一種新型合金鋅錠以及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型合金錠以及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對防護性鍍層的要求越來越高，作為鋼鐵薄帶的鋅鍍層已難以滿足現(xiàn)代要求。近年來，隨著對鋼鐵產(chǎn)品耐蝕性和外觀質(zhì)量的要求越來越高，在熱鍍鋅領(lǐng)域開發(fā)了許多鋅合金鍍層。其中研究最多、成果最突出的就是鋅鋁合金鍍層的研究。鍍鋁鋅是目前全球應(yīng)用最廣泛的防止鋼鐵材料腐蝕的有效方法。這種鍍層結(jié)合了鋁的耐蝕性和鋅的電化學保護作用，因此得到廣泛的關(guān)注。但隨著環(huán)境中酸雨和風沙侵蝕的日益加重，不僅對鍍鋅層的耐蝕性提出了更高的要求。
[0003]70年代以來，熱鍍工作者為尋找高耐蝕性鍍層作了大量的研究工作，取得了一定進展，其中最實際且技術(shù)上可以選用的是合金熱鍍，研究發(fā)現(xiàn)鋅鋁鎳合金鍍層具有良好的耐蝕性，且還具有很好的價格防護性比。研究鋅鎳鋁等合金鍍層的鹽霧腐蝕行為，結(jié)果表明，含鎳的鍍層不僅紅銹出現(xiàn)時間長，紅銹擴展慢，而且出現(xiàn)腐蝕增重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠防止嚴重的局部腐蝕，同時減緩紅銹的產(chǎn)生，能夠提高鍍層表面的耐磨性，耐熱性高以及表面的美觀顏色分布均勻，還能一定程度的增強鍍層的耐蝕性能，對減薄鍍層厚度節(jié)省鋅液質(zhì)量也能起到很好作用的新型合金徒以及制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種新型合金鋅錠，其特征在于合金錠中包括鋅、鋁、鎳、硅和錸元素，合金錠中按重量百分比計:鋁5 %?55 %，硅0.1 %?1.8 %，鎳0.01%?5%，錸0.01%?0.5%,鑭鈰混合稀土 0.001%?0.7%，余量為鋅。
[0006]所述合金錠中按重量百分比計:鋁30%，硅1%，鎳0.3%，錸0.3%，鑭鈰混合稀土 0.55%，余量為鋅。
[0007]一種新型合金鋅錠的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
(I)配料:按質(zhì)量百份比對合金元素進行配比:鋁5%?55%，硅0.1 %?1.8%，鎳0.01%?5%，錸0.01%?0.5%，鑭鈰混合稀土 0.001 %?0.7%，余量為鋅；其中鎳金屬元素取鎳含量為5%的鎳鋅合金錠作為原料之一。
[0008](2)熔煉:把配比好的金屬放進熔煉爐，升溫至700°C?800°C，進行攪拌，搗渣，使各成分均勻合金化，避免鋁的偏析，30?90分鐘以后在降溫至600°C?700°C再次進行攪拌除渣，然后再爐口取樣，實驗室化驗成分是否均勻。
[0009](3)澆注:采用移動式可移動鋅溜槽澆注，澆注時間不宜過快，否則易產(chǎn)生氣泡，夾渣，裂紋等不量現(xiàn)象。澆注錠每分鐘在2?4分鐘左右，澆注完畢后快速揉皮。
[0010](4)冷卻:當合金液中心溫度下降到450°C?480°C左右時，觀察上表面未凝區(qū)域直徑在200_以內(nèi)緩慢灑水，并逐漸加大澆水量即可。
[0011](5)起模和物表處理:在起模的過程中檢查合金錠是否有毛刺，飛邊，縮孔，裂紋，縮松，浮禮:。
[0012]所述熔煉步驟中:把配比好的金屬放進熔煉爐，升溫至750°C，進行攪拌，搗渣，使各成分均勻合金化，避免鋁的偏析，60分鐘以后在降溫至650°C再次進行攪拌除渣，然后再爐口取樣，實驗室化驗成分是否均勻。
[0013]所述澆注步驟中:采用移動式可移動鋅溜槽澆注，澆注時間不宜過快，否則易產(chǎn)生氣泡，夾渣，裂紋等不量現(xiàn)象。澆注錠每分鐘在3分鐘左右，澆注完畢后快速揉皮。
[0014]所述冷卻步驟中:當合金液中心溫度下降到469°C左右時，觀察上表面未凝區(qū)域直徑在200_以內(nèi)緩慢灑水，并逐漸加大澆水量即可。
[0015]所述冷卻步驟中:當合金液中心溫度下降到469°C左右時，觀察上表面未凝區(qū)域直徑在180mm以內(nèi)緩慢灑水，并逐漸加大澆水量即可。
[0016]本發(fā)明所述的一種新型合金鋅錠以及制備方法具有能夠防止嚴重的局部腐蝕，同時減緩紅銹的產(chǎn)生，能夠提高鍍層表面的耐磨性，耐熱性高以及表面的美觀顏色分布均勻，還能一定程度的增強鍍層的耐蝕性能，對減薄鍍層厚度節(jié)省鋅液質(zhì)量也能起到很好作用的特點。
【具體實施方式】
[0017]一種新型合金鋅錠，其特征在于合金錠中包括鋅、鋁、鎳、硅和錸元素，合金錠中按重量百分比計:鋁5%?55%，硅0.1 %?L 8%，鎳0.01%?5%，錸0.01%?0.5%，鑭鈰混合稀土 0.001%?0.7%，余量為鋅。
[0018]所述合金錠中按重量百分比計:鋁30%，硅1%，鎳0.3%，錸0.3%，鑭鈰混合稀土 0.55%，余量為鋅。
[0019]一種新型合金鋅錠的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
(I)配料:按質(zhì)量百份比對合金元素進行配比:鋁5%?55%，硅0.1 %?1.8%，鎳0.01%?5%，錸0.01%?0.5%，鑭鈰混合稀土 0.001 %?0.7%，余量為鋅；其中鎳金屬元素取鎳含量為5%的鎳鋅合金錠作為原料之一。
[0020](2)熔煉:把配比好的金屬放進熔煉爐，升溫至700°C?800°C，進行攪拌，搗渣，使各成分均勻合金化，避免鋁的偏析，30?90分鐘以后在降溫至600°C?700°C再次進行攪拌除渣，然后再爐口取樣，實驗室化驗成分是否均勻。
[0021](3)澆注:采用移動式可移動鋅溜槽澆注，澆注時間不宜過快，否則易產(chǎn)生氣泡，夾渣，裂紋等不量現(xiàn)象。澆注錠每分鐘在2?4分鐘左右，澆注完畢后快速揉皮。
[0022](4)冷卻:當合金液中心溫度下降到450°C?480°C左右時，觀察上表面未凝區(qū)域直徑在200_以內(nèi)緩慢灑水，并逐漸加大澆水量即可。
[0023](5)起模和物表處理:在起模的過程中檢查合金錠是否有毛刺，飛邊，縮孔，裂紋，縮松，浮禮:。
[0024]所述熔煉步驟中:把配比好的金屬放進熔煉爐，升溫至750°C，進行攪拌，搗渣，使各成分均勻合金化，避免鋁的偏析，60分鐘以后在降溫至650°C再次進行攪拌除渣，然后再爐口取樣，實驗室化驗成分是否均勻。
[0025]所述澆注步驟中:采用移動式可移動鋅溜槽澆注，澆注時間不宜過快，否則易產(chǎn)生氣泡，夾渣，裂紋等不量現(xiàn)象。澆注錠每分鐘在3分鐘左右，澆注完畢后快速揉皮。
[0026]所述冷卻步驟中:當合金液中心溫度下降到469°C左右時，觀察上表面未凝區(qū)域直徑在200_以內(nèi)緩慢灑水，并逐漸加大澆水量即可。
[0027]所述冷卻步驟中:當合金液中心溫度下降到469°C左右時，觀察上表面未凝區(qū)域直徑在180mm以內(nèi)緩慢灑水，并逐漸加大澆水量即可。
[0028]具體實施時，
一種新型合金鋅錠，其特征在于合金錠中包括鋅、鋁、鎳、硅和錸元素，合金錠中按重量百分比計:鋁5 %?55 %，硅0.1 %?1.8 %，鎳0.01%?5%，錸0.01%?0.5%,鑭鈰混合稀土 0.001%?0.7%，余量為鋅。
[0029]經(jīng)SEM、EPMA、AES和XRD分析表明，鋅鎳鋁等合金的高耐蝕性和腐蝕增重與生成粘附力強且絕緣性好的腐蝕產(chǎn)物ZnC12# 4Zn( OH ) 2和2ZnC03#3Zn (OH) 2有關(guān)，腐蝕產(chǎn)物還密積堵塞了鍍層在腐蝕過程中生成的大量貫穿鍍層的微裂紋，腐蝕進展緩慢；鎳的存在有利于Zn (OH) 2向ZnO轉(zhuǎn)化，鎳可有效穩(wěn)定Zn (OH) 2，使其難以轉(zhuǎn)變?yōu)閆nO，ZnO由Zn (OH) 2或ZnCl2#4Zn (OH) 2水解生成的，是η型半導(dǎo)體，而ZnO的電導(dǎo)率大于Zn (OH) 2的電導(dǎo)率，不能有效地抑制腐蝕電流，因而鍍鋅層腐蝕速率較快。其次鋅鎳鋁等合金鍍層在腐蝕過程中產(chǎn)生大量均勻、致密的微裂紋使表面的腐蝕電流分散，防止嚴重的局部腐蝕，從而減緩紅銹的產(chǎn)生。由于鋅鎳鋁等鍍層C相的電位比鐵更負，在腐蝕介質(zhì)中鐵為陰極，C相為犧牲陽極。大量微裂紋的出現(xiàn)雖能分散腐蝕電流，但陰極總面積增大，陽極腐蝕總電流并不減少，腐蝕速率不會因此減少。由于腐蝕產(chǎn)物絕緣性好且粘附性強,裂紋底部很快被腐蝕產(chǎn)物堵塞，導(dǎo)致裂紋橫向擴展緩慢，一直保持較小的腐蝕速率，所以微裂紋的產(chǎn)生對鍍層的耐腐蝕性影響不大。
[0030]同時采用上述的配比能夠達到更好的效果，不僅能夠減緩紅繡的產(chǎn)生，也能夠增強其耐腐蝕性能。
[0031]合金錠中按重量百分比計最優(yōu)選為:鋁30%，硅1%，鎳0.3%，錸0.3%，鑭鈰混合稀土0.55%，余量為鋅。采用這樣的配比能夠使得效果達到最好，紅繡的產(chǎn)生速度達到最慢，同時耐腐蝕性能能夠達到最低。
[0032]一種新型合金鋅錠的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
(I)配料:按質(zhì)量百份比對合金元素進行配比:鋁5%?55%，硅0.1 %?1.8%，鎳0.01%?5%，錸0.01%?0.5%，鑭鈰混合稀土 0.001 %?0.7%，余量為鋅；其中鎳金屬元素取鎳含量為5%的鎳鋅合金錠作為原料之一。
[0033](2)熔煉:把配比好的金屬放進熔煉爐，升溫至700°C?800°C，進行攪拌，搗渣，使各成分均勻合金化，避免鋁的偏析，30?90分鐘以后在降溫至600°C?700°C再次進行攪拌除渣，然后再爐口取樣，實驗室化驗成分是否均勻。
[0034](3)澆注:采用移動式可移動鋅溜槽澆注，澆注時間不宜過快，否則易產(chǎn)生氣泡，夾渣，裂紋等不量現(xiàn)象。澆注錠每分鐘在2?4分鐘左右，澆注完畢后快速揉皮。
[0035](4)冷卻:當合金液中心溫度下降到450°C?480°C左右時，觀察上表面未凝區(qū)域直徑在200_以內(nèi)緩慢灑水，并逐漸加大澆水量即可。
[0036](5)起模和物表處理:在起模的過程中檢查合金錠是否有毛刺，飛邊，縮孔，裂紋，縮松，浮禮:。
[0037]使用該熱浸鍍合金鋅錠將大大降低鍍層表面的粗糙度，增強鋅液的流動性，對控制鍍層重量起到良好的效果。在5%NaCl溶液腐蝕浸泡試驗中，鋅鎳合金腐蝕產(chǎn)物致密，牢固附著于鍍層之上，從而出現(xiàn)腐蝕增重，且腐蝕產(chǎn)物形成一層致密的保護膜，減緩了鋅的溶出速度。在5%NaCl溶液中由交流阻抗測得鋅鋁鎳合金的腐蝕反應(yīng)電阻遠遠大于純鋅鍍層的腐蝕反應(yīng)電阻。由中性鹽霧試驗測得鋅鋁鎳合金鍍層的耐鹽霧性能達到lOOOh，是相同厚度的純鋅鍍層的4至5倍，其耐蝕性優(yōu)于純鋅鍍層，在鋼鐵表面是一種良好的防護性鍍層。
[0038]所述熔煉步驟中:把配比好的金屬放進熔煉爐，升溫至750°C，進行攪拌，搗渣，使各成分均勻合金化，避免鋁的偏析，60分鐘以后在降溫至650°C再次進行攪拌除渣，然后再爐口取樣，實驗室化驗成分是否均勻。
[0039]最優(yōu)選的，在澆注步驟中:采用移動式可移動鋅溜槽澆注，澆注時間不宜過快，否則易產(chǎn)生氣泡，夾渣，裂紋等不量現(xiàn)象。澆注錠每分鐘在3分鐘左右，澆注完畢后快速揉皮。
[0040]最優(yōu)選的，在冷卻步驟中:當合金液中心溫度下降到469°C左右時，觀察上表面未凝區(qū)域直徑在200_以內(nèi)緩慢灑水，并逐漸加大澆水量即可。