[发明专利]一种多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金镀层材料，特别涉及一种多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料。

背景技术

钢铁中由于含碳和其它杂质，长期暴露在空气中，会发生氧化腐蚀等现象，含碳量越高越容易被腐蚀，钢铁所处环境的温度，湿度，含氧度，环境的酸碱度都会对腐蚀有影响，温度越高，湿度越大，含氧越多，过酸的环境都会大大加快腐蚀速率，目前防治钢铁材料腐蚀的有效方法有两大类：一是金属的合金化；二是在钢铁表面增加金属镀层防腐法。金属合金化的生产工艺复杂，价格昂贵，所以它的普及性受到限制。金属防镀层防腐法中热浸镀锌被公认为最有效最直接的保护钢铁的方法之一，但是热镀锌工艺中，所需锌的含量高，现有的工艺基本都超过60%以上，随着经济社会的发展，目前锌资源短缺的形势越来越严峻，而且成本越来越高。为了降低钢铁防腐成本和缓解锌资源短缺等问题，急需要开发出新的金属镀层材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，以解决：目前金属防镀层防腐法中所用的镀层材料含锌量过高导致的成本高等问题，以缓解锌资源短缺等问题。

本发明的技术方案：

一种多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，按元素重量百分比计，按元素重量百分比计，该合金成分为Zn≤15，Si：0.5～2.5，合金强化剂Cu:3，极化变质剂Au :0.5，溶剂钝化剂Cr:0.5，沉淀硬化剂Cd:0.3，晶粒细化剂Ti:0.5，稀土添加剂Ce:0.5，基体界面反应缓冲剂:1，其余为Al和不可避免的微量杂质。

基体界面反应缓冲剂为Fe、Se或Te或三种物质之间的混合物。

本发明的有益效果：

本发明中，各种元素作用如下：

Si：在共晶温度577℃ 时，硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少，铝硅合金具有极好 的铸造性能和抗蚀性，硅加入铝中亦有一定的强化作用，合金中的杂质硅能降低锰的溶解度，细化退火晶粒。

合金强化剂Cu：它主要通过与其他元素形成可溶解的金属化合物强化相，起到提高合金强度和耐热性的作用。铜的加入可降低晶内和晶间的电位差，从而提高合金抵抗应力腐蚀的作用；可使点腐蚀边为均匀腐蚀，对降低材料表面粗糙度有利。     极化变质剂Au：对溶剂元素Al和Al+Zn的原子极化变径作用，在微观状态下有效调整原子尺寸和近程有序的结构，使熔体在宏观上结构均匀，降低表面张力，并改善熔体与镀件基体的亲和性，达到改善镀层与基体附着性。

 

溶剂钝化剂Cr：在铝合金中形成Al12（Cr、Fe）3Si、（Cr、Fe）Al7、（Cr、Mn）Al12等化合物，主要作用是提高高温性能、降低杂质Fe的有害作用，阻碍再结晶的成核和长大过程，强化结晶晶粒边界，改善合金的抗应力腐蚀裂纹能力可在溶剂表面富集一层耐酸、碱、盐和高温环境大气腐蚀、兼有微观下网格固定保护和流动性自动覆盖损伤面而起保护功能的钝化膜层。

晶粒细化剂Ti：与高熔点过渡元素形成的高硬度高稳定性化合物，在高温时通过溶解、扩散和弥散，由于钛在铝合金中形成金属间化合物TiAl₃晶体，成为Al的固溶初晶α枝晶组织的有效异质结晶核，并有抑制其成长的作用而使晶粒细化，高效细化基体的结晶粒度，提高了镀层材料的强度、韧性、硬度、耐磨性和高温性能，进而提高镀件的加工性和可焊性。

稀土添加剂Ce：稀土添加剂Ce在铝合金中可形成稳定的高熔点金属间化合物这些高熔点金属化化合物弥散分布于呈网状或骨架状的晶间和枝晶间，并与基体牢固结合，起到了强化和稳定晶界的作用。同时，合金中还形成一定数量的AlSiCe相，由于其熔点和硬度很高，因此对提高合金的耐热性和耐磨性均有良好的作用，同时具有原子极化、合金强化、晶粒细化、表面美化、除氢和增强抗腐蚀性的多种辅助作用，合金强化剂、溶剂钝化剂、晶粒细化剂的作用，并弥补其不足。

沉淀硬化剂Cd：，它是熔点不高、化学活性也不高的金属元素，加入少量的这类元素，在合金体系中保持近单质状态，在体系虽然凝固但温度仍较高的状态下，它们依然保持液态，从而使体系在宏观上具备了半固态特征，为时效强化过程中加速合金中强化元素转化为实际的强化态(沉淀硬化或析出硬化)提供了条件；同时会赋予合金优良的加工性能和耐磨性能；通过控制沉淀硬化元素的种类和添加量，还可以得到镀件表面花纹。