[发明专利]用熔融铝合金热浸镀钢制材料的工艺及熔融铝合金镀液

说明书

本发明涉及一种以熔融金属浸镀法，用熔融铝合金镀覆钢制材料，如铁制品的工艺，所述铝合金包括熔融的Al-Si合金和Al-Zn-Si合金。本方法特别是使形成镀层的光滑外观成为可能，所述镀层基本上没有镀覆缺陷和氧化物，并具有优良的镀覆性能，从而该方法使得在镀层中保持大的铝合金镀层重量成为可能，本发明还涉及该工艺中所用熔融铝合金镀液。

迄今为止，作为改善建筑构件，如铁塔、桥梁等，管线金属构件或作为其组合件的螺栓产品等的抗腐蚀性的方法，一直进行着热浸镀锌。然而，随着海洋和海岸区域的开发，在严酷的腐蚀环境下要求进行各种维修，因为，长时间使用热浸镀锌的钢材时，得不到足够的抗腐蚀能力。此外，近年来又发生了酸雨的问题。因此，对于上述钢制材料的使用而言，热浸镀铝合金，如Al-Zn-Si合金，Al-Si合金等是很有效的。镀覆它们的各种方法已进行了研究。

然而在目前的状况下，由于铝容易氧化，所以对于需要在大气中采用助剂进行热浸镀的建筑构件、管线金属构件和螺栓产品而言，用镀覆含大量铝的合金，如Al-Zn-Si和Al-Si合金等的方法，难于得到无镀层缺陷和氧化物等，提供均匀光滑的镀覆外观及象热浸镀锌一样优良的镀层性能的镀层。因此，在进行热浸镀锌而形成Fe-Zn合金镀层后，如在JP-A-1-263255及JP-A-4-176852中所述，或在电镀Zn或Zn-Ni合金后，如在JP-A-4-191355中所述，进行两阶段的镀覆熔融Al-Zn合金的镀覆方法已被开发出来了。然而，用这种两阶段镀覆法，需要两个熔锌和熔Al-Zn合金的罐，或一台电镀设备和一个熔Al-Zn的罐，因此就产生了增加放置面积和维修费用，延长工作时间，工作步骤复杂化等问题，从而还产生了需要高成本的问题。

另一方面，已研究了各种采用助剂的，按一步镀覆法进行的热浸镀工艺。比如，于JP-A-58-136759和JP-A-4-202751中所公开的那样，助剂被用来获得含1-20％铝的Zn合金镀层，但这种助剂不能用于铝合金，如含30％或更高的铝的Al-Zn合金，或含铝作为主要组分的Al-Si合金的热浸镀。

此外，美国专利3,860,438，JP-A-3-162557和JP-A-4-323356公开了用含30-80％Al的熔融Al-Zn合金，以干助剂法进行的镀覆工艺。其中，US.3,860,438公开了一种含氟化物作为主要组分的含水熔剂，所述氟化物由氟硅酸钾、氟化钾、氢氟酸和任选的氯化锌组成，而JP-A-3-162557建议一种用Al-Zn合金热浸镀钢制材料的工艺，该工艺包括在钢材上涂覆一种氯化锌-氯化铵水溶液型的助剂，所规定的氯化锌对氯化铵的混合比为10/1-30/1，或涂覆选自由氯化锂、氯化钾和氟硅酸钠所构成的物组中的至少一种与所述助剂混合成的助剂的水溶液，而后加热干燥。然而，用上述工艺，易出现如有未镀部分之类的镀层缺陷，并有时出现氧化物的附着，这是因为在镀覆时不能获得足够的熔化和分解氧化物、尤其是氧化铝的作用及抑制氧化的作用，和活化钢材表面的作用。因此，上述工艺尚存有总也得不到令人满意结果的问题。

在JP-A-4-323356中，在开发了一种熔融的助剂，它由含铝的碱金属氟化物和碱土金属氯化物，或另外附加的碱金属氯化物组成，并且还开发一种热浸镀工艺，它包括使所述助剂浮在熔融的Al-Zn合金镀液上以进行热浸镀。然而，该工艺有这样的问题：对于形状复杂的材料，如具有螺栓、螺帽组合件的管线金属构件及孔形的，或由含与氧有很大亲合力的合金元素如Si、Cr、V等组份的钢构成的钢材而言常出现未镀部份和氧化物附着。

致于铝的热浸镀，迄今为止已知的是用一种助剂的一步镀覆工艺，该工艺包括使含10％(重量)或更低的氟化物(碱性氟化物、冰晶石等)及氯化物(KCl，LiCl，NaCl，CaCl₂，ZnCl₂)等作为主要组份的助剂浮在熔铝镀液上以进行热浸镀。然而，该助剂有在使用过程中明显损耗的缺点，并且总需将其补充，而且由于钢制材料的形状和钢的成份会出现未镀部分。

此外，从长期耐腐蚀的观点出发，用熔融的铝合金，如含与铝之比为20-65％(重量)的Zn和0.5-3.5(重量)的Si作主要成份的Al-Zn-Si合金或含3-12％(重量)的Si作主要成份的Al-Si合金在钢材上形成一种厚的，即大的镀覆重量的热浸镀层，是有效的。镀铝工作的开发是一直期望的。