[发明专利]一种高耐蚀高强韧加工性能优良Zn-Cu-Ti-Mo合金与板材及制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐蚀高强韧成形性能优良Zn‑Cu‑Ti‑Mo合金与板材及其制备方法，所述合金与板材成分的质量百分数为：Cu 0.05～1.0％，Ti 0.05～0.2％，Mo 0.02～0.3％，其余为Zn和不可避免的杂质；即通过往Zn‑Cu‑Ti合金中加入微量的Mo元素，降低成分过冷，Mo元素以MoZn₇相形式分布在基体中，促进形核，细化晶粒，强化Cu和Ti固溶，降低应力集中；同时Mo元素引入均匀微观组织，细化和匀化TiZn₁₅和CuZn₄相，加速合金及板材表面致密钝化膜形成，提高合金耐蚀性能；另外，Mo元素加入很好的解决了Zn‑Cu‑Ti合金轧制过程中板材边部开裂问题。本发明不仅提高了Zn‑Cu‑Ti合金与板材的力学性能和腐蚀性能，同时改善其加工成形性能，提高收得率，在成本不增的前提下大幅提升板材品质，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及锌合金制备及冶炼技术领域，特别是涉及一种高耐蚀高强韧加工性能优良Zn-Cu-Ti-Mo合金与板材及其制备方法。

背景技术

在欧美发达国家，Zn-Cu-Ti合金板材主要用于机场、学校、教堂和展览馆等建筑物的屋顶和外墙材料，由于具有长达80年以上的持久特性和媲美人体皮肤般的自修复特性，且极具建筑色彩表现力，故而特别适合应用于城市的标志性建筑。面对国内堪称世界上最大规模的建筑行业以及对Zn-Cu-Ti板材巨大的实际市场需求，我国自主研发和生产Zn-Cu-Ti合金板材，实现“以产顶进”和充分发挥锌资源的优势，具有相当的紧迫性和显著的经济效益与社会价值。

目前来看，尽管Zn-Cu-Ti合金板材在普通环境中一般有着长达80年以上的使用寿命，但在沿海、盐碱等恶劣环境中使用寿命却明显缩短，且恶劣环境建筑施工困难，因此大都希望该环境中的建筑物可以有更长的服役寿命；同时，现有的Zn-Cu-Ti板材力学性能偏低，虽然易折弯加工成形，但也会导致其在施工现场加工过程时出现皱褶不平的现象，同时力学性能低易导致屋面材料风揭、漏水等危险发生；另外，现有的Zn-Cu-Ti合金在轧制过程中边部往往会有边裂现象，因此需要裁边，导致收得率降低；综上来看，很有必要开发出更耐腐蚀、力学性能优异、加工成形性能优良、成本低的建筑用锌合金板材，使其不仅满足欧洲EN988标准，且综合性能显著优于欧美的莱茵锌、法锌、西班牙锌等产品。

发明内容

本发明的目的在于解决现有Zn-Cu-Ti合金与板材力学性能偏低、加工过程易边裂、盐碱酸性等恶劣环境耐蚀性能仍低于预期等问题，提供了一种高耐蚀高强韧加工性能优良Zn-Cu-Ti-Mo合金与板材及其制备方法，该方法制备的Zn-Cu-Ti-Mo合金板材与常规Zn-Cu-Ti合金板材相比，具有更优异的耐蚀性能、更高的力学性能，且轧制过程边部不开裂，施工现场加工板型好、折弯不出现微裂纹。

本发明通过往Zn-Cu-Ti合金中引入微量的Mo元素，降低成分过冷，Mo元素以MoZn₇第二相形式分布在基体中，促进形核，细化晶粒，降低应力集中，Mo元素的引入也增大Cu、Ti元素固溶，减少TiZn₁₅和CuZn₄相析出，增强固溶强化主导作用，因此Zn-Cu-Ti-Mo合金与板材具有更为优异的力学性能。Mo元素的引入细化和匀化TiZn₁₅和CuZn₄相，加速合金及其板材表面致密钝化膜形成，且形成的钝化膜比Zn-Cu-Ti合金要更致密、更坚固，另外Mo元素的引入也降低基体与第二相的电位差，从而提高合金与板材的耐蚀性能。另外，本发明通过Cu-Mo/Ti-Mo/Cu-Ti-Mo中间合金形式引入Mo元素的同时避免Mn、Si、Al、Mg等元素的带入，从而保证Zn-Cu-Ti-Mo合金板材优良的蠕变性能和折弯性能。本发明实施其目的的具体技术方案是：

一种高耐蚀高强韧加工性能优良Zn-Cu-Ti-Mo合金与板材，其特征在于，所述合金与板材各个成分的质量百分数为：Cu 0.05～1.0％，Ti 0.05～0.2％，Mo 0.02～0.3％，其余为Zn和不可避免的杂质。