[发明专利]一种热浸镀含硅Galfan合金镀层及热浸镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及热浸镀技术领域，特别涉及一种添加硅元素的Galfan合金镀层及其热浸镀方法。

背景技术

现代工业和科学技术的发展，对材料的表面性能提出了越来越高的要求，材料表面处理是提提高材料表面性能的一种重要手段；工业上应用最多的钢铁材料，在大气环境中会受到程度不同的腐蚀，为了保证钢铁产品的耐腐蚀性能，延长使用寿命，必须寻求经济而有效的钢铁防护方法。

热浸镀锌作为一种有效的钢铁表面防护工艺被广泛应用于钢铁构件的防护上，热浸镀锌是将表面经清洗、活化后的钢铁浸于液态锌中，通过铁锌之间的反应扩散在钢铁表面生成铁锌金属间化合物层的过程；目前世界各国除大量生产热浸镀锌钢板、钢管和钢丝这些半成品镀锌产品外，对许多成品构件如输电铁塔、线路金具、高速公路防护栏、路灯杆、桥梁及建筑钢结构，都已规定采用热浸镀锌防护。

纯锌镀层具有优良的牺牲防护作用，但镀层耐用期短；热浸镀铝层致密，耐用期长，但阴极保护能力差，锌铝合金镀层则兼顾了锌的阴极保护性和铝的耐久保护性，其镀层的各种性能较纯锌或纯铝镀层的性能优越，防腐蚀性能更是比同等厚度的纯锌镀层高出许多。

Galfan合金是20世纪70年代比利时冶金研究中心在国际铅锌组织的支持下研制开发的镀层合金，其成分为Zn-5wt.％Al-RE。该合金具有较强的耐腐蚀性能，其镀层产品的耐蚀性能约是普通镀锌层的2－3倍，无论是在户外、在潮湿环境、或在海洋气候等恶劣环境中，该合金镀层钢丝的抗腐蚀性能均比普通镀锌层、电镀锌优越，因此热浸镀Galfan合金镀层产品被广泛研究和使用。

但Galfan镀层产品在实际应用中通常会弯曲、打结，由此引发的镀层开裂会严重影响镀层的耐蚀性，从而影响产品的使用寿命。因此利用硅元素和稀土元素之间的协同作用，提高镀层的抗开裂性，有效提高Galfan合金的耐蚀性成为镀锌工作者的追求。

发明内容

本发明的目的是降低镀层开裂性，提高Galfan合金镀层耐蚀性，提供一种含硅的热浸镀Galfan合金镀层以及该镀层的热浸镀方法。

一种含硅的热浸镀Galfan合金镀层，其特征在于：所述热浸镀Galfan合金镀层含有质量百分比为0.01%~0.1%的硅。

进一步地，所述热浸镀Galfan合金镀层的组分，按照重量百分比计算为：铝：4.5~5.5；镧铈混合稀土：0.01~0.1；硅：0.01~0.1；不可避免的杂质：≤0.5；锌：余量。

图1为热浸镀含硅0.03%的Galfan合金镀层照片，从图中可以看出，镀层表面光洁，无漏镀、气泡等缺陷。

为了控制合金层的厚度，本发明中在Galfan合金中添加0.01%~0.1%的硅，图2为添加0.03%硅的Galfan合金镀层SEM照片，图中铁基体与外层凝固组织之间的一条黑线即为铁铝抑制层，从图中可以看出该抑制层厚度均匀，厚度范围在500nm~1500nm之间，外围凝固组织为伴有少量块状富锌相的致密的锌铝共晶组织。

本发明还提供上述的含硅的热浸镀Galfan合金镀层的热浸镀方法，包括熔炼含硅的热浸镀Galfan合金镀层的步骤，对钢铁材料进行镀前处理的步骤和热浸镀的步骤，其特征在于：热浸镀的温度控制在480℃~500℃，浸镀时间为30s~180s。

进一步的，在熔炼含硅的热浸镀Galfan合金镀层的步骤中，使用一种混合熔盐作为覆盖剂，用以除去熔池表面的杂质，该混合熔盐成分组成按照重量百分比计算为：46%~55%氯化钠、30%~38%氯化钾、5%~10%氯化锂、3%~6%氟铝酸钠和5.5%~8%氟化钾。

本发明的最佳浸镀温度为480℃~500℃，相比于传统镀锌温度430℃~460℃提高了20℃~60℃，在此温度范围下锌池流动性更好，可获得表面光洁度更高的镀层，图3中(a)和(b)分别为430℃和480℃浸镀出的样品宏观照片。