[发明专利]一种含Cu多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金镀层材料，特别涉及一种含Cu多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料。

背景技术

钢铁中由于含碳，含碳量越高越容易被腐蚀，钢铁所处环境的温度，湿度，含氧度，环境的酸碱度都会对腐蚀有影响，温度越高，湿度越大，含氧越多，过酸的环境都会大大加快腐蚀速率，目前防治钢铁材料腐蚀的有效方法有两大类：一是金属的合金化；二是在钢铁表面增加金属镀层防腐法。金属合金化的生产工艺复杂，价格昂贵，所以它的普及性受到限制。金属防镀层防腐法中热浸镀锌被公认为最有效最直接的保护钢铁的方法之一，但是，目前锌资源短缺的形势越来越严峻，而且成本高，随着经济社会的发展，所需的镀层钢铁制品所占比例会越来越大，在这种情况下，急需开发出可替代锌的钢铁热浸镀用新材料。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种含Cu多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，以解决：目前热浸镀锌所占锌比例高，导致的锌资源短缺和成本高等问题。

本发明的技术方案：

一种含Cu多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，按元素重量百分比计，该合金成分为Zn：30，合金强化剂Cu:6.0，极化变质剂Ag：0.05，溶剂钝化剂Co:0.8，沉淀硬化剂Bi:0.1，晶粒细化剂B:0.001，稀土添加剂Pr0.01，基体界面反应缓冲剂: 2.0，其余为Al和不可避免的微量杂质。

基体界面反应缓冲剂包括Fe或Si及其含有Fe或Si的中间合金。

本发明的有益效果：

本发明中，Cu和各种变质剂的作用如下：

Cu：铜是不太活泼的重金属元素。在常温下不与干燥空气中的氧反应，利用合金强化元素Cu以及含有Cu的合金的作用，生成强化相，最大程度地提高镀层的强度，增加Cu能够增强铝锌合金熔体流动性和充型性，消除铸造缺陷，降低含气量。 

极化变质剂用Ag或含Ag的合金，对溶剂元素Al和Al+Zn的原子极化变径作用，在微观状态下有效调整原子尺寸和近程有序的结构，使熔体在宏观上结构均匀，降低表面张力，并改善熔体与镀件基体的亲和性，达到改善镀层与基体附着性。

溶剂钝化元素Co或含有Co的合金，可在溶剂表面富集一层耐酸、碱、盐和高温环境大气腐蚀、兼有微观下网格固定保护和流动性自动覆盖损伤面而起保护功能的钝化膜层。

晶粒细化元素B、以及B与高熔点过渡元素形成的高硬度高稳定性化合物，在高温时通过溶解、扩散和弥散，成为纳米级乃至更为细小的异类原子团簇和稳定的分子团簇，在熔体冷却结晶时提供大量分布均匀的细小“晶种”、间隙相和间隙化合物，高效细化基体的结晶粒度，提高了镀层材料的强度、韧性、硬度、耐磨性和高温性能，进而提高镀件的加工性和可焊性。

稀土元素Pr，稀土元素Pr在铝合金中可形成稳定的高熔点金属间化合物这些高熔点金属化化合物弥散分布于呈网状或骨架状的晶间和枝晶间，并与基体牢固结合，起到了强化和稳定晶界的作用。同时，合金中还形成一定数量的AlSiPr相，由于其熔点和硬度很高，因此对提高合金的耐热性和耐磨性均有良好的作用，同时具有原子极化、合金强化、晶粒细化、表面美化、除氢和增强抗腐蚀性的多种辅助作用，合金强化剂、溶剂钝化剂、晶粒细化剂的作用，并弥补其不足。

沉淀硬化剂Bi也是时效强化剂，它是熔点不高、化学活性也不高的金属元素，加入少量的这类元素，在合金体系中保持近单质状态，在体系虽然凝固但温度仍较高的状态下，它们依然保持液态，从而使体系在宏观上具备了半固态特征，为时效强化过程中加速合金中强化元素转化为实际的强化态(沉淀硬化或析出硬化)提供了条件；同时会赋予合金优良的加工性能和耐磨性能；通过控制沉淀硬化元素的种类和添加量，还可以得到镀件表面花纹。

利用界面反应缓冲元素Fe或Si，以及含有Fe或Si的合金，可以有效抑制在浸镀时Al与Fe基体之间剧烈的化合反应，减少或杜绝生成“透镜状Fe₂Al₅”，强化“薄层状Fe₂Al₅”的生成机制，建立Fe—Al—Zn均匀梯度的反应机制，从而提高镀层质量、减薄镀层厚度，节省材料。而且Fe能增加合金的润湿融合能力。