[发明专利]一种热喷涂用Zn-Cu-Ti-Mg合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种热喷涂用Zn‑Cu‑Ti‑Mg合金的制备方法，即使用电阻炉熔炼制备Zn‑10Cu，Zn‑3Ti和Zn‑5Mg中间合金，并利用感应熔炼炉熔炼制备Zn‑0.75Cu‑0.15Ti‑(0.1‑0.2)Mg合金，采用挤压加7道次轧制工艺制备直径为3mm的Zn‑0.75Cu‑0.15Ti‑(0.1‑0.2)Mg合金丝材。本发明的优点：一方面，向Zn‑Cu‑Ti合金中添加少量Mg元素以提高该合金的耐腐蚀性能，另一方面，解决Zn‑Cu‑Ti合金丝材难以产业化的问题。

技术领域

本发明涉及合金和热喷涂材料技术领域，具体是指一种热喷涂用Zn-Cu-Ti-Mg合金的制备方法。

背景技术

随着桥梁事业的发展，桥梁钢结构会应用在环境比较恶劣的沿海以及气温较低的寒冷地区，或者跨度需求更大的桥梁上。由于桥梁钢结构会一直承受着动载荷和静载荷，还长期处在风雨、潮湿的环境中工作。易遭受应力、疲劳、腐蚀等各种形式的破坏，致使材料失效、桥梁结构受损。可能引起安全事故或者经济上的损失。因此提高桥梁钢结构耐蚀性能对桥梁缆索建设上有着重要的意义。在钢结构表面热喷涂一层金属或合金，镀层金属或合金会与基体牢固结合，来达到提高镀件的耐蚀性为一种常用方法。Zn-Al合金镀层以其较低的经济成本、高的耐蚀性能、良好的力学性能和涂装性能等优点被广泛应用。然而，Zn-Al合金镀层由于Al氧化膜腐蚀点位比Fe正，Al与Fe时常会出现电极逆转，涂层会出现不同程度孔蚀，影响其耐蚀性能。

Zn-Cu-Ti合金以其优良的综合性能、低廉的经济成本以及优良耐蚀性能广泛应用于电子器件、汽车制造、生活用品和防腐涂层等领域。Mg作为合金元素进入Zn-Cu-Ti合金后可以明显减轻晶间腐蚀，提高Zn-Cu-Ti合金的耐腐蚀性能。相对于Zn-Al合金丝材，Zn-Cu-Ti合金丝材的制备技术不够成熟，严重阻碍了Zn-Cu-Ti合金丝材在热喷涂领域的广泛使用。因此，有必要研究开发出能产业化的性能更好的热喷涂用Zn-Cu-Ti-Mg合金丝材，并掌握Zn-Cu-Ti-Mg合金丝材的制备工艺。

发明内容

本发明为了解决上述的各种问题，提供了一种热喷涂用Zn-Cu-Ti-Mg合金的制备方法，一方面，用含Mg的Zn-Cu-Ti合金涂层进一步提高热喷涂Zn-Cu-Ti合金涂层的耐蚀能力；另一方面，解决Zn-Cu-Ti合金丝材难以产业化的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种热喷涂用Zn-Cu-Ti-Mg合金的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：以纯锌，纯铜，海绵钛和纯镁为原料，采用电阻炉熔炼制备Zn-10Cu，Zn-3Ti和Zn-5Mg中间合金，在620℃下保温3h熔炼制备Zn-5Mg中间合金，在650℃下保温5h制备Zn-10Cu中间合金，在700℃-750℃下保温6h制备Zn-3Ti中间合金；

步骤二：以纯Zn，Zn-10Cu，Zn-3Ti和Zn-5Mg中间合金为原材料，采用感应熔炼炉熔炼制备Zn-Cu-Ti-Mg合金，在熔炼过程中，先制备出Zn-0.75Cu-0.15Ti合金熔体，随后将Zn-5Mg中间合金加入到该合金熔体，并保温30min，随后浇注到铸铁型腔中，获得直径为115mm的棒状铸锭，铸锭冷却后去除表面氧化皮，最终获得直径为114mm的铸锭；

步骤三：在挤压机上将直径为114mm的Zn-Cu-Ti-Mg合金铸锭挤压成直径为9.5mm的合金杆，挤压工艺为：将铸锭加热，随后快速转入挤压筒中进行挤压；

步骤四：采用7道次轧制工艺将9.5mm的Zn-Cu-Ti-Mg合金杆轧制成直径为3mm的合金丝材，轧制工艺为：合金线径的变化为9mm-7.2mm-6.4mm-5.6mm-4.8mm-4.2mm-3.6mm-3mm。

优选的，所述步骤二中的Zn-Cu-Ti-Mg合金的熔炼温度为620-680℃。