專利名稱：一種五元合金熱浸鍍層原料制備和使用方法
技術領域：
本發明屬于一種金屬表面熱浸鍍合金鍍層的方法，具體涉及的是一種包括Si和 Al在內的五元合金熱浸鍍層原料的制備和使用方法。
背景技術：
熱浸鍍技術是對鋼材進行表面防腐非常有效的方法之一，傳統的熱浸鍍防腐鍍層主要是熱浸鍍純ai層及熱浸鍍純Ai層，為第一代金屬鍍層；自上世紀八十年代開始，熱浸鍍兩種以上金屬元素的復合鍍層技術得到使用，其中首先實現的是熱鍍ai-Ai合金鍍層， 屬于第二代金屬鍍層；第三代鍍層是由多種元素混合在一起進行熱浸鍍所獲得的鍍層，其中由國際鉛鋅組織發明的鋅基高耐蝕性合金鍍層ai-5% Al-RE(簡稱(ialfan)和由美國的伯利恒鋼鐵公司研制的鋁基合金鍍層材料ai-55% A1-1. 6% Si鍍層(簡稱feilvalume)是第三代鍍層的兩種代表性產品，具有優良的耐腐蝕性能，在普通大氣腐蝕條件下，耐腐蝕性分別是純Si鍍層的2 4倍和2 6倍，這一數據已被相關技術人員和用戶所認可。但是由于此兩種涂層的制備技術均被外國公司申請為我國專利，受到了保護，因此迫使我國不得不在此基礎上自主研制包括Si、Al元素在內的多種金屬元素復合合金鍍層的制備方法。

發明內容
本發明的目的是制備用于熱浸鍍的含鋅(Zn)、鋁(Al)、硅(Si)、鎂(Mg)、釩(V)的五元合金，即Si-Al-Si-Mg-V五元合金(以下簡稱五元合金)，并給出將該五元合金用于熱浸鍍層的具體使用方法，以提高鍍層的耐蝕性。該Si-Al-Si-Mg-V五元合金中各組成元素成分按質量百分比計算的范圍分別為Zn25. 00 ‘ 55. 00%
Al35. 00 ‘ 65. 00%
Si0. 50 ^ 5. 00% ；
Mg0. 50 ^ 5. 00% ；
V0. 10 一 1. 00%。本發明所述的五元合金的制備及鍍層使用方法如下一、Zn-Al-Si-Mg-V 五元合金的制備。制備五元合金采用的原料均來自市場，包括鋅錠(純度為99.99%)、鋁錠(純度 ^ 99. 7% ), Zn-V中間合金、Al-Si中間合金和鎂錠(純度為99. 99% )，其中Zn-V中間合金中V的含量按重量百分數計為1. 00-10. 00%, Al-Si中間合金中Si的含量按重量百分數計為20-25% ；合金制備時所使用的熔化設備為帶有氬氣保護的高溫電阻爐，具體步驟如下1、將高溫電阻爐的爐溫升高至500_520°C，放入Si錠和中間合金，然后保溫 20-30min ；2、再將高溫電阻爐在IOmin內升溫至600_650°C，把鋁錠快速壓入鋅液內，并保溫5-10min ；3、再將高溫電阻爐在IOmin內升溫至680-700°C，保溫5-lOmin，然后分別將Al-Si 中間合金和鎂錠加入合金液中，保溫10-15min，攪勻扒渣后澆注到模具內，五元合金制備完成，以備實施熱浸鍍工藝時使用。以上各種原材料加入的數量基本按照事先設定的五元合金鍍層的成分比例范圍進行，為防止在制備合金過程中易氧化合金元素的燒損，在合金的熔煉過程中，采用氬氣作為保護氣體，試驗結果表明用該法熔煉此種五元合金，金屬的收得率大于98. 5%。二、制備包括Si-Al-Si-Mg-V五元合金的熱浸鍍層的方法本項發明實施熱浸鍍方法時使用的是普通的熱浸鍍設備，過程實施順序及控制參數如下1、將按照前述方法制備好的五元合金鑄錠放在鋅鍋內熔化，熔化時還要在鋅鍋內中加入熱浸鍍常用的覆蓋鹽，覆蓋鹽的主要成分有&iCl2、KCl和Na3AlF6中的至少一種，覆蓋鹽的加入量為被熔化合金的表面能夠均勻覆蓋0. 1-0. 2cm的覆蓋層為宜，待到被熔合金鑄錠全部熔化后在600-690°C下保溫8-lOmin，使得到的合金液體的成分更加均勻；2、將處理(包括堿洗一水洗一酸洗一水洗)好的鋼板經助鍍或者在氬氣保護下安裝到熱浸鍍夾持設備上，使其在熔化的合金液體內熱浸鍍3-50s，然后以0. 3-2m/s的速度將其從自熔化的合金液體中拉出，使用氣刀噴出的0. 03-0. 4MPa的壓縮空氣抹拭鋼板兩側，以使鍍層表面光滑平整。關于S1-Al-Si-Mg-V五元合金鍍層的熱浸鍍工藝的詳細工藝參數見表1所列，工藝中適于浸鍍加工的鋼板以0. 8-1. 2mm的普通熱軋薄板為宜。表ISi-Al-Si-Mg-V熱浸鍍的工藝參數
權利要求
1. 一種用于熱浸鍍層的包括ai和Al在內的五元合金，其特征在于所述五元合金中還包括有Si、Mg和V元素，各元素占五元合金的比例按重量百分數為25. 00 ^ Zi ^ 55. 00、 35. 00 ^ Al ^ 65. 00,0. 50 ^ Si ^ 5. 00,0. 50 ^ Mg ^ 5. 00 和 0. 10 彡 V 彡 1. 00。
2.一種制備包括Si和Al在內的五元合金的方法，其特征在于所述五元合金還包括 Si、Mg和V元素，并分別以純度為99. 99%的鋅錠、純度為99. 7%的鋁錠、純度為99. 99%鎂錠、Si含量按重量百分數為20. 00-25. 00%的Al-Si中間合金和V含量按重量百分數計為 1. 00-10. 00%的Si-V中間合金為原料，以帶有氬氣保護的高溫電阻爐為主要設備，按如下工序進行制作(1)將高溫電阻爐的爐溫升高至500-520°C，放入Si錠和Si-V中間合金，然后保溫 20-30min ；(2)再將高溫電阻爐在IOmin內升溫至600-650°C，把鋁錠快速壓入鋅液內，并保溫 5-10min ；(3)再將高溫電阻爐在IOmin內升溫至680-700°C，保溫5-lOmin，然后分別將Al-Si中間合金和鎂錠加入合金液中，保溫10-15min，攪勻扒渣后澆注到模具內。
3.一種使用包括Si和Al在內的五元合金制取熱浸鍍層的方法，該方法使用的是普通的熱浸鍍設備，其特征在于所述五元合金中還包含Si、Mg和V三種元素，按照以下方法對鋼板進行表面熱浸鍍(1)將制備好的含有Zn、Al、Si、Mg和V的五元合金鑄錠放在鋅鍋內熔化，熔化時還要在鋅鍋內中加入0. 1-0. 2cm厚度的熱浸鍍用的覆蓋鹽，待到被熔鑄錠全部熔化后在 600-690°C下保溫8-lOmin，得到熔化的合金液體；(2)將處理好的鋼板經助鍍或者在氬氣保護下安裝到熱浸鍍夾持設備上，使其在熔化的合金流體內熱浸鍍3-50s，然后以0. 3-2m/s的速度將鋼板從自熔化的合金從液體中拉出，鋼板兩側利用0. 03-0. 4MPa的壓縮空氣抹拭至鍍層表面光滑平整。
全文摘要
本發明具體涉及的是一種用于熱浸鍍層的包括Zn和Al在內的五元合金。包括Zn和Al在內的五元合金還包括Si、Mg和V元素，各元素成分所占五元合金的比例按重量百分數為25.00≤Zi≤55.00、35.00≤Al≤65.00、0.50≤Si≤5.00、0.50≤Mg≤5.00和0.10≤V≤1.00。該發明還公開了上述五元合金的制取方法和使用上述五元合金進行鋼板表面鍍層的具體工藝方法。采用本發明制備的鋼板鍍層，其耐鹽霧時間是單一鍍鋅鍍層的10-14倍。
文檔編號C23C2/06GK102312130SQ20111026329
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者于福曉, 左良, 李世偉, 涂贛峰, 胡亮, 高波 申請人:東北大學