專利名稱：一種熱浸鍍用鋅-鈦-鋁中間合金及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱浸鍍用鋅一鈦一招中間合金及其制備方法，屬于鋼鐵材料的表 面鍍覆工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近幾年來，開發(fā)耐蝕性能更為優(yōu)良的合金鍍層已成為熱浸鍍領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。通 常人們在鋅浴中添加Ni、Mg、Al、Mn、RE及Ti等微量合金元素，這些金屬元素能起到有效控 制鋅鐵反應(yīng)，改善鋅浴的流動(dòng)性以及形成致密的氧化膜等作用，從而獲得表觀質(zhì)量好，性能 優(yōu)異的合金鍍層。如發(fā)明專利200710031740. 1、93110092. 5和200510011589. 6在鋅浴中添 加 Ni 制備了 Zn-Ni 合金鍍層；發(fā)明專利 200710035316. 4,99127120. 3 和 96120984. 4 中將 稀土金屬作為微量元素添加到Zn-Al合金浴中制備了 Zn-Al-RE鍍層。因?yàn)殁伨哂袃?yōu)異的 耐腐蝕性能，人們嘗試在鋅浴中添加適量的鈦以提高鍍層的耐腐蝕性能。文獻(xiàn)(華南理工 大學(xué)學(xué)報(bào)，2008年第36卷第7期，82 86頁)中制備了 Zn-Ti合金鍍層，并發(fā)現(xiàn)鍍層表面 形成了 ZnO和TiO2組成的氧化膜，使得Zn-Ti鍍層耐腐蝕性能得到很大的提高。文獻(xiàn)(海 洋科學(xué)，2008年第32卷第11期，20 23頁)中制備了一系列含鈦量的鋅一鈦合金鍍層， 并研究了鍍層的耐海水腐蝕性能，發(fā)現(xiàn)鈦含量0. 03% 0. 04%時(shí)鋅一鈦合金鍍層的耐海 水腐蝕性能最佳。專利CN101186998A中提供一種適合于輸電線路桿塔長效防腐的高鋁合 金鍍層，鍍層的組成為鋁43% 65% ；鎂0. 5% 8% ；稀土、鎳0. 5% 3% ；鈦0. 01% 0. 2%;其余為鋅，其實(shí)這種鍍層長效防腐的主要原因是鍍層中含鋁較高。因?yàn)殁伒娜埸c(diǎn)高， 極易氧化，添加量超過一定濃度反而降低鋅浴的流動(dòng)性，增加鋅耗，且影響鍍層的外觀質(zhì) 量，甚至鍍層表面變?yōu)椴噬?；而Al在鋅浴中可顯著提高鋅浴的流動(dòng)性，提高鍍層外觀質(zhì)量； 所以，在鋅浴中同時(shí)添加合適量的鈦和鋁，兼顧利用鈦和鋁的優(yōu)點(diǎn)具有一定的意義。鈦的密度為4. 54g/cm3,熔點(diǎn)為1660. 0°C ；鋁的密度為2. 7g/cm3,熔點(diǎn)為660. 4°C ； 鋅的密度固體常溫下為7. 14g/cm3，液體425°C時(shí)為6. 62g/cm3，熔點(diǎn)為419. 7°C ；鈦和鋁的熔 點(diǎn)均高于鋅的熔點(diǎn)，鈦和鋁的密度又均低于鋅的密度。所以，若在熱浸鍍生產(chǎn)時(shí)在鋅浴中直 接添加鈦和鋁，必須提高鋅浴溫度，且同時(shí)增加攪拌，這在實(shí)際生產(chǎn)中是行不通的。為此，研 究一種合適成分的鋅一鈦一鋁中間合金及其制備方法，方便于熱浸鍍生產(chǎn)直接在鋅浴中添 力口，進(jìn)而獲得高耐蝕，外觀質(zhì)量好的鍍層是非常有意義的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱浸鍍用合適成分的鋅一鈦一招中間合金，它可用于 生產(chǎn)Zn-Ti-Al熱浸鍍合金，在熱浸鍍生產(chǎn)中它可在鋅浴中直接添加，熱浸鍍后可獲得高耐 蝕，外觀質(zhì)量好的鋅一鈦一鋁合金鍍層。本發(fā)明的另一目的是提供一種生產(chǎn)鋅一鈦一鋁中間合金的制備方法，它工藝簡 單，操作方便。本發(fā)明熱浸鍍用鋅一鈦一鋁中間合金，其特征在于它的組份及重量比為Til% 3% ；AlO. 6% 2% ；余量為 Zn。中間合金錠重為IOkg/塊。合金制備時(shí)所用的鋅牌號(hào)為0#，鈦牌號(hào)為ΤΑ0，鋁牌號(hào)為A199. 90。將鋅、鈦和鋁按照Til% 3% ；A10. 6% 2% ；余量為Zn的重量比配料，合金制備時(shí)首先在坩堝內(nèi)將鋅錠完全熔化，繼續(xù)加熱坩堝到溫度至660°C 680°C，再在熔融鋅液 中添加鈦和鋁制備鋅一鈦一招合金，熔化過程連續(xù)攪拌，保溫2小時(shí)后就澆鑄成合金錠。所述澆鑄成合金錠的重量是IOkg/塊的合金錠。合金制備時(shí)所用的鋅牌號(hào)為0#，鈦牌號(hào)為ΤΑ0，鋁牌號(hào)為A199. 90。批量熱浸鍍生產(chǎn)時(shí)直接在鋅浴中添加中間合金，合金的加入量為鋅浴質(zhì)量的 3. 5%，被浸鍍鋼材浸入溫度440°C 460°C的合金浴中2 3分鐘，然后從合金浴中
提出經(jīng)水浴冷卻。采用本發(fā)明熱浸鍍用鋅一鈦一鋁中間合金及其制備方法，其鋼材熱浸鍍后表面無 漏鍍現(xiàn)象，鍍層光亮，色澤均勻，鍍層厚度均勻且較純鋅層減薄，其合金鍍層的自腐蝕電位 均較純鋅鍍層正移，腐蝕電流密度均較純鋅層降低，鍍層的腐蝕速率均較純鋅層明顯降低。
具體實(shí)施例方式下面以實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。本發(fā)明的熱浸鍍用鋅一鈦一鋁中間合金，它的組份及重量比為Til% 3% ； A10. 6% 2%;余量為Zn。作為對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述的Zn-Ti-Al中間合金的錠重 為IOkg/塊。本發(fā)明的熱浸鍍用鋅一鈦一鋁中間合金的制備技術(shù)方案為將0#鋅錠在坩堝內(nèi) 熔化，繼續(xù)加熱坩堝到溫度升至660°C 680°C，在坩堝內(nèi)熔融鋅液中按照Til% 3% ； A10. 6% 2%的質(zhì)量百分比添加牌號(hào)為TAO的鈦和牌號(hào)為A199. 90的鋁，熔化過程連續(xù)攪 拌，保溫2小時(shí)后澆鑄成重量為IOkg/塊的鋅一鈦一招合金錠。本發(fā)明的熱浸鍍用鋅一鈦一招中間合金的使用方法為批量熱浸鍍生產(chǎn)時(shí)直接在 鋅浴中添加中間合金，合金的加入量為鋅浴質(zhì)量的1% 3.5%。實(shí)施例1 在450°C容量為150kg的坩堝內(nèi)加入98. 4kg Ofl固態(tài)鋅，待鋅完全熔化 后將坩堝溫度升至660°C，向鋅液中逐漸加入牌號(hào)為TAO的鈦1. Okg和牌號(hào)為A199. 90的鋁 0. 66kg，在加入鈦和鋁的過程中不斷攪拌，待鈦和鋁溶入鋅液后在連續(xù)攪拌的情況下保溫2 小時(shí)，然后將坩堝內(nèi)合金液澆鑄成重量為IOkg/塊的鋅一鈦一招合金錠。將按上述方法配制的鋅一鈦一鋁中間合金750kg加入到20噸純鋅浴中制得熱浸 鍍用鋅一鈦一招合金浴，Q235的角鋼IOOkg浸入溫度440°C的合金浴中3分鐘，然后角鋼從 合金浴中提出經(jīng)水浴冷卻，發(fā)現(xiàn)角鋼表面無漏鍍現(xiàn)象，鍍層光亮，色澤均勻，鍍層厚度均勻 且較純鋅層減薄。鍍層化學(xué)組成為TiO. 36%。；A10. 24%。；其余為Zn。實(shí)施例2 在450°C容量為150kg的坩堝內(nèi)加入95. Okg Ofl固態(tài)鋅，待鋅完全熔化 后將坩堝溫度升至680°C，向鋅液中逐漸加入牌號(hào)為TAO的鈦3. Okg和牌號(hào)為A199. 90的鋁 2kg，在加入鈦和鋁的過程中不斷攪拌，待鈦和鋁溶入鋅液后在連續(xù)攪拌的情況下保溫2小 時(shí)，然后將坩堝內(nèi)合金液澆鑄成重量為IOkg/塊的鋅一鈦一招合金錠。將按上述方法配制的鋅一鈦一鋁中間合金200kg加入到20噸純鋅浴中制得熱浸鍍用鋅一鈦一招合金浴，Q235的角鋼80kg浸入溫度460°C的合金浴中2分鐘，然后角鋼從 合金浴中提出經(jīng)水浴冷卻，發(fā)現(xiàn)角鋼表面無漏鍍現(xiàn)象，鍍層光亮，色澤均勻，鍍層厚度均勻 且較純鋅層減薄。鍍層化學(xué)組成為TiO. 30% ；A10. 19%。；其余為Zn。
實(shí)施例3 在450°C容量為150kg的坩堝內(nèi)加入95. 5. Okg Ofl固態(tài)鋅，待鋅完全熔 化后將坩堝溫度升至680°C，向鋅液中逐漸加入牌號(hào)為TAO的鈦2. 5kg和牌號(hào)為A199. 90的 鋁2kg，在加入鈦和鋁的過程中不斷攪拌，待鈦和鋁溶入鋅液后在連續(xù)攪拌的情況下保溫2 小時(shí)，然后將坩堝內(nèi)合金液澆鑄成重量為IOkg/塊的鋅一鈦一招合金錠。將按上述方法配制的鋅一鈦一鋁中間合金480kg加入到20噸純鋅浴中制得熱浸 鍍用鋅一鈦一招合金浴，Q345的角鋼75kg浸入溫度450°C的合金浴中2分鐘，然后角鋼從 合金浴中提出經(jīng)水浴冷卻，發(fā)現(xiàn)角鋼表面無漏鍍現(xiàn)象，鍍層光亮，色澤均勻，鍍層厚度均勻 且較純鋅層減薄。鍍層化學(xué)組成為TiO. 59%。；A10. 39%。；其余為Zn。上述實(shí)施例中鍍層的化學(xué)成分檢測采用ICP_AES(電感耦合等離子體發(fā)射光譜分 析)，鍍層的耐腐蝕性能采用中性鹽霧試驗(yàn)和電化學(xué)陽極極化，檢測結(jié)果表明，鋅一鈦一鋁 合金鍍層的成分與鋅浴成分相當(dāng)，合金鍍層的自腐蝕電位均較純鋅鍍層正移，腐蝕電流密 度均較純鋅層降低，鍍層的腐蝕速率均較純鋅層明顯降低(見表1)。表1不同鍍層成分的電化學(xué)極化參數(shù)<formula>formula see original document page 6</formula>
權(quán)利要求
一種熱浸鍍用鋅—鈦—鋁中間合金，其特征在于它的組份及重量比為Ti 1％～3％；Al 0.6％～2％；余量為Zn。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸鍍用鋅一鈦一鋁中間合金，其特征在于合金制備時(shí)所 用的鋅牌號(hào)為0#，鈦牌號(hào)為TAO，鋁牌號(hào)為A199. 90。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱浸鍍用鋅一鈦一招中間合金，其特征在于中間合金 錠重為IOkg/塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸鍍用鋅一鈦一招中間合金的制備方法其特征在于將 鋅、鈦和鋁按照Til % 3% ；A10. 6% 2% ；余量為Zn的重量比配料，合金制備時(shí)首先在 坩堝內(nèi)將鋅錠完全熔化，繼續(xù)加熱坩堝到溫度至660°C 680°C，再在熔融鋅液中添加鈦和 鋁制備鋅一鈦一招合金，熔化過程連續(xù)攪拌，保溫2小時(shí)后就澆鑄成合金錠。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱浸鍍用鋅一鈦一招中間合金的制備方法，其特征在于合 金制備時(shí)所用的鋅牌號(hào)為0#，鈦牌號(hào)為TAO，鋁牌號(hào)為A199. 90。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的熱浸鍍用鋅一鈦一鋁中間合金的制備方法其特征在 于所述澆鑄成合金錠的重量是IOkg/塊的合金錠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱浸鍍用鋅一鈦一鋁中間合金的使用方法，其特征在 于批量熱浸鍍生產(chǎn)時(shí)直接在鋅浴中添加中間合金，合金的加入量為鋅浴質(zhì)量的 3.5%,被浸鍍鋼材浸入溫度440°C 460°C的合金浴中2 3分鐘，然后從合金浴中提出經(jīng) 水浴冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼材批量熱浸鍍用鋅—鈦—鋁中間合金及其制備方法，屬于鋼鐵材料的表面鍍覆工藝技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)方案是鋅—鈦—鋁中間合金的組份及重量比為Ti 1％～3％；Al 0.6％～2％；余量為Zn。其制備方法為將鋅、鈦、鋁按照Ti 1％～3％；Al 0.6％～2％；余量為Zn的重量比配料，在溫度660℃～680℃的坩堝中熔化，熔化過程連續(xù)攪拌，保溫2小時(shí)后鑄錠成鋅—鈦—鋁中間合金。在批量熱浸鍍生產(chǎn)時(shí)將中間合金按1％～3.5％的比例直接加入純鋅浴中，攪拌后制得熱浸鍍鋅—鈦—鋁合金浴用于鋼材的鋅—鈦—鋁合金熱浸鍍。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于熱浸鍍時(shí)添加該鋅—鈦—鋁中間合金后，鍍層的耐腐蝕性能提高，鋅浴的流動(dòng)性好，鍍層外觀光亮，鍍層厚度容易控制，工藝簡單。
文檔編號(hào)C22C18/04GK101805880SQ201010146169
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者何明奕, 劉麗, 王勝民, 苑振濤, 趙曉軍, 黃國雄 申請人:昆明理工大學(xué)