无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金制造技术

本发明专利技术公开了无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Li：0.5‑0.8wt.%,Ta:0.2‑0.6wt.%,Ge:3.0‑4.0wt.%,Sb：2.0‑4.0wt.%，Sc:1.0‑1.5wt.%,Sm:0.2‑0.4wt.%,余量为锌。该热浸镀锌用合金所得镀锌层不仅具有常见非活性钢表面镀锌层的力学性能，还可以消除锌花的产生。此外,还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。

Zinc free zinc alloy for hot dip galvanizing of Si steel with no zinc oxide and low oxidation resistance

The invention discloses a zinc free zinc oxide alloy with low zinc oxide resistance and low activity for Si hot dip galvanizing and its processing technology. According to the weight percentage, the composition of the alloy is: Li:0.5 0.8wt.%, Ta:0.2 0.6wt.%, Ge:3.0 4.0wt.%, Sb:2.0 4.0wt.%, Sc:1.0 1.5wt.%, Sm:0.2 0.4wt.%, and the residue is zinc. The zinc coating produced by the hot dip galvanizing alloy not only has the mechanical properties of zinc plating on the surface of common non reactive steel, but also eliminates the occurrence of zinc flower. In addition, it also has the characteristics of low production cost and convenient mass production.

【技术实现步骤摘要】
无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金
本专利技术涉及合金
，具体地说，涉及一种锌合金。
技术介绍
众所周之，金属材料的腐蚀问题遍及国民经济和人民生活中的各个领域。腐蚀给人类带来了巨大的经济损失和危害。据不完全统计，全世界每年因腐蚀而损耗的金属高达2.3亿吨，这个数字约占当年钢产量的30%左右。据发达国家的统计，因腐蚀造成的经济损失约占当年国民生产总值的1-5%。我国的金属腐蚀问题也相当严重，每年因腐蚀所造成的经济损失约占国民经济生产总值的4%，而由腐蚀带来的间接损失更是难以估算。长期以来，人们一直在寻求各种方法降低腐蚀的危害。由于腐蚀都始于金属表面，所以采用表面工程技术进行表面改性已成为材料科学最活跃的前沿领域之一。钢材表面改性后，可以和延长钢材使用寿命、提高经济效益和社会效益。热浸镀锌是延缓钢铁材料环境腐蚀的最有效手段之一，它是将表面经清洗、活化后的钢铁制品浸于熔融的锌液中，通过铁锌之间的反应和扩散，在钢铁制品表面镀覆附着性良好的锌合金镀层。与其它金属防护方法相比，热浸镀锌工艺在镀层的物理屏障与电化学保护相结合的保护特性上，镀层与基体的结合强度上、镀层的致密性、耐久性、免维护性和经济性及其对制品形状与尺寸的适应性上，具有无可比拟的优势。目前热浸镀锌产品主要有钢板、钢带、钢丝、钢管等，其中热浸镀锌钢板所占比例最大。长期以来，热浸镀锌工艺因其低廉的施镀成本，优良的保护特性和漂亮的外观而备受人们的青睐，广泛应用于汽车、建筑、家电、化工、机械、石油、冶金、轻工、交通、电力、航空和海洋工程等领域。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。活性钢的热浸镀层表面在凝固时均出现镀层金属的结晶花纹，这种结晶花纹对镀锌板尤为明显，呈现出美丽的锌结晶的外观，因而成为热镀锌板外观的重要特征，通常称此结晶花纹为锌花。这种镀锌板表面液态锌在冷却结晶之后形成美观的锌花，并成为镀锌板的特殊标志，在建筑行业广泛使用。但是,热镀锌钢板进行涂装时，锌花引起的表面凸凹不平在涂漆后仍然清晰可见，从而影响了产品的表面质量，限制了正常锌花热镀锌钢板的应用。为了解决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。当硅含量更高时（比如0.3-0.8wt.%），这些方法就不可避免的受到多种因素的影响。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，但该合金成本很高，且令镀件变形甚至开裂的倾向严重，尚待进一步改进。此外，也有采用先在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。本专利提供了一种低活性含Si钢热浸镀锌用锌合金。通过控制锂的含量并同时添加微量元素，来大大提高活性钢在热浸镀锌时有害合金相和锌花的形成和粗化，并同时维持现有热浸镀锌层的力学性能。可以预计，该类合金的产业化可以获得极大的经济和社会效益。在不久的将来，随着更多工程应用领域拓展，该类新型合金必将在更多的热浸镀锌中得到广泛应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在360-450度大气条件下使用的无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金。该合金在此温度区间对低活性钢进行热浸镀锌时，所得镀锌层不仅具有常见非活性钢表面镀锌层的力学性能,而且还可以消除锌花。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金。按重量百分比计，合金的组成为：Li：0.5-0.8wt.%,Ta:0.2-0.6wt.%,Ge:3.0-4.0wt.%,Sb：2.0-4.0wt.%，Sc:1.0-1.5wt.%,Sm:0.2-0.4wt.%,余量为锌。该锌合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在1.0-2.0wt.%左右。上述无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到500-600度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在500-600度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为5-10m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌原料用于后续工序的热浸镀锌处理来对钢线进行保护操作，其中热浸镀锌的工作温度为360-450度，热浸时间为30-40秒。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术专利针对目前低活性Si钢热浸镀锌用锌合金的最终镀层性能不好的现状提供了一种新颖的材料学解决方案。该锌合金具有极其优异的耐挥发和耐氧化性能，可以达到在400-800度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。（2）热镀锌钢结构件标准规定，镀锌件的镀锌层厚度需保证在30-60微米，以保证镀件的耐腐蚀性及良好的粘附性。另外，一般热浸镀锌的工作温度为450-580度，热浸镀锌时间为30-60秒。采用本专利的镀锌用合金，在360-450度的低温环境下，就可以在30-40秒之内在活性钢表面热浸镀上厚度为50-80微米的镀层。由于工作温度低，热浸时间短，节能效果明显。便于工人操作，年耗费资金也较少，为热浸镀锌生产中的首选方法。（3）对于硅含量在0.3-0.8wt.%的活性钢表面的热浸镀锌层，所得组织形貌和非活性钢的镀锌层组织相同，均为连续致密的层状组织。相比而言，采用普通镀锌合金在活性钢表面热浸镀锌层生长异常，且内层破碎成块状，呈迸发状向外生长。镀锌板按表面外观形貌分为有锌花和无锌花两种。一般锌层越高越贵，相同锌层无花比有花贵。从市场需求考虑，生产无锌花产品经济收益高。采用本专利保护的合金,可以在常规热浸镀锌生产线上就可以在硅含量0.3-0.8wt.%的活性钢表面生产出无锌花的热浸镀锌产品。（4）该材料在对低硅含量活性钢热浸镀锌后，钢丝可以在随后的拉拔变形中进一步缩径，减径比可以达到30-60%而不会发生镀锌层的过度变形而脱落。因而，该镀层除了具有极其优异的结合强度外，还具有优秀的变形塑性。在沙漠环境下，该材料的氧化速度为1.0×10-4mm/年。因而在沙漠气候下，该材料可以安全使用30年以上而没有明显的氧化现象发生。相比而言，普通热浸镀锌用合金的镀锌层在沙漠环境下一般工作寿命为20年左右。具体实施方式实施例1一种在360-450度使用无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Li：0.5wt.%,Ta:0.2wt.%,Ge:3.0wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Li： 0.5‑0.8wt.%,Ta:0.2‑0.6wt.% ,Ge:3.0‑4.0wt.%,Sb：2.0‑4.0wt.%，Sc:1.0‑1.5wt.%, Sm:0.2‑0.4wt.%,余量为锌。

【技术特征摘要】
1.一种无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Li：0.5-0.8wt.%,Ta:0.2-0.6wt.%,Ge:3.0-4.0wt.%,Sb：2.0-4.0wt.%，Sc:1.0-1.5wt.%,Sm:0.2-0.4wt.%,余量为锌。2.根据权利要求1所述无锌花型耐氧化低活性Si钢热浸镀锌用锌合金，其特征在于包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨长江，
申请(专利权)人：广州宇智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44