專利名稱：一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金及其制備方法
技術領域：
本發明屬于鋼板及鋼結構件表面熱鍍技術領域，涉及一種熱鍍鋁鋅合金。
背景技術：
熱鍍鋁鋅合金，又稱Galvalume合金(A155%_Sil. 5%-余量Zn)，由美國伯利恒鋼鐵公司1970年發明，現專利保護已進入失效期，主要用于鋼板等熱鍍層保護，它綜合了鋁的優異耐蝕性與鋅的陰極腐蝕保護性，耐蝕性是熱鍍鋅的2-6倍，由于合金以鋁為主，比重輕，在相同的熱鍍層厚度下，成本比熱鍍鋅要低得多，因而具有較高的性價比。目前在國內，熱鍍鋁鋅合金(Galvalume合金)，主要用于電控柜用板等行業，還未在汽車、家電等領域廣泛應用，主要原因是該合金熱鍍板加工成形性、耐蝕性、表面鋅花(粗大，不均勻)以及表面外觀質量(由于鍍層夾渣引起的顆粒缺陷等)等方面還不能完全滿足要求。

發明內容
為解決現有的合金熱鍍板加工成形性差，耐蝕性差，表面鋅花粗大、不均勻，以及表面外觀質量差的問題，本發明提供一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金，其實施方案如下

一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金，包括以下重量百分比含量的組分鋁54-59%，硅1. 2-1. 8%，稀土 0. 05-0. 15%，其余為鋅和不可避免的雜質；其中稀土是指鈰或鑭或鈰與鑭的混合稀土。作為本發明的優選方案，其中各組分的重量百分比含量為鋁55. 0%，硅1. 5%，稀土 0. 07%，余量為鋅和不可避免的雜質。作為本發明的優選方案，其中各組分的重量百分比含量為鋁55. 0%，硅1. 5%，稀土 0. 12%，余量為鋅和不可避免的雜質。本發明還提供了上述含稀土的熱鍍鋁鋅合金的方法，包括以下步驟在Galvalume合金熔體中控制加入稀土，得到含稀土的熱鍍鋁鋅合金熔體，其中稀土是指鈰或鑭或鈰與鑭的混合稀土，稀土的加入量為含稀土的熱鍍鋁鋅合金熔體的重量百分比含量的0. 05-0. 15%，然后將含稀土的熱鍍鋁鋅合金熔體澆入鑄模中，得到含稀土的熱鍍鋁鋅合金。作為本發明的優選方案，所述稀土的加入量為含稀土的熱鍍鋁鋅合金熔體的重量百分比含量的0. 12%或0. 07%。本發明提供了一種比熱鍍鋁鋅合金性能更優良的熱鍍合金及熔體。本發明熱鍍合金及熔體是在原有的熱鍍鋁鋅合金及熔體中通過加入稀土元素，從而明顯提高了熱鍍層的耐蝕性、加工成形性，細化鍍層表面鋅花，提高了熔體的流動性，提高了鍍層的綜合性能。本發明熱鍍稀土鋁鋅合金及熔體的制備方法以工業純鋁、工業純鋅、工業純硅、工業純稀土或鋁稀土中間合金為基本原料。按54. 0 59. Owt%Al，1. 2 1. 8wt%Si，0. 05、. 15wt%La(或Ce，或La+Ce)，余量為Zn的配比在中頻爐或工頻爐熔化后，澆入鑄鐵模(或鑄鋼模)中生產出熱鍍用合金錠；或按上述成分要求直接在熱鍍鋅鍋或預熔鍋中配制成熔體后用于熱鍍。本發明的熱鍍稀土鋁鋅合金及熔體是在熱鍍鋁鋅合金(又稱Galvalume合金，其成分為54-59wt%Al,1. 2-1. 8%Si,余量Zn)的基礎上添加適量的稀土元素La (或Ce,或La+Ce)，加入的稀土含量在0. 05、. 09wt%時，不僅能提高鍍層的耐蝕性、加工成形性，提高熔體的流動性，同時可明顯細化鍍層表面鋅花；加入的稀土含量在0. 1(T0. 15wt%時，熔體的流動性更好，對鋼材表面的潤濕性更好，可明顯提高鍍層的耐蝕性，加工成形性和表面外觀質量。本發明的熱鍍·稀土鋁鋅合金及熔體在熱鍍工藝上沒有特別要求，仍采用原Galvalume合金熱鍍工藝。具體來說,本發明熱鍍合金與原Galvalume合金相比,具有以下優點優點之一熱鍍層的耐蝕性更好。由于在原Galvalume合金中添加了稀土元素La(或Ce，或La+Ce)，凈化了熔體，消除了能在鍍層合金晶界富集的雜質元素，從而提高了晶界的抗腐蝕能力，同時稀土與鋁形成復雜的稀土鋁氧化物，形成致密的保護膜覆蓋在鍍層表面延緩了腐蝕過程。通過對熱鍍板平板試樣中性鹽霧試驗得知=Galvalume合金熱鍍層平板在1344小時出現腐蝕紅銹，而添加稀土的合金熱鍍層平板在2472小時才出現腐蝕紅銹。由此看出加入稀土后鍍層耐蝕性明顯提高，使用壽命也明顯提高。優點之二 熱鍍層的加工成形性更好，由于在原Galvalume合金中添加了稀土元素，稀土有突出的化學活性和很強的親和力，可提高鍍液的流動性，降低鍍液的粘度，降低鍍液的表面張力，降低形成臨界尺寸的晶核所需要的功，從而提高對鋼基的浸潤性，提高了鍍層的附著性和加工成形性；通過對熱鍍板試樣OT彎曲試驗后得知與圖1中的現有技術Galvalume合金鍍板試驗樣OT彎曲后微觀形貌相對比，如圖2所示的本發明加入稀土的熱鍍板彎曲處開裂程度明顯減輕；通過對熱鍍板試樣OT彎曲后中性鹽霧試驗后得知Galvalume合金鍍板OT彎曲后中性鹽霧試驗672小時彎曲面出現腐蝕紅銹，而添加稀土合金鍍板OT彎曲后中性鹽霧試驗1416小時彎曲面出現腐蝕紅銹；由此看出，加入稀土后鍍層加工成形性和鍍層附著性明顯提高。優點之三熱鍍層表面鋅花更細小，更均勻。由于添加了稀土元素，降低形核的臨界尺寸，為合金結晶提供了異質晶核，使形核更易、更多；稀土能富集在合金結晶前沿，阻礙晶粒長大，這樣就使晶粒的過快長大失去了機會；這兩方面的作用使得鍍層表面鋅花更細，更均勻。與圖3中的現有技術Galvalume合金鍍板鍍層表面鋅花形貌相對比，圖4中的本發明加入稀土的熱鍍板的鋅花明顯細小均勻，這對鍍層的外觀質量及綜合性能均有較大提升。優點之四熱鍍合金熔體的流動性更好。添加了稀土元素后，熔體的流動性有明顯提高，通過標準的“水平直棒試驗法”試驗，不加稀土的Galvalume合金熔體流動長度為33. 4mm,而加入稀土 0. 12%后，熔體流動長度達到52. 2mm,流動長度提高了 56. 3%,由此看出，熔體的流動性有明顯提高，這會明顯減少鍍層夾渣等缺陷，提高鍍層表面質量。


圖1為現有技術中的Galvalume合金鍍板試驗樣OT彎曲后微觀形貌的示意圖；圖2為本發明加入稀土的的熱鍍板試驗樣OT彎曲后微觀形貌的示意圖；圖3為現有技術中的Galvalume合金鍍板鍍層表面鋅花形貌的示意圖；圖4為本發明加入稀土的的熱鍍板鍍層表面鋅花形貌的示意圖。
具體實施例方式實例1:材料組成為55. 0wt%Al,1. 5wt%Si,0. 07wt%La+Ce，余量為Zn。按材料成分配料將工業純鋁、工業純鋅、工業純硅、工業純稀土 Ce或La或La+Ce (或鋁稀土中間合金)在中頻爐(或工頻爐)中熔化，澆入鑄模中制成熱鍍用合金錠，供熱鍍鋼帶連續生產線使用或供熱鍍鋼構件生產線使用。采用的熱鍍工藝與原Galvalume合金的熱鍍工藝相同。

實例2 材料組成為55. 0wt%Al,1. 5wt%Si,0. 12wt%La+Ce，余量為Zn。按材料成分配料將工業純鋁、工業純鋅、工業純硅、工業純稀土 Ce或La或La+Ce (或鋁稀土中間合金)在中頻爐(或工頻爐)中熔化，澆入鑄模中制成熱鍍用合金錠，供熱鍍鋼帶連續生產線使用或供熱鍍鋼構件生產線使用。采用的熱鍍工藝與原Galvalume合金的熱鍍工藝相同。實例3 材料組成為55. 0wt%Al,1. 5wt%Si,0. 07wt%La+Ce，余量為Zn。按材料成分配料將工業純鋁、工業純鋅、工業純硅、工業純稀土 Ce或La或La+Ce (或鋁稀土中間合金)直接在熱鍍線上的鋅鍋或預熔鍋中熔化后，直接進行熱鍍生產。實例4 材料組成為55. 0wt%Al,1. 5wt%Si,0. 12wt%La+Ce，余量為Zn。按材料成分配料將工業純鋁、工業純鋅、工業純硅、工業純稀土 Ce或La或La+Ce (或鋁稀土中間合金)直接在熱鍍線上的鋅鍋或預熔鍋中熔化后，直接進行熱鍍生產。以上實例的說明只是用于幫助本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，如對原Galvalume合金成范圍的改變,稀土成分范圍的改變。綜上所述,本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金，其特征在于，包括以下重量百分比含量的組分鋁54-59%，硅1. 2-1. 8%，稀土 O. 05-0. 15%，其余為鋅和不可避免的雜質；其中稀土是指鈰或鑭或鈰與鑭的混合稀土。
2.根據權利要求1所述的一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金，其特征在于，其中各組分的重量百分比含量為鋁55. 0%，硅1. 5%，稀土 O. 07%，余量為鋅和不可避免的雜質。
3.根據權利要求1所述的一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金，其特征在于，其中各組分的重量百分比含量為鋁55. 0%，硅1. 5%，稀土 O. 12%，余量為鋅和不可避免的雜質。
4.制備權利要求1、2或3所述的一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金的方法，其特征在于包括以下步驟在Galvalume合金熔體中控制加入稀土，得到含稀土的熱鍍鋁鋅合金熔體，其中稀土是指鈰或鑭或鈰與鑭的混合稀土，稀土的加入量為含稀土的熱鍍鋁鋅合金熔體的重量百分比含量的O. 05-0. 15%，然后將含稀土的熱鍍鋁鋅合金熔體澆入鑄模中，得到含稀土的熱鍍鋁鋅合金。
5.制備權利要求4所述的一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金的方法，其特征在于所述稀土的加入量為含稀土的熱鍍鋁鋅合金熔體的重量百分比含量的O. 12%或O.07%。
全文摘要
一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金及其制備方法，屬于鋼板及鋼結構件表面熱鍍技術領域，解決了現有合金熱鍍板加工成形性差，耐蝕性差，表面外觀質量差的問題，本發明首先提供了一種含稀土的熱鍍鋁鋅合金，包括以下重量百分比含量的組分鋁54-59%，硅1.2-1.8%，稀土0.05-0.15%，其余為鋅和不可避免的雜質；其中稀土是指鈰或鑭或鈰與鑭的混合稀土。本發明還提供了制備上述熱鍍鋁鋅合金的方法在Galvalume合金熔體中控制加入重量百分比含量為0.07%或0.12%的鈰或鑭或鈰與鑭的混合稀土，得到含稀土的熱鍍鋁鋅合金。本發明產品提高了熱鍍層的耐蝕性、加工成形性，細化鍍層表面鋅花，提高熔體的流動性。
文檔編號C23C2/12GK103045980SQ20131003193
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者趙云杰, 周一林, 徐遠志, 劉春富, 陳昆, 蔣英箴, 朱良 申請人:云南科力新材料有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司