本發(fā)明涉及一種鍍層材料、其制備方法和應(yīng)用，特別是涉及一種耐高溫鍍層材料、其制備方法和應(yīng)用，應(yīng)用于材料表面工程的熱浸鍍層和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

al-si鍍層是工業(yè)中常用的耐高溫鍍層，該鍍層成分是包含了3～15wt.％si的al-si合金。該鍍層具有優(yōu)良的耐高溫氧化性和耐蝕性，可以有效地防止鋼板高溫條件下的表面氧化和脫碳，并提升鋼板的耐蝕性，所以該鍍層廣泛地應(yīng)用于熱成形鋼。但是由于鐵元素的引入，導(dǎo)致在鍍層中生成隨機(jī)分布的τ5(al8fe2si)、τ6(al9fe2si2)相。al9fe2si2相多為針狀存在，這時(shí)對鍍層的割裂作用非常嚴(yán)重，極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，極大地影響了合金的力學(xué)性能，這樣會嚴(yán)重影響al-si鍍層的熱成形過程，所以al-si鍍層生產(chǎn)中要盡可能的減少乃至避免針狀富fe相的出現(xiàn)。

消除富鐵相有害作用的方法主要可以通過以下途徑實(shí)現(xiàn)：

一是設(shè)法降低鐵在鋁合金中的含量，使得鋁液中的含鐵量低于析出針狀富鐵相的臨界值；二是改變富鐵相在鋁合金中的形貌，降低乃至避免針狀富鐵相的出現(xiàn)，從而降低富鐵相對鍍層力學(xué)性能的影響。第一種辦法由于工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)的確定無法實(shí)施，所以本發(fā)明采用了第二種方法。通過加入中和元素，來促進(jìn)α-fe相的生成、抑制β-fe相的形成，從而達(dá)到提高鍍層力學(xué)性能、改善熱成形性能的目的。

在專利cn102251202中介紹了al-si合金鍍層及其制備工藝，結(jié)果表明其鍍層的耐海水腐蝕性優(yōu)良，鍍件與鍍層結(jié)合強(qiáng)度高，而在專利cn101709446b和cn102409278a中介紹了在al-si鍍層的基礎(chǔ)上添加合金元素ti、mg合金元素后使得鍍層表面平整性能變好，而在專利cn103952653a以及cn104233149a中介紹了al-si鍍層板的熱成形工藝。這些專利都僅是關(guān)注于熱浸鍍工藝，沒有對熱浸鍍板材的成型性能以及焊接性能進(jìn)行研究，而這兩種性能對al-si鍍層板材的后續(xù)應(yīng)用至關(guān)重要，解決近共晶成分al-si合金中針狀富鐵相危害的問題成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種al-si系合金鍍層材料、其制備方法和應(yīng)用，不僅解決近共晶成分al-si合金中針狀富鐵相危害的問題，還進(jìn)一步提高熱成形鋼鍍層的熱成形性能，改善熱成形鋼鋁硅鍍層的焊接性能，同時(shí)可以改善鍍層表面質(zhì)量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種al-si系合金鍍層材料是al-si-fe-mn合金，具有如下主要組成和重量百分比：

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，al-si系合金鍍層材料是al-si-fe-mn-re合金，其中re為la和ce中任意一種元素或兩種元素的組合，具有如下主要組成和重量百分比：

一種本發(fā)明al-si系合金鍍層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.在坩堝電阻爐中熔煉合金，在保護(hù)渣的作用下，先按照設(shè)定配方的合金組分元素熔煉制備al-si合金熔體；

b.再按元素組分重量比例稱量fe塊和mn塊，向在所述步驟a中制備的al-si合金熔體中加入fe塊，再加入mn塊，最終得到al-si-fe-mn合金錠，即al-si-fe-mn合金鍍層材料。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，按照al-si-fe-mn合金的組分重量百分比，再摻雜組分重量百分比為0.1～0.3％的re，采用al-re合金作為re摻雜材料，制成al-si-fe-mn-re系合金錠，即al-si-fe-mn-re合金鍍層材料，其中re為la和ce中任意一種元素或兩種元素的組合。

一種本發(fā)明所述al-si系合金鍍層材料的應(yīng)用，用于工件熱浸鍍工藝的電鍍液，具體包括如下步驟：

ⅰ.熱浸鍍的電鍍液的制備：將合金鍍層材料放入坩堝中，在高溫爐內(nèi)升溫熔化，制成電鍍液；

ⅱ.待處理的工件預(yù)處理工藝：將待電鍍的工件進(jìn)行表面清洗、去除氧化膜、干燥處理；

ⅲ.熱浸鍍過程工序：控制在所述步驟ⅰ中制備的鍍液溫度為600～800℃，將經(jīng)過所述步驟ⅱ還原預(yù)處理的工件浸入電鍍液中進(jìn)行熱浸鍍，熱浸鍍時(shí)間5～60s，在工件表面生成合金鍍層；然后將經(jīng)過電鍍的工件在600～800℃下進(jìn)行還原處理，還原氣氛為含有氫氣的體積百分比為5～20％的氫氮混合氣，還原時(shí)間為3～10min；

ⅳ.鍍后冷卻工序：在所述步驟ⅲ熱浸鍍過程完成后，將工件從鍍液中提起，工件表面用氣刀噴吹平整，控制氣刀噴吹時(shí)的壓力為0.01～0.3mpa，氣刀噴吹時(shí)與工件表面之間的角度是80～90°，氣刀噴吹時(shí)距離鍍液的液面50～500mm，控制工件鍍層冷卻速度為10～30℃/s，當(dāng)氣刀噴吹結(jié)束后，用水、惰性氣體或空氣將工件快速卻至室溫。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明在al-si渡液中添加mn元素，有效的解決了針狀富鐵相對鍍層基體的割裂危害，提高鍍層的力學(xué)性能，同時(shí)可明顯提高板材的熱成形性能及焊接性能；

2.本發(fā)明添加re元素改善了鍍層的表面質(zhì)量，得到光滑、均勻的鍍層；

3.本發(fā)明通過優(yōu)化mn、la、ce含量，在保證力學(xué)性能的前提下，控制了τ5(al8fe2si)、τ6(al5fesi)渣相的含量；

4.本發(fā)明采用熱浸鍍工藝能降低能耗，減少廢液的排放，減少環(huán)境污染，且具有工藝簡單、所得鍍層性能好的特點(diǎn)，非常適合大工業(yè)生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制備的al-si系合金鍍層材料鍍層截面形貌圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二制備的al-si系合金鍍層材料鍍層截面形貌圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二制備的al-si系合金鍍層材料鍍層的納米壓痕測顯微硬度示意圖。

圖4為對比例制備的al-si系合金鍍層材料鍍層的納米壓痕測顯微硬度示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：

實(shí)施例一：

在本實(shí)施例中，一種al-si系合金鍍層材料是al-si-fe-mn合金，具有如下主要組成和重量百分比：al：87.6％；si：10％；fe：2％；mn：0.4％。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.在坩堝電阻爐中熔煉合金，在保護(hù)渣的作用下，先按照本實(shí)施例設(shè)定配方的合金組分元素熔煉制備al-si合金熔體；

b.再按元素組分重量比例稱量fe塊和mn塊，向在所述步驟a中制備的al-si合金熔體中加入fe塊，再加入mn塊，最終得到al-si-fe-mn合金錠，即al-10si-2fe-0.4mn合金鍍層材料。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的應(yīng)用，用于鋼件熱浸鍍工藝的al-10si-2fe-0.4mn電鍍液，具體包括如下步驟：

①熱浸鍍的電鍍液的制備：先將稱重好的al-10si-2fe-0.4mn合金材料放入石墨坩堝中，并將坩堝置于爐中進(jìn)行升溫，通入5l/min的n2進(jìn)行氣氛保護(hù)，設(shè)置熱浸鍍爐子的溫度為680℃，等待合金完全熔化及爐溫穩(wěn)定下來后，制成電鍍液，準(zhǔn)備熱浸鍍備用；

②打磨：將b1500hs鋼板表面經(jīng)過600～2000目的砂紙打磨除去表面氧化層；

③堿洗：配制含5％naoh和5％na2co3的堿性水溶液，把溶液放入恒溫水浴鍋中保溫，溫度為80℃，將經(jīng)過所述步驟②處理的鋼板浸泡在溶液中以去除表面油污，堿洗時(shí)間為15分鐘，之后取出鋼板并用溫?zé)岬娜ルx子水沖洗；

④酸洗：把在所述步驟③中用去離子水洗滌過后的鋼板放入含50％hcl以及烏洛托品的水溶液中除銹，烏洛托品為六亞甲基四胺緩蝕劑，烏洛托品濃度為3g/l，酸洗溶液靜置在溫度為40℃的水浴鍋內(nèi)，酸洗時(shí)間為15分鐘，取出鋼板后，用去離子水、無水乙醇先后清洗鋼板后，將鋼板吹干備用，完成對鋼板的預(yù)處理過程；

⑤熱浸鍍過程工序：控制在所述步驟①中制備的鍍液溫度為680℃，將經(jīng)過所述步驟④預(yù)處理的鋼板浸入電鍍液中進(jìn)行熱浸鍍，熱浸鍍時(shí)間5s，在鋼板表面生成合金鍍層；然后將經(jīng)過電鍍的工件在680℃下進(jìn)行還原處理，還原氣氛為含有氫氣的體積百分比為5％的氫氮混合氣，還原時(shí)間為10min；

⑥鍍后冷卻工序：在所述步驟⑤熱浸鍍過程完成后，將鋼板從鍍液中提起，立即對鋼板表面用氣刀進(jìn)行噴吹平整和冷卻，控制氣刀噴吹時(shí)的壓力為0.01mpa，氣刀噴吹時(shí)與鋼板表面之間的角度是80°，氣刀噴吹時(shí)距離鍍液的液面50mm，控制工件鍍層冷卻速度為10℃/s，當(dāng)氣刀噴吹結(jié)束后，用水將鋼件快速卻至室溫。

實(shí)驗(yàn)測試分析：

將本實(shí)施例在鋼板表面制備的a1-10％si-2fe-0.4mn合金鍍層截面進(jìn)行電子顯微鏡形貌分析，得到a1-10％si-2fe-0.4mn合金鍍層截面形貌圖，參見圖1，可見a1-10％si-2fe-0.4mn合金鍍層致密，沒有針狀相組織，a1-10％si-2fe-0.4mn合金鍍層和鋼板表面結(jié)合緊密，鍍層表面均勻、光滑。本實(shí)施例通過加入中和元素mn，來促進(jìn)α-fe相的生成、抑制β-fe相的形成，從而達(dá)到提高鍍層力學(xué)性能、改善熱成形性能的目的。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種al-si系合金鍍層材料是al-si-fe-mn合金，具有如下主要組成和重量百分比：al：87.0％；si：10％；fe：2％；mn：1.0％。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.在坩堝電阻爐中熔煉合金，在保護(hù)渣的作用下，先按照本實(shí)施例設(shè)定配方的合金組分元素熔煉制備al-si合金熔體；

b.再按元素組分重量比例稱量fe塊和mn塊，向在所述步驟a中制備的al-si合金熔體中加入fe塊，再加入mn塊，最終得到al-si-fe-mn合金錠，即a1-10％si-2fe-1.0mn合金鍍層材料。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的應(yīng)用，用于鋼件熱浸鍍工藝的a1-10％si-2fe-1.0mn電鍍液，具體包括如下步驟：

①熱浸鍍的電鍍液的制備：先將稱重好的a1-10％si-2fe-1.0mn合金材料放入石墨坩堝中，并將坩堝置于爐中進(jìn)行升溫，通入5l/min的n2進(jìn)行氣氛保護(hù)，設(shè)置熱浸鍍爐子的溫度為680℃，等待合金完全熔化及爐溫穩(wěn)定下來后，制成電鍍液，準(zhǔn)備熱浸鍍備用；

②打磨：本步驟與實(shí)施例一相同；

③堿洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

④酸洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑤熱浸鍍過程工序：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑥鍍后冷卻工序：本步驟與實(shí)施例一相同。

實(shí)驗(yàn)測試分析：

將本實(shí)施例在鋼板表面制備的a1-10％si-2fe-1.0mn合金鍍層截面進(jìn)行電子顯微鏡形貌分析，得到a1-10％si-2fe-1.0mn合金鍍層截面形貌圖，參見圖2，可見a1-10％si-2fe-1.0mn合金鍍層致密，沒有針狀相組織，al-10si-2fe-0.4mn合金鍍層和鋼板表面結(jié)合緊密，鍍層表面均勻、光滑。本實(shí)施例通過加入中和元素mn，來促進(jìn)α-fe相的生成、抑制β-fe相的形成，從而達(dá)到提高鍍層力學(xué)性能、改善熱成形性能的目的。

對比例：

本實(shí)施例與實(shí)施例二基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種al-si系合金鍍層材料是al-si-fe合金，具有如下主要組成和重量百分比：al：88.0％；si：10％；fe：2％。本對比例al-si-fe合金不含有mn元素。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.在坩堝電阻爐中熔煉合金，在保護(hù)渣的作用下，先按照本實(shí)施例設(shè)定配方的合金組分元素熔煉制備al-si合金熔體；

b.再按元素組分重量比例稱量fe塊，向在所述步驟a中制備的al-si合金熔體中加入fe塊，最終得到al-si-fe合金錠，即a1-10％si-2fe合金鍍層材料。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的應(yīng)用，用于鋼件熱浸鍍工藝的a1-10％si-2fe電鍍液，具體包括如下步驟：

①熱浸鍍的電鍍液的制備：先將稱重好的a1-10％si-2fe合金材料放入石墨坩堝中，并將坩堝置于爐中進(jìn)行升溫，通入5l/min的n2進(jìn)行氣氛保護(hù)，設(shè)置熱浸鍍爐子的溫度為680℃，等待合金完全熔化及爐溫穩(wěn)定下來后，制成電鍍液，準(zhǔn)備熱浸鍍備用；

②打磨：本步驟與實(shí)施例一相同；

③堿洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

④酸洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑤熱浸鍍過程工序：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑥鍍后冷卻工序：本步驟與實(shí)施例一相同。

實(shí)驗(yàn)測試分析：

將實(shí)施例二在鋼板表面制備的a1-10％si-2fe-1.0mn合金鍍層和對比例在鋼板表面制備的a1-10％si-2fe合金鍍層分別進(jìn)行納米壓痕測顯微硬度試驗(yàn)，參見圖3和圖4。其中，圖3為實(shí)施例二制備的al-si系合金鍍層材料鍍層的納米壓痕測顯微硬度示意圖。圖4為對比例制備的al-si系合金鍍層材料鍍層的納米壓痕測顯微硬度示意圖。圖3和圖4顯示不同mn含量下合金層納米壓痕測顯微硬度對比。表1為圖3和圖4中各位置的硬度測試結(jié)果對比表。

表1.圖3和圖4中各位置的硬度結(jié)果對比表

由表1中可知，對比例在未添加mn時(shí)制備的a1-10％si-2fe合金鍍層的硬度相對較大，最大值達(dá)到了12gpa左右；但在表1可以看到，實(shí)施例二添加1％mn后制備的a1-10％si-2fe-1.0mn合金鍍層整體的硬度值都有了明顯下降，最大的硬度約為8gpa，比對比例未添加mn時(shí)下降了4gpa左右，由此可見mn的添加能夠降低鋁硅鍍層合金層的硬度。合金層硬度的下降意味著合金層塑性的提高，這有利于減輕帶鋁硅鍍層的高強(qiáng)鋼在熱成形過程中的開裂傾向，因此實(shí)施例二采用mn的添加有利于鍍層的熱成形過程。實(shí)施例二通過加入中和元素mn，來促進(jìn)α-fe相的生成、抑制β-fe相的形成，從而達(dá)到提高鍍層力學(xué)性能、改善熱成形性能的目的。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種al-si系合金鍍層材料是al-si-fe-mn-la合金，具有如下主要組成和重量百分比：al：87.5％；si：10％；fe：2％；mn：0.4％；la：0.1％。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.在坩堝電阻爐中熔煉合金，在保護(hù)渣的作用下，先按照本實(shí)施例設(shè)定配方的合金組分元素熔煉制備al-si合金熔體；

b.再按元素組分重量比例稱量fe塊、mn塊和al-la合金，向在所述步驟a中制備的al-si合金熔體中加入fe塊，再加入mn塊，最后加入al-la合金，最終得到al-si-fe-mn-la合金錠，即a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1la合金鍍層材料。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的應(yīng)用，用于鋼件熱浸鍍工藝的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1la電鍍液，具體包括如下步驟：

①熱浸鍍的電鍍液的制備：先將稱重好的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1la合金材料放入石墨坩堝中，并將坩堝置于爐中進(jìn)行升溫，通入5l/min的n2進(jìn)行氣氛保護(hù)，設(shè)置熱浸鍍爐子的溫度為680℃，等待合金完全熔化及爐溫穩(wěn)定下來后，制成電鍍液，準(zhǔn)備熱浸鍍備用；

②打磨：本步驟與實(shí)施例一相同；

③堿洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

④酸洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑤熱浸鍍過程工序：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑥鍍后冷卻工序：本步驟與實(shí)施例一相同。

實(shí)驗(yàn)測試分析：

將本實(shí)施例在鋼板表面制備的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1la合金鍍層截面進(jìn)行電子顯微鏡形貌分析，發(fā)現(xiàn)a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1la合金鍍層沒有針狀相組織，a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1la合金鍍層和鋼板表面結(jié)合緊密，鍍層表面均勻、光滑。本實(shí)施例通過加入中和元素mn，來促進(jìn)α-fe相的生成、抑制β-fe相的形成，從而達(dá)到提高鍍層力學(xué)性能、改善熱成形性能的目的。本實(shí)施例還通過la元素的加入不僅可有效地降低鍍液的表面張力，提高鍍液與鋼基體的潤濕性，還可以凈化雜質(zhì)、細(xì)化晶粒，并可富集與鍍層表面形成致密而均勻的氧化膜，在一定程度上可組織外界雜質(zhì)原子向合金內(nèi)部擴(kuò)散，從而延緩氧化和腐蝕過程。本實(shí)施例在近共晶成分al-si鍍液的基礎(chǔ)上添加mn元素不僅能夠解決針狀富鐵相對鍍層基體的割裂危害，提高鍍層的力學(xué)性能，主要是提高鍍層的韌性，同時(shí)可明顯提高鍍層的焊接性能；另外添加la元素可以提高鍍液的流動性，形成的鍍層表面均勻、光滑。因此采用本實(shí)施例的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1la合金鍍層具有優(yōu)秀的綜合性能，對工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。本實(shí)施例改變al-si鍍液中渣相形貌、提高鍍層表面質(zhì)量、韌性以及鍍層焊接性能的方法。熱浸鍍過程在熱浸鍍設(shè)備上進(jìn)行，熱浸鍍完成后，將鋼板從鍍液中被提起，鋼板表面用氣刀噴吹平整，最后用水或者惰性氣體或空氣快速卻至室溫。本實(shí)施例得到的鍍層具有良好的熱成形性能以及焊接性能。

實(shí)施例四：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種al-si系合金鍍層材料是al-si-fe-mn-ce合金，具有如下主要組成和重量百分比：al：87.3％；si：10％；fe：2％；mn：0.4％；ce：0.3％。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.在坩堝電阻爐中熔煉合金，在保護(hù)渣的作用下，先按照本實(shí)施例設(shè)定配方的合金組分元素熔煉制備al-si合金熔體；

b.再按元素組分重量比例稱量fe塊、mn塊和al-ce合金，向在所述步驟a中制備的al-si合金熔體中加入fe塊，再加入mn塊，最后加入al-ce合金，最終得到al-si-fe-mn-ce合金錠，即a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3ce合金鍍層材料。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的應(yīng)用，用于鋼件熱浸鍍工藝的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3ce電鍍液，具體包括如下步驟：

①熱浸鍍的電鍍液的制備：先將稱重好的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3ce合金材料放入石墨坩堝中，并將坩堝置于爐中進(jìn)行升溫，通入5l/min的n2進(jìn)行氣氛保護(hù)，設(shè)置熱浸鍍爐子的溫度為680℃，等待合金完全熔化及爐溫穩(wěn)定下來后，制成電鍍液，準(zhǔn)備熱浸鍍備用；

②打磨：本步驟與實(shí)施例一相同；

③堿洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

④酸洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑤熱浸鍍過程工序：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑥鍍后冷卻工序：本步驟與實(shí)施例一相同。

實(shí)驗(yàn)測試分析：

將本實(shí)施例在鋼板表面制備的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3ce合金鍍層截面進(jìn)行電子顯微鏡形貌分析，發(fā)現(xiàn)a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3ce合金鍍層的顯微組織中不含有沒有針狀相組織，a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3ce合金鍍層和鋼板表面結(jié)合緊密，鍍層表面均勻、光滑。本實(shí)施例通過加入中和元素mn，來促進(jìn)α-fe相的生成、抑制β-fe相的形成，從而達(dá)到提高鍍層力學(xué)性能、改善熱成形性能的目的。本實(shí)施例還通過ce元素的加入不僅可有效地降低鍍液的表面張力，提高鍍液與鋼基體的潤濕性，還可以凈化雜質(zhì)、細(xì)化晶粒，并可富集與鍍層表面形成致密而均勻的氧化膜，在一定程度上可組織外界雜質(zhì)原子向合金內(nèi)部擴(kuò)散，從而延緩氧化和腐蝕過程。本實(shí)施例在近共晶成分al-si鍍液的基礎(chǔ)上添加mn元素不僅能夠解決針狀富鐵相對鍍層基體的割裂危害，提高鍍層的力學(xué)性能，主要是提高鍍層的韌性，同時(shí)可明顯提高鍍層的焊接性能；另外添加ce元素可以提高鍍液的流動性，形成的鍍層表面均勻、光滑。因此采用本實(shí)施例的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3ce合金鍍層具有優(yōu)秀的綜合性能，對工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。本實(shí)施例改變al-si鍍液中渣相形貌、提高鍍層表面質(zhì)量、韌性以及鍍層焊接性能的方法。熱浸鍍過程在熱浸鍍設(shè)備上進(jìn)行，熱浸鍍完成后，將鋼板從鍍液中被提起，鋼板表面用氣刀噴吹平整，最后用水或者惰性氣體或空氣快速卻至室溫。本實(shí)施例得到的鍍層具有良好的熱成形性能以及焊接性能。

實(shí)施例五：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種al-si系合金鍍層材料是al-si-fe-mn-la合金，具有如下主要組成和重量百分比：al：87.3％；si：10％；fe：2％；mn：0.4％；la：0.3％。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.在坩堝電阻爐中熔煉合金，在保護(hù)渣的作用下，先按照本實(shí)施例設(shè)定配方的合金組分元素熔煉制備al-si合金熔體；

b.再按元素組分重量比例稱量fe塊、mn塊和al-la合金，向在所述步驟a中制備的al-si合金熔體中加入fe塊，再加入mn塊，最后加入al-la合金，最終得到al-si-fe-mn-la合金錠，即a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3la合金鍍層材料。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的應(yīng)用，用于鋼件熱浸鍍工藝的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3la電鍍液，具體包括如下步驟：

①熱浸鍍的電鍍液的制備：先將稱重好的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3la合金材料放入石墨坩堝中，并將坩堝置于爐中進(jìn)行升溫，通入5l/min的n2進(jìn)行氣氛保護(hù)，設(shè)置熱浸鍍爐子的溫度為800℃，等待合金完全熔化及爐溫穩(wěn)定下來后，制成電鍍液，準(zhǔn)備熱浸鍍備用；

②打磨：本步驟與實(shí)施例一相同；

③堿洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

④酸洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑤熱浸鍍過程工序：控制在所述步驟①中制備的鍍液溫度為800℃，將經(jīng)過所述步驟④預(yù)處理的鋼板浸入電鍍液中進(jìn)行熱浸鍍，熱浸鍍時(shí)間60s，在鋼板表面生成合金鍍層；然后將經(jīng)過電鍍的工件在800℃下進(jìn)行還原處理，還原氣氛為含有氫氣的體積百分比為20％的氫氮混合氣，還原時(shí)間為3min；

⑥鍍后冷卻工序：在所述步驟⑤熱浸鍍過程完成后，將鋼板從鍍液中提起，立即對鋼板表面用氣刀進(jìn)行噴吹平整和冷卻，控制氣刀噴吹時(shí)的壓力為0.3mpa，氣刀噴吹時(shí)與鋼板表面之間的角度是90°，氣刀噴吹時(shí)距離鍍液的液面500mm，控制工件鍍層冷卻速度為30℃/s，當(dāng)氣刀噴吹結(jié)束后，用水將鋼件快速卻至室溫。本實(shí)施例改變al-si鍍液中渣相形貌、提高鍍層表面質(zhì)量、韌性以及鍍層焊接性能的方法。熱浸鍍過程在熱浸鍍設(shè)備上進(jìn)行，熱浸鍍完成后，將鋼板從鍍液中被提起，鋼板表面用氣刀噴吹平整，最后用水或者惰性氣體或空氣快速卻至室溫。本實(shí)施例得到的鍍層具有良好的熱成形性能以及焊接性能。

實(shí)驗(yàn)測試分析：

將本實(shí)施例在鋼板表面制備的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3la合金鍍層截面進(jìn)行電子顯微鏡形貌分析，發(fā)現(xiàn)a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3la合金鍍層沒有針狀相組織，a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3la合金鍍層和鋼板表面結(jié)合緊密，鍍層表面均勻、光滑。本實(shí)施例通過加入中和元素mn，來促進(jìn)α-fe相的生成、抑制β-fe相的形成，從而達(dá)到提高鍍層力學(xué)性能、改善熱成形性能的目的。本實(shí)施例還通過la元素的加入不僅可有效地降低鍍液的表面張力，提高鍍液與鋼基體的潤濕性，還可以凈化雜質(zhì)、細(xì)化晶粒，并可富集與鍍層表面形成致密而均勻的氧化膜，在一定程度上可組織外界雜質(zhì)原子向合金內(nèi)部擴(kuò)散，從而延緩氧化和腐蝕過程。本實(shí)施例在近共晶成分al-si鍍液的基礎(chǔ)上添加mn元素不僅能夠解決針狀富鐵相對鍍層基體的割裂危害，提高鍍層的力學(xué)性能，主要是提高鍍層的韌性，同時(shí)可明顯提高鍍層的焊接性能；另外添加la元素可以提高鍍液的流動性，形成的鍍層表面均勻、光滑。因此采用本實(shí)施例的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.3la合金鍍層具有優(yōu)秀的綜合性能，對工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

實(shí)施例六：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種al-si系合金鍍層材料是al-si-fe-mn-ce合金，具有如下主要組成和重量百分比：al：87.5％；si：10％；fe：2％；mn：0.4％；ce：0.1％。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.在坩堝電阻爐中熔煉合金，在保護(hù)渣的作用下，先按照本實(shí)施例設(shè)定配方的合金組分元素熔煉制備al-si合金熔體；

b.再按元素組分重量比例稱量fe塊、mn塊和al-ce合金，向在所述步驟a中制備的al-si合金熔體中加入fe塊，再加入mn塊，最后加入al-ce合金，最終得到al-si-fe-mn-ce合金錠，即a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1ce合金鍍層材料。

一種本實(shí)施例al-si系合金鍍層材料的應(yīng)用，用于鋼件熱浸鍍工藝的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1ce電鍍液，具體包括如下步驟：

①熱浸鍍的電鍍液的制備：先將稱重好的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1ce合金材料放入石墨坩堝中，并將坩堝置于爐中進(jìn)行升溫，通入5l/min的n2進(jìn)行氣氛保護(hù)，設(shè)置熱浸鍍爐子的溫度為800℃，等待合金完全熔化及爐溫穩(wěn)定下來后，制成電鍍液，準(zhǔn)備熱浸鍍備用；

②打磨：本步驟與實(shí)施例一相同；

③堿洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

④酸洗：本步驟與實(shí)施例一相同；

⑤熱浸鍍過程工序：控制在所述步驟①中制備的鍍液溫度為800℃，將經(jīng)過所述步驟④預(yù)處理的鋼板浸入電鍍液中進(jìn)行熱浸鍍，熱浸鍍時(shí)間60s，在鋼板表面生成合金鍍層；然后將經(jīng)過電鍍的工件在800℃下進(jìn)行還原處理，還原氣氛為含有氫氣的體積百分比為20％的氫氮混合氣，還原時(shí)間為3min；

⑥鍍后冷卻工序：在所述步驟⑤熱浸鍍過程完成后，將鋼板從鍍液中提起，立即對鋼板表面用氣刀進(jìn)行噴吹平整和冷卻，控制氣刀噴吹時(shí)的壓力為0.3mpa，氣刀噴吹時(shí)與鋼板表面之間的角度是90°，氣刀噴吹時(shí)距離鍍液的液面500mm，控制工件鍍層冷卻速度為30℃/s，當(dāng)氣刀噴吹結(jié)束后，用水將鋼件快速卻至室溫。

實(shí)驗(yàn)測試分析：

將本實(shí)施例在鋼板表面制備的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1ce合金鍍層截面進(jìn)行電子顯微鏡形貌分析，發(fā)現(xiàn)a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1ce合金鍍層沒有針狀相組織，a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1ce合金鍍層和鋼板表面結(jié)合緊密，鍍層表面均勻、光滑。本實(shí)施例通過加入中和元素mn，來促進(jìn)α-fe相的生成、抑制β-fe相的形成，從而達(dá)到提高鍍層力學(xué)性能、改善熱成形性能的目的。本實(shí)施例還通過ce元素的加入不僅可有效地降低鍍液的表面張力，提高鍍液與鋼基體的潤濕性，還可以凈化雜質(zhì)、細(xì)化晶粒，并可富集與鍍層表面形成致密而均勻的氧化膜，在一定程度上可組織外界雜質(zhì)原子向合金內(nèi)部擴(kuò)散，從而延緩氧化和腐蝕過程。本實(shí)施例在近共晶成分al-si鍍液的基礎(chǔ)上添加mn元素不僅能夠解決針狀富鐵相對鍍層基體的割裂危害，提高鍍層的力學(xué)性能，主要是提高鍍層的韌性，同時(shí)可明顯提高鍍層的焊接性能；另外添加ce元素可以提高鍍液的流動性，形成的鍍層表面均勻、光滑。因此采用本實(shí)施例的a1-10％si-2fe-0.4mn-0.1ce合金鍍層具有優(yōu)秀的綜合性能，對工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。本實(shí)施例改變al-si鍍液中渣相形貌、提高鍍層表面質(zhì)量、韌性以及鍍層焊接性能的方法。熱浸鍍過程在熱浸鍍設(shè)備上進(jìn)行，熱浸鍍完成后，將鋼板從鍍液中被提起，鋼板表面用氣刀噴吹平整，最后用水或者惰性氣體或空氣快速卻至室溫。本實(shí)施例得到的鍍層具有良好的熱成形性能以及焊接性能。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明al-si系合金鍍層材料、其制備方法和應(yīng)用的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。