[发明专利]一种以钴配合物变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金镀层材料，尤其涉及一种以钴配合物变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料。

背景技术

钢铁材料长期暴露在空气中容易腐蚀，使寿命大大缩短，为了提高钢铁材料的使用寿命，通常采用镀锌材料热浸镀在表层进行保护，由于纯镀锌材料成本高，而且锌资源短缺，现在逐渐采用在锌材料里面加铝，形成锌铝合金作为镀层材料，然而当镀液中有Al存在时，因Al的化学活性远高于Zn，优先与铁基发生Fe-Al反应，从而改变了Fe-Zn反应机制及其生成物结构，对于浸镀的效果，Al的加入既有增强镀层保护能力的预期作用，也有降低镀液对铁基体润湿和附着能力的非预期作用，随着镀液中铝组分的增加，镀层的附着能力往往也变坏。为了改善锌铝镀层材料的上述缺点，可以通过添加少量变质剂改善锌铝镀层材料特性，当前主要通过添加单质金属或中间合金作为变质剂，但是单质金属熔点高不容易溶于镀层材料，不能充分发挥变质的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种以钴配合物变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，以解决：锌铝镀层材料制备中为了改善镀层材料的缺陷而采用添加单质金属或中间合金作为变质剂，但是单质金属熔点高不容易溶于镀层材料，不能充分发挥变质剂的作用等问题。

本发明的技术方案：

一种以钴配合物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：钴配合物Co₂(CO)₈ ：0.058，Zn：27，Si：1.5，稀土添加剂0.5，余量为Al和不可避免的微量杂质。

稀土添加剂为Nd、Sc或其混合物。

本发明的有益效果：

Si：作为基体界面反应缓冲剂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。

钴配合物Co₂(CO)₈  锌铝溶液中快速分解形成Co和羰基CO-,Co元素主要起到Co与溶液中的金属元素形成复杂的强化相于枝晶间，阻碍位错、阻止晶粒滑移，有效地提高了合金的室温和高温（400℃下）强度。从它们能与Al、Zn溶剂和Fe基体元素生成多种金属化合物的特点，可以知道它们都是基体的牺牲保护元素；此外，它们在固溶体表面与氧化剂发生作用时，在不同的pH值条件下能够生成多种不同氧化态的化合物和水合离子，由于都具有较高的氧化物容积比(大于1.5)，其钝化保护的能力远远高于单纯的氧化铝膜；这些化合物和水合离子有些是刚性的，在形成后作为永久性的网格保护层存在，有些是弱流动性的，而有些具有较好的流动性，当镀件表面被划伤后，具有流动性的化合物和水合离子会立即弥补、覆盖创口，使镀层和基体不至于因长时间裸露而遭受过量腐蚀，这就解决了单纯的铝锌合金包覆保护能力差的问题。分子晶体高温分解释放出原子态的合金化元素和羰基自由基CO-，具有微观皮米级(pm)的种子作用范围，达到在加入纯金属或中间合金时无法达到的微细结构状态和纳米级(nm)聚集态，从而改善合金的力学性能和耐腐蚀性能。而羰基自由基CO-在高温下以气态形式与扰动的铝熔体充分接触，便于捕获熔体中溶解的大量H、O等有害元素，生成的CO₂或有机化合物以气态形式离开熔体排向烟气收集系统，从而使熔体得到净化。

稀土添加剂： 稀土元素和碱金属在与过渡族元素发生合金化时，单质不溶解或溶解度极低，容易与过渡元素反应形成多种不同含量的金属间化合物，其特点与溶质组分比例和合金体系的温度相对应，形成的金属间化合物在基体(Al)、(Zn)、(Fe)中都有一定的溶解度，金属间化合物的组分在合金中的溶度积相对稳定。这些特点，增加了合金结构的复杂程度，同时也增强了合金的抗性变能力，使合金体系的物理化学性质保持相对稳定。

通过用钴配合物Co₂(CO)₈取代钴的中间合金，具有熔点比合金低，而且分解速度快等优点，且配合物分解出的原子态金属，能够快速与锌铝溶液中的金属充分反应，扩散速度快；解决了锌铝镀层材料制备中为了改善镀层材料的缺陷而采用添加单质金属或中间合金作为变质剂，但是单质金属熔点高不容易溶于镀层材料，不能充分发挥变质的作用等问题。

具体实施方式