TW490506B - Hot dipping 5 weight % AL-ZN alloy coating on steel - Google Patents

Description

^0506 ^0506 五、 度適^iliS^7CNS) A7 B7 發明説明（ t明領域： 本發f月係關於在鋼鐵上熱浸鍍鋁鋅合金鍍層之技術，尤其 是關於熱浸鍍鋅處理後，利用鍍層厚度降低處理和熱浸鍍 5%A1-Zn合金，以製得具5%八丨_211合金鍍層之長效性防蝕 鋼鐵。 曼明背景： 熱浸鍍鋅在一般之大氣環境中對鋼構物之防蝕年限具有其 經濟及長效性，純鋅鍍層對鋼鐵底材提供的保護機構不外 兩種·其是氧化物皮膜的生成可阻隔腐蝕因素繼續侵入 底材；其二即是鋅的犧牲陽極作用代替底材腐蝕。 然而在特殊腐蝕環境中如鹽害地區、工業廢氣、及潮濕地 區等，熱反鍍鋅之鋼構物其耐蝕年限則劇減為一般地區之五 分之一以下。對於在高濃度鹽害區及有害氣體腐蝕區之鋼構 物，開發具長效性的鍍層實為極重要的課題。 在工業上尚有其他種鍍層，例如熱浸鍍鋁即為一例。而 熱浸鍍鋁的主要目的，在於鍍鋁層易生成抗蝕力很強的氧 化胺，兀其在潮濕溫熱環境、高鹽分地帶或含硫化物之大 氣中，更可看出其效果優於熱浸鍍鋅，然而，熱浸鍍鋁最 大缺鲇在於犧牲陽極作用差，因此當鍍層出現裂痕，銹蝕 發生，氧化物保護膜功能大打折扣，甚至喪失功能。 卜 般工業界會在純鋅鍍層中加入少量的銘來消除 鋅-鐵界面的r相鐵-鋅合金層，使鍍件更具加工性。由於 π力的鉋很少，並不景》響鍍層的防银性能，作用只在使跪 4- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

490506 A7 B7 經濟部中央標準而$_1':消资合竹社印欠 五、發明説明（2 性的㈠目鐵-鋅合金層消失，是以其 面處。； 」侷限於鋅-鐵界 隨後發現在熱浸鍍鋅鍍層中添加 的防触能力，在各種比例之Α1_ζ_合中，^了立曰進鐘層 界將鍍層功能及實務上作一整合考 |和工業 々夏佼，發現以5 配的鍍層兼具純鋅及純铭鍍層的防 A1Zl^ ^ ^ 城疔長，不失為一經涛 實惠的作法。尤其在一般大氣環产 户 取人矹％境或含鹽類、硫 中，更能突顯該鍍層優異的抗蝕能力。 兄 5%A1-Zn的鍍層即為因應此需求而產生。對於 高溫、高濕度、高鹽份的環境中，壁纟 ' &、 $如口 /弓位處亞熱帶且四 面環海，鋼鐵物件的腐姓問題相當嚴重。特別是在海濱地 區及海上鑽油平台，一般的熱浸鏡辞鋼件已不符合需求， 此時若改採用添加少量鋁的5%A1-Zn鍍層，即可延長鋼件 壽命及增加其抗蝕性。 故自1 9 8 3年5%Α1-Ζη商業化商品”Galfan”推出以來，學 術界及工業界曾經大力投A5%A1_Zn鍍層的研究。然而在 過去的研咒中，一直侷限在實驗室規模的浸鍍技術，始終未 能達到量產的實用標準。就商品Galfan的製程，其亦一直 停留在鋼板（sheet)及鋼卷（C0ll)的應用上，對於批式浸鍍 (batch-type h〇t-dip)5%Al-Zn 在技術上一直未能突破； 本發明則已克服上述問題而成功開發出5 % a 1 - Ζ η鐘層量產 規模的浸鐘技術’而且本發明開發的浸鍍技術不限於鋼板及 鋼卷’小至螺栓、螺帽及大至鋼樑等各種鋼構物，都可以成 功地得到質地良好的5 % a 1 - Ζ η鍍層。 -5- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 腎衣· 部中央標嗥局6(_1.消贽^^:杉印1:‘ A7 —---____ B7 ，、為 五、發明説明（3 ) ~~'~〜 ~~ -S_ 曼ϋ概述·· 、本發月之目的在於提供一種鋼鐵熱浸鍍5m_Zn合金之 万去，包括於熱浸鍍鋅和熱浸紗加心合金兩步驟間以 鍍層厚度降低處理，而獲得具有長效性防钱鐘層之鋼鐵。 本發月之另目的在於提供一種適於批式及連續式進行 鋼鐵熱浸鍍5 % A1 - Ζ η合令夕女、土 甘’匕、a a 1 „ 丁 乙η 口至足万法，其能於各式鋼構物上形 成5%八1-211合金鍍層，而且達到量產的實用規模。 ’ 、本發明之再一目的在於提供一種含有5%八1_211合金鍍層 <鋼鐵構物，其具較佳抗姓能力及優異的機械性質，適用 於各種需求之鋼鐵物件產品。 i式簡要說明： 本發明將以下列圖示進一步說明，其中 圖1表示銘-鋅二元相圖； 圖2表示鐵-鋁二元相圖； 圖3表7F鐵-鋁-鋅在45〇它之三元相圖； 圖4表示為/冗鍍鋅與本發明方法熱浸鍍合金兩種 鋼鐵試片於鹽霧試驗250小時之情形； 圖衣7F熱浸鍍鋅與本發明方法熱浸鍍5%Α：μΖη合金兩種 鋼鐵試片於鹽霧試驗500小時之情形； 圖6表不熱浸鍍鋅與本發明方法熱浸鍍5%A1-Zll合金兩種 鋼鐵試片於鹽霧試驗75〇小時之情形； 圖7表示熱浸鍍鋅與本發明方法熱浸鍍5%Α1_Ζη合金兩種 i ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 钉 i# Λ A7 五、 發明説明（ 4 部 中 央 局 I) 消 fi 合 印 鋼鐵試片於鹽霧試驗！，〇〇〇小時之情形； 圖8 $不熱浸鍍鋅與本發明方法熱浸鍍5%A1_Zn合金兩種 鋼鐵試片於鹽霧試驗i，25〇小時之情形； 圖9表不熱浸鍍鋅與本發明方法熱浸鍍5%A1_Zll合金雨種 鋼鐵試片於鹽霧試驗1，500小時之情形； 圖1 〇表示熱浸鍍鋅與本發明方法熱浸鍍5%A1_Zll合金雨 種鋼鐵試片於鹽霧試驗1，750小時之情形； 圖1 1表示熱浸鍍鋅與本發明方法熱浸鍍5%a1_Zii合金雨 種鋼鐵試片於鹽霧試驗2,000小時之情形；及 圖1 2表示5%Α;μΖι1鍍層金相組織。 發明詳： 本發明關於鋼鐵底材上熱浸鍍5%A1_Zn合金製法的新技 術以簡易之步騾處理即可獲得長效性的防蝕鍍層，實通 用於各式用途需求之鋼鐵物件產品之製作。根據本發明， 種鋼鐵熱浸鍍5%八1彳11合金之方法，係包括以下步騾： (a) 清洗處理鋼鐵素材後，熱浸鍍鋅處理；及 (b) 鍍層厚度降低處理以控制鋼鐵表面上熱浸鍍鋅鈹詹 之厚度，隨後熱浸鍍5%Α1-Ζη合金，而獲得5%Ai_Zn合食鏃 層。 根據本發明方法步騾（a )所使用之清洗處理，视所逡辦 (鋼4素材種類需要，可包括素材分類整理，脫脂處砹， 第一次水洗，酸洗處理，第二次水洗，及中和藥劑處砹# ;上述各種處理可依此項技藝中所習知之方式進行。在# 7- 木祕尺度適 ) A4i.m ( 210X 297^^ C請先閱讀背¢之注意事項真填寫本ΐο

4T Λ 490506 A7 五、發明説明（5 於本發明方法步騾（b )進行熱浸鍍合金之後，可 進一步;包括冷卻處理。 請 先 閱 讀· 背 意、 事 項 再 填 寫 本 頁 本發明鋼鐵熱浸鍍5%A1_Zn合金之方法，不祇是在批式 熱浸（Bath-Type Hot Dlp)的方式可進行，於連續式熱浸鍍 鋼卷、鋼片、鋼板、鋼線（c〇ntinue Type H〇t d屮加如d Sheet，Stnpple，Coil，Wire)等亦可。特別是對於目前批式的困 訂 Λ .¾¾.部中央標豕局ΰζ-l消於合ft'^r;irv<· 境可迎刃而解。以往在熱浸鍍鋅中，往往加入微量的鋁增 加流動性、亮度，並且使加工性更為改善。但是當銘含量 超過0.03%以上時，鋼鐵表面鍵不上的機率大增，其係因 為鋼鐵鍍件表面的中和藥劑層(Fluxing)容易被鋅液表面的 鋁化合，使得鍍件的中和藥劑層（Fluxmg)消失掉，而無法 與鋅液產生合金，故鋼鐵表面黑皮無法鍍上鋅而呈現原來 的表面。所以在鋅液裏面加鋁量超過〇〇3%以上並且要達 到3 %左右時，除了需改善中和藥劑層（Fiuxing)，使其與鋅 :喪接觸時不會受到鋁的影響，同時能作為AHFe合金鍵 （媒介，亚且使鋼鐵接觸到5%Ai_Zn液時能產生熱浸鍍 合金於其表面上’才能達到預期之效果。本發明即藉由於 鋼鐵上熱浸鍍鋅後，以鍍層厚度降低處理控制鋼鐵表面上 熱浸鍍鋅鍍層之厚度，再予以熱浸鍍5%A“Zn合金處理， 而獲得具有長效性之防蝕鍍層之鋼鐵。 本發明製程之-較佳具體實施例，為包含⑴素材分類 整理’⑺脫脂處理，其视材料需要而決定以噴砂處理或

NaOH蘇打處理，⑺第_次k 入水，先處理，其係經蘇打脫脂處 理者才需要’⑷酸洗作業，(5)第二次水洗處理，⑹中和 i錄尺度朝巾咖幻轉（CNS ) 490506 五、發明説明（6 樂劑處理，（7)熱浸鍍鋅處理，（8)鍍層厚度降低處理，（9) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 熱浸鍍5%A1-Z.n合金，及（1〇)冷卻處理工程，以製得5%ai_ Zn合金鍍層。 ，。由以上較佳具體實施例之流程可知，本發明鋼鐵熱浸鍍 )%A1 - Ζ η合金 < 方法與傳統熱浸鍍鋅之最大差別在於本發 明熱浸鍍5%Α1-Ζη合金之方法中，於熱浸鍍鋅後，先行鍍 a厚度卩牛低處理，再熱浸於5%Α1_Ζη熔液中進行熱浸鍍 5%Α1-Ζη 合金。 訂 依據本發明車交佳具體實施例之素材分類整王里，其主要是 將相近且類似的材料歸類，而能一起熱浸處理以提高效率 及品質，並可監控品質的安定性達成最佳效益。主要可將 鐵或鋼鐵區分為管類、型鋼類、結構鋼類、鍛造鋼鐵件類 、τ糸坫韬類、鑄造鐵件類、及塔材類等。其中管類主要 為t各個規格相近、厚度相近的鋼管整理—起；型鋼類包 =鋼、槽鋼、工字鐵、Η型鋼、定尺鋼板，以及各類輕 里/鋼等；結構鋼類為各類型鋼焊接成型的構造物，如廠 _ ..|S構以鋼板焊接成為大型的構造物如橋樑等，貧s 小型的構造物如三角托架等亦分類於此，但依大小、二 則Si;，業’以控制品質提高產能4造鋼鐵： 各_ '…沖床等成型的鐵配件；螺絲螺帽類包含 鑄鐵:：'?帽、基礎螺絲、螺拾等；鑄造鐵件類譬如為 類包括各種長短不-的型鋼、連結板，以及 素材if的小結構物’而較大的鐵配件有時亦分類於此。 刀颂整理之主要目的係以控制品質及提高效率為著眼

490506 五、 部 中 標 、，卜 fv 合 -Ti 印 A7 發明説明（ 點。 於夺發明方法之脫脂處理，其視需要而決定以喷砂處驾 或Na0H蘇打處理。喷砂處理在於將附著在鋼鐵表面的油疋 1漆 '鐵銹完全㈣為止，並且可達所指^的表面粗^ 度為準。蘇打脫脂係以濃度15%±5%的NaQH W + _ 加熱至航溫度以上進行，約15〜3q分鐘檢查—次 约90分鐘左右’如需要可局部以手加工清洗到乾淨為止。’ :於本發明方法之第—次水洗處理，其係經蘇打脫脂處 者才需要，而經噴砂處理的鋼件則不必經此步驟處理， :可直接進行T —步驟。第—次水洗處理係將Na0H蘇打 =㈣理過的鋼件’浸人室溫之水中，上下搖動使祕 脫離鋼件以進行下一步騾。 本發明酸洗作業主要為無機酸處理，—般可區分為以涵 奴處理及以硫酸處理兩種。以鹽酸處理時，鹽酸濃度為二 IP _ ’於室温下進行15〜⑼分鐘，#酸洗液中鐵離子含量牽 :二8〇;、1〇0 g/卜則需換新鹽酸洗液繼續進行。以硫酸處理時， 農度為6Γ 14% *，於⑼〜65°C溫度下進行5〜3Q分鐘，一 夜中鐵離子含量達5Q Μ時可換新酸，鐵離子含 80120 g/1再換新鹽酸洗液，但後續水洗較為困難。酸洗作業中可 視而要加人抑制劑，防止鐵或鋼鐵再受鹽酸或硫酸腐触，習知 :種類均可使用於本發明方法中，其使用量為2« 鹽:處理時處理槽較多占用場地較大，速度較慢，氣禮 谷为版散，影變允β 口# •、曰工乳印Λ，但鋼鐵比較不會產生氫脆化； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

490506 Α7 Β7 五、發明説明（8 反之以较酸處理時’處理槽較少，所占空間較小，處理速 度亦較;快，氣體不易飛散，但氫氣會附著於鋼件上，產生 氫脆化的情況’所以可依實際之”及設備等決㈣洗作 業之模式。 將酸洗處理後之鋼件浸人水中，上下搖動、振動以清除 其表面殘留之酸液，此即第二次水洗處理。 —隨後進行:和藥劑處理，其作用主要是使鋼鐵體表面附 耆一層助鍍藥劑，當熱浸鍍時發揮預期之效果，促使以_ Zn-Al迅速產生合金，於鋼鐵表面產生一層以7^八1介金屬 的鍍層。it用於本發明之中和藥#j種類為氯㈣、鱗酸鹽 氯化鋅按等，以氯化鋅按為例，其濃度為3〇〜^ w/v %， 較佳為pHfe鹼度控制於3 〇〜4 5和於65〜8〇t：溫度下進行，如需要 耶可加入2%界面活性劑於中和藥劑處理中。另一方面，中和 藥劑處理過程中可以鐵離子含量作為指標，即鐵離子含量超過7 w/v %且藥劑水溶液呈棕色時，須清洗過濾設備，而過濾 設備的客量約2〜4小時可過濾全槽一次。 根據本發明鋼鐵熱浸鍍5%八1名11合金之方法，其中熱浸鍍 鋅處理與一般熱浸鍍鋅的處理方式相同，溫度通常控制於 部 小 -k 標 局 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 44d C ± ) C，操作時間必須掌握得宜，對於鋼構型鋼及管狀 之操作時間如表一所示。 消 IV A η -11 - 本錄尺度適;种_家轉（^7^771qx29t^ 490506 ;部中央榡津局η〈-τ.消化合

型鋼 30 〜75 5〜6 75 〜150 9〜12 150〜180 超過15 180以上 3以下 120〜150 管類 -般將材料分批浸鍍’於前置作業時必須清楚規割，如 冶具的終材料相似的-起作業等，於酸洗前的素材整 理都必須❹。當浸鍍溫度維持一定時，操作時間則可依 鋼件大小、厚薄分類而異，由15秒到6〇〇秒不等，較佳為3〇 秒到300秒；一般厚度越厚者，熱浸鍍鋅處理之時間越久。 本發明之特徵在於熱浸鍍鋅處理後，鐘層厚度需予以降低 ^理，以控制鋼鐵表面上熱浸鍍鋅鍍層之厚度及進行隨後 熱浸鍍5%A1-Zn合金。換言之，當熱浸鍍鋅結束後，浸鍍 5%A1-Zn合金前，鍍層厚度降低處理可藉由保持熱浸鍍鋅 處理時鋅液中銘含量接近〇.03 %，使液面流動快速，且取 出鋼鐵時，以空衰或裔化咎签A A丨 ^ 丄虱双虱化紅寺娘力噴射，使鋼鐵表面上鍍 鋅厚度降低。 ^於本發明中待鍍層厚度降低處理後，即可熱浸鍍W似 口至而於鋼鐵衣面上獲得長效性5%A1-Zn合金鍍層。將 衣面處理芫畢 < 鋼件直接置於熱浸鍍5%Al_Zn合金熔液中 ，其溫度控制於440t： ±2(rc，較佳於44〇它± 1〇。〇，操作 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

尺 張

A7 、發明説明（1〇 ~bn 一 _ . 、 斤不’/、係依大小、厚薄而分別由15秒到600秒 之間’佳為30秒到300秒。當熱浸鍍5%A1-Zll合金進行前 及兀成要由液面提出前，合金熔液液面必須保持乾淨，避 免氧化物或雜質附著於鋼件上。 表二 型式 厚度m/m 時間（秒） 鋼構 型鋼 3 〜4.5 -----— \ /__ 30 〜75 5〜6 75 〜120 9〜12 120〜150 超過15 150以上 3以下 45 〜120 管類 3〜6 __120 〜150 超過6 150〜18〇 、/ .......八卜乙η合金之忮， 視需要可進一步予以冷卻處理。當完成熱浸鍍5%八丨_211合 金之鋼件’浸入於40°C〜7(TC之流動水中約3〇〜9〇秒左右 予以冷卻。各式鋼鐵於冷卻處理中所需之時間如表三所示 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------齡衣 經湞部中史標準局U〈_T消贽合作社印欠 表三 型式 厚度m/m ' -------| 時間广去b、 鋼構 3 〜4.5 —_ 型鋼 5〜6 -__£〇^60 9〜12 45 〜go 超過15 ~_ 60以卜 3以下 —---工 _ 3 0 a c\ 管類 3〜6 --—------- v) \J —---- _〜60以卜 超過6 60以μ _ 13- 本紙張尺店適用中國园家標缚.（CNS ) Λ4規格（210X29*7公釐） 490506 央 η ά 合 A7 B7 五、發明説明（11 k ,為 >冗鐘5%A1-Zn合金及冷卻完成後’必須做好表面的 目视品管檢查整理，甚至以儀器測試鍍層厚度以控制品質 ’達到應有的規定。 依本發明上述步騾，特別是步騾⑷清洗處理鋼鐵素材 後’熱浸鍍鋅處理；及步騾（b)鍍層厚度降低處理以控制鋼 鐵表面上熱，冗鍍鋅鍍層之厚度，隨後熱浸鍍5%Ai_zn合金 ’即可於鋼鐵表面上獲得長效性的防蝕5%A1-Zn合金鍍層。 就本發明所製得之熱浸鍍5%Α;μΖι1合金的鋼料，經分析發 現5〇/〇Α1-Ζη系統中，Ai的分佈較複雜得多。根據圖1所示之

Al-Zn的相圖，5%八1-2；11在適當的溫度控制下形成共晶 (eutectlc)的結構，因此5%A1-Zn鍍層中絕大部分為此結構。 但是由於A1和Fe的親和度卜伍加⑺較从和〜為佳，在界面 處會形成一層如圖2之A:UFe的介金屬化合物層。若再與以 、Zn進一步作用即形成如圖3iFe-Zn-Al三元結構的介金屬e 層。此介金屬層的成長，對鍍層的厚度及抗姓性有決定性 的影響。 - 另一方㊉，為_解鍍層之抗姓能力及各項鋼鐵材料的機 械性質，本發明所製得之熱浸鍍5%Αί_Ζη合金的鋼料，經 各項實驗研究孥如鞔露讀昤、s + 、、 1九。戈孤務歧鴃、I路試驗、電化學試驗、金 〜〜更度4驗、拉位4驗等’除了證實鍍層在鹽霧環 叹中紅鎊初發時間為-般熱浸鍍鋅的2〜3倍以上時間外， 2 ^頁更犯仲合業界需求。因此，更能證實應用本發明 伯、 万去大大棱升防蝕效果並且具有 優艮機械性能，確實有效解決先前困難。 、 本纸張尺度诗用Λ4規格 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

490506 A7

部 屮 次 標 a 消 A if 印 .鹽霧試驗、 .微硬度試驗 ^，具相當優

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 公έ以下列實例予以詳細說明本

4t ^ l - - Λ月，唯並不意味本發日J 僅侷限_此寺貫例所揭示之内容。 實例—： 試片採用SS41工具鋼為基材，錄方法層有兩種： Ζη及Ζη ;其中鍍層為5%Α1_Ζη者即依本發明鋼鐵熱浸鍍5㈣ Ζη合金之方法製得，鍍層為仏者係依傳統習知方式製得。 依本發明方法，將SS4 1工具鋼先1s〇/ + ^ 剖无、"工1:>%± 5%的NaOH蘇 2落液於喊溫度以上處理約9G分鐘以使鋼鐵脫脂，接 者第；;次水洗處理。之後以1Q%W/V濃度之鹽酸溶液進行酸 洗作業約45分鐘，當酸洗液中鐵離子含量最高達8〇〜1〇〇以卜則需 換新鹽酸洗液繼續進行，及第二次水洗處③。並且以氯化辞: 做為中和藥劑處理，其中氯化鋅銨濃度為約35 w/v%，及pH 鉍鹼度控制於4.0和於7(rc溫度下進行。隨後s445t：溫度下熱浸 鍍鋅處理，於取出鋼鐵時，除保持熱浸鍍鋅處理時鋅液中 銘έ昼接近〇.〇3 〇/〇，使液面流動快速外’並以空氣強力噴 射’使鋼鐵表面上鍍鋅厚度降低。直接於44〇它溫度之 5%Α1-Ζη合金熔液中熱浸鍍，最後於7〇t：之流動水中約的秒 左右予以冷卻，以於鋼鐵表面製得5%Α1-Ζη合金鍍層。 主_螢明之成品實^ ： 本發明製程之成品經由各項實驗，包括 2 .暴露試驗、3 電化學試驗、4 .拉伸試驗、 、6 .金相試驗等。均展現出本發明製程的產 -15- (2 10X 297公犛）

490506 部 中 -A 標 局 消 合 η A7 Β7 五、發明説明（13 ) 弁的防独效杲及機械性能。 1 ·鹽接試驗·由圖4 ^ 1 1 ;主m —r a a 圖11及表四可知鋼鐵熱浸鍍5%A1-Zn 合金後，證實在鹽霧璟谙中，么4夫 务衣境中、，工彖初出時間為一般熱浸 鍍鋅的2〜3倍以上的時間_ ( :驗泪 :小听 ，間 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 紅鎮面積 傳 統 試 驗 5%A1-Zn - - - - 2.6% 6.3% 10.3% 熱;X鍍# • - 5.2% 8.3% 18.7% 25.5% 31.4% 33.1% 刀口 速 實 驗 5%A1-Zn - - — - 1.4% 3.7% 4.2% 8.5% 熱浸鍍鋅 ' - 8.6% 9.1% 21.4% 26.8% 31.9% 42.6% 2·熱浸鍍鋅及熱浸鍍5% A1_Zn合金之鋼件在3% Naa飽和空 氣溶液中运行伽凡尼浸置實驗，耦合電位及凡尼電流經 時的變化。由伽凡尼電流大小，檢測得知熱浸鍍5%A1_ Zn合金優於熱浸鍍鋅。耦合電位中得知一開始熱浸鍍鋅 較好，但中長期而言，以5% Α1-Ζη鍍層較優越。於氯鹽 的作用中’表五為三種試片的腐蝕電位，在三個不同濃 度的試驗中’腐姓電位均為5% Α1-Ζη鍍層〉純鋅鍍層>5〇/〇 Al-Zn母材可知5% Al-Zn鍍層最為貴重，於硫化物的作用 中’於表五所示’含低硫量環境中以5% A1-Zll鍍層較為 責重。但在含硫量極鬲的環境中，則熱浸鍍鋅較為貴重 -16- 木紙张尺度適用中家標導（（、NS ) Λ4規格（210x^97公f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

490506 A7 B7 五、發明説明（14 ) 表五、二種試片在不同腐蝕溶液下的腐蝕電位Ec—(v)

腐钱落液 N? iCl 0.5 Μ 2M 飽和 0.5M 2M 飽和 試片種類 未除氧 除氧 浸鍍 5%Α1-Ζη -1.316 -1.340 -1.312 -1.285 -1.014 -1.021 -1.020 熱浸鍍鋅 -1.340 -1.348 -1.358 -1.341 -1.068 -0.811 -1.012 5%Α1-Ζη 母材 -1.460 -1.446 -1.433 -1.427 -1.380 -1 305 1 444 單位：伏特(V) 丄.JJ ;·拉伸試驗 拉伸試驗、结果見表六。，經熱浸鍍後的試片，其變形所 需的最小應力有顯著的增加，即抵抗變形的能力顯著增 加’但破斷的應力則變化量不如變形的應力變化量大， ,j斷強度亚無大幅提昇。浸鍍的變化量均較 熱浸鍍鋅來得高。 經满部中夾標準局gJ'-消费合竹科印y 一是低強度的金屬，在熱浸鍍鋅的系統中，鋅鐘 自S T上強度的増加並非純鋅層的貢;^，而主要是來 :合金層強度的增加。在5%Α1-Ζη的系統中，由Α1-:二可知’Α1_Ζη間並不產生介金屬化合物，僅產生 來成^§銘11的έ異’除此之外’鍍層中的Α1和Fe會 …金屬化合物，相信是強度增加的主要原因。 (CNS ) Λ4規格（y Οχ 297公终） 490506 Α7 __________Β7 五、發明説明（15 ) 表六、拉伸試驗結果 ' 降伏強度 抗拉強度 伸長率 (yield s1 trength) (tensile strength) (elongation") kg/mm2 變化量 kg/mm2 變化量 % 變化量 SS41 26.53 - 35.04 諫 146.8 熱浸鍍鋅 29.87 12.6% 36.46 4.1% 140.2 -4.5% 浸鍍 5%A1-Zn 31.23 17.7% 37.18 6.1% 136.1 -7.3% 變化量指有鍍層之試棒與SS4i底材之變化。 變化量=(P 鍵層-Pss4i)/PSS41 X 100% P指各量測性質 4 .微硬度試驗 表七為各試片表面正面之微硬度試驗結果。由於鐘層 厚度小於微硬度試驗壓痕長度，故無法得到鍍層橫截面 之硬度及其分佈。熱浸鍍鋅中，純鋅層（”）的硬度根據 文獻為70 Ην，可知微硬度試驗所得到的硬度值為鍍層最 衣面的貝獻。5%Α1-Ζη由於Α1溶於Ζη的基地中有固溶強化 的效果，故硬度較純鋅來得高。 表七、微硬度試驗結果 ( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

SS41 熱浸鍍鋅 浸缠 5%Α1-7η 1 145.1 66.4 83.9 2 146.0 67.4 90 1 〇 154.0 67.6 οι ο 4 157.4 70.0 ^ 7 106 4 5 159.4 71.0 1 Π7 c 平均值 *平均值係除去 152.5 -———-- •取大及取小值 _68.3 後，三個中間心 --- -^6.1 t的平均。 ------------—------- _ 18 _ 本纸張尺度遶用中ms家標彳（（、NS) Λ4規格（2l0x—^ )----—--—_ ^0506 A7 B7 五、 發明説明（16 依據圖1 2 ’金相照片的分區，化學成份如下表八所示 表八、5%A1-Zn鍍層之化學組成(wt%) A1 Zn Fe 0 Al/Fe 原子比 表面 6,2 70.2 1.8 21.8 1 5,3 83.1 32.3 — 2 2.6 85.9 11.3 3 30.4 53.8 8.3 7.5 7 6 4 36,0 10.0 11.6__ 8.8 5 13.5 71.7 3.3 11.6 — 6 36.6 39.1 11.8 12.4 〇. 6.4 板、 優越 土 5 ，煞次鍍5%Α1-Ζη合金只停留在鍍連續式的鋼 岡卷鋼片等’並無法大量生產，更無法突破將此一— =產品應用於批式熱浸鍍5%Α1-Ζη合金之鍍法上。所以目 = 的鋼鐵材料，如台灣電力公司的輸配電線路高壓 “夂見所之鋼構材料，海港、港灣設備，高速公路、鐵 氣化的各項鋼鐵設施，未來的高速鐵路的鋼鐵設備、 公路局的桓^；舍^ -央標準而θ_τ消论合 。衣運纟又’甚至目前的六輕建設等等。均可利用 本發明適用i Υ ' 何鋼鐵製品之熱浸鍍5%A1-Zn合金之製程 ，以大量生違女斗 式’政出比目前市場產品更為優越的防蝕 材料。 -紙張尺度相 -19- (2 10X 297公漦）

Claims (1)

1. 490506 第088100662號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(91年4月） 六 、申請專利範

   1· 一種鋼鐵熱浸鍍5 % A1 - Ζ η合金之方法，係包括以下步 驟： ⑻清洗處理鋼鐵素材後，熱浸鍍鋅處理；及 Φ)鍍層厚度降低處理以控制鋼鐵表面上熱浸鍍鋅鏡層之 厚度，隨後熱浸鍍5%Α1-Ζη合金，而獲得5%Α1-Ζη合金 鍍層，其中鍍層厚度降低處理係藉由取出鋼鐵時，以 氣體強力噴射，使鋼鐵表面上鍍鋅厚度降低。 2·根據申凊專利範圍第1項之方法，其中步驟（a)鋼鐵熱浸 鍍鋅之時間為15秒到600秒。 3·根據申請專利範圍第2項之方法，其中步驟（a)鋼鐵熱浸 鐘鋅之時間為30秒到300秒。 4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中氣體為空氣或氯化 銨。 5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中熱浸鍍5〇/〇Ai_Zii合 金之溫度控制於440°C ± 20°C，及操作時間為15秒到6〇〇 秒之間。 6. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中熱浸鍍5〇/〇Α1-Ζη合 金之溫度控制於440°C 土 l〇°C，及操作時間為3〇秒到3〇〇 秒之間。 7. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中清洗處理視所選用 之鋼鐵素材種類需要’包括素材分類整理，脫脂處理， 第一次水洗，酸洗處理，第二次水洗，及中和藥劑處 理〇 8. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中步驟（b )進行熱浸 鍵5%A1-Zn合金之後’進一步包括冷卻處理。 O:\56\56589-910404. DOC\ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 490506 A8 B8 C8

   9·根據申請專利範圍第7項之方法 處理。 ’其中脫脂處理為以噴砂 10·根據申請專利範圍第7項之方法 NaOH蘇打處理。 其中脫脂處理為以 11·根據申請專利範圍第1 〇項之方法， 後，以水洗處理。 其中經NaOH蘇打處理 12. 根據申清專利範圍第7項之方法， 處理。 13. 根據申請專利範圍第1 2項之方法 酸處理。 其中酸洗處理為無機酸 ，其中酸洗處理為以鹽 14·根據申請專利範圍第夏2項之方法 酸處理。 其中酸洗處理為以硫 15. 根據申請專利範圍第i項之方法， 進行。 16. 根據申請專利範圍第i項之方法， 式進行。 其以批式熱浸鍍的方式 其以連續式熱浸鍍的方 17· —種批式鋼鐵熱浸鍍5%A1-Zn合♦ >、； ^ A ϋ I <万法，包含⑴素材 分類整理；（2)脫脂處理’其視鋼材需要而決定以喷砂處 理或NaOH蘇打處理；（3)第一次水洗處理，其係經蘇打 脫脂處理者才需要；（4)酸洗作業；（5)第二次水洗處 理，（6)中和藥劑處理；（7)熱浸鍍鋅處理；鍍層厚度 降低處理；⑼熱浸鍍5%A1-Zn合金；及（1〇)冷卻處理2 程，以製得5%A1-Zn合金鏡層，其中鍍層厚度降低處理 係藉由取出鋼鐵時’以氣體強力噴射，使鋼鐵表面上嫂 鋅厚度降低。 O:\56\56589-910404. DOC\ -2- 本紙張尺度適用中禊國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)