CN108913949A - 一种用于预镀合金钢板的无硅多元合金镀覆材料及其制造方法 - Google Patents

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魏小昕
张平则
李聚波
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    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon

Abstract

本发明涉及一种用于预镀合金钢板的无硅多元合金镀覆材料及其制造方法，所述的多元合金镀覆材料由Zn、Al、Mg、至少两种稀土元素和微量添加元素组成，其中各成分的质量百分比为：Al：2‑30％，Mg：1‑8％，至少两种稀土元素的总量：0.02‑0.4％，所述微量添加元素为Fe、Pb、Mn、Sb中的一种或几种，且所述微量添加元素的总含量在0.5％以下，余量为Zn，还公开了一种制造方法，包括将各组分按配比在熔炼炉中熔炼，熔炼温度为750‑800℃，经过搅拌、精炼、除渣，最后浇铸成合金锭，本发明镀覆钢材有高的耐蚀性和优良抗疲劳性能，与基体金属结合力强，能广泛应用于交通、光伏、地下管廊行业。

Description

一种用于预镀合金钢板的无硅多元合金镀覆材料及其制造 方法
技术领域
本发明涉及一种用于预镀合金钢板的无硅多元合金镀覆材料及其制造方法，
背景技术
钢材热浸镀锌技术可以有效减缓钢铁腐蚀，延长其使用年限，并且与其它防腐方法相比具有生产成本低，工艺简单，镀层牢固，外观良好等优点。在当前国内外市场上，由于交通、光伏、地下管廊等领域对防腐材料需求越来愈大，其中大部分仍在使用传统的纯锌热镀钢板，但这种产品存在很多缺陷，防腐年限有限，仅一两年表面就氧化发黑，5-7年左右就会出现不同程度的锈蚀现象，为了达到较好的保护效果，需要增加镀层的厚度，因而增加了锌的消耗和生产成本。此外，镀层机械加工性能差，抗疲劳性差，弯曲后镀层易出现龟裂、脱皮现象。
为解决上述问题，进一步提高镀层质量，镀覆材料也由纯锌转向锌合金方向。多年来，各种新的镀覆材料被相继开发，例如，Galfan(Zn-5％Al-0.06％Re)，但Galfan镀层体系相比于纯锌镀层，耐蚀性仅提高2-3倍，为了进一步提高在高温情况下的腐蚀性能及持久的抗腐蚀性能，又开发了Galvalmue(Zn-55％Al-1.6％Si)镀覆材料，含硅的Galvalmue镀层相比于纯锌镀层耐蚀性虽然提高了6-7倍，但是随着硅含量的提高，镀层的韧性等性能又有明显所下降，不仅如此，加入硅后的Galvalmue镀层在生产过程中的热浸镀温度达到600℃以上，远高于纯锌镀层的热浸镀温度(460℃左右)，这极大地增加了生产过程中的能耗，此外，由于硅容易与镀液中的铝及熔入镀液中的铁反应生成FeAl3Si，形成悬浮渣，形成的悬浮渣一部分会在镀液里粘在钢材表面，出镀锌锅后在钢材表面形成大小不一的凸起而影响镀层表面质量，同时，悬浮渣容易落在沉没辊和稳定辊上形成积瘤，导致棍子表面积渣严重，影响生产正常进行。
因此，找到一种更好的热镀覆材料及其制造方法一直是悬而未决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种无硅多元合金镀覆材料，其能在较薄的涂层厚度下提供更优异的防腐性能，提高镀层表面质量，镀层附着力高，不易脱落。
本发明提供一种无硅多元合金镀覆材料，所述的多元合金镀覆材料由Zn、Al、Mg、至少两种稀土元素和微量添加元素组成，其中各成分的质量百分比为：Al：2-30％，Mg：1-8％，至少两种稀土元素的总量：0.02-0.4％，所述微量添加元素为Fe、Pb、Mn、Sb中的一种或几种，且所述微量添加元素的总含量在0.5％以下，余量为Zn。
优选的，其中所述至少两种稀土元素包含Ce和La。
优选的，其中Ce和La的总含量占所述稀土元素总质量的百分比满足Ce+La≥85％。
优选的，其中所述微量添加元素各组成成分的具体含量分别为Fe＜0.3％，Pb＜0.1％，Mn＜0.1％，Sb＜0.1％。
另一方面，本发明还提供一种制造无硅多元合金镀覆材料的方法，所述的多元合金镀覆材料由Zn、Al、Mg、至少两种稀土元素和微量添加元素组成，其中各成分的质量百分比为：Al：2-30％，Mg：1-8％，至少两种稀土元素的总量：0.02-0.4％，所述微量添加元素为Fe、Pb、Mn、Sb中的一种或几种，且所述微量添加元素的总含量在0.5％以下，余量为Zn，将上述元素按配比在熔炼炉中熔炼，熔炼温度为750-800℃，经过电磁搅拌、精炼、除渣，最后浇铸成合金锭。
采用本发明的技术方案，与现有技术相比，通过合理的配置各成分的质量比，克服含硅镀覆材料存在的风险，使得采用此多元合金镀覆材料的钢材耐蚀性提高，特别是钢板切边的耐蚀性更为突出，并且镀层厚度减薄，镀层表面美观，光洁。
同时，该多元合金镀覆材料制备方法过程显著降低了能耗，最终制成的合金锭各部位组元成分均匀无偏析，即使重熔或重熔放置长时间后仍能保持这一效果。
具体实施方式
实施例1
根据生产安排，计算确定合金成分和用量，先将100公斤铝锭装入炉中，升温至750℃将铝熔化，然后逐批加入868.5公斤的锌锭，待锌锭全部熔化后，搅拌均匀，再加入30公斤镁块，将镁块压入熔液中并移动，直至熔化，加入0.2公斤Ce和0.3公斤La，熔化后再加入0.5公斤Pb和0.5公斤Mn。全部熔化后开启电磁搅拌，将熔体搅拌均匀，然后对熔体做净化处理(精炼、除气除渣)，静置，取样分析化学成分，然后调整熔体温度至540-580℃，将渣扒出，出炉浇铸成合金锭。
表1中列出了本发明中各成分质量百分比的一些优选的具体实施例，但本发明各组成成分的含量并不局限于表1中所列的数值，对于本领域技术人员来说，完全可以在表1所列的数值范围的基础上进行合理概括和推导，
表1：各组成成分占总重量的质量百分含量；单位(％)
采用本发明实施例1的无硅多元合金镀覆材料及对比例1的Zn-5％Al-0.06％Re(Galfan)，对比例2的Zn-55％Al-1.6％Si(Galvalmue)以及对比例3(与本发明实施例1组份完全相同的基础上，增加10公斤的硅)，经连续热浸镀生产线制备出各种热镀合金钢板，对本发明的实施例及各对比例的钢板取样，进行各项性能测试，测试结果如下表所示。其中对比例1、对比例2、对比例3分别为现有的94.94Zn-5％Al-0.06％Re(Galfan)，43.4Zn-55％Al-1.6％Si(Galvalmue)以及对比例3(与本发明实施例1组份完全相同的基础上，增加10公斤的硅)。
综上所述，采用本发明的技术方案，与现有技术相比，减少了锌资源的消耗，降低能耗，又可显著提高采用该镀覆材料的钢材的耐腐蚀性能，同时，该多元合金镀覆材料形成的合金锭各部位组元成分均匀无偏析，重熔或重熔放置长时间后仍能保持这一效果。采用该镀覆材料的成品钢材有高的耐蚀性和抗疲劳性能，高硬度及优良的切边耐蚀性，可广泛应用于交通、光伏、地下管廊等行业。

Claims (5)

1.一种无硅多元合金镀覆材料，所述的多元合金镀覆材料由Zn、Al、Mg、至少两种稀土元素和微量添加元素组成，其中各成分的质量百分比为：Al：2-30％，Mg：1-8％，至少两种稀土元素的总量：0.02-0.4％，所述微量添加元素为Fe、Pb、Mn、Sb中的一种或几种，且所述微量添加元素的总含量在0.5％以下，余量为Zn。
2.如权利要求1所述的无硅多元合金镀覆材料，其中所述至少两种稀土元素包含Ce和La。
3.如权利要求2所述的无硅多元合金镀覆材料，其中Ce和La的总含量占所述稀土元素总质量的百分比满足Ce+La≥85％。
4.如权利要求1所述的无硅多元合金镀覆材料，其中所述微量添加元素各组成成分的具体含量分别为Fe＜0.3％，Pb＜0.1％，Mn＜0.1％，Sb＜0.1％。
5.一种制造无硅多元合金镀覆材料的方法，所述的多元合金镀覆材料由Zn、Al、Mg、至少两种稀土元素和微量添加元素组成，其中各成分的质量百分比为：Al：2-30％，Mg：1-8％，至少两种稀土元素的总量：0.02-0.4％，所述微量添加元素为Fe、Pb、Mn、Sb中的一种或几种，且所述微量添加元素的总含量在0.5％以下，余量为Zn，将上述元素按配比在熔炼炉中熔炼，熔炼温度为750-800℃，经过电磁搅拌、精炼、除渣，最后浇铸成合金锭。
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