局部的鋅轉(zhuǎn)化為蒸汽揮發(fā)，但是相較鋅液而言，由于加入的鉿熔體很少，故揮發(fā)量很少。為了進一步減少鋅的揮發(fā)量，本發(fā)明選擇在鉿熔體加入鋅液后，在液面立刻鋪滿木炭，加入的木炭在高溫下會形成一氧化碳氣氛，能夠有效的阻止鋅蒸汽的揮發(fā)，同時起到隔離空氣的目的，有效保護鋅液避免被氧化。

根據(jù)本發(fā)明，所述木炭的粒徑為0.3-0.6cm，例如可以是0.3cm、0.35cm、0.4cm、0.45cm、0.5cm、0.55cm或0.6cm，以及上述數(shù)值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

較小粒徑的木炭有利于迅速產(chǎn)生一氧化碳保護性氣氛，保護鋅液。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明所述熱鍍鋅抗氧化劑的制備方法為：將配方量的鋅錠加熱至430-500℃熔化，同時將配方量的金屬鉿加熱至2250-2300℃熔化，然后向鉿液中加入配方量的稀土元素，待稀土元素熔化后將二者的混合熔體加入鋅液中，完全加入后立刻在液面鋪滿厚度為15-18cm的木炭，木炭的粒徑為0.3-0.6cm，然后自然冷卻至600℃-700℃出爐澆鑄，得到熱鍍鋅抗氧化劑。

第三方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的熱鍍鋅抗氧化劑的應(yīng)用，所述添加劑作為抗氧化劑應(yīng)用于熱鍍鋅中。

示例性的，將本發(fā)明制備的熱鍍鋅抗氧化劑應(yīng)用于熱鍍鋅的具體操作為：將鋅錠加熱至500-600℃熔化，向其中加入熱鍍鋅抗氧化劑，并在450-460℃下保溫，將經(jīng)過除銹、助鍍處理后的待鍍件浸入鋅液進行熱鍍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

(1)可有效抑制鋅液的氧化，提高鋅錠利用率，降低了生產(chǎn)成本。

(2)增加鋅液的流動性，同時能夠改善鍍鋅層的潤濕性能，使鋅液在鍍件表面均勻平整的鋪展開，提高了鍍層的均勻性，有效的消除了針眼、漏鍍等情況，使其獲得更好的表面質(zhì)量。

具體實施方式

為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。

本發(fā)明具體實施例部分提供了一種熱鍍鋅抗氧化劑的制備方法，所述方法為：將配方量的鋅錠加熱熔化，同時將配方量的金屬鉿加熱熔化，然后向鉿液中加入配方量的稀土元素，待稀土元素熔化后將二者的混合熔體加入鋅液中，完全加入后立刻在液面鋪滿木炭，自然冷卻至600℃-700℃出爐澆鑄，得到熱鍍鋅抗氧化劑。

本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下：

實施例1

采用真空感應(yīng)熔煉爐為加熱裝置，將質(zhì)量份為95份的鋅錠裝入石墨坩堝并加熱至430℃熔化，同時將質(zhì)量份為4.5份的金屬鉿裝入具有石英外套的石墨熔煉坩堝加熱至2250℃熔化，然后向鉿液中加入質(zhì)量份為0.5份的鑭，待鑭熔化后將鉿液加入鋅液，完全加入后立刻在液面鋪滿厚度為15cm的木炭，木炭的粒徑為0.3cm。自然冷卻至600℃出爐澆鑄，得到熱鍍鋅抗氧化劑。

實施例2

采用真空感應(yīng)熔煉爐為加熱裝置，將質(zhì)量份為96份的鋅錠裝入石墨坩堝并加熱至440℃熔化，同時將質(zhì)量份為3份的金屬鉿裝入具有石英外套的石墨熔煉坩堝加熱至2280℃熔化，然后向鉿液中加入質(zhì)量份為1份的鑭和釔(鑭和釔為任意比例)，待鑭和釔熔化后將鉿液加入鋅液，完全加入后立刻在液面鋪滿厚度為17cm的木炭，木炭的粒徑為0.5cm。自然冷卻至650℃出爐澆鑄，得到熱鍍鋅抗氧化劑。

實施例3

采用真空感應(yīng)熔煉爐為加熱裝置，將質(zhì)量份為97份的鋅錠裝入石墨坩堝并加熱至500℃熔化，同時將質(zhì)量份為2.2份的金屬鉿裝入具有石英外套的石墨熔煉坩堝加熱至2300℃熔化，然后向鉿液中加入質(zhì)量份為0.8份的鈰，待鈰熔化后將鉿液加入鋅液，完全加入后立刻在液面鋪滿厚度為18cm的木炭，木炭的粒徑為0.4cm。自然冷卻至700℃出爐澆鑄，得到熱鍍鋅抗氧化劑。

實施例4

采用真空感應(yīng)熔煉爐為加熱裝置，將質(zhì)量份為95份的鋅錠裝入石墨坩堝并加熱至480℃熔化，同時將質(zhì)量份為4份的金屬鉿裝入具有石英外套的石墨熔煉坩堝加熱至2260℃熔化，然后向鉿液中加入質(zhì)量份為1份的鈰和銩(鈰和銩為任意比例)，待鈰和銩熔化后將鉿液加入鋅液，完全加入后立刻在液面鋪滿厚度為17cm的木炭，木炭的粒徑為0.45cm。自然冷卻至680℃出爐澆鑄，得到熱鍍鋅抗氧化劑。

實施例5

采用真空感應(yīng)熔煉爐為加熱裝置，將質(zhì)量份為96份的鋅錠裝入石墨坩堝并加熱至450℃熔化，同時將質(zhì)量份為3.5份的金屬鉿裝入具有石英外套的石墨熔煉坩堝加熱至2270℃熔化，然后向鉿液中加入質(zhì)量份為0.5份的鈰，待鑭和釔熔化后將鉿液加入鋅液，完全加入后立刻在液面鋪滿厚度為16.5cm的木炭，木炭的粒徑為0.45cm。自然冷卻至680℃出爐澆鑄，得到熱鍍鋅抗氧化劑。

以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。