[发明专利]一种连续热浸镀Al-10Si-Zn牺牲阳极合金镀层及其制备方法

说明书

本发明属于钢材防腐蚀表面工程领域，具体涉及一种铁含量为3‑5wt.％的较薄连续热浸镀铝硅牺牲阳极合金镀层及其制备方法。本发明工艺步骤如下：对钢材表面预处理；配制铁含量为3‑5wt.％的Al‑10Si‑Zn合金溶液；进行连续热浸镀；对连续热浸镀后的钢材进行变温退火、淬火热处理，使“长舌或山峰状”的η‑Fe₂Al₅、“针状或碎块状”的θ‑FeAl₃、“针状”的β‑Al₉Fe₂Si₂相、θ‑Al₁₃Fe₄、Al₃FeSi等金属间化合物，通过包晶反应转化为汉字形态的α‑Al₈Fe₂Si相和少量针状的β‑Al₉Fe₂Si₂相；同时使镀层与基体结合力良好，镀层更致密，延展性得到提高，最终解决上述生产难题。

技术领域

本发明属于钢材防腐蚀表面工程领域，特别涉及钢材的连续热浸镀铝及热处理技术，具体涉及一种铁含量为3-5wt.％的连续热浸镀Al-10Si-Zn牺牲阳极合金镀层及其制备方法。

背景技术

连续热浸镀铝技术是将预处理过的钢铁材料放人熔融的铝浴中，保温一定的时间后取出，使钢材表面附着一层铝合金溶液，由于表面层铝与钢铁材料浸渗时形成Fe-Al合金层，该层通过扩散作用形成冶金结合，结合强度高，机械性能较高。Al-Si共晶合金由于具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、低热膨胀系数和良好的铸造性能而被广泛应用。连续热镀铝时通常添加一定量硅到铝合金熔池，可以抑制Fe-Al金属间化合物生长，并且使热镀合金流动性得以提升。同时硅的加入使无硅镀层的舌状嵌入形态转变为平坦的相界面，合金层厚度变薄，更具抗氧化性。与其他元素形成金属间化合物，降低阳极的电流效率，改善阳极的腐蚀均匀性。锌的加入可以增强熔融合金与钢材之间的反应，降低热浸镀温度，缩短热浸镀时间，并提高镀层的光洁度。

目前工业上连续热浸镀铝生产线中的镀液普遍存在更换不及时的问题，从而导致镀液中Fe含量达到饱和状态。连续热浸镀的过程中，Al、Fe、Si会在不同温度下反应生成不同种类的Al-Fe-Si金属间化合物。例如“长舌或山峰状”的η-Fe₂Al₅、“针状或碎块状”的θ-FeAl₃、针状且脆性较大的β-Al₉Fe₂Si₂相、θ-Al₁₃Fe₄、Al₃FeSi等金属间化合物，上述金属化合物晶粒较为粗大，会严重损坏连续热浸镀样品的牺牲阳极性能和机械性能，极大的增加了连续热浸镀铝技术的生产成本和发展。

发明内容

针对目前工业化连续热浸镀铝生产过程中，合金镀液无法及时更换，进而导致镀层中铁的大量引入，形成大量降低牺牲阳极保护性能和机械性能的含铁金属间化合物，最终影响连续热浸镀铝产品应用的问题，本发明通过变温退火来实现含铁金属间化合物的转变，使得铝牺牲阳极镀层晶粒细化，改善其牺牲阳极性能和机械性能，实现即使铁饱和状态下(3-5wt.％)，合金镀层的牺牲阳极保护性能与无铁的镀层达到同样或更优的效果。

本发明提供了一种铁含量为3-5wt.％的Al-10Si-xZn牺牲阳极合金镀层，其中牺牲阳极合金镀层按元素重量百分比，其组成为Si:10wt.％，Zn:0-6wt.％，Fe:3-5wt.％，其余为Al和不可避免的杂质。

本发明还提供一种铁含量为3-5wt.％的Al-10Si-Zn牺牲阳极合金的制备方法，具体步骤如下：

(1)钢材表面预处理：对钢材进行砂纸打磨清除钢材表面氧化膜后，浸泡于丙酮溶液中；

其中，钢材为市售标准成分工业用钢，优选Q345钢。