[发明专利]热浸镀用Zn-Al-Si-Ni合金镀层及热浸镀方法

说明书

本发明涉及热浸镀锌技术领域，具体涉及一种热浸镀Zn‑Al‑Si‑Ni合金镀层及其热浸镀方法。所述的合金镀层，其特征在于：Al的含量控制在20~30wt.%，Si含量控制在0.1~0.4wt.%，Ni含量控制在0.01~0.1wt.%，其余为Zn。本发明旨在通过Si、Ni协同作用解决Al含量为20~30wt.%的锌铝共析合金镀层综合性能不理想，特别是耐蚀性较差的问题。

技术领域

本发明属于热浸镀锌技术领域，涉及一种钢材热浸镀用Zn-Al-Si-Ni合金镀层及其热浸镀方法。

背景技术

热浸镀锌铝作为一种具有优良耐腐蚀性能的涂层技术，兼顾了铝的耐久保护性和锌的阳极保护性，其镀层的综合性能比纯锌镀层的性能更优越，在桥梁、建筑钢结构、汽车、矿山机械及造船方面得到广泛应用；其中Galvalume 合金镀层因其具有优良的耐腐蚀性能，得到广泛应用，但其因较高的铝含量，浸镀温度较高，导致铁铝之间的放热反应加剧，镀层变厚，成型能力较差。同时浸镀过程中熔池中产生的底渣严重影响到了产品质量及生产效率，目前还没有措施能够彻底解决这一难题。

众所周知，铝含量为20~30wt.%的锌铝合金又具有良好的超塑性，但由于室温综合性能不佳，尤其是耐腐蚀性能较差，共析成分合金的应用受到极大限制； Si在热浸镀锌铝过程中起着关键作用，它通过改变浸镀合金体系的相平衡关系，形成能与基体紧密结合的含硅抑制层（Fe₂Al₅+），阻隔铁基体与熔体的直接接触，控制铁-铝反应速度，使工艺变得可以控制，Ni能细化镀层组织，提高镀层的耐蚀性能，在热浸镀纯锌镀层中有着广泛的应用；由于Ni单一作用的效果不显著，往往通过与其他合金元素协同添加在镀锌层和锌铝镀层中来改善镀层的组织与性能。但是，目前尚未发现在镀锌层和锌铝合金镀层中同时添加Si、Ni的技术方案。

Ni、Si的协同作用不仅能抑制铁铝之间的放热反应，解决镀层超厚的问题，还能细化晶粒，提高镀层的耐腐蚀性能；由于铝含量的降低有效降低铁铝之间的放热反应，提高熔体密度，使浸镀过程中不会形成底渣且产渣量减少；因此，采用本发明的热浸镀Zn-Al-Si-Ni合金镀层实施浸镀具有优异的综合性能，既可以通过现有的连续镀锌生产线获得，也能采用批量浸镀工艺实现。

发明内容

本发明的目的在于开发出一种新型锌铝合金，解决Al含量为20~30wt.%的锌铝共析合金室温下综合性能不理想特别是耐蚀性较差的问题，通过Ni、Si协同作用，改变浸镀合金体系的相平衡关系，形成能与基体紧密结合的含硅抑制层；抑制铁铝之间的放热反应，解决镀层超厚问题，细化镀层组织，提高镀层的耐蚀性能、成型性能，生产出综合性能优异的锌铝合金镀层，更好的应用于要求较高的热浸镀产品。

一种热浸镀用Zn-Al-Si-Ni合金镀层，其特征在于：其成份按照质量百分比计算，Al的含量控制在20~30wt.%，Si含量控制在0.1~0.4wt.%，Ni含量控制在0.01~0.1wt.%，其余为Zn。

众所周知，铝含量为20~30wt.%的锌铝合金又具有良好的超塑性，但由于室温综合性能不佳，尤其是耐腐蚀性能较差，共析成分合金的应用受到极大限制。

通过向Zn-Al熔池中添加0.1~0.4wt.%Si，可以获得厚度较薄、耐蚀性能较好的锌铝硅镀层，Si在热浸镀锌铝过程中起着关键作用，它通过改变浸镀合金体系的相平衡关系，形成能与基体紧密结合的含硅抑制层（Fe₂Al₅+），阻隔铁基体与熔体的直接接触，控制铁-铝反应速度，使工艺变得可以控制。

Si含量低于0.1wt.%时，由于达不到相稳定存在的热力学条件，抑制铁铝反映速度不明显，镀层较厚；而Si含量过高时，锌池流动性变差，产生较多的锌渣，严重影响了镀层的整体性能，镀层中靠近基体的一侧的中间合金层与基体结合的不够紧密，有微小裂纹产生，表现出一定的脆性，成型性能较差，特别是耐蚀性能较差。