[发明专利]一种含Mn多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金镀层材料，尤其涉及一种含Mn多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料。

背景技术

钢铁材料长期暴露在空气中容易腐蚀，使寿命大大缩短，为了提高钢铁材料的使用寿命，通常采用镀锌材料热浸镀在表层进行保护，由于纯镀锌材料成本高，而且锌资源短缺，现在逐渐采用在锌材料里面加铝，形成锌铝合金作为镀层材料，然而当镀液中有Al存在时，因Al的化学活性远高于Zn，优先与铁基发生Fe-Al反应，从而改变了Fe-Zn反应机制及其生成物结构，对于浸镀的效果，Al的加入既有增强镀层保护能力的预期作用，也有降低镀液对铁基体润湿和附着能力的非预期作用，随着镀液中铝组分的增加，镀层的附着能力往往也变坏。因此，对铝锌合金镀层材料来说，解决镀液与镀层对基体的润湿性和附着力问题，是锌铝合金镀层材料所必须解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种含Mn多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，以解决：镀液中铝组分的增加，镀层的附着能力和对铁基体的润湿能力变坏等问题。

本发明的技术方案：

一种含Mn多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，按元素重量百分比计，该合金成分为Zn：15～18， Si：1.5， Cu:3.0， Pd：0.2， Mn:0.5， Sn:0.1，晶粒细化剂0.01，稀土添加剂：0.3，其余为Al和不可避免的微量杂质。

晶粒细化剂为B、Ti或其混合物。

稀土添加剂为La、Ce或其混合物。

本发明的有益效果：

本发明中，各种变质剂的作用如下：

Cu：铜是在金属元素里属于不太活泼的重金属元素。在常温下不与干燥空气中的氧反应，本发明利用Cu或含有Cu的合金与铝液和锌液，生成强化相，最大程度地提高镀层的强度；增加Cu元素能够增强铝锌合金熔体流动性和充型性，消除铸造缺陷，降低含气量。它主要通过与其他元素形成可溶解的金属化合物强化相，起到提高合金强度和耐热性的作用。

Si：作为基体界面反应缓冲剂以有效抑制在浸镀时Al与Fe基体之间剧烈的化合反应，减少或杜绝生成“透镜状Fe₂Al₅”，强化“薄层状Fe₂Al₅”的生成机制，建立Fe—Al—Zn均匀梯度的反应机制，从而提高镀层质量、减薄镀层厚度，节省材料。

Pd：作为极化变质剂对溶剂元素Al和Al+Zn的原子极化变径作用，有效调整原子尺寸和近程有序的结构，使熔体结构均匀，降低表面张力，并改善熔体与镀件基体的亲和性，达到改善镀层与基体附着性

溶剂钝化剂Mn，可在溶剂表面富集一层耐酸、碱、盐和高温环境大气腐蚀、兼有微观下网格固定保护和流动性自动覆盖损伤面而起保护功能的钝化膜层。

晶粒细化剂B、Ti或其混合物，在高温时通过溶解、扩散成为纳米级乃至更为细小的异类原子团簇和稳定的分子团簇，在熔体冷却结晶时提供大量分布均匀的细小“晶种”、间隙相和间隙化合物，高效细化基体的结晶粒度。

稀土添加剂为La、Ce或其混合物，稀土元素在铝合金中可形成稳定的高熔点金属间化合物这些高熔点金属化化合物弥散分布于呈网状或骨架状的晶间和枝晶间，并与基体牢固结合，起到了强化和稳定晶界的作用。同时，合金中还形成一定数量的AlSiLa相，由于其熔点和硬度很高，因此对提高合金的耐热性和耐磨性均有良好的作用，同时具有原子极化、合金强化、晶粒细化、表面美化、除氢和增强抗腐蚀性的多种辅助作用，合金强化剂、溶剂钝化剂、晶粒细化剂的作用，并弥补其不足。

沉淀硬化剂Sn：其化学活性不高，加入少量的这类元素，在合金体系中保持近单质状态，在体系虽然凝固但温度仍较高的状态下，它们依然保持液态，从而使体系在宏观上具备了半固态特征，为时效强化过程中加速合金中强化元素转化为实际的强化态(沉淀硬化或析出硬化)提供了条件；其作用是使锑与钠生成高熔点化合物，降低并防止合金产生钠脆性，提高合金抗热裂纹的能力，同时会赋予合金优良的加工性能和耐磨性能；通过控制沉淀硬化元素的添加量，还可以得到镀件表面花纹。

锌在本发明镀层材料中所占比例小于18%，大大降低了锌金属的使用，节约了锌资源，由于铝资源丰富而且成本低，降低了镀层材料的综合成本；利用Mn及以上各类金属元素，与低锌铝合金进行混合炼制，获得了具有对钢基润湿性好、结合力强、强度高、耐高温等优质钢铁热浸镀用铝合金镀层材料，解决了镀液中铝组分的增加，镀层的附着能力和对铁基体的润湿能力变坏等问题。