CN102925751B - 一种锌镍钛铝合金 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热镀用锌合金，具体涉及一种锌镍钛铝合金及其制备方法和用途。本专利的目的在于提供一种制备Zn-Ni-Ti合金浴的合金添加剂，向合金中添加少量的Al，可减少熔化时Ti和Ni因氧化耐导致的损耗，同时合金锌浴中含有少量的Al可减少锌浴表面氧化，增加锌液流动性，使用本专利发明的合金配制的合金锌浴进行浸镀时，可显著提高镀层质量和性能，降低锌耗，减少锌渣形成量，降低生产成本。

Description

一种锌镍钛铝合金

技术领域

本发明涉及一种热镀用锌合金，具体涉及一种锌镍钛铝合金及其制备方法和用途。 

背景技术

目前热镀锌所用锌浴一般都采用锌合金浴，锌合金浴热镀锌镀层，具有优良的抗腐蚀性能，良好的表面质量及优异的结合性能和机械性能；但是对于热镀成分复杂的钢材，尤其是含硅钢件，热镀锌浴容易产生较多的镀层质量问题，如镀层厚度不均匀、超厚现象、圣德林效应、色差等；虽然采用锌-铝（Zn-Al）系列合金和锌-镍（Zn-Ni）系列合金浴在一定程度上能改进镀层质量，但是这种系列合金浴热镀工艺复杂、费用高、热镀时间长，尤其是对于成分复杂的钢材批量热镀锌，镀层合格率低，还会影响生产进度。

在Zn-Ni合金基础上，目前已公开一系列锌合金专利。专利CN 101942626A公开了一种Zn-Ni-Bi合金；专利EP 696200465.1公开了一种Zn-Sn-Ni合金；专利EP 0951575公开了一种Zn-Ni-V合金；专利CN 1271783A公开了一种Zn-Al-Ni-Si合金；专利CN 1082557C公开了一种含1～5 wt.%Sn+Bi和0.025～0.06 wt.% Ni的锌合金；研究报道及实验结果表明，虽然合金对硅反应性的抑制能力随Ni含量的增加而增强，这些合金能较好地抑制硅含量为0.1 wt.%钢的硅反应性，但对于硅含大于0.2 wt.%的钢浸镀时，其对硅反应性的抑制不明显，镀层厚度与热浸镀纯锌相近；而常规结构钢的硅含量都在0.2 wt.%以上，目前热镀锌结构钢件中仍然普遍存在硅反应性，而且，当锌浴中的Ni含量超过0.08 wt.%时，由于形成Zn-Fe-Ni三元化合物，会增加锌渣的形成量，甚至影响镀层质量。

卢锦堂等人还研究了锌浴中添加Ti对热镀锌层组织和性能的影响，认为Ti不仅可以抑制含硅结构钢镀锌时合金层的快速生长，还增加了镀层的耐蚀性；最近，专利CN 102492913A公布了一种Zn-Mn-Ti合金添加剂；实验研究表明，当Ti含量超过0.05 wt.%时，会与常规助镀剂发生反应而使镀层表面质量极差。

发明内容

目前还没有锌浴中Ni和Ti协同作用对镀锌层组织影响的研究报道和公开专利，本专利通过对比实验研究Ni和Ti协同作用对Q235钢热镀锌层组织的影响，优化锌浴成分，获得了能很好抑制硅反应性的Zn-Ni-Ti合金浴成分，本专利的目的在于提供一种制备Zn-Ni-Ti合金浴的合金添加剂，向合金中添加少量的Al，可减少熔化时Ti和Ni因氧化耐导致的损耗，同时合金锌浴中含有少量的Al可减少锌浴表面氧化，增加锌液流动性，使用本专利发明的合金配制的合金锌浴进行浸镀时，可显著提高镀层质量和性能，降低锌耗，减少锌渣形成量，降低生产成本。

本发明的目的是要克服上述技术的缺点，提供一种热镀工艺简单、热镀时间短、锌耗低、镀层质量好的热镀用锌镍钛铝合金。

本发明的热镀用锌镍钛铝合金，其特征在于：所述的锌镍钛铝合金的重量组份为： 0.05～5.0% Ni， 0.03～3.0% Ti， 0.01～0.5% Al，其余为Zn。

所述的锌镍钛铝合金的制作步聚如下：

1）熔化：将上述重量组份的Zn、Ni、Ti和Al加入到熔锅中加热3～4小时，加热温度600～700℃，使Zn、Ni、Ti和Al完全熔化成锌镍钛铝合金熔液并搅拌均匀；

2）捞渣：从熔锅中捞出锌镍钛铝合金熔液中的渣；

3）浇铸：将无渣的锌镍钛铝合金熔液倒入浇铸模内，在常温下冷却成形为块状锌镍钛铝合金。

本发明的锌镍钛铝合金制作工艺简单、制作费用低，锌浴中加入本发明的锌镍钛铝合金，合金锌浴的流动性好，工件表面镀层厚度均匀、无色差、无圣德林效应、无锌瘤、降低镀层厚度，增强了合金镀层的耐腐蚀性能和机械性能；缩短了热镀时间，降低了生产成本，提高了镀层质量和生产效率。

附图说明

图1为本发明的锌镍钛铝合金制作流程图；

图2为Q235钢在Zn-0.05%Ni -0.03%Ti-0.005%Al合金锌浴中浸镀后合金层厚度随浸镀时间的变化情况；

图3为Q235钢在Zn-0.05%Ni-0.03%Ti-0.005%Al锌浴中浸镀0.5, 1, 2, 3, 5分钟后的镀层组织；

图4为Q235钢在Zn-0.03%Ni -0.02%Ti-0.005%Al合金锌浴中浸镀后合金层厚度随浸镀时间的变化情况；

图5为Q235钢在Zn-0.03%Ni- 0.02%Ti-0.005%Al锌合金浴中浸镀3分钟后的镀层组织。

具体实施方式

实施例1

一种镀用锌镍钛铝合金，其重量组份为1.0%Ni、0.6%Ti、0.1%Al，其余为Zn。

实施例2

一种镀用锌镍钛铝合金，其重量组份为2.5%Ni、1.5%Ti、0.3%Al，其余为Zn。

实施例3

一种镀用锌镍钛铝合金，其重量组份为1.2%Ni、0.8%Ti、0.2%Al，其余为Zn。

实施例4

一种镀用锌镍钛铝合金，其重量组份为3.6%Ni、2.6%Ti、0.3%Al，其余为Zn。

上述实施例的锌镍钛铝合金的制作步聚如下：

1）熔化：将上述实施例的重量组份的Zn锭、Ni粒、Ti粒和Al锭投入到中频无芯感应电炉中加热3.5小时，加热温度650℃，使Zn、Ni、Ti、Al完全熔化成锌镍钛铝合金熔液并搅拌均匀；

2）捞渣：从熔锅中捞出锌镍钛铝合金熔液中的渣，将捞出的渣放入渣桶中；

3）浇铸：将温度为650℃的无渣锌镍钛铝合金熔液倒入浇铸模中，在常温下冷却成型为块状锌镍钛铝合金。

使用时，锌锭：锌镍钛铝合金按10～50：1的质量比例加入到锌锅中溶化即形成新的锌浴，这种锌浴流动好，使用这种锌浴热镀成分复杂的钢制工件，热镀质量好，锌耗低，镀层合格率高。

实施例5：

将制备的Zn-1.0%Ni-0.6%Ti-0.1%Al合金与0#锌锭按1：19的比例混合得到Zn-0.05%Ni-0.03%Ti-0.005%Al锌合金浴，在450℃下，Q235钢在该合金浴中浸镀0.5～5min厚的镀层组织及合金层厚度变化如图2和图3所示，从图中可以看出，Q235钢在该合金浴中浸镀后，没有硅反应性现象，合金层厚度生长缓慢，即使浸镀5分钟后，合金层厚度也不超过50 μm，因此，在生产过程中，镀层厚度很容易得到控制，从图3所示的合金层组织来看，在浸镀初期，合金层主要由ζ层组成，只有很薄的δ层，即ζ层得到了快速生长。随着浸镀时间的延长，ζ层的快速生长得到了抑制，δ层在由扩散控制的条件下随浸镀时间的增加呈抛物线生长，δ层与ζ层的界面平整而且明显，Q235钢在该锌浴中浸镀3分钟后，镀层组织致密，合金层在40 μm左右，是很理想的镀层组织。

实施例6：

将制备的Zn-1.2%Ni-0.8%Ti-0.2%Al合金与0#锌锭按1：39的比例混合得到Zn-0.03%Ni-0.02%Ti-0.005%Al锌合金浴，在450℃下，Q235钢在该合金浴中浸镀0.5～5min后的合金层厚度变化如图4所示，合金层厚度的增加趋势与实施例5中的几乎一致，但该实施例中合金层的厚度略大一些，图5为Q235钢在Zn-0.03%Ni-0.02%Ti -0.005%Al锌合金浴中浸镀3分钟后的镀层组织，其硅反应性得到了抑制，但是合金层厚度相对于实施例5中的合金层厚度要厚一些。

Claims (2)

1.一种锌镍钛铝合金，其特征在于：所述锌镍钛铝合金的重量组份为： 1.0%Ni、0.6%Ti、0.1%Al，其余为Zn；或2.5%Ni、1.5%Ti、0.3%Al，其余为Zn；或1.2%Ni、0.8%Ti、0.2%Al，其余为Zn；或3.6%Ni、2.6%Ti、0.3%Al，其余为Zn；

所述锌镍钛铝合金的制备方法包括如下步聚：

1）熔化：将Zn、Ni、Ti和Al按配比加入到熔锅中加热3～4小时，加热温度600～700℃，使Zn、Ni、Ti和Al完全熔化成锌镍钛铝合金熔液并搅拌均匀；

2）捞渣：从熔锅中捞出锌镍钛铝合金熔液中的渣；

3）浇铸：将无渣的锌镍钛铝合金熔液倒入浇铸模内，在常温下冷却成形为块状锌镍钛铝合金。

2.如权利要求1所述的一种锌镍钛铝合金，其特征在于：使用时，将锌锭：锌镍钛铝合金按10～50：1的质量比例加入到锌锅中溶化即形成锌浴。