[发明专利]高硅含量钢热浸镀锌用节能耐腐蚀型含Os锌合金

说明书

本发明公开了高硅含量钢热浸镀锌用节能耐腐蚀型含Os锌合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Li：1.5‑2.0wt.%,Os:0.4‑0.8wt.%,Ge:2.5‑3.0wt.%,In：3.0‑3.4wt.%，Y:0.4‑0.8wt.%,Mn:1.2‑1.4wt.%,余量为锌。该热浸镀锌用合金用于高硅含量活性钢后所得镀锌层具备优异的力学性能。此外,还具有生产温度低，热浸时间短的优点，便于大规模生产的特点。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锌合金。

背景技术

钢铁在空气、水或土壤中很容易生锈，甚至完全损坏。每年因腐蚀造成的钢铁损失约占整个钢铁产量的1/10，另一方面，为使钢铁制品与零件表面具有某种特殊功能，同时赋予其表面装饰性的外观，所以，一般采用镀锌的方式对其处理。热浸镀锌是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。通常加工件热浸镀锌，是将钢材浸入450℃的熔融锌中，镀层由铁锌金属间化合物以及最外层的锌层构成，合金层紧密而连续。由于使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有一百四十年的历史了。然而，热镀锌工业是近三十年来伴随冷轧带钢的飞速发展而得到了大规模发展。

热浸镀锌具有一系列优点:（1）具有较厚的致密的纯锌层覆盖在钢铁表面上，它可以避免钢铁基体与任何的腐蚀溶液的接触，保护钢基体免受腐蚀。在一般大气中，锌层表面形成一层很薄而密实的氧化锌层表面，它很难溶于水，故对钢基体起着一定保护作用。如果氧化锌与大气中其它成分生成不溶性锌盐后，则防蚀作用更理想。（2）具有铁-锌合金层，结合致密，在海洋性盐雾大气及工业性大气中表现特有抗腐蚀性；（3）由于结合牢固，锌-铁互溶，具有很强的耐磨性；（4）由于锌具有良好的延展性，其合金层与钢基附着牢固，因此热镀件可进行冷冲、轧制、拉丝、弯曲等各种成型而不损坏镀层；（5）钢结构件热镀锌后，相当于一次退火处理，能有效改善钢基体的机械性能，消除钢件成型焊接时的应力，有利于对钢结构件进行车削加工。

随着科学技术生产的发展，热浸镀锌工业所涉及的领域越来越广泛。目前，热浸镀锌的应用已遍及国民经济的各个生产和研究部门。例如，机器制造、电子、精密仪器、化工、轻工、交通运输、兵器、航天、原子能等等，在国民经济中有重大意义。

热镀锌的质量与许多因素有关，包括钢件的化学成分，锌浴的合金成分，镀锌温度、操作工艺等。就钢件的化学成分而言，钢中的含硅量对镀锌层的影响最大。一般而言，当钢中的含硅量大于0.3wt.%时，镀锌层显著增厚且表面灰暗，粘附力差，镀锌层质量显著降低.这类钢在热浸锌行业多称为活性钢。其中,含硅量在0.3-0.8wt.%的钢称为低活性含Si钢。当钢中硅的含量高于1.2wt.%时，称为高硅含量活性钢。对于含硅量在一定范围的活性钢，硅的存在引起镀锌层结构的显著变化，形成厚而不连续化合物相，合金层的不连续引起镀层的快速产生，钢材被提出锌浴后，合金化反应消耗锌，一直进行到温度降到相凝固点为止。表面自由锌层相因消耗不再连续，形成的镀层灰暗、超厚、粘附性差。

钢铁行业连铸技术的普及，使含硅脱氧镇静和半镇静钢成为热镀锌行业不可回避的问题。为了解决低硅含量（0.3-0.8wt.%）活性钢的镀锌层质量问题，发展了多种镀锌技术，如表面保护层镀锌法，高温镀锌方等。但采用这些方法需要定期往锌浴中补充锌镍合金，并会使锌浴中锌渣增加，另外该技术仅对含硅量小于0.25%的活性钢有效。近年来，比利时和加拿大公司提出的Galvanco合金能够全面解决活性钢镀锌问题，并在欧洲一些国家得到了应用。但是，这些方法对于高硅含量活性钢并不适用。虽然目前可以通过在高硅含量活性钢表面形成一层阻挡层然后进行热镀锌来降低或延缓钢中硅对镀锌层的影响。但化学镀镍法需在较高温度下进行，镀液维护较难。此外，热浸温度高并且热浸时间长，且令镀件变形甚至开裂的倾向严重。

发明内容