[发明专利]一种通过添加钇元素提高铸态锌铝共晶合金耐蚀性的方法

说明书

本发明公开了一种通过添加钇（Y）元素提高铸态锌铝共晶合金耐蚀性的方法。包括如下步骤：采用纯度为99.9%的Al、纯度为99.9%的Zn和纯度为99.8%的Y为原料，在中频感应炉中铸造锌铝共晶合金；采用石墨坩埚，通入CO₂保护气氛，熔炼温度600~800℃，保温时间20~40min，模具预热温度150~300℃，浇铸冷却速度0.02~10K/s；所得锌铝共晶合金中Y元素含量为0.1~2.0wt%，Al元素含量为3~7wt%，余量为Zn及不可避免的杂质。通过上述方式，本发明提供的方法可以使铸态锌铝共晶合金形成不透水的腐蚀产物保护层，从而大幅提高铸态锌铝共晶合金的耐蚀性。

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，特别是涉及一种通过添加钇（Y）元素提高铸态锌铝共晶合金耐蚀性的方法。

背景技术

钢在不同环境中容易发生化学或电化学腐蚀，导致其功能失效。热镀锌是提高钢在空气中耐蚀性的最简单有效的技术之一。商品化的Zn-5wt.%Al共晶合金涂层因其优异的延展性、高耐腐蚀性能和成形性能而被广泛用于汽车工业。

锌和铝都是比较活泼的金属。铝在中性环境中会形成致密的Al₂O₃钝化膜，保护金属免受进一步的腐蚀。但在锌铝共晶合金中，由于富铝相和富锌相之间的电位差，会导致相界面处发生电化学腐蚀，加速晶间腐蚀速度，破坏Al₂O₃钝化膜。因此，热镀锌铝共晶合金的腐蚀速度较快，通常作为牺牲阳极法使用。

提高锌铝共晶合金的耐蚀性，以延长作为牺牲阳极的热镀锌铝共晶合金的使用寿命，有助于延长被保护合金的服役时间，降低防腐蚀成本，对拓展锌铝共晶合金的工业应用范围具有重要意义。

Y元素作为我国储量丰富的一种稀土元素，被证实可改善镁合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性。而目前国内外并无添加Y元素改善锌铝共晶合金耐蚀性的相关专利。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过添加Y元素提高铸态锌铝共晶合金耐蚀性的方法。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：提供一种通过添加Y元素提高铸态锌铝共晶合金耐蚀性的方法，包括步骤：采用纯度为99.9%的Al、纯度为99.9%的Zn和纯度为99.8%的Y为原料，在频率为150～10000Hz的中频感应炉中铸造锌铝共晶合金；采用石墨坩埚，通入CO₂保护气氛，熔炼温度600~800℃，保温时间20~40min，模具预热温度150~300℃，浇铸冷却速度0.02~10K/s；所得锌铝共晶合金中Y元素含量为0.5-3.0wt%。

所述的频率为150～10000Hz的中频感应炉，是为了使熔炼过程中电磁搅拌效果好，减少偏析。

所述的熔炼温度600~800℃，保温时间20~40min，该熔炼条件可发生固态相变，使铸态锌铝共晶合金中的共晶组织细化、均匀。

所述的模具预热温度150~300℃，浇铸冷却速度0.02~10K/s，是为了使铸态锌铝共晶合金中在凝固过程中组织均匀，避免出现缺陷和内应力。

所述的锌铝共晶合金由如下质量百分比的组元组成：3~7wt%Al，0.5-3.0wt%Y，余量为Zn及不可避免的杂质。