[发明专利]热浸镀锌用无锌花耐腐蚀低活性Si钢用锌合金

说明书

本发明公开了热浸镀锌用无锌花耐腐蚀低活性Si钢用锌合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Li：1.0‑1.4wt.%,Ta:1.0‑1.2wt.%,Ge:2.0‑2.8wt.%,Cr：0.8‑1.2wt.%，Sc:1.0‑1.4wt.%,Er:0.2‑0.4wt.%,余量为锌。该热浸镀锌用合金所得镀锌层不仅具有常见非活性钢表面镀锌层的力学性能，还可以消除锌花的产生。此外,还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锌合金。

背景技术

众所周之，金属材料的腐蚀问题遍及国民经济和人民生活中的各个领域。腐蚀给人类带来了巨大的经济损失和危害。据不完全统计，全世界每年因腐蚀而损耗的金属高达2.3亿吨，这个数字约占当年钢产量的30%左右。据发达国家的统计，因腐蚀造成的经济损失约占当年国民生产总值的1-5%。

我国的金属腐蚀问题也相当严重，每年因腐蚀所造成的经济损失约占国民经济生产总值的4%，而由腐蚀带来的间接损失更是难以估算。长期以来，人们一直在寻求各种方法降低腐蚀的危害。由于腐蚀都始于金属表面，所以采用表面工程技术进行表面改性已成为材料科学最活跃的前沿领域之一。钢材表面改性后，可以和延长钢材使用寿命、提高经济效益和社会效益。

热浸镀锌是延缓钢铁材料环境腐蚀的最有效手段之一，它是将表面经清洗、活化后的钢铁制品浸于熔融的锌液中，通过铁锌之间的反应和扩散，在钢铁制品表面镀覆附着性良好的锌合金镀层。与其它金属防护方法相比，热浸镀锌工艺在镀层的物理屏障与电化学保护相结合的保护特性上，镀层与基体的结合强度上、镀层的致密性、耐久性、免维护性和经济性及其对制品形状与尺寸的适应性上，具有无可比拟的优势。目前热浸镀锌产品主要有钢板、钢带、钢丝、钢管等，其中热浸镀锌钢板所占比例最大。长期以来，热浸镀锌工艺因其低廉的施镀成本，优良的保护特性和漂亮的外观而备受人们的青睐，广泛应用于汽车、建筑、家电、化工、机械、石油、冶金、轻工、交通、电力、航空和海洋工程等领域。

热镀锌的质量与许多因素有关，包括钢件的化学成分，锌浴的合金成分，镀锌温度、操作工艺等。就钢件的化学成分而言，钢中的含硅量对镀锌层的影响最大。一般而言，当钢中的含硅量大于0.3wt.%时，镀锌层显著增厚且表面灰暗，粘附力差，镀锌层质量显著降低.这类钢在热浸锌行业多称为活性钢。其中,含硅量在0.3-0.8wt.%的钢称为低活性含Si钢。活性钢的热浸镀层表面在凝固时均出现镀层金属的结晶花纹，这种结晶花纹对镀锌板尤为明显，呈现出美丽的锌结晶的外观，因而成为热镀锌板外观的重要特征，通常称此结晶花纹为锌花。这种镀锌板表面液态锌在冷却结晶之后形成美观的锌花，并成为镀锌板的特殊标志，在建筑行业广泛使用。但是, 热镀锌钢板进行涂装时，锌花引起的表面凸凹不平在涂漆后仍然清晰可见，从而影响了产品的表面质量，限制了正常锌花热镀锌钢板的应用。

为了解决活性钢的镀锌层质量问题，发展了多种镀锌技术，如表面保护层镀锌法，高温镀锌方等。但采用这些方法需要定期往锌浴中补充锌镍合金，并会使锌浴中锌渣增加，另外该技术仅对含硅量小于0.25%的活性钢有效。当硅含量更高时（比如0.3-0.8wt.%），这些方法就不可避免的受到多种因素的影响。近年来，比利时和加拿大公司提出的Galvanco合金能够全面解决活性钢镀锌问题，并在欧洲一些国家得到了应用，但该合金成本很高，且令镀件变形甚至开裂的倾向严重，尚待进一步改进。此外，也有采用先在活性钢表面形成一层阻挡层然后进行热镀锌来降低或延缓钢中硅对镀锌层的影响。但化学镀镍法需在较高温度下进行，镀液维护较难。

本专利提供了一种热浸镀锌用锌合金。通过控制锂的含量并同时添加微量元素，来大大提高活性钢在热浸镀锌时有害合金相和锌花的形成和粗化，并同时维持现有热浸镀锌层的力学性能。可以预计，该类合金的产业化可以获得极大的经济和社会效益。在不久的将来，随着更多工程应用领域拓展，该类新型合金必将在更多的热浸镀锌中得到广泛应用。

发明内容