CN108396178A - 具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ba:0.8‑1.5wt.%,Y:0.5‑1.0wt.%,Cr:1.5‑2.0wt.%,In：1.2‑2.5wt.%，Mo:0.4‑0.6wt.%,Ge:1.2‑1.8wt.%,余量为锌。本发明有助于开发高品质热浸镀锌用锌合金，对于提升我国自主研发精品新材料，占领国际精品新材料市场具有促进作用。

Description

具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锌合金。

背景技术

由于锌的标准电极电位负于铁，因此在水和潮湿的空气中镀锌层具有牺牲阳极保护钢基的作用，从而可以大大的延长钢材的使用寿命。热浸镀锌钢板是使用得最广泛的热浸镀产品。工件镀锌后，在锌层十分致密的情况下，它能有效地将镀件基体与外界环境介质隔开，使镀件免受外界环境介质的腐蚀;当镀层表面破损或有孔隙时，锌作为牺牲性阳极优先溶解对钢基体具有保护作用，因而被大量作为钢材防腐蚀材料。在工业上常用的镀锌层有热浸镀锌、电镀锌、机械镀锌和热喷涂（镀）锌等，其中热镀锌约占镀锌总量的95%，热镀锌用锌量在世界范围内占锌产量的40%，在中国约占锌产量的30%左右。

热镀锌是将钢、不锈钢、铸铁等金属浸入熔融液态金属或合金中获得镀层的一种工艺技术。热镀锌是当今世界上应用最广泛、性能价格比最优的钢材表面处理方法。热镀锌产品对钢铁的减蚀延寿、节能节材起着不可估量和不可替代的作用，同时镀层钢材也是国家扶植和优先发展的高附加值短线产品。电镀锌俗称冷镀锌板，是采用电化学的方式，将锌锭作为阳极，锌原子失去电子后成为离子状态溶解到电解液中，而钢带作为阴极，锌离子在钢带上得到电子还原成锌原子沉积到钢带表面，形成镀层。化工一般电镀锌比较多，适用于小部件；热镀锌板一般用于电力设备和构件，适用于大的部件和设备。

热镀锌板和电镀锌板在镀层组织结构上有根本性的不同。热镀锌板板纯锌镀层与钢带基体之间有一层稍脆的化合物层，纯锌镀层结晶时大多形成锌花，镀层均匀无孔隙。而电镀锌层的锌原子只是在钢带表面沉积析出，而且是靠物理作用附着在钢带表面，有许多空隙，极易因腐蚀性介质引起点蚀，所以热镀锌板比电镀锌板更耐腐蚀。热镀锌板管是使熔融金属与铁基体反应而产生合金层，从而使基体和镀层二者相结合。热镀锌板具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。

热浸镀在世界范围内已得到广泛应用。据统计用于热浸镀镀层的锌量约占全部镀锌用量的90%以上，热浸镀用锌量占锌产量的40%，在中国占锌产量的30%左右形成这种趋势主要是由于热浸镀锌的锌层较厚，耐腐蚀性强，造价较低，并且热镀锌层的厚度和镀层状态等易于操控。热浸镀锌能够有效地提高钢铁的耐腐蚀性能，因而广泛用于电力、交通、汽车、建筑、家电、护栏、太阳能、艺术品等各个领域中。

现阶段国内热浸镀锌领域存在着一些问题，行业整体发展大而不强，还不具备和世界同行业发达国家抗衡的能力，普通产品产能过剩，高端产品依赖进口。工业规模达到世界较大，整体装备和部分技术接近或达到国际先进水平，整体装备工艺技术整体落后，生产效率低，资源能源消耗大。热浸镀锌开发领域落后，不仅仅是热处理加工的基础问题，还和行业上下游息息相关，整体工业落后使得我们的热浸镀锌体系序列开发产生影响。

虽然我国钢材冶炼和加工具有很大的资源优势，但目前绝大多数的钢材热处理企业，均采用传统的热浸镀锌工艺。这类传统材料的压铸工艺很大程度上通过大量的、长周期的反复试验修改才能最终实现工艺目标。故在开发周期、设计质量及其所实现的工艺质量等方面较难保证，使得企业亦无法在竞争激烈的市场中获得更大的突破。开发高品质热浸镀锌用锌合金对于提升我国自主研发精品新材料，占领国际精品新材料市场具有促进作用。对传统热浸镀锌进行底层性质的创新和优化，对整个热浸镀锌行业及其技术的发展与提升具有积极的意义。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在300-380度大气条件下使用的具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金。该方法具有生产成本低，便于大规模生产的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ba: 0.8-1.5wt.%,Y:0.5-1.0wt.%,Cr:1.5-2.0wt.%,In：1.2-2.5wt.%，Mo:0.4-0.6wt.%, Ge:1.2-1.8wt.%,余量为锌。

上述具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到500-600度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在500-600度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为10-20m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌用锌合金进行钢材的防腐蚀涂层处理；热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明专利的锌合金具有极低的熔点，在温度高于300度后熔体表面氧化生成致密的氧化膜和氮化膜。这种致密的熔体表面化合物膜能有效阻止锌蒸汽向大气中的挥发，达到阻止锌在高温下的急剧蒸发和氧化。该锌合金在300-600温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态锌合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。

（2）热浸镀锌时钢丝浸于熔融的锌合金中，限制了钢丝和空气的接触，防止了脱碳，可以有效地提高钢丝表面的硬度，减少了裂纹形成和扩展的可能性，改善了钢丝的疲劳性能。镀锌后经过拉拔处理,表面的镀锌层附着能力强。具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。

（3）该热浸镀锌用锌合金的使用温度为热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。而传统热浸镀锌用合金的工作温度为460-600度，热浸时间为30-40秒。由于该新型热浸镀锌用合金不仅工作温度低，而且热浸时间降低一半，因而在生产单位产量的高碳钢丝时所需要的能量也会相应的降低一半左右。可见，该专利的实施对于节能来说会取得优异的效果。

实施方式

实施例1

一种具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金。按重量百分比计，该材料的化学成分为：Ba: 0.8wt.%,Y:0.5 wt.%,Cr:1.8wt.%,In：1.4wt.%，Mo:0.5wt.%, Ge:1.4wt.%,余量为锌。制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到550度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在550度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为14m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌用锌合金进行钢材的防腐蚀涂层处理；热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。

该锌合金在300-600温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态锌合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。热浸镀锌时钢丝浸于熔融的锌合金中，限制了钢丝和空气的接触，防止了脱碳，可以有效地提高钢丝表面的硬度，减少了裂纹形成和扩展的可能性，改善了钢丝的疲劳性能。镀锌后经过拉拔处理,表面的镀锌层附着能力强。具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。该热浸镀锌用锌合金的使用温度为热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。而传统热浸镀锌用合金的工作温度为460-600度，热浸时间为30-40秒。由于该新型热浸镀锌用合金不仅工作温度低，而且热浸时间降低一半，因而在生产单位产量的高碳钢丝时所需要的能量也会相应的降低一半左右。可见，该专利的实施对于节能来说会取得优异的效果。

实施例2

一种具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金。按重量百分比。按重量百分比计，该材料的化学成分为：Ba: 1.0wt.%,Y:0.8wt.%,Cr:1.8wt.%,In：1.4wt.%，Mo:0.4wt.%,Ge:1.4wt.%,余量为锌。制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到550度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在550度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为12m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌用锌合金进行钢材的防腐蚀涂层处理；热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。

该锌合金在300-600温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态锌合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。热浸镀锌时钢丝浸于熔融的锌合金中，限制了钢丝和空气的接触，防止了脱碳，可以有效地提高钢丝表面的硬度，减少了裂纹形成和扩展的可能性，改善了钢丝的疲劳性能。镀锌后经过拉拔处理,表面的镀锌层附着能力强。具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。该热浸镀锌用锌合金的使用温度为热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。而传统热浸镀锌用合金的工作温度为460-600度，热浸时间为30-40秒。由于该新型热浸镀锌用合金不仅工作温度低，而且热浸时间降低一半，因而在生产单位产量的高碳钢丝时所需要的能量也会相应的降低一半左右。可见，该专利的实施对于节能来说会取得优异的效果。

实施例3

一种具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金。按重量百分比。按重量百分比计，该材料的化学成分为：Ba: 0.9wt.%,Y:0.6wt.%,Cr:1.8wt.%,In：1.4wt.%，Mo:0.5wt.%,Ge:1.4wt.%,余量为锌。制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到550度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在550度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为16m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌用锌合金进行钢材的防腐蚀涂层处理；热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。

该锌合金在300-600温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态锌合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。热浸镀锌时钢丝浸于熔融的锌合金中，限制了钢丝和空气的接触，防止了脱碳，可以有效地提高钢丝表面的硬度，减少了裂纹形成和扩展的可能性，改善了钢丝的疲劳性能。镀锌后经过拉拔处理,表面的镀锌层附着能力强。具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。该热浸镀锌用锌合金的使用温度为热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。而传统热浸镀锌用合金的工作温度为460-600度，热浸时间为30-40秒。由于该新型热浸镀锌用合金不仅工作温度低，而且热浸时间降低一半，因而在生产单位产量的高碳钢丝时所需要的能量也会相应的降低一半左右。可见，该专利的实施对于节能来说会取得优异的效果。

Claims (3)

1.具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ba: 0.8-1.5wt.%,Y:0.5-1.0wt.%,Cr:1.5-2.0wt.%,In：1.2-2.5wt.%，Mo:0.4-0.6wt.%,Ge:1.2-1.8wt.%,余量为锌。

2.根据权利要求1所述具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金，其特征在于包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到500-600度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在500-600度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为10-20m/min。

3.根据权利要求1所述具有节能作用钢丝热浸镀锌用新型含Cr锌合金，其特征在于包含如下使用步骤：该铸锭可以当做热浸镀锌用锌合金进行钢材的防腐蚀涂层处理；其中，热浸镀锌的工作温度为300-380度，热浸时间为20-30秒。