CN104178719A - 一种钢铁表面热浸渗铝锌合金的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢铁表面热浸渗铝锌合金的方法，属于钢铁热浸渗工艺技术领域。本发明的方法，热浸渗温度为：熔点Tm+80℃-100℃；热浸渗时间为30s-200s；所用浸镀液的组成为：3－15wt%铝、1-5wt%镁、0.05-0.5wt%含铈混合稀土、可选的＜0.5wt%的一种或多种附加元素，余量为锌。本发明获得的合金层结构，从外到内依次为与锌铝合金层、铝锌铁合金层。与本发明之前的热浸镀锌铝合金的镀层结构、厚度相比，本发明的镀层以铝锌铁合金层为主，镀层总厚度相对较薄，厚度较稳定，厚度随浸渗时间的变化不大。

Description

一种钢铁表面热浸渗铝锌合金的方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁表面热浸渗铝锌合金的方法，属于钢铁热浸渗工艺技术领域。

背景技术

在钢铁表面渗锌、铝或锌铝合金是进行腐蚀防护的有效方法，其中锌铝合金渗层在许多环境中具有比渗锌、渗铝更好的耐腐蚀性能。目前获得渗铝层的有效方法有热浸渗和粉末渗等，但都有工艺时间长，处理温度高的缺点。较高的处理温度使钢结构的强度下降，较长的工艺时间造成时间和能源的巨大浪费。获得渗锌和锌铝合金的方法一般采用粉末渗，普通粉末包埋法的工艺温度高，工艺时间长。粉末法难以处理大型工件。

常规的热浸渗铝方法包括两个主要过程：热浸镀过程和扩散过程，其中扩散过程一般为数小时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢铁表面热浸渗铝锌合金的方法，使钢铁产品具有更好的耐腐蚀性能。

实现上述发明目的技术方案为：

一种钢铁表面热浸渗铝锌合金的方法，热浸渗温度为：熔点Tm+80℃-100℃；热浸渗时间为30s-200s；

所用浸镀液的组成为：3－15wt%铝、1-5wt%镁、0.05-0.5wt%含铈混合稀土、可选的＜0.5wt%的一种或多种附加元素，余量为锌。

所述热浸渗温度即浸镀液的温度；所述熔点Tm为铝锌合金的熔点。

所述附加元素包括：为提高外观质量、涂层结合质量和耐腐蚀性能添加的少量其它合金元素。

上述方法中，具体操作步骤与常规热浸镀的操作步骤相同；工艺流程为：基体表面预处理→基体浸入浸镀液中进行热浸渗→冷却。

首先，本发明获得的合金层结构，从外到内依次为与锌铝合金层（成分与浸镀液相近，厚度为10-15μm）、铝锌铁合金层（厚度为55-80μm）。本发明获得的合金层结构与本发明之前的热浸镀锌铝合金的镀层结构、厚度相比，本发明的镀层结构、厚度存在以下特点：镀层以铝锌铁合金层为主，镀层总厚度相对较薄，厚度较稳定，厚度随浸渗时间的变化不大。也就是说，本发明通过向锌铝浸镀液中增加特定量的镁和含铈混合稀土作为催渗剂，调整热浸渗温度和时间，改变了热浸镀的进程，使其在浸镀的过程中同时发生了扩散现象，实现了渗铝锌合金。

其次，本发明的铝锌铁合金层中，铝、铁、锌元素的平均原子比约为（45-48）：（30-36）：（17-20），铝含量高于锌含量。

本发明的外层的锌铝合金层与浸镀液成分相近，与采用传统热浸渗铝工艺（先热浸镀然后再扩散处理）获得的渗铝层相比，本发明具有较好的阴极保护作用。

再者，本发明的工艺与传统的热浸渗铝工艺及粉末包埋法渗锌铝合金相比，步骤简单、时间短、温度低、生产成本低，大工件和小工件均适用。

本发明中，浸镀液中作为催渗剂的镁和稀土元素的含量及铝含量不在规定范围时，无法实现一步法热浸渗。

热浸镀温度的选择，如果热浸镀温度高于或低于本发明的温度范围，均不能实现一步法热浸渗。

热浸渗时间的选择，热浸渗时间过短，不能实现一步法热浸渗；热浸渗时间过长，会引起铝锌铁合金层异常增厚，并造成合金层剥落。

有益效果

（1）在许多环境中，铝锌合金渗层的耐腐蚀性能优于渗纯锌，甚至优于渗铝；

（2）与常规的热浸镀锌铝合金相比，本发的产品结构从外至内分别为锌铝合金层、铝锌铁合金层，耐腐蚀性能进一步提高且保持了较好的阴极保护性能；

（3）与常规的热浸渗铝及粉末法包埋渗锌铝合金相比，本发明的工艺步骤简单，所需时间短，工艺温度低，生产成本低，大工件和小工件均适用；

（4）浸镀液中铝含量远低于锌含量，但是渗层中铝含量高于锌含量，减少了铝的用量。

附图说明

图1，热浸渗Zn-5%Al-2%Mg-0.2%RE的截面形貌及成分面分布图；

图2 ，热浸渗Zn-6%Al-3%Mg-0.1%RE的截面形貌及成分面分布图；

图3，热浸镀Zn-5%Al-2%Mg-0.2%RE的截面形貌及成分面分布图；

图1-3中，左上角小图为截面形貌图，其他图分别为Al、Fe、Zn成分面分布图；截面形貌图及Al、Fe、Zn成分面分布图中的比例相同；截面形貌图中，最右侧为基体。

具体实施方式

实施例1

将Q345钢板进行助镀处理后浸入到480℃的合金液中，合金液的成分为Zn-5%Al-2%Mg-0.2%RE（RE为含铈混合稀土），热浸渗时间2分钟。热浸渗层的截面形貌及主要成分面分布见图1。内层为铝锌铁合金层(铝铁锌元素的平均原子比约为46：35：19)，厚度约55μm，外层为锌铝合金层，厚度约10μm。与折算成相同厚度的Zn-5%Al-2%Mg-0.2%RE镀层（未形成渗层结构）相比，中性盐雾试验出现锈点的时间延长至1.5倍。

实施例2

将Q235钢板浸入Zn-6%Al-3%Mg-0.1%RE合金液中，合金液的温度为470℃。浸渗时间为2min，所得合金层的截面形貌及主要成分面分布见图2。内层为铝锌铁合金层(铝铁锌元素的平均原子比约为47：36：18)，厚度约80μm，外层为锌铝合金层，厚度约11μm。与Zn-6%Al-3%Mg-0.1%RE镀层（未形成渗层结构）相比，中性盐雾试验出现锈点的时间延长至1.4倍。

对比例1

将Q345钢板进行助镀处理后浸入到440℃的合金液中，合金液的成分为Zn-5%Al-2%Mg-0.2%RE(成分与实施例1相同)，热浸镀时间2分钟。热浸镀层的截面形貌及主要成分面分布见图3。镀层的截面为锌铝合金共晶，只有镀层与钢基体的界面存在一薄层铝铁合金层。镀层的厚度随浸镀温度和时间的变化较大，且未形成渗层结构。

Claims (3)

1.一种钢铁表面热浸渗铝锌合金的方法，其特征在于，热浸渗温度为：熔点Tm+80℃-100℃；热浸渗时间为30s-200s；

所用浸镀液的组成为：3－15wt%铝、1-5wt%镁、0.05-0.5wt%含铈混合稀土、可选的＜0.5wt%的一种或多种附加元素，余量为锌。

2.根据权利要求1方法，其特征在于：所述钢铁为Q345钢板，热浸渗温度为480℃，热浸渗时间为120s；

所用浸镀液成分为Zn-5%Al-2%Mg-0.2%RE。

3.根据权利要求1方法，其特征在于：所述钢铁为Q235钢板，热浸渗温度为470℃，热浸渗时间为120s；

所用浸镀液成分为Zn-6%Al-3%Mg-0.1%RE。