[发明专利]一种五元合金热浸镀层原料制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于一种金属表面热浸镀合金镀层的方法，具体涉及的是一种包括Zn和Al在内的五元合金热浸镀层原料的制备和使用方法。

背景技术

热浸镀技术是对钢材进行表面防腐非常有效的方法之一，传统的热浸镀防腐镀层主要是热浸镀纯Zn层及热浸镀纯Al层，为第一代金属镀层；自上世纪八十年代开始，热浸镀两种以上金属元素的复合镀层技术得到使用，其中首先实现的是热镀Zn-Al合金镀层，属于第二代金属镀层；第三代镀层是由多种元素混合在一起进行热浸镀所获得的镀层，其中由国际铅锌组织发明的锌基高耐蚀性合金镀层Zn-5％Al-RE(简称Galfan)和由美国的伯利恒钢铁公司研制的铝基合金镀层材料Zn-55％Al-1.6％Si镀层(简称Galvalume)是第三代镀层的两种代表性产品，具有优良的耐腐蚀性能，在普通大气腐蚀条件下，耐腐蚀性分别是纯Zn镀层的2～4倍和2～6倍，这一数据已被相关技术人员和用户所认可。但是由于此两种涂层的制备技术均被外国公司申请为我国专利，受到了保护，因此迫使我国不得不在此基础上自主研制包括Zn、Al元素在内的多种金属元素复合合金镀层的制备方法。

发明内容

本发明的目的是制备用于热浸镀的含锌(Zn)、铝(Al)、硅(Si)、镁(Mg)、钒(V)的五元合金，即Zn-Al-Si-Mg-V五元合金(以下简称：五元合金)，并给出将该五元合金用于热浸镀层的具体使用方法，以提高镀层的耐蚀性。该Zn-Al-Si-Mg-V五元合金中各组成元素成分按质量百分比计算的范围分别为：

Zn    25.00～55.00％；

Al    35.00～65.00％；

Si    0.50～5.00％；

Mg    0.50～5.00％；

V     0.10～1.00％。

本发明所述的五元合金的制备及镀层使用方法如下：

一、Zn-Al-Si-Mg-V五元合金的制备。

制备五元合金采用的原料均来自市场，包括锌锭(纯度为99.99％)、铝锭(纯度为99.7％)、Zn-V中间合金、Al-Si中间合金和镁锭(纯度为99.99％)，其中Zn-V中间合金中V的含量按重量百分数计为1.00-10.00％，Al-Si中间合金中Si的含量按重量百分数计为20-25％；合金制备时所使用的熔化设备为带有氩气保护的高温电阻炉，具体步骤如下：

1、将高温电阻炉的炉温升高至500-520℃，放入Zn锭和Zn-V中间合金，然后保温20-30min；

2、再将高温电阻炉在10min内升温至600-650℃，把铝锭快速压入锌液内，并保温5-10min；

3、再将高温电阻炉在10min内升温至680-700℃，保温5-10min，然后分别将Al-Si中间合金和镁锭加入合金液中，保温10-15min，搅匀扒渣后浇注到模具内，五元合金制备完成，以备实施热浸镀工艺时使用。

以上各种原材料加入的数量基本按照事先设定的五元合金镀层的成分比例范围进行，为防止在制备合金过程中易氧化合金元素的烧损，在合金的熔炼过程中，采用氩气作为保护气体，试验结果表明用该法熔炼此种五元合金，金属的收得率大于98.5％。

二、制备包括Zn-Al-Si-Mg-V五元合金的热浸镀层的方法

本项发明实施热浸镀方法时使用的是普通的热浸镀设备，过程实施顺序及控制参数如下：

1、将按照前述方法制备好的五元合金铸锭放在锌锅内熔化，熔化时还要在锌锅内中加入热浸镀常用的覆盖盐，覆盖盐的主要成分有ZnCl₂、KCl和Na₃AlF₆中的至少一种，覆盖盐的加入量为被熔化合金的表面能够均匀覆盖0.1-0.2cm的覆盖层为宜，待到被熔合金铸锭全部熔化后在600-690℃下保温8-10min，使得到的合金液体的成分更加均匀；

2、将处理(包括碱洗→水洗→酸洗→水洗)好的钢板经助镀或者在氩气保护下安装到热浸镀夹持设备上，使其在熔化的合金液体内热浸镀3-50s，然后以0.3-2m/s的速度将其从自熔化的合金液体中拉出，使用气刀喷出的0.03-0.4MPa的压缩空气抹拭钢板两侧，以使镀层表面光滑平整。

关于Zn-Al-Si-Mg-V五元合金镀层的热浸镀工艺的详细工艺参数见表1所列，工艺中适于浸镀加工的钢板以0.8-1.2mm的普通热轧薄板为宜。

表1Zn-Al-Si-Mg-V热浸镀的工艺参数