一種熱浸鍍用鋅鈦合金的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋅鈦合金的熔煉方法，包括一種熔鹽覆蓋劑的配合使用，屬于合 金制備技術領域。
【背景技術】
[0002] 熱浸鍍工藝是一種經濟有效的金屬結構件防腐蝕處理方法。熱浸鍍鋁鋅合金鍍層 具有良好的耐蝕性和陰極保護能力，在建筑業、汽車、家用電器、造船業、電氣業等多個領域 得到廣泛應用。為了提高鍍層的耐蝕性、成品率和美觀度，實際生產中還會向鍍液中添加如 鈦、銀、鎳、稀土等合金元素。在錯鋅合金鍍液中添加微量的Ti元素，能減小鍍層表面鋅花 直徑，避免含脆性相的中間合金層變厚。含Ti的鋁鋅鍍層鋼板表面美觀、加工性能良好，得 到市場廣泛認可。除了鋁鋅合金鍍層，其他鋅合金鍍層都可以通過添加含Ti的細化變質劑 減小表面鋅花尺寸，提高美觀度和加工性能。
[0003] 在實際生產中，目前選用的細化變質劑是鈦絲或鋁鈦合金（5.0 wt.%Ti)。由于純 鈦金屬熔點很高（1668°C )，加入鍍液后需要很長的保溫時間，生產效率較低。而鋁鈦合金的 融化溫度也很高（>l〇〇〇°C );且鋁鈦合金密度（〈2. 8g/cm3)小于鍍液密度（>3g/cm3)，合金加 入鋅鍋后會漂浮在鍍液表面，不利于合金的溶解和Ti元素的補充。另外，鍍液中的Ti濃度 有最佳范圍，過低會導致鍍層鋅花過大，產品質量下降；過高則造成鋅鍋中鋅渣增加，生產 成本提高。因此，選擇合適的細化變質劑，快速、精確調控鍍液中Ti含量十分重要。
[0004] 鋅鈦合金（Ti含量0. 1-3. 0 wt. %)可作為理想的細化變質劑。一方面是因為其固 相線溫度僅為490°C，低于鍍液溫度（>560°C )，加入鍍液后能很快熔化；另一方面是因為鋅 鈦合金密度（>7g/cm3)大于鍍液密度（<4g/cm 3)，加入鋅鍋后會沉入底部，使得鈦元素的添 加更有效。但是鋅鈦合金的熔煉十分困難，在熔煉過程中既要克服的金屬氧化問題，還需 在金屬Ti完全熔化的前提下減少Zn的揮發。目前已報道的中國專利97109545. 0和中國 專利201010204115. 4在熔煉鋅鈦合金過程中都未能解決金屬的氧化和揮發問題。在專利 201010204115. 4中使用感應加熱爐，設備成本較高，且Zn液中的固體Ti可能發生過熱導致 Zn的大量蒸發，具有一定的危險性，不適合大批量生產鋅鈦合金。
[0005] 本發明所要解決的問題是在熔煉鋅鈦合金過程中減少金屬液的氧化和揮發。熔鹽 覆蓋法制備鋅鈦合金，低密度的熔鹽覆蓋劑浮于高密度的金屬液表面，有效隔絕空氣，減少 金屬在熔煉過程中的氧化和揮發。

【發明內容】

[0006] 本發明目的是開發一種低成本工業化制備鋅鈦合金的生產方法，并將鋅鈦合金作 為細化變質劑用于熱浸鍍生產，實現熱浸鍍液中Ti含量的快速補充。
[0007] 發明了一種熱浸鍍用鋅鈦合金的制備方法，其特征在于具有以下的過程及步驟： a. 按重量比稱量純鋅、純鈦，鈦的含量控制在0. 1-5. 0 wt. %，鋅含量為95-99. 9 wt. % ; b. 將熔鹽覆蓋劑置于坩堝中，加熱至650-800°C，保溫20-40min融化。所述的熔鹽覆 蓋劑的組成配方為：使用氯化物鹽類CaCl2 50-55wt.%、NaCl 35-45 wt.%、KCl 1-10 wt.%; c. 將純鋅、純鈦加入坩堝，在700-900°C下，恒溫l_8h熔煉，期間每隔10-30min進行一 次攪拌； d. 將合金液隨爐冷卻或將爐溫降至600-650°C進行澆注，得到鋅鈦合金。
[0008] 其中，步驟d.中所述的鋅鈦合金，鈦的含量為0. 1-5. 0 wt. %，優選的Ti含量為 0. 5-2. 0 wt. %。純鋅可選用鋅粒、鋅塊或鋅片，純鈦可選用泡沫鈦、海綿鈦、鈦絲或鈦粒。
[0009] 該方法還可用于制備包含V、Ni、Sr、B、Zr、Cr、Mn、La、Ce等高恪點元素的鋅合金。
[0010] 與現有技術相比較，本發明提供的鋅鈦合金制備方法有如下優點： 1. 該方法可用于制備包含Ti、V、Ni、Sr、B、Zr、Cr、Mn、La、Ce等高恪點元素的鋅合金； 2. 在熔煉過程中，液態金屬一直受覆蓋劑保護，有效減少合金在熔煉過程中的氧化和 揮發，制備的合金實際成分與設計值相對誤差小； 3. 該方法操作簡單，對設備要求低，可以用于實驗室簡單制備和工業化生產，相比于感 應熔煉法，成本降低明顯，有良好的工業應用前景； 4. 該方法可以根據實際需要調整熔煉保溫的時間，并得到充分攪拌，合金各區域成分 一致性較好； 5. 該方法所制備的鋅鈦合金是理想的細化變質劑，可以實現鍍液Ti含量ppm級調控， 用于縮小熱浸鍍鋁鋅合金鍍層枝晶和鋅花，具有實際應用價值。
[0011]與現有技術相比較，使用本發明所述的鋅鈦合金作為細化變質劑用于熱浸鍍生產 有如下優點： 1. 鋅鈦合金熔點低，因此該細化變質劑可以在鍍液中快速融化； 2. 鋅鈦合金密度大，合金加入鋅鍋后不會上浮，添加更有效； 3. 鋅鈦合金對鈦元素的有效添加，可以實現對鍍液中鈦含量進行ppm級調控。
[0012] 與現有技術相比較，本發明提供的氯化物熔鹽覆蓋劑有如下優點： 1. 成本低廉，易于制備； 2. 具有較好的保溫效果，且使用過程中不會產生有毒氣體； 3. 熔點低，有更大的可操作工藝窗口，在合金隨爐冷卻過程中能提供更好的隔絕空氣 效果； 4. 流動性好，制備的鋅鈦合金中幾乎沒有夾雜物，可以節省精煉步驟。
【附圖說明】
[0013] 圖1為Zn-lTi合金SEM照片。圖中a相是Zn16Ti相，b相為基體Zn相，其成分組 成見表1。
[0014] 圖 2 為含 Ti 0? 012% 的 Al-Zn-Si-Ti 鍍層 SEM 照片。
[0015] 圖 3 為含 Ti 0? 047% 的 Al-Zn-Si-Ti 鍍層 SEM 照片。
[0016] 圖4為CaCl2_NaCl平衡相圖。
【具體實施方式】
[0017] 現結合實施例具體列舉了本發明優選的實施方式。
[0018] 以下實例中所使用的原材料均為商業購買；所使用的氯化物均為市售的化學純試 劑，未經進一步處理直接使用。
[0019] 實施例1 按照表1所列，制備Ti含量為0. 10 wt. %的鋅鈦合金，稱量鋅塊和海綿鈦。配置100. 0g 混合熔鹽覆蓋劑：CaCl2 53 wt.%，NaCl 42 wt.%，KCl 5 wt.%。將混合熔鹽機械混合均勻， 置于坩堝中。將坩堝放入井式電阻加熱爐中加熱，升溫至650°C，