CN107868883A - 一种热镀用锌合金 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热镀用锌合金，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.2‑20.0wt%的Al、0.1‑0.3wt%的Ni、0.1‑0.5wt%的Mn、0.05‑0.5wt%的Sn、0.05‑0.2wt%的Cr、0.01‑0.15wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。本发明提供的热镀用锌合金，可以降低或维持镀锌锅锌液有害杂质铁元素含量在较低范围，减少镀锌产生的锌渣量，热镀后形成的合金镀层厚度均匀，无色差、无圣德林效应、无多余的锌瘤，具有较高的镀层质量。

Description

一种热镀用锌合金
技术领域
本发明属于热镀锌技术领域，具体涉及一种热镀用锌合金。
背景技术
随着军工、汽车、船舶、家电、建筑等行业的飞速发展，热镀锌产品的需求量在逐年增加，对产品品质的要求不断提高。热镀锌的原理为：将钢结构件清洗干净，然后溶剂处理，烘干后浸入锌液中，钢结构件表面的铁与熔融锌反应，在钢结构件表面形成合金镀层。为了降低成本，提高热镀锌产品的耐蚀性、表面特性以及良好的力学特性，同时减少底渣产生量，减少因打捞底渣产生的有效锌浪费，热镀锌合金技术呈现出了新的发展趋势。
例如，目前国内外热镀锌行业中，通过添加微量合金元素的合金镀层，其具有良好的表面质量，优良的抗蚀性能及优异的结合性能和机械性能。但随着钢材生产工艺的改进提高，钢材的成分较为复杂，这一变化导致传统的热镀锌出现一些镀锌质量问题，如镀层超厚现象、厚度不均匀、圣德林效应、色差等，同时其产生底渣较多，生产中多次打捞底渣，浪费较多的有效锌。另一方面，镀件的结构复杂，形状多变，如大管塔件，其多采用含硅锰较高的钢材，结构比单一的角钢、板材、扁钢、钢管等复杂，此种结构影响镀锌热量传递及锌液的流动，影响镀层的附着，对热镀锌合金提出更高的要求。大型钢件及复杂的钢件酸洗时间长，局部会产生过酸洗；过酸洗会带入更多铁粒子进入助镀液和锌合金液中，造成镀锌过程锌合金液中杂质铁升高，并产生更多的锌渣。同时这种结构件热浸镀要求高，需要镀锌时间延长，主要表现在镀锌过程中锌浴热量传递效果不佳，锌浴流动性差，钢件更多铁溶解进入锌合金液，造成镀层厚度偏厚，镀层有色差，镀层附着力差，镀层可能出现颗粒，镀层不光亮光洁，锌渣增加等镀层质量问题。现有技术中，常用的用于热镀锌的锌合金主要有Zn-Al合金、Zn-Ni合金，其无法适用于复杂成分的钢材材质表面热镀工艺，不能有效地解决过多的铁粒子进入锌合金液造成的锌渣增加的问题。热浸镀超过3分钟，由于铁粒子增加镀层厚度超过200μm，出现镀层变脆，镀件局部附着力差，同时产生较多的底渣，从而有3-5%的锌浪费，得不到有效利用。
发明内容
本发明有效地解决了现有技术中存在现有的锌合金无法适用于复杂成分和结构的钢材材质表面热镀、锌合金液铁粒子增加且产生较多底渣造成锌浪费的技术问题。
本发明提供了一种热镀用锌合金，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.2-20.0wt%的Al、0.1-0.3wt%的Ni、0.1-0.5wt%的Mn、0.05-0.5wt%的Sn、0.05-0.2wt%的Cr、0.01-0.15wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。作为本领域技术人员的公知常识，本发明提供的热镀用锌合金中还带有不可避免的杂质，该杂质以通常含量存在，本发明没有特殊要求。
作为本发明的第一种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.2wt%的Al、0.1wt%的Ni、0.1wt%的Mn、0.05wt%的Sn、0.05wt%的Cr、0.01wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
作为本发明的第二种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有20.0wt%的Al、0.3wt%的Ni、0.5wt%的Mn、0.5wt%的Sn、0.2wt%的Cr、0.15wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
作为本发明的第三种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有10.0wt%的Al、0.2wt%的Ni、0.3wt%的Mn、0.2wt%的Sn、0.1wt%的Cr、0.05wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
作为本发明的第四种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.2wt%的Al、0.3wt%的Ni、0.5wt%的Mn、0.5wt%的Sn、0.2wt%的Cr、0.1wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
作为本发明的第五种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有20.0wt%的Al、0.1wt%的Ni、0.1wt%的Mn、0.5wt%的Sn、0.05wt%的Cr、0.12wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
一种热镀锌方法，其特征在于，包括将待镀基材置于熔融状态的上述热镀用锌合金中，在待镀基材表面形成镀层。
进一步的，所述待镀基材为结构件、带钢。
本发明的发明人通过大量实验发现，本发明提供的热镀用锌合金，通过对锌合金中的组分种类和含量进行适当选择，具体为在锌浴中添加适量的Al、Ni、Mn、Sn、Cr、RE（LaCe混合）微量元素，得到的本发明提供的热镀用锌合金，适用于各种成分和形状均十分复杂的钢材材质，在其热镀过程中均能有效控制锌铁合金层的过快生长，同时还能降低合金熔点，使得本发明提供的热镀用锌合金熔融后形成的合金锌浴具有较高的流动性，镀层的自由层变薄，同时能有效提高合金镀层的耐蚀性和机械性能，热镀后形成的合金镀层的厚度更均匀，无色差、无圣德林效应、无多余的锌瘤，具有较高的镀层质量，并能使锌合金液中铁粒子维持在0.01%以下水平。
本发明提供的热镀用锌合金中，通过Al、Mn、Cr、RE（LaCe混合）的协同效应，其一方面可以降低使用价格相对昂贵的Ni、Sn从而降低原料成本；另一方面该热镀用锌合金对于含高硅高锰钢热浸镀圣德林效应明显效果，有效抑制了钢材中硅锰元素促进锌铁合金层过快生长的不良影响，热浸镀超过3分钟，镀层均匀，厚度能控制在160μm左右，镀层韧性好，镀件局部附着力良好，有效地解决了结构复杂的大管塔件镀层附着力差的问题，同时控制锌合金液铁粒子维持在0.01%以下，降低底渣的产生。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅为本发明的优选实施方式，并不用于限定本发明。
实施例1
一种热镀用锌合金S1，其成分为20.0wt%的Al、0.1wt%的Ni、0.1wt%的Mn、0.05wt%的Sn、0.05wt%的Cr、0.01wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
采用本实施例的热镀用锌合金S1对钢管热浸镀1.5分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为50-70μm，附着力测试良好，镀层光亮光洁，基本无底渣产生，半个月热浸镀锌合金液铁含量维持在0.0083%。
实施例2
一种热镀用锌合金S2，其成分为0.2wt%的Al、0.1wt%的Ni、0.1wt%的Mn、0.05wt%的Sn、0.05wt%的Cr、0.15wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
采用本实施例的热镀用锌合金S2对带带钢热浸镀15秒钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为10-30μm，附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣，半个月热浸镀锌合金液铁含量维持在0.0014%。
实施例3
一种热镀用锌合金S3，其成分为5wt%的Al、0.2wt%的Ni、0.3wt%的Mn、0.2wt%的Sn、0.1wt%的Cr、0.05wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
采用本实施例的热镀用锌合金S3对两端带圆盘的高硅高锰钢大管塔件热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为85-115μm，附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣，半个月热浸镀锌合金液铁含量维持在0.0056%。
实施例4
一种热镀用锌合金S4，其成分为15wt%的Al、0.3wt%的Ni、0.5wt%的Mn、0.5wt%的Sn、0.2wt%的Cr、0.1wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
采用本实施例的热镀用锌合金S4对两端和中部带焊接加固钢片的高硅高锰钢大管塔件热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为90-120μm，附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣，半个月热浸镀锌合金液铁含量维持在0.0078%。
实施例5
一种热镀用锌合金S5，其成分为10wt%的Al、0.3wt%的Ni、0.5wt%的Mn、0.5wt%的Sn、0.2wt%的Cr、0.12wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
采用本实施例的熔融状态的热镀用锌合金S5对方形高硅高锰钢大管塔件热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为85-115μm，附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣，半个月热浸镀锌合金液铁含量维持在0.0056%。
实施例6
一种热镀用锌合金S5，其成分为2.5wt%的Al、0.25wt%的Ni、0.4wt%的Mn、0.3wt%的Sn、0.15wt%的Cr、0.08wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
采用本实施例的熔融状态的热镀用锌合金S5对普通角钢热浸镀1分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为60-75μm，附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣，半个月热浸镀锌合金液铁含量维持在0.0020%。
实施例7
一种热镀用锌合金S4，其成分为0.5wt%的Al、0.15wt%的Ni、0.45wt%的Mn、0.45wt%的Sn、0.15wt%的Cr、0.13wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
采用本实施例的熔融状态的热镀用锌合金S4对普通的槽钢热浸镀2分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为30-60μm，附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣，半个月热浸镀锌合金液铁含量维持在0.0024%。
以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.2-20.0wt%的Al、0.1-0.3wt%的Ni、0.1-0.5wt%的Mn、0.05-0.5wt%的Sn、0.05-0.2wt%的Cr、0.01-0.15wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及杂质。
2.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.2wt%的Al、0.1wt%的Ni、0.1wt%的Mn、0.05wt%的Sn、0.05wt%的Cr、0.01wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及杂质。
3.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有20.0wt%的Al、0.3wt%的Ni、0.5wt%的Mn、0.5wt%的Sn、0.2wt%的Cr、0.15wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及杂质。
4.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有10.0wt%的Al、0.2wt%的Ni、0.3wt%的Mn、0.2wt%的Sn、0.1wt%的Cr、0.05wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及杂质。
5.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.2wt%的Al、0.3wt%的Ni、0.5wt%的Mn、0.5wt%的Sn、0.2wt%的Cr、0.1wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及杂质。
6.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有20.0wt%的Al、0.1wt%的Ni、0.1wt%的Mn、0.5wt%的Sn、0.05wt%的Cr、0.12wt%RE(LaCe混合)，余量为Zn及杂质。
7.一种热镀锌方法，其特征在于，包括将待镀基材置于熔融状态的权利要求1-6任一项所述的热镀用锌合金中，在待镀基材表面形成镀层。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述待镀基材为结构件、带钢等。
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