[发明专利]含有La,Ce,Pr和Nd的锌铝合金丝及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多元锌铝合金丝及其制造方法，尤其是涉及一种含有La，Ce，Pr和Nd的锌铝合金丝及其制造方法。 

背景技术

众所周知，除少数贵金属外，金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。金属腐蚀已成为大型钢结构建筑的最大危害，严重影响其使用安全和寿命。此外，金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效，造成极大的浪费和损失。据一些工业发达国家统计，每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10％，损失金额约占国民经济总产值的2～4％。因此，发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关心的重大课题。 

常用的防腐蚀方法主要采用化学方法和物理热喷涂金属涂层的方法。化学方法主要是指采用防腐蚀涂料涂层等，如无机或有机漆等涂层组成的防腐蚀涂层；而用于防腐目的的热喷涂金属涂层，目前市场上常用的热喷涂金属涂层材料为锌及锌合金丝，其按化学成分不同分为：纯锌丝、锌铝合金丝ZnAl₅、锌铝合金丝ZnAl₁₅等，它们被广泛用在防腐工程、表面处理、电容器端面喷金等领域。它们对钢铁材料的保护机理主要有两个：一是具有与涂料涂装防腐机理类似的阻挡腐蚀介质的隔离作用，二是具有通过涂层材料自我牺牲实现的阳极保护作用，因此，热喷涂金属涂层及其复合涂层防护技术在煤矿、港口码头、民用大型钢结构建筑、桥梁、高速铁路、大型船舶以及其他大型工业化项目(如石化、电力、海洋)上已普及应用，取得了优异的社会及经济效益。 

上述的热喷涂金属涂层材料中，纯锌丝因价格便宜，生产方法简单而广为应用。然而它的强度和硬度低，抗拉强度低，当作为喷涂防腐材料时，材料强度硬度低，材料偏软，易弯曲变形。而锌铝合金丝如ZnAl₅、ZnAl₁₅等由于生产工艺复杂，生产成本和材料价格较高，因此作为喷涂防腐材料时用量较纯锌丝少。 

事实上，锌铝合金丝较少采用的另一个主要原因就是在生产细丝时拉伸易断而难以进行。因为随着铝含量的提高，由于因组分差距的增大而引起偏析现象增大，难以保证其组织均匀， 变形抗力增大，所以铝含量越高，拉拔成丝越困难，因而高铝含量与拉拔困难是制备丝材的主要难题，而更高铝含量的锌铝合金丝的研制也未见报道。 

针对这一问题，有人提出，稀土元素在金属领域可以显著改善合金的物理和机械性能，稀土元素在腐蚀防护领域的研究与应用已得到了广泛关注。如中国专利CN1718836A，将占丝材总重量0.05-0.3％的稀土铈(Ce)加入到Mg、Al金属中，制得一种稀土铝镁合金喷涂防蚀丝材，用于钢结构尤其是水利工程闸门的长效防腐上，取得了积极防护效果，但其采用的是添加单一稀土元素铈(Ce)，从而影响了丝材防护性能的进一步提高，不利于推广应用。并且实验表明，采用类似的技术方案，如稀土含量接近下限时，例如当小于0.08％时，稀土所起的作用极其微小；而当大于0.1％时，稀土对锌合金强度的继续上升又不明显，因此，这种技术应用非常有限，也未能有效的应用热喷涂金属涂层的锌铝合金丝中。 

所以市场上仍然需要一种价格便宜、具有较高强度的可代替传统锌丝的用于制作喷涂防腐工程等领域的锌合金丝材料。 

发明内容

针对现有技术中锌丝或锌铝丝存在的不足，本发明的目的在于提供一种多元热喷涂锌铝合金丝及其制造方法，不仅成功地制备了高铝含量的多元热喷涂锌铝合金丝，而且成功地将该丝材喷涂于钢的表面，取得了优良的防腐效果。 

本发明提供一种多元锌铝合金丝，按重量百分比计，其组分为：铝Al：15％-69％；硅Si：0.2-3％；镁Mg：0.1-5％；镧La：0.01-0.8％，铈Ce：0.01-0.4％，镨Pr：0.01-0.2％，钕Nr：0.01-0.2％，该四种稀土元素的总量：0.04-1.2％，以及总量不超过1％的微量添加元素；余量为锌Zn，所述锌铝合金丝的电阻率为2.0-6.0μΩ·cm，所述锌铝合金丝的比重为3.18-5.69g/cm³，所述锌铝合金丝的延伸率10-25％。 

优选的，其中所述四种稀土元素的总量：0.50-1.14％，所述锌铝合金丝的电阻率为2.8-5.5μΩ·cm，所述锌铝合金丝的比重为3.50-4.94g/cm³，所述锌铝合金丝的延伸率10-20％。 

优选的，其中所述锌铝合金丝的直径为1.5-4.0mm，所述锌铝合金丝经180-280℃退火1.5-3小时及多次拉拔后的抗拉强度为75-115Mpa。