一种锌合金粉末及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种锌合金粉末及其制备方法和应用，按照质量百分比，该锌合金粉末的组成为：4.5～12.5％的Al，1.5～4.5％的Mg，0.0～0.2％的Ce或La，0.0～1.0％的In或Bi，余量为Zn；其制备方法为：按照锌合金粉末的各元素质量百分比，将铝合金、镁合金、锌、铝、镁、铈或镧、铟或铋加入真空熔炼炉进行熔炼，获得锌合金熔液，然后将锌合金熔液经过处理，通过蒸馏法或雾化法得到锌合金粉末，所述锌合金粉末的粒径为0.1～25μm。本发明专利技术的锌合金粉末与纯锌粉末相比，具有高电负性、低自腐蚀速率、高阴极保护电流效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有色金属粉末材料技术及涂料应用领域，具体涉及锌合金粉末材料技术，主要用于防腐蚀涂料的防腐蚀添加原料。
技术介绍
含锌的防腐蚀涂料称为富锌涂料，它作为钢铁建筑物或装备的防腐蚀底漆，为钢铁提供电化学阴极保护、屏蔽隔离、钝化缓蚀保护，具有防腐蚀效果好、涂装便利、成本低等特点。鉴于对钢结构防腐蚀等级和防腐蚀使用寿命更高的要求，提高富锌底漆涂料防腐蚀质量成为关键。为了进一步提高锌粉的牺牲阳极效能和屏蔽功能，超细、超纯、片状、合金化等成为锌粉的研究热点，中国专利CN102029398A公开了Zn≥99.99％的超纯锌粉，德国爱卡和我国很多企业近年研究和生产片状锌粉，CN104972108A还公开了1～100nm的细锌合金粉末，此锌合金包含添加少量镍、钴、锑和微量铟、铋、铝、钙和稀土镧、钆等。作为钢铁防腐蚀的热浸镀锌技术近年发展迅速，在锌合金化方面，以ZnAl、ZnAlMg、ZnAlMgSi的热浸镀钢板获得较好的发展和应用，钢板经酸洗除锈后浸入高温熔融的锌合金熔池后取出，经高速气刀喷吹多余的锌合金熔体后冷却形成热浸镀锌合金钢板，经研究以ZnAlMg合金热镀钢板具有优良的防腐蚀性能。为了拓展热浸镀锌合金的应用范围，中国专利CN103375658A公开了以ZnAl、AlMg合金等丝材，经电弧喷涂形成伪合金ZnAlMg涂层，期望对钢结构进行防腐蚀保护。大型钢结构桥梁、舰船、码头设施等各类大型户外钢结构的长效防腐蚀保护，鉴于热浸镀锌合金防腐蚀工艺的局限，电弧喷涂锌铝镁合金丝材拉拔的难度，提高富锌涂料防腐蚀质量相对更加实际和便于科学实施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锌合金粉末，以高电负性、低自腐蚀速率、高阴极保护电流效率的锌合金粉末代替锌粉，为防腐蚀涂料提供优良防腐蚀原料。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种锌合金粉末，按照质量百分比，其组成为：4.5～12.5％的Al，1.5～4.5％的Mg，0.0～0.2％的Ce或La，0.0～1.0％的In或Bi，余量为Zn；所述锌合金粉末的粒径为0.1～25μm。进一步的，所述锌合金粉末的金相组织为Zn、Al、ZnMg2三元共晶，富Zn相、富Al相和ZnMg2合金相。进一步的，所述锌合金粉末的腐蚀电位≤-1250mv，在质量浓度3.5％的NaCl水溶液中的自腐蚀速率和自腐蚀电流密度分别为0.0153～0.0287g/h.m2和1.31～1.86μA.cm-2，是纯锌的1/15～1/8和1/30～1/21，对钢铁的阴极保护电流效率为80％以上，是纯锌阳极的1.3倍以上。本专利技术的另一个目的是提供一种上述锌合金粉末的制备方法，技术方案如下：一种锌合金粉末的制备方法，按照锌合金粉末的各元素质量百分比，将铝合金、镁合金、锌、铝、镁、铈或镧、铟或铋加入真空熔炼炉进行熔炼，获得锌合金熔液，然后将锌合金熔液经过处理，得到锌合金粉末。进一步的，进行熔炼时，真空熔炼炉的温度为690～710℃进一步的，所述锌合金熔液的处理步骤可采用以下两种方式：其中一种锌合金熔液的处理方法为：进行熔炼后，将真空熔炼炉的锌合金熔液通入蒸发炉，获得锌合金蒸汽，经冷凝器冷却为锌合金粉末。锌合金蒸汽进行冷却时，冷凝器内按2～9m/s速度通入N2，控制冷凝器内温度130～150℃，N2出口温度40～80℃，经冷凝器冷却，烘干和筛分成为合格粒径锌合金粉末。另外一种锌合金熔液的处理方法为：进行熔炼后，将真空熔炼炉的锌合金熔液，经高速氩气喷吹雾化，冷却后获得锌合金粉末。喷吹雾化时，氩气压力不低于0.8Mpa，氩气喷吹方向与锌合金熔液流动方向呈一定角度，其范围在30～150度，氩气以50～400m/s速度喷吹高温锌合金熔液，使高温锌合金熔液雾化成微液滴，经冷凝器冷却，烘干和筛分成为合格粒径锌合金粉末。本专利技术还提供了上述的锌合金粉末的用途，该锌合金粉末用于富锌涂料的锌粉防腐蚀添加剂的替代剂。本专利技术的有益效果是：本专利技术的锌合金粉末与纯锌粉末相比，具有高电负性、低自腐蚀速率、高阴极保护电流效率。所述的锌合金Al元素有利于抑制锌的自腐蚀速率和锌合金的钝化，Mg元素有利于降低锌的电极电位，提高阴极保护驱动力，微量的Ce或La抑制锌合金晶粒长大，少量In或Bi便于阳极活性恢复。本专利技术的锌合金粉末为防腐蚀涂料提供优良防腐蚀原料，替代富锌涂料内的锌粉，获得比超纯锌粉、超细锌粉、片状锌粉的含锌涂料更耐腐蚀的效果。具体实施方式下面结合一些具体实施例对本专利技术作更进一步的说明。实施例1：按比例计量铝合金、镁合金、锌、铝、镁、铈、铟，在真空炉熔690～710℃炼出质量百分比为Al5.5％,Mg2.8％,Ce0.05％,In0.4％,其它不大于0.1％，余量为Zn的高温锌合金熔液，将高温锌合金熔液通入蒸发炉获得锌合金蒸汽，冷凝器内按2～9m/s速度通入N2，控制冷凝器内温度130～150℃，N2出口温度40～80℃，经冷凝器冷却，烘干和筛分成为合格粒径锌合金粉末。实施例2：按比例计量铝合金、镁合金、锌、铝、镁、铈、铟，在真空炉熔690～710℃炼出质量百分比为Al6.3％,Mg2.5％,Ce0.02％,In0.5％,其它不大于0.1％，余量为Zn的高温锌合金熔液，用高纯氩气以400m/s超音速速度喷吹高温锌合金熔液，氩气压力不低于0.8Mpa，并以90度角度喷吹锌合金熔液，使高温锌合金熔液雾化成微液滴，经冷凝器冷却，烘干和筛分成为合格粒径锌合金粉末。实施例3：按比例计量铝合金、镁合金、锌、铝、镁、镧、铋，在真空炉熔690～710℃炼出质量百分比Al6.2％,Mg2.8％,La0.08％,Bi0.6％,其它不大于0.1％，余量为Zn的锌合金高温熔液，将高温锌合金熔液通入蒸发炉获得锌合金蒸汽，冷凝器内按2～9m/s速度通入N2，控制冷凝器内温度130～150℃，N2出口温度40～80℃，经冷凝器冷却，烘干和筛分成为合格粒径锌合金粉末。实施例4：按比例计量铝合金、镁合金、锌、铝、镁、镧、铋，在真空炉熔690～710℃炼出质量百分比Al5.8％,Mg2.8％,La0.08％,Bi0.6％,其它不大于0.1％，余量为Zn的锌合金高温熔液，用高纯氩气以200m/s高速喷吹高温锌合金熔液，氩气压力不低于0.8Mpa，并以70度角度高速喷吹锌合金熔液，使高温锌合金熔液雾化成微液滴，经冷凝器冷却，烘干和筛分成为合格粒径锌合金粉末。实施例5：按比例计量铝合金、镁合金、锌、铝、镁、铈、铟，在真空炉熔690～710℃炼出质量百分比Al10.5％,Mg2.9％,Ce0.06％,In0.8％,其它不大于0.1％，余量为Zn的锌合金高温熔液，将高温锌合金熔液通入蒸发炉获得锌合金蒸汽，冷凝器内按2～9m/s速度通入N2，控制冷凝器内温度130～150℃，N2出口温度40～80℃，经冷凝器冷却，烘干和筛分成为合格粒径锌合金粉末。实施例6：按比例计量铝合金、镁合金、锌、铝、镁、铈、铟，在真空炉熔690～710℃炼出质量百分比Al11.5％,Mg3.1％,Ce0.07％,In0.9％,其它不大于0.1％，余量为Zn的锌合金高温熔液，用高纯氩气以100m/s高速喷吹高温锌合金熔液，氩气压力不低于0.8Mpa，并以80度角度高速喷吹锌合金熔液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌合金粉末，其特征在于：按照质量百分比，其组成为：4.5～12.5％的Al，1.5～4.5％的Mg，0.0～0.2％的Ce或La，0.0～1.0％的In或Bi，余量为Zn；所述锌合金粉末的粒径为0.1～25μm。

【技术特征摘要】
1.一种锌合金粉末，其特征在于：按照质量百分比，其组成为：4.5～12.5％的Al，1.5～4.5％的Mg，0.0～0.2％的Ce或La，0.0～1.0％的In或Bi，余量为Zn；所述锌合金粉末的粒径为0.1～25μm。2.根据权利要求1所述的锌合金粉末，其特征在于：所述锌合金粉末的金相组织为Zn、Al、ZnMg2三元共晶，富Zn相、富Al相和ZnMg2合金相。3.根据权利要求1所述的锌合金粉末，其特征在于：所述锌合金粉末的腐蚀电位≤-1250mv，在质量浓度3.5％的NaCl水溶液中的自腐蚀速率和自腐蚀电流密度分别为0.0153～0.0287g/h.m2和1.31～1.86μA.cm-2，阴极保护电流效率为80％以上。4.一种权利要求1所述的锌合金粉末的制备方法，其特征在于：按照锌合金粉末的各元素质量百分比，将铝合金、镁合金、锌、铝、镁、铈或镧、铟或铋加入真空熔炼炉进行熔炼，获得锌合金熔液，然后将锌合金熔液经过处理，得到锌合金粉末。5.根据权利要求4所述的锌合金粉末的制备方法，其特征在于：进行熔炼时，真空熔炼炉的温度为690～710℃。6.根据权利要求4所述的锌合金粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈承金，高鹏，周树政，胡定祥，陶庆，闫士良，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32