CN101104911A - 高耐蚀性镀覆钢材的多元合金镀覆材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高耐蚀性镀覆钢材的多元合金镀材料及其制造方法，其中多元合金镀覆材料包含由Al、Si、Mg、Zn合金、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述至少一种添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li中的一种或几种，全部的添加剂占总质量的百分比为0.01～0.3％，还公开了一种制造方法，包括将各组分按配比在熔炼炉中熔炼，熔炼温度为750～800℃，经非接触式搅拌再经过精练、除渣，最后浇铸的合金锭，本发明镀覆钢材有高的耐蚀性和优良抗疲劳性能，与基体金属结合力强，能广泛应用于家电、建材、汽车行业。

Description

高耐蚀性镀覆钢材的多元合金镀覆材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种多元合金镀覆材料及其制造方法，尤其是一种高耐蚀性镀覆钢材的多元合金镀覆材料及其制造方法。

背景技术

在当前国内外市场上，由于家电、建材、汽车等领域内对热镀锌或热镀锌合金钢板需求量越来越大，但大部分厂家仍在生产和使用传统的热镀锌钢板(带)或仅含0.1～0.2％Al的热镀锌钢板(带)。这种产品存在很多缺陷，使用寿命短，仅10年左右时间即产生锈蚀的缺陷，而且机械加工性能差，镀层因拉伸容易造成损伤，特别是在高于室温的条件下抗蚀性能差，镀层与基体金属结合处易脆化，易氧化生成鳞皮，抗疲劳性能差，在弯曲数次后容易产生龟裂，出现镀层脱皮现象。

为解决上述技术问题，现有技术提出很多相关的技术方案，如作者吴俊琳-余仲兴、朱永达在期刊名为“上海有色金属”上发表的“微量添加元素对热镀锌层性能的影响”和“微量添加稀土对锌基合金镀层性能的影响”两篇文章中，均提到在热度锌层中加入微量稀土元素或其他元素如镁等可以起到有益效果，但这两篇文章仅仅停留于学术上的研究，涉及到各种具体元素到底应如何加入目前尚无定论，甚至如在“微量添加元素对热镀锌层性能的影响”所述的已经被普遍使用的铝添加剂加入多少最适宜尚无定论，并且由于各种元素对热镀锌钢板所产生的影响作用不尽相同，甚至是相反的作用，因此尽管学术理论上已经意识到添加某些元素可以起到有益效果，但由于元素与元素之间的相互影响导致至今的镀覆材料最多仍然由三元合金组成，仍未能解决更多合金如何形成的技术难题，正如在“微量添加元素对热镀锌层性能的影响”结尾所述“目前国内外研究大多数仍停留在实验室阶段，只有少数合金已应用于生产”，因此，如何形成更多元合金的镀覆材料一直是悬而未决的技术问题。

本申请人通过反复研究，克服了技术上的难题，成功的实现了有Al-Zn-Si-Re四元合金组成的镀覆材料并已提出相关专利申请CN1807667A，在此基础，为进一步改进CN1807667A中的镀覆材料的性能，本发明进一步克服了技术的难题，又做了进一步的改进。

发明内容

针对现有技术中仅能实现三元或四元合金镀覆材料的技术难题，本发明目的在于提供一种耐高蚀性镀覆钢材的多元合金镀覆材料及其制造方法，以更好的提高镀覆钢材的抗腐蚀性能与耐高温性能，延长钢材的使用寿命，改善钢材的表面质量。

本发明的多元合金镀覆材料包含由Al、Si、Mg、Zn、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述至少一种添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li中的一种或几种，全部的添加剂占总质量的百分比为0.01～0.3％。

其中所述多元合金的各成份占总质量的质量百分比为：Al：45～69％，Si：0.2～3％，稀土元素：0.02～0.9％，Mg：0.1～5％，Zn为余量。

其中所述的镀覆材料还包含微量添加元素，所述的微量添加元素为：Fe，Pb，Mn，Ca，Cu，Sb中的一种或几种，并且所述的微量添加元素的总含量在0.5％以下。

其中所述微量添加元素各组成成份的具体含量Fe＜0.3％，Pb＜0.1％，Mn＜0.1％，Ca＜0.1％，Cu＜0.1％，Sb＜0.1％。

一种制造多元合金镀覆材料的方法包含由Al、Si、Mg、Zn、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述至少一种添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li中的一种或几种，将全部的添加剂按照占总质量的百分比为0.01～0.3％的配比后加入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为750～800℃，经非接触式搅拌再经过精炼、除渣，最后浇注成合金锭。

其中将Al与Si、Al与RE、Zn与Mg、Al分别与Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li中的至少一种元素配制成中间合金的形式再加入熔制合金。

所述形成中间合金是通过熔炉预制实现的。

其中所述非接触式搅拌采用电磁搅拌。

一种高耐蚀性镀覆钢材镀覆多元合金镀覆材料，所述的多元合金镀覆材料包含由Al、Si、Mg、Zn、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述至少一种添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li，Sn中的一种或是几种，全部的添加剂占总质量的百分比为0.01～0.3％。

采用本发明的技术方案，与现有技术相比，加入添加剂后，由于克服了各元素相互之间的影响和所产生的负作用，并且通过合理的配置各组成成份的质量百分比，耐蚀性是普通镀Zn钢板的6-7倍以上，特别是钢板切边的耐蚀性更为突出。镀层表面硬度比镀锌层高，摩擦系数比镀锌钢板小，加工时滑动性好，不易产生划痕。镀层表面光亮，耐变黑性。镀层不仅与基体金属结合力增强，而且镀层表面无结瘤现象。

同时，该多元合金镀覆材料采用独特工艺制备，成份均匀无偏析，重熔或重熔放置长时间后仍能保持这一效果，且底渣生成量少，有高的耐蚀性和优良抗疲劳性能，与基体金属结合力强，能广泛应用于家电、建材、汽车行业。

具体实施方式

本发明的高耐蚀性镀覆钢材的镀覆多元合金镀覆材料包含由Al、Si、Mg、Zn、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述至少一种添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li，Sn中的一种或是几种，表1中列出了本发明中成份质量百分比的一些优选的具体实施例，但本发明各组成成份的含量并不局限与表1中所列的数值，对于本领域技术人员来说，完全可以在表1所列的数值范围的基础上进行合理概括和推导。

表1：各组成成份占总质量的质量百分含量。(％)

Al	Zn	Si	Mg	稀土元素	添加剂	微量添加元素(总量)
							45	余量	0.2	0.1	0.02	0.01	0.01
51	余量	0.7	0.5	0.05	0.10	0.03
							57	余量	1.2	1.0	0.1	0.20	0.1
63	余量	1.7	2.0	0.5	0.25	0.45
							69	余量	3	5	0.9	0.30	0.49

从表1可以看出：本发明的全部添加剂占总质量的百分比最优为：0.01～0.3％，多元合金镀覆材料中所述多元合金的其他各成份的质量百分比的最优的范围为：Al：45～69％，Si：0.2～3％，稀土元素：0.02～0.9％，Mg：0.1～5％，Zn为余量。

优选的，在镀覆材料中微量添加元素的加入总含量在0.5％以下，加入的微量添加元素可以为Fe，Pb，Mn，Ca，Cu，Sb中的一种或几种；其中根据加入的微量添加元素的具体成份的不同，控制各组成成份的具体加入含量分别为Fe＜0.3％，Pb＜0.1％，Mn＜0.1％，Ca＜0.1％，Cu＜0.1％，Sb＜0.1％。

另一方面，本发明还公开了一种制造多元合金镀覆材料的方法包含由Al、Si、Mg、Zn、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述至少一种添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li，Sn中的一种或是几种，全部的添加剂占总质量的百分比为0.01～0.3％的配比后加入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为750～800℃，经非接触式搅拌再经过精炼、除渣，最后浇注成合金锭。

其中将Al与Si、Al与RE、Zn与Mg、Al分别与Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li中的至少一种元素配制成中间合金的形式再加入熔制合金。

所述形成中间合金是通过熔炼预制实现的。

其中所述非接触式搅拌采用电磁搅拌。

使用的精练剂为惰性气体，精练结束检查金属含气量，合格后扒渣浇铸成锭，铸锭尺寸为1400×580×475mm或680×90×60mm。

同时，本发明还公开了一种高耐蚀性镀覆钢材，所述高耐蚀性镀覆钢材镀覆多元合金镀覆材料所述的多元合金镀覆材料包含由Al、Si、Mg、Zn、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述至少一种添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li，Sn中的一种或是几种，全部的添加剂占总质量的百分比为0.01～0.3％。

采用本发明的技术方案，与现有技术相比，加入添加剂后，由于克服了各元素相互之间的影响和所产生的负作用，通过合理的配置各组成成份的质量百分比，具备了明显的技术效果，同时，该多元合金镀覆材料采用独特工艺制备，成份均匀无偏析，重熔或重熔放置长时间后仍能保持这一效果，且底渣生成量少，成品高耐蚀性镀覆钢材有高的耐蚀性和优良抗疲劳性能，能广泛应用与家电、建材、汽车行业。

Claims (9)

1.一种多元合金镀覆材料，其特征在于所述的多元合金镀覆材料包含由Al、Si、Mg、Zn、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li，Sn中的一种或是几种，全部的添加剂占总质量的百分比为0.01～0.3％。

2.如权利要求1所述的多元合金镀覆材料，其中各成份占总质量的质量百分比为：Al：45～69％，Si：0.2～3％，稀土元素：0.2～0.9％，Mg：0.1～5％，Zn为余量。

3.如权利要求1或2所述的多元合金镀覆材料，其中所述的镀覆材料还包含微量添加元素，所述的微量添加元素为Fe，Pb，Mn，Ca，Cu，Sb中的一种或几种，并且所述的微量添加元素的总含量在0.5％以下。

4.如权利要求3所述的多元合金镀覆材料，其中所述微量添加元素各组成成份的具体含量Fe＜0.3％，Pb＜0.1％，Mn＜0.1％，Ca＜0.1％，Cu＜0.1％，Sb＜0.1％。

5.一种制造多元合金镀覆材料的方法，所述的多元合金镀覆材料包含由Al、Si、Mg、Zn合金，稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li中的一种或是几种，将全部的添加剂按照占总质量百分比为0.01～0.3％的配比后加入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为750～800℃，经非接触式搅拌再经过精练、除渣，最后浇铸合金锭。

6.如权利要求5所述的方法，其中将Al与Si、Al与RE、Zn与Mg、Al分别与Pr，Nd，B，Ti，Vi、Zr中的至少一种元素配置成中间合金的形式再加入熔制合金。

7.如权利6所述的方法，所述形成中间合金是通过熔炉预制实现的。

8.如权利5所述的方法，其中所述非接触式搅拌采用电磁搅拌。

9.一种高耐蚀性镀覆钢材，其特征在于所述高耐蚀性镀覆钢材镀覆多元合金镀覆合金镀覆材料，所述的多元合金镀覆材料包含由Al、Si、Mg、Zn、稀土元素和至少一种添加剂组成的多元合金，所述至少一种添加剂选自Pr，Nd，B，Ti，Zr，Li中的一种或几种，全部的添加剂占总质量的百分比为0.01～0.3％。