[发明专利]一种热浸镀用Zn-Al-Zr-B合金及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明专利属于热浸镀锌技术领域，特指一种热浸镀用Zn-Al-Zr-B合金及其制备方法。 

背景技术

热浸镀锌及锌合金产品现已广泛用于家电、建筑、容器制造、车船等行业。近年来，全球镀锌钢板的需求量不断上升，产量的增长也很迅速；但是，由于钢铁制品长期暴露在外部环境中极其容易发生腐蚀，造成钢铁产品的毁坏失效，给人类的生产、生活带来很严重的影响，甚至危及到人民的生命；腐蚀是自然界中一种很普遍的现象，无法避免；据统计，全球上每年因为腐蚀问题而报废的金属产品大约相当于全球金属年产量的1/3，为了延长金属制品的寿命，减少经济损失，金属的腐蚀防护工作就被摆在了一个重要的地位，耐腐蚀性优良且成本低廉的热镀锌钢板开始普遍受到了青睐。 

锆是一种高熔点金属元素，常作为强化元素或变质剂添加到其他金属或合金中。锆具有极高的熔点和优异的耐腐蚀性能，锆的熔点比钛更高，锆合金的耐腐蚀性能比钛合金更好，被广泛用于航天、军工、核反应、原子能等领域；另外，在熔池中加入少量的Zr元素可以提高锌液的流动性，使钢基表面得到净化，提高基体与锌液之间的浸润性，可以提高镀层的表面质量，但是Zr元素对界面反应没有明显的影响。 

锌铝合金镀层具有良好的耐腐蚀性能，国内外已经开展了广泛的研究，开发了多种合金镀层；其中，Galvalume合金镀层应用最广，它的成分为Zn-55%Al-1.6%Si，Galvalume合金镀层拥有良好的耐腐蚀性能，耐腐蚀性大约是普通纯Zn镀层产品的数倍，不管是在室外、或是潮湿环境，或在海洋性气候等恶劣条件和环境里，Galvalume合金镀层比普通镀锌的耐腐蚀性能更优越，但是，Galvalume合金镀层存在一些问题，比如：镀层过厚、熔池中渣量过多，严重影响到产品质量。因此，降低熔池中底渣的含量这一课题的研究，很有意义。 

熔池中锌渣产生的主要原因是过饱和铁的存在和熔池中高的铝含量，而过饱和铁主要来源于钢板热浸镀时的溶入，研究表明，通过有效降低锌池中铝含量的方法能减少锌渣的形成，并且随着铝含量的降低，锌池镀液密度增大，可以使底渣转化为浮渣，本发明通过控制Al含量在30wt.%，减缓Fe与Al之间的放热反应，一定程度上减少锌渣的产生。 

因此，控制铝含量以减少渣量，提高生产效率，同时利用锆和硼来改善热浸镀用合金组织和扩展锌铝锆合金系镀层的应用范围，开发出满足目前市场所需求的更加经济环保的且性能良好的新型合金镀层产品，是十分必要且有意义的。 

发明内容

本发明的目的在于开发出一种新型热浸镀用锌铝锆硼合金，降低Al含量至30wt.%，减少锌池中的渣产量；同时将高熔点合金元素锆与硼元素加入到热浸镀用锌铝合金中，通过细化镀锌合金中的共晶组织，在生产成本不会大幅度增加的情况下提升热浸镀用锌铝合金的耐腐蚀性能，提高镀层表面质量；Zr的添加能使熔池光亮且流动性良好，使新型镀锌合金应用于一些对耐腐蚀性、外观质量要求比较高的零部件的热镀锌工艺中。 

本发明热浸镀用锌铝锆硼合金采用的技术方案是：由Zn、Al、Zr、B四种元素组成，按质量百分比计，其特征在于：Al的含量控制在30%，Zr的含量控制在0.5~1.5%，B的含量控制在0.5~1.5%，其余为Zn。 

上述的热浸镀锌铝锆硼合金的制备方法采用的技术方案为：Zr元素采用Al-10Zr中间合金加入，将熔炼炉温设置在720℃，先熔炼Zn块、Al块，待Zn及Al块融化完全后再加入Al-10Zr中间合金和Al-16B中间合金，全部融化后搅拌均匀，最后降温到所需要的热浸镀温度550℃，具体为： 

(1)按比例称量好Zn块、A1块、Al-16B中间合金、Al-10Zr中间合金；

(2)预热石墨坩埚至暗红色，将按比例称量好的铝块、锌块置于坩埚中，并在铝块和锌块表面撒上盐类覆盖剂，然后升温至720℃；

(3)待铝块、锌块完全熔化后加入Al-10Zr中间合金，待Al-10Zr中间合金熔化后搅拌均匀；

(4)将Al-16B中间合金压入合金液中，并在合金熔液表面撒上盐类覆盖剂，以覆盖熔液表面为准；   

(5)待全部合金完全熔化后，将合金液搅拌均匀并随炉降温至650℃进行精炼和除渣；

(6)合金液随炉冷却至550℃进行捞渣和浇注。