[发明专利]一种添加Gd提升铸态Zn-5Al镀层材料耐蚀性能的方法

说明书

本发明公开了一种添加Gd提升铸态Zn‑5Al镀层材料耐蚀性能的方法，将石墨坩埚和纯铝放入720℃的井式炉中，经过15分钟，待纯铝融化后，将炉温迅速降至600℃加入预热的纯锌，保温15分钟待纯锌融化后将炉温迅速升至720℃并用铝箔包裹事先准备的总重量0.4％的C₂Cl₆精炼剂分3次加入，并且在720℃下将预热的中间合金加入并机械搅拌20分钟；最后，倒入预热的模具中冷却至室温得到Zn‑5Al‑xGd(x＝0.01～0.12wt％)镀层材料。本发明所制备的Zn‑5Al‑xGd镀层材料的组织更加的均匀，耐腐蚀性能有较大的提升。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及Zn-5Al镀层材料合金化熔炼过程，具体是一种添加Gd提升铸态Zn-5Al镀层材料耐蚀性能的方法。

背景技术

Zn-5Al(wt％)合金具有优越的延展性、较好的耐腐蚀性和成型性能，所以Zn-5Al(wt％)合金主要用作防腐镀层，被广泛应用于汽车和桥梁缆索钢丝。这种合金镀层含有5wt％的铝，属于锌铝体系中的共晶成分。但是在一些恶劣的环境里容易因为腐蚀而失效。所以提升Zn-5Al(wt％)镀层材料的耐腐蚀性能是非常有必要的。在现有技术中有记载稀土元素掺杂可以提高锌铝合金的耐蚀性能，但是并没有给出稀土元素掺杂在锌铝合金中的具体含量，也没有给出能达到的最优耐蚀性能指标，本发明通过实验，偶然获得了稀土元素掺杂在锌铝合金中含量，并且获得了预料不到的技术效果。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提高铸态Zn-5Al镀层材料耐蚀性能的方法，利用稀土Gd作为合金化元素，通过控制和优化Zn-5Al镀层材料内部微观组织，实现组织细化，来达到提升Zn-5Al镀层材料耐腐蚀性能的目的。

技术方案：为了更加贴合工业生产应用，所以本工作采用的都是普通井式炉在空气中进行熔炼的，本发明的是一种提高铸态Zn-5Al镀层材料耐蚀性能的方法，包括准备材料、材料预热、熔炼、加精炼剂和冷却五个步骤，所制备的Zn-5Al镀层材料，当Gd的添加量为0时，Zn-5Al合金的极化电阻为217.5Ω/cm²；当Gd的添加量为0.04wt％时，Zn-5Al合金的极化电阻为509.4Ω/cm²。该工作首次将Gd添加到Zn-5Al合金中，提升了Zn-5Al镀层材料耐腐蚀性能。具体步骤如下：

步骤一：准备材料，普通井式炉(为了此方法能更加广泛的应用)、纯锌(≥99.995％)、纯铝(≥99.997％)、含稀土元素Gd的中间合金Al-10Gd(wt％)(由于纯稀土元素容易被氧化，所以选择了经真空熔炼的Al-10Gd(wt％)中间合金)、石墨坩埚和刚玉坩埚。

步骤二：将纯锌、纯铝、含稀土元素Gd的中间合金Al-10Gd(wt％)、石墨坩埚和刚玉坩埚放置200℃的干燥箱中预热。

步骤三：将石墨坩埚和纯铝放入720℃的井式炉中，静置15分钟待纯铝融化后，将炉温迅速降至600℃加入预热的纯锌，保温15分钟。待纯铝融化后，将炉温迅速降至600℃加入预热的纯锌，保温15分钟。

步骤四：待纯锌融化后将炉温迅速升至720℃并用铝箔包裹事先准备的总重量0.4％的C₂Cl₆精炼剂分3次加入，并且在720℃下将预热的中间合金加入并机械搅拌20分钟。

步骤五：将熔融态的合金倒入预热的模具中冷却至室温即可。

当Gd的添加量为0时，Zn-5Al合金的极化电阻为217.5Ω/cm²；当Gd的添加量为0.042wt％时，Zn-5Al-0.042Gd合金的极化电阻为509.4Ω/cm²。该工作首次将稀土元素Gd(0.01～0.12wt％)添加到Zn-5Al合金中，提升了Zn-5Al镀层材料的耐腐蚀性能，不仅为钢铁防护提供更优镀层材料，也将为合金的耐蚀性能的研究提供参考。

有益效果