[发明专利]高性能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，特别涉及一种高性能低锌热浸镀铝合金镀层材料。

背景技术

Galfan是比利时研制的5% Al-Zn体系的镀层材料，含有Fe、Si、Pb、Cd、Sn和稀土等微量元素，它的熔点低于纯锌，解决了Galvalume镀液对钢基的浸润能力差的问题，依靠钢板的快速冷却产生细小的共晶组织，因此镀层具有高于锌的耐蚀性和良好的涂装性能、加工成型性能和和可焊性，但因Pb、Cd、Sn等低熔点金属容易引起镀层的晶间腐蚀(造成颜色改变)、对钢板冷却速度有着严格的限制、镀层容易产生大面积的坑凹、耐高温氧化能力差等问题，影响了Galfan的市场应用，加上它仍含有90%以上的Zn，在节约锌资源方面的意义不大，不能解决热浸镀行业长期发展的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：现有Al-Zn体系的镀层材料中Zn含量高，对Zn的依赖性大的问题，本发明提供一种高性能低锌热浸镀铝合金镀层材料。

本发明的技术方案：

一种高性能低锌热浸镀铝合金镀层材料，按元素重量百分比计，该合金成分为Zn：15~25，Ag：10^-3～0.01，Cu：2.5～6.0，Mn：0.1～1.0，Pb：0.1～0.5，晶粒细化剂0.01～1.0，稀土添加剂0.01～1.0，Si：0.1～2.0，其余为Al和不可避免的微量杂质。

晶粒细化剂包括Ti-B、Ti-C、Ti-N、Zr-B、Zr-C或Zr-N中的一种或多种。

稀土添加剂为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y中的一种或多种。

再通过常规的熔铸加工工艺，制成Al-Zn合金镀层材料。

本发明达到的有益效果：

（1）本发明采用的Zn的用量仅为15~25%，，Al的用量达60% ，使原来使用90%的Zn降低到15~25，使Al的用量5%提高到60%，以Al代Zn，大幅度减少了Zn的用量。

（2）利用Ag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；还可以保持美观亮丽的表面；极少量的稀贵元素即可产生显著效果；利用Cu，生成强化相，最大程度地提高镀层的强度；实际强度可以超过钢基体；利用Ti-B、Ti-C、Ti-N、Zr-B、Zr-C、Zr-N晶粒细化元素和细化剂，在高温时通过溶解、扩散和弥散，成为纳米级乃至更为细小的异类原子团簇和稳定的分子团簇，在熔体冷却结晶时提供大量分布均匀的细小“晶种”、间隙相和间隙化合物，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；利用稀土元素添加剂的综合作用，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。

具体实施方式

实施例1： 

(1)按配方选定一组元素，按照重量百分比例为：Zn：15，Ag：10^-3，Cu：2.5，Mn：0.1，Pb：0.1，晶粒细化剂Ti-B：0.01，稀土添加剂Sm：0.01，Si：0.1，余量为Al；配制的合金总量为1000kg，则推算出所需的每种物质的重量为：Zn：150kg，Ag：0.01 kg，Cu：25 kg，Mn：1 kg，Pb：1 kg，晶粒细化剂Ti-B：0. 1 kg，稀土添加剂Sm：0.1 kg，Si：1 kg，Al:827.79kg。

(2)先往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在700～800℃下保温；

(3)再按配方加入Ag、Cu、Mn、Pb，晶粒细化剂、稀土添加剂和Si，最后再加入锌，搅拌均匀；现场取样分析，根据分析结果和配方范围，调整添加量；然后继续熔炼和搅拌，再次取样分析，直至各元素比例完全符合配方要求。

(4)然后对上述合金熔体进行炉内精炼；往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中完成。

(5)精炼后除渣、除气、静置、调温至660～720℃，合金液倾倒出炉，同时过滤；滤液平缓倾入铸造锭模中，通过顺序式结晶方式，使熔体在锭模中自下而上凝结，形成银白色锭型。

实施例2：