CN108441685A

CN108441685A - 低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金

Info

Publication number: CN108441685A
Application number: CN201810471894.0A
Authority: CN
Inventors: 杨长江
Original assignee: Guangzhou Xianzhi Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xianzhi Technology Co Ltd; Guangzhou Yuzhi Technology Co Ltd
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2018-08-24

Abstract

本发明公开了低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ca:0.2‑0.4wt.%,Sc:0.1‑0.2wt.%,Rh:0.2‑0.4wt.%,V:0.3‑0.5wt.%,In:0.2‑0.4wt.%,Te:0.1‑0.2wt.%，余量为锌。该材料用于螺栓的热浸镀锌处理，可以在320‑340度的温度下于10‑15秒之内在螺栓表面镀上均匀的热浸镀锌层。由于减少了加工温度和时间，螺栓的力学性能降低并不明显。具有提高生产效率，节约成本的作用。

Description

低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh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

热镀锌也叫热浸锌和热浸镀锌。是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入445℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有一百四十年的历史了。

简单而言，热浸镀锌的工艺流程为：成品酸洗-水洗-加助镀液-烘干-挂镀-冷却-药化-清洗-打磨-完工。热浸镀锌具有一系列的优点：镀锌层的硬度值比钢材还大，故其抗冲击及抗磨耗性均相当良好。在边角区，锌层往往比其它地方还厚，且有良好的韧性及抗磨耗性。即使因受很大的机械伤害或其它原因。造成一小部份的锌层脱落，将铁基裸露，此时，周围锌层就会发挥牺牲阳极的功能，来保护此处钢铁，使其不受侵蚀。锌层在大气中的消耗是非常缓慢的，约为钢铁腐蚀速率的1/17-1/18，其寿命远超过其它任何涂层。

至今为止，热镀锌仍是钢材防蚀方法中应用最普遍的、最有效的工艺措施。在建筑工业中,用于各类工业及民用建筑的轻钢龙骨、建筑层面板、瓦楞板、卷帘门等。在家电和轻工业方面，用于各类家用电器的外壳和底板。在汽车工业中，用于汽车车体的、外壳、内板、底板等。我国大力发展电力、交通、通讯、能源和城市基础建设。随着建筑、家电、汽车工业的强劲发展，我国镀锌行业面临前所未有的机遇和巨大的市场。

热镀锌螺栓也称热浸锌螺栓，是经过加热镀锌处理生产出的特种螺栓制品，广泛应用于工业基础设施建设和机械加工。热镀锌螺栓也称热浸锌螺栓，是将螺栓，经过除油、除锈，呈现出无污、浸润的表面，立即浸入到预先将锌加热融熔了的镀槽中去，在工件表面形成一层锌镀层的方法。螺栓镀锌也可以采用冷镀锌（电镀锌）的办法来进行镀锌防锈。冷镀锌则是将同样经过了除油、除锈，呈现出无污、浸润的工件挂入专门的电镀槽里的阴极上，阳极用锌。接通直流电源，阳极上的锌离子向阴极迁移，并在阴极上放电，使工件镀上一层锌层的方法。但是冷镀锌的质量比不上热镀锌，镀锌层比较疏松，和基体的结合力差。

热镀锌螺栓的镀层较厚，一般为30-60微米，镀层防腐能力较高。适合于户外工作的钢铁制件，如高速公路围栏、电力铁塔、大尺寸紧固件等较为粗糙的工件的长期防锈。较早的铁质自来水管也是热镀锌的。另外，热镀锌螺栓因高强度和耐腐蚀性，越来越多成为电力铁塔、信号塔、公路护栏首选螺栓。但是由于热镀锌在400度左右的温度下经过30-60秒进行锌液中操作，相当于在此温度下进行了中温回火热处理。因而，螺栓的强度会发生降低的现象。这一特点对于冷拔而制备的高强度螺栓在热浸镀后性能急剧降低表现的更为明显。

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320-340度大气条件下使用的低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金。按重量百分比计，合金的组成为：Ca:0.2-0.4wt.%,Sc: 0.1-0.2wt.%,Rh:0.2-0.4wt.%,V:0.3-0.5wt.%,In:0.2-0.4wt.%,Te: 0.1-0.2wt.%，余量为锌。该锌合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在1.0-2.0wt.%左右。

上述低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh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氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；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5-8m/min。该铸锭可以当做螺栓热浸镀锌原料用于后续工序的热浸镀锌处理来对螺栓进行保护操作，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明专利针对目前螺栓的热浸镀锌加工温度高，热浸时间长导致螺栓力学性能降低明显的现状提供了一种材料学的解决方案。该合金在热浸镀锌的环境下可以和螺栓形成致密的化合物层。这个致密过渡层的出现，可以有效地降低锌液中的锌进一步和铁基的反应扩散。此外，该致密化合物层和基体的结合强度高，可以实现较低温度下的高强度热浸镀锌操作。

（2）该材料用于螺栓的热浸镀锌的温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。相比较而言，传统的热浸镀锌温度为360-450度，热浸时间为30-60秒。由于降低了热浸温度和热浸时间。从节能和降低成本而言，本专利的效果是明显的。同时，由于降低了热浸时间，在单位时间内将入炉量提高了3倍以上。有效地提高了螺栓热浸镀锌的生产效率。

（3）此外，该合金在具有极其优异的导热能力，传热系数为130-150W/m﹒K。而传统热浸镀锌用合金的传热系数维持在100-110 W/m﹒K。因而，该合金在热浸镀锌时，优异的传热性能可以使得锌埚内的温度保持均匀的状态，提升了镀层的均匀性和随后使用时的优异的防腐蚀能力。

（4）传统的铁埚在热浸镀锌时锌液侵蚀铁板造成锌渣过多，影响镀锌质量，缩短锌锅使用寿命，一般不到半年即有穿孔、漏锌现象。由于这种大型容器的制作成本很高，所以造成的经济损失是巨大的。由于本专利的热浸镀锌用合金，工作温度不仅低，而且热浸时间短。大大提升了铁锅的热浸镀锌产品的产量，节约了成本。

（5）该热浸镀锌合金用于高强度螺栓的热浸镀锌时，由于减少了热浸温度和热浸时间，螺栓的力学性能降低并不明显。因而对于多个工业领域具有重要意义。可以预计，该类合金的产业化可以获得极大的经济和社会效益。在不久的将来，随着更多工程应用领域拓展，该类新型合金必将在更多的热浸镀锌中得到广泛应用。

具体实施方式

实施例1

一种在320-340度使用低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ca:0.2wt.%,Sc: 0.1wt.%,Rh:0.2wt.%,V:0.3wt.%,In:0.2wt.%,Te:0.1wt.%，余量为锌。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；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5-8m/min。该铸锭可以当做螺栓热浸镀锌原料用于后续工序的热浸镀锌处理来对螺栓进行保护操作，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。

该合金在热浸镀锌的环境下可以和螺栓形成致密的化合物层。这个致密过渡层的出现，可以有效地降低锌液中的锌进一步和铁基的反应扩散。此外，该致密化合物层和基体的结合强度高，可以实现较低温度下的高强度热浸镀锌操作。由于降低了热浸温度和热浸时间。从节能和降低成本而言，本专利的效果是明显的。同时，由于降低了热浸时间，在单位时间内将入炉量提高了3倍以上。有效地提高了螺栓热浸镀锌的生产效率。此外，该合金在具有极其优异的导热能力，传热系数为135W/m﹒K。而传统热浸镀锌用合金的传热系数维持在100-110 W/m﹒K。因而，该合金在热浸镀锌时，优异的传热性能可以使得锌埚内的温度保持均匀的状态，提升了镀层的均匀性和随后使用时的优异的防腐蚀能力。该热浸镀锌合金用于高强度螺栓的热浸镀锌时，由于减少了热浸温度和热浸时间，螺栓的力学性能降低并不明显。因而对于多个工业领域具有重要意义。

实施例2

一种在320-340度使用低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ca:0.4wt.%,Sc: 0.2wt.%,Rh:0.4wt.%,V:0.5wt.%,In:0.4wt.%,Te:0.2wt.%，余量为锌。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；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5-8m/min。该铸锭可以当做螺栓热浸镀锌原料用于后续工序的热浸镀锌处理来对螺栓进行保护操作，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。

该合金在热浸镀锌的环境下可以和螺栓形成致密的化合物层。这个致密过渡层的出现，可以有效地降低锌液中的锌进一步和铁基的反应扩散。此外，该致密化合物层和基体的结合强度高，可以实现较低温度下的高强度热浸镀锌操作。由于降低了热浸温度和热浸时间。从节能和降低成本而言，本专利的效果是明显的。同时，由于降低了热浸时间，在单位时间内将入炉量提高了3倍以上。有效地提高了螺栓热浸镀锌的生产效率。此外，该合金在具有极其优异的导热能力，传热系数为140W/m﹒K。而传统热浸镀锌用合金的传热系数维持在100-110 W/m﹒K。因而，该合金在热浸镀锌时，优异的传热性能可以使得锌埚内的温度保持均匀的状态，提升了镀层的均匀性和随后使用时的优异的防腐蚀能力。该热浸镀锌合金用于高强度螺栓的热浸镀锌时，由于减少了热浸温度和热浸时间，螺栓的力学性能降低并不明显。因而对于多个工业领域具有重要意义。

实施例3

一种在320-340度使用低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ca:0.3wt.%,Sc: 0.1wt.%,Rh:0.3wt.%,V:0.4wt.%,In:0.3wt.%,Te:0.2wt.%，余量为锌。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；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5-8m/min。该铸锭可以当做螺栓热浸镀锌原料用于后续工序的热浸镀锌处理来对螺栓进行保护操作，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。

该合金在热浸镀锌的环境下可以和螺栓形成致密的化合物层。这个致密过渡层的出现，可以有效地降低锌液中的锌进一步和铁基的反应扩散。此外，该致密化合物层和基体的结合强度高，可以实现较低温度下的高强度热浸镀锌操作。由于降低了热浸温度和热浸时间。从节能和降低成本而言，本专利的效果是明显的。同时，由于降低了热浸时间，在单位时间内将入炉量提高了3倍以上。有效地提高了螺栓热浸镀锌的生产效率。此外，该合金在具有极其优异的导热能力，传热系数为150W/m﹒K。而传统热浸镀锌用合金的传热系数维持在100-110 W/m﹒K。因而，该合金在热浸镀锌时，优异的传热性能可以使得锌埚内的温度保持均匀的状态，提升了镀层的均匀性和随后使用时的优异的防腐蚀能力。该热浸镀锌合金用于高强度螺栓的热浸镀锌时，由于减少了热浸温度和热浸时间，螺栓的力学性能降低并不明显。因而对于多个工业领域具有重要意义。

Claims

1.一种低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ca:0.2-0.4wt.%,Sc: 0.1-0.2wt.%,Rh:0.2-0.4wt.%,V:0.3-0.5wt.%,In:0.2-0.4wt.%,Te: 0.1-0.2wt.%，余量为锌。

2.根据权利要求1所述低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh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5-8m/min。

3.根据权利要求1所述低温螺栓热浸镀锌用高导热含Sc和Rh锌合金，其特征在于包含如下加工步骤：该铸锭可以当做螺栓热浸镀锌原料用于后续工序的热浸镀锌处理来对螺栓进行保护操作，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。