[发明专利]一种含Pb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

本发明涉及锌铝合金镀层材料，尤其涉及一种含Pb多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料。

背景技术

钢铁材料长期暴露在空气中容易腐蚀，使寿命大大缩短，为了提高钢铁材料的使用寿命，通常采用镀锌材料热浸镀在表层进行保护，由于纯镀锌材料成本高，而且锌资源短缺，现在采用在锌材料里面加铝，形成锌铝合金作为镀层材料，因为Al的化学活性远高于Zn，其优先与铁基发生Fe-Al反应，从而改变了Fe-Zn反应机制及其生成物结构，对于浸镀的效果，Al的加入既有增强镀层保护能力的预期作用，也有降低镀液对铁基体润湿和附着能力的非预期作用，随着镀液中铝组分的增加，镀层的附着能力往往也变坏，易产生钢板针状漏镀、镀层对划伤、切口的阴极保护能力不足、成型加工、焊接以及涂装性能等方面与纯锌镀层存在差距等原因，抵消了很多优势，使之不能很好地为市场接受。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种含Pb多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，以解决：锌铝合金镀层材料镀液对铁基体润湿和附着能力的差，随着镀液中铝组分的增加，镀层的附着能力往往也变坏，易产生钢板针状漏镀、镀层对划伤、切口的阴极保护能力不足等问题。 

本发明的技术方案：

一种含Pb多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料，其特征在于：按元素重量百分比计，该合金成分为Zn：20， Te：1.5， Mg:2.0， Pb：0.01， Ni:0.5， Cd:0.1， Co-B 0.02，稀土添加剂：0.3，其余为Al和不可避免的微量杂质。

稀土添加剂为Er、Pm或其混合物。

 

本发明的有益效果：

本发明中，铅和各种变质剂的作用如下：

Mg：镁的作用主要是通过固溶强化和与其他元素形成一系列可溶解的金属化合物强化相来提高合金的强度。Al-Mg合金强度大、抗蚀性好（在大气和海洋环境下）、具有良好焊接性的Al-Mg系合金，而且Mg具有提高合金塑性的作用。

Pb：是低熔点金属，几乎不固溶入铝合金中而单独分布在晶粒边界上，在铝合金凝固结束后，呈熔融状态。Pb具有有优越的固体润滑性，添加了Pb的镀层铝合金材料的耐磨性能好，利用极化变质元素Pb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。

Te：作为基体界面反应缓冲剂以有效抑制在浸镀时Al与Fe基体之间剧烈的化合反应，减少或杜绝生成“透镜状Fe₂Al₅”，强化“薄层状Fe₂Al₅”的生成机制，建立Fe—Al—Zn均匀梯度的反应机制，从而提高镀层质量、减薄镀层厚度，节省材料。

Ni，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。

Co-B，在高温时通过溶解、扩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。

稀土元素在活性很强，对氧、氢、硫等具有较强的亲和力，因此，含稀土的铝合金在熔炼时很容易和铝液中的上述物质发生化学反应，反应产物不熔与铝而进入渣中，从而使合金中的气体含量降低，产生气孔和缩松的倾向大大降低。

起到细化晶粒和变质作用。稀土对与铝-硅合金的变质作用具有长效性和重熔稳定性，大多数单一或混合稀土加入后对α-Al相和共晶硅相均有细化和变质作用，但不能细化初晶硅。

提高合金的力学性能。稀土元素在铝合金中可形成稳定的高熔点金属间化合物如Al4Ce、Al4La、Al8CuCe、Al8Mn4Ce、Al24Ce3Mn等。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。

Cd：其化学活性不高，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；其作用是使锑与钠生成高熔点化合物，降低并防止合金产生钠脆性，提高合金抗热裂纹的能力，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添加量，还可以得到镀件表面花纹。