[发明专利]陶瓷坩埚上加热式耐冲击耐挥发热浸镀锌铝合金

说明书

本发明公开了陶瓷坩埚上加热式耐冲击耐挥发热浸镀锌铝合金及其加工工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:K:0.4‑0.6wt.%,Nb:0.3‑0.5wt.%,Ca:0.2‑0.4wt.%,Al:24.0‑30.0wt.%,Ni:2.0‑2.5wt.%,In:0.4‑0.6wt.%,Sc:0.1‑0.2wt.%,S:0.2‑0.4wt.%，余量为锌。该适合非铁锅上加热模式的热浸镀锌铝合金及其工艺解决了应用研究和产业化中的关键问题之一。在不久的将来，该类新型热浸镀锌铝合金必将得到广泛的应用。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锌铝合金。

背景技术

随着城市规模的不断发展和扩大，近年来修建了大量的公路桥梁工程。路桥工程的施工质量和使用性能是城市建设平稳、快速发展的保障，直接关系城市基础设施的建设和国民经济的发展。在潮湿的环境下，钢筋为负极和碳为正极形成的原电池造成电化学腐蚀。防锈蚀措施对公路桥梁钢筋造成的锈蚀影响主要体现在防腐层的失效上，即钢筋防腐层的完整性遭到破坏，出现防腐层的变形、穿孔、破裂等现象，使防腐层剥离与钢筋本体，从而无法有效的对钢筋进行防锈蚀保护。随着大量路桥工程的建成使用，其路桥工程中钢筋的锈蚀问题也越来越受到人们的关注和重视。

热镀锌也叫热浸锌和热浸镀锌,是一种主要用于各行业的金属结构设施上有效的金属防腐方式。热镀锌是将除锈后的钢件浸入熔化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。简单而言，热浸镀锌的工艺流程为：成品酸洗-水洗-加助镀液-烘干-挂镀-冷却-药化-清洗-打磨-完工。在潮湿气体以及导电的液体介质中，如果锌一点也没有破坏，它可以防止腐蚀介质与铁接触，这样它就作为保护层起到防护作用。如果某种原因镀锌层发生了破坏，铁暴露于腐蚀介质中，锌将作为铁-锌微电池的阳极，以电化学作用保护着铁，这就是锌的阳极保护作用。另外在不同腐蚀介质中，锌生成不同的腐蚀产物，有氧化锌、氢氧化锌、硫化锌、碳酸锌、亚硫酸锌等，这些产物以沉淀形式析出，构成致密膜保护着锌镀层。

随着对热镀锌产品内在质量、外观质量、使用质量的要求不断提高，传统的热浸镀锌已经不能完全满足现有的日益严重的环境腐蚀需要。目前而言，更具有防腐能力的热浸镀合金体系是锌铝合金。热浸镀锌铝合金具有一系列的特点:具有耐腐蚀性能好，美观性好等优点，生产过程无污染，环保安全等优点;热浸镀自动化程度高，交通工程钢构又具有批量大的特点，如防撞护栏、安装立柱等，易于实现自动化;交通工程钢构可防腐种类多,可在波形梁防撞护栏、安装立柱、声屏障、门架、桥梁钢箱梁、支座，阻尼器等和交通设施和建筑、风电、水利，铁路钢结构的防腐涂装。

传统的热浸镀锌铝用的坩埚是铁锅,由铸铁铸造或者低碳钢板焊接而成。由于钢材的热导率比较好,因而可以采用侧加热的方式由天然气供热。但是铁锅在热浸镀锌铝生产过程中,由于温度较高(一般度420-480度),熔化的锌铝合金液体和铁锅反应生成铁渣。这种不可避免的过程不仅造成了锌的消耗,也使得铁锅的使用寿命大大降低。因而采用侧加热的铁锅进行热浸镀锌铝合金已经成为提升经济效益,实现产品更新换代的主要障碍。为了解决这一行业难题,国内外展开对坩埚的改进,进而开始采用非铁质的坩埚。当采用碳化硅锅体,或者其它的耐火材料浇筑的锅体时,由于这些材料的导热性差,无法进行侧加热。实践表明,对于这种非铁锅,采用上加热模式是一种有效地热浸镀锌铝模式,它从根本上克服了由于铁锅和锌熔体作用产生的锌渣现象,降低了锌的损耗。但是同时导致了上表面加热时,锌液挥发严重,生产的氧化渣聚集在锌熔体表面。由于这些氧化层热导率低,并浮现于锌熔体表面,不可避免的造成了加热效率的降低,也就是热量不能有效地由顶部传递到熔体下方。

我国钢材热浸镀锌铝的发展与世界水平相比还存在一定的差距。现有热镀锌铝生产线多数存在技术落后、产品产量低、产品质量差、生产成本高、能量耗费大、环保措施不力，常造成严重环境污染等缺点，此类生产线难以满足我国国民经济腾飞的需要。寻求更好的适合非铁锅上加热模式的热浸镀锌铝合金及其工艺是应用研究和产业化中的关键问题之一。

发明内容