CN102352475A - 一种热喷涂用稀土铝镁合金丝材 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热喷涂用稀土铝镁合金丝材，属于金属合金技术领域。各组分的重量百分数如下：Mg：1%~5%，RE：0.1%~0.5%，Ti：0.1%~0.2%，其余为Al。本发明的有益效果是，稀土铝镁合金丝材制备容易、成本较低、综合力学性能良好、自身耐蚀性好，并且采用这种合金丝材制得的金属热喷涂涂层，具有涂层致密、孔隙率低、与基体结合强度高、耐蚀性好的优点，尤其在海洋腐蚀环境中具有优异的防腐蚀能力，可广泛应用于钢结构的腐蚀防护。

Description

一种热喷涂用稀土铝镁合金丝材

技术领域

    本发明涉及表面工程腐蚀防护领域的热喷涂用金属合金丝材，具体是一种热喷涂稀土铝镁合金丝材，属于金属合金技术和热喷涂技术领域。

背景技术

在长期的试验和实践中证明，热喷涂金属涂层可以为钢结构腐蚀提供有效地保护。目前，已被广泛应用与热喷涂的金属丝材有锌丝、铝丝、锌铝合金丝、铝镁合金丝、Ac铝丝等。

近年来，对稀土铝合金涂层的研究不断深入，发现稀土的加入可以使表面氧化膜结构发生变化并增加氧化膜厚度；可以使涂层组织得到改善、孔隙减少、组织致密；可以使涂层中杂质的分布分散、细小，减少了腐蚀源；还可以增加Al的流动性，加强熔滴对基体的浸润作用，提高了与钢铁基体的结合强度，因此耐蚀性得到提高。然而，有文献研究认为稀土铝涂层并不能完全解决钢结构的点蚀问题。

如果结合铝镁合金涂层和稀土铝合金涂层拥有的优点，制备出一种稀土铝镁合金涂层，既可以提供良好的阴极保护作用，又可以获得具有自封闭能力的致密涂层，还可以避免点蚀的出现，从而更加有效地保护钢铁免受腐蚀介质的侵蚀，延长钢结构使用寿命。目前关于此类相关的报道很少。此外在合金中进一步加入钛和两种不同种类的稀土元素镧和铈进行合金化处理，可以细化晶粒，提高塑性和耐蚀性，目前没见此类报道。现在，国内外为了获得多种成分的喷涂材料多采用粉芯丝材，而对实心丝材的报道不多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良的耐腐蚀性能的热喷涂用稀土铝镁合金丝材，可以保护在恶劣腐蚀环境下的大型钢结构工程，延长钢结构工程服役寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种热喷涂用稀土铝镁合金丝材，其各组分及重量份为：

Mg：1%~5%，稀土材料RE：0.1%~0.5%，Ti：0.1%~0.2%，其余为Al。

上述稀土材料RE为镧La、铈Ce中的任一种，或二者按任意质量百分比的配合；RE总量在丝材配方中的质量百分数不变。

本发明中，Mg的含量优选为合金丝材总量的2%~4%，稀土材料RE的含量优选为合金丝材总量的0.2%~0.4%。

本发明具体的制备方法采用现有技术完成，具体工艺如下：

（1）将含有按重量百分比为：Mg：1%~5%，RE：0.1%~0.5%，Ti：0.1%~0.2%，Al:20%~30%进行配料，然后在中空感应电炉中进行熔炼，制备中间合金；

（2）将剩余的Al放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为720℃~760℃，待纯铝完全熔化后，进行精炼，然后再加入（1）中制备的中间合金，充分搅拌均匀至熔清、静置0.5~2h、扒渣后转移到保温结晶炉准备进行水平连续铸造；

（3）水平连铸获得的合金毛坯粗线，在260℃~320℃下进行1.5~3.0h的均匀化退火处理，再经过3~8次拉拔、剪径成直径3mm的稀土铝镁合金丝材，并盘绕成丝。

本发明具有如下优点：

（1）本发明解决了合金成分难以控制，丝材难以拉拔成丝的问题，而且制备工艺简单、成本适中，适用于大批量生产；

（2）本发明稀土铝镁合金丝材具有表面质量好、无划痕等优点，可满足热喷涂施工应用；

（3）采用本发明制备的热喷涂涂层与基体结合强度高、涂层致密孔隙率低、耐蚀性好，可以对海洋环境、工业环境等环境条件下钢结构腐蚀提供很好的保护。

本发明的有益效果是：本发明的稀土铝镁合金丝材制备容易、成本较低、综合力学性能良好、自身耐蚀性好，并且采用这种合金丝材制得的金属热喷涂涂层，具有涂层致密、孔隙率低、与基体结合强度高、耐蚀性好的优点，尤其在海洋腐蚀环境中具有优异的防腐蚀能力，可广泛应用于钢结构的腐蚀防护，保护在恶劣腐蚀环境下的大型钢结构工程，延长钢结构工程服役寿命。所用稀土元素储量多、价格低，有利于规模化生产和广泛应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

采用混熔法制备稀土铝镁合金丝材，具体成分为： La纯度≥99.0%：0.1%，Ce纯度≥99.0%：0.1%，Mg纯度≥99.9%：2%，Ti纯度≥99.0%：0.15%，其余为Al纯度≥99.9%。

（1）将重量百分比为：La：0.1%，Ce：0.1%，Mg：2%，Ti：0.15%，Al：30%进行配料，然后在中空感应电炉中进行熔炼，制备中间合金；

（2）将剩余的Al放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为720℃~760℃，待纯铝完全熔化后，进行精炼，然后再加入（1）中制备的中间合金，充分搅拌均匀至熔清、静置0.5~2h、扒渣后转移到保温结晶炉准备进行水平连续铸造；

（3）水平连铸获得的合金毛坯粗线，在260℃~320℃下进行1.5~3.0h的均匀化退火处理，再经过3~8次拉拔、剪径成直径3mm的稀土铝镁合金丝材，并盘绕成丝。

实施例2

采用混熔法制备稀土铝镁合金丝材的具体成分为：按重量百分比：La纯度≥99.0%：0.15%，Ce纯度≥99.0%：0.15%，Mg纯度≥99.9%：2%，Ti纯度≥99.0%：0.15%，其余为Al纯度≥99.9%。

（1）将含有按重量百分比为：La：0.15%，Ce：0.15%，Mg：2%，Ti：0.15%，Al：30%进行配料，然后在中空感应电炉中进行熔炼，制备中间合金；

（2）将剩余的Al放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为720℃~760℃，待纯铝完全熔化后，进行精炼，然后再加入（1）中制备的中间合金，充分搅拌均匀至熔清、静置0.5~2h、扒渣后转移到保温结晶炉准备进行水平连续铸造；

（3）水平连铸获得的合金毛坯粗线，在260℃~320℃下进行1.5~3.0h的均匀化退火处理，再经过3~8次拉拔、剪径成直径3mm的稀土铝镁合金丝材，并盘绕成丝。

实施例3

采用混熔法制备稀土铝镁合金丝材的具体成分为：按重量百分比：La纯度≥99.0%：0.2%，Ce纯度≥99.0%：0.2%，Mg纯度≥99.9%：4%，Ti纯度≥99.0%：0.15%，其余为Al纯度≥99.9% 。

（1）将含有按重量百分比为：La：0.2%，Ce：0.2%，Mg：4%，Ti：0.15%，Al：30%进行配料，然后在中空感应电炉中进行熔炼，制备中间合金；

（2）将剩余的Al放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为720℃~760℃，待纯铝完全熔化后，进行精炼，然后再加入（1）中制备的中间合金，充分搅拌均匀至熔清、静置0.5~2h、扒渣后转移到保温结晶炉准备进行水平连续铸造；

（3）水平连铸获得的合金毛坯粗线，在260℃~320℃下进行1.5~3.0h的均匀化退火处理，再经过3~8次拉拔、剪径成直径3mm的稀土铝镁合金丝材，并盘绕成丝。

实施例4

采用混熔法制备稀土铝镁合金丝材的具体成分为：按重量百分比：La纯度≥99.0%：0.25%，Ce纯度≥99.0%：0.25%，Mg纯度≥99.9%：5%，Ti纯度≥99.0%：0.15%，其余为Al纯度≥99.9% 。

（1）将含有按重量百分比为：La：0.25%，Ce：0.25%，Mg：5%，Ti：0.15%，Al：30%进行配料，然后在中空感应电炉中进行熔炼，制备中间合金；

（2）将剩余的Al放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为720℃~760℃，待纯铝完全熔化后，进行精炼，然后再加入（1）中制备的中间合金，充分搅拌均匀至熔清、静置0.5~2h、扒渣后转移到保温结晶炉准备进行水平连续铸造；

（3）水平连铸获得的合金毛坯粗线，在260℃~320℃下进行1.5~3.0h的均匀化退火处理，再经过3~8次拉拔、剪径成直径3mm的稀土铝镁合金丝材，并盘绕成丝。

采用现有大功率电弧喷枪、喷涂设备及涂装工艺，在表面经喷砂处理达到Sa3级以上要求的钢板表面上，喷涂稀土铝合金涂层，对金属涂层进行附着力、孔隙率以及耐中性盐雾测量，检测结果表明：涂层附着力（拉拔）大于18MPa、涂层孔隙率小于2%、3000h盐雾试验金属涂层表面无锈迹。

Claims (3)

1.一种热喷涂用稀土铝镁合金丝材，其特征在于：其各组分及重量份为：

Mg：1%~5%，RE：0.1%~0.5%，Ti：0.1%~0.2%，其余为Al。

2.根据权利要求1所述的一种热喷涂用稀土铝镁合金丝材，其特征在于：所述的稀土材料RE为镧La、铈Ce中的任一种，或二者按任意比量的配合。

3.根据权利要求1所述的一种热喷涂用稀土铝镁合金丝材，其特征在于：所述的Mg为总量的2%~4%，稀土材料RE为总量的0.2%~0.4%。