新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金制造技术

本发明专利技术公开了新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金。按照重量百分比,该合金的成分为:Na:0.3‑0.5wt.%,Ti:1.5‑1.8wt.%,Ca:0.4‑0.8wt.%,Sn:15.0‑22.0wt.%,Y:0.2‑0.4wt.%,Yb:0.3‑0.5wt.%,P:0.1‑0.2wt.%，余量为铝。该热浸镀铝锡合金解决了目前热浸镀合金领域技术落后、产品质量差、生产成本高、能量耗费大等关键问题。在不久的将来，该材料必将在更多的领域得到更为广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】
新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金
本专利技术涉及合金
，具体地说，涉及一种铝锡合金。
技术介绍
钢筋混凝土是指通过在混凝土中加入钢筋网、钢板或纤维而构成的一种组合材料。钢筋锈蚀与混凝土的冻融循环会对混凝土的结构造成损伤。当钢筋锈蚀时，锈迹扩展，使混凝土开裂并使钢筋与混凝土之间的结合力丧失。当水穿透混凝土表面进入内部时，受冻凝结的水分体积膨胀，经过反复的冻融循环作用，在微观上使混凝土产生裂缝并且不断加深，从而使混凝土压碎并对混凝土造成永久性不可逆的损伤。公路桥梁的钢筋锈蚀现象较为常见，严重威胁着公路桥梁结构的安全性与耐久性。混凝土中钢筋的腐蚀给国民经济带来的损失十分惊人。据统计，世界上每年因腐蚀而失效的金属制品的重量约相当于金属年产量的三分之一。在工业发达的英美两国，因腐蚀造成的经济损失约占国民经济总产值的4%，我国由于钢材的防护措施实施不利，腐蚀造成的损失所占比例更大。由于腐蚀而造成严重事故等，这些间接损失比起被腐蚀金属本身的价值更是无法估量的。实施热镀锌工艺是目前世界上钢铁防腐蚀方法中最基本、最广泛的方法之一。通过热镀锌工艺在钢铁制品表面生成一层镀锌层，利用十分致密而又耐腐蚀的锌层，有效地将易腐蚀的钢基体与外界电解质隔离开，使工件免受外界电解质的腐蚀。即使当锌层表面不完整或有孔隙时，锌和铁以及周围的电解质构成原电池，此时锌仍为阳极，铁为阴极，锌不断的被溶解而被优先腐蚀，使得铁仍会受到保护。且镀层金属与基体金属基体间有良好的结合力，且具有较强的抗腐蚀性、成型性和装饰性。目前热镀锌防护已广泛应用于冶金、建材、电力、通讯、交通等国民经济各个领域。如冶金行业中的丝、钉、网、板、带:建材行业中的镀锌钢管;电力行业中的输变电铁塔;通讯行业中的邮电铁塔和交通行业中的高速公路护栏、电线杆。随着对热镀锌产品内在质量、外观质量、使用质量的要求不断提高，传统的热浸镀锌已经不能完全满足现有的日益严重的环境腐蚀需要。目前而言，更具有防腐能力的热浸镀合金体系是铝锡合金。热浸镀铝锡合金既有把钢基与环境分隔的屏障保护作用，又有优异的电化学防护性能，在各种大气中的抗蚀能力是同厚度热镀锌层的2-3倍，其加工成型性、涂挂性优于热浸镀锌产品和工艺。我国钢材热浸镀的发展与世界水平相比还存在一定的差距。现有热镀生产线多数存在技术落后、产品产量低、产品质量差、生产成本高、能量耗费大、环保措施不力，常造成严重环境污染等缺点，此类生产线难以满足我国国民经济腾飞的需要。通过先进的材料学设计是解决热浸镀合金在热浸镀生产过程中重大问题的解决方向之一。可以预计,新型的热浸镀合金能解决如上的工业难题,在不久的将来该类材料必将在更多的使用领域得的广阔的应用。
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620-640度大气条件下使用的新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金。按重量百分比计，合金的组成为Na:0.3-0.5wt.%,Ti:1.5-1.8wt.%,Ca:0.4-0.8wt.%,Sn:15.0-22.0wt.%,Y:0.2-0.4wt.%,Yb:0.3-0.5wt.%,P:0.1-0.2wt.%，余量为铝。上述新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；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600-700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600-700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5-8m/min。该铸锭可以当做热浸镀原料用于后续工序的薄板热浸镀处理，其中热浸镀的工作温度为620-640度，热浸时间为30-60秒。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）混凝土孔隙液是强碱性溶液(pH>12.5)，会使金属表面产生一层钝化膜，有效保护了钢筋不被腐蚀。但在实际情况下，会有多种气体和物质穿透混凝土向其内部渗透扩散。这些气体和物质溶解在孔隙液当中，或改变混凝土的性质，或改变内埋钢筋的工作环境，最终造成钢筋锈蚀，对混凝土造成很大的损害。沉淀在钢筋与混凝土邻接面处的锈蚀产物由于体积的膨胀(通常相对于原体积增大了2-10倍)，使得压力剧增，对混凝土造成直接的破坏。这些破坏从钢筋附近的混凝土开始，慢慢抵达外表面，直至表面出现锈斑，混凝土本身出现分层、碎裂，严重时甚至龟裂。传统的热浸镀锌合金，由于是两性金属且生成的氧化锌产物没有表面保护作用，因而在混凝土内使用的时候经常造成热浸镀锌层的溶解和消耗，大大降低了实际使用中热浸镀锌层的使用寿命。相对于传统的热浸镀锌或者锌铝合金，本专利提供了一种新型的热浸镀用铝锡合金。该新型合金在强碱性的混凝土内使用时，通过在表面形成致密的氧化物薄膜对钢筋起到了保护作用。（2）在延缓钢筋混凝土锈蚀时问上，以及在降低混凝土破裂和出现锈斑的危险上，热浸镀铝锡钢筋具有明显的优势。与普通钢筋相比，镀铝锡钢筋不受混凝土碳化的影响，其耐蚀能力大大超过普通钢筋。在耐久性好的基础上，其使用性总体上也相对优良。热镀铝锡钢筋在工艺及运输方面与其它防护方式相比有着明显的优势。在热镀铝锡过程中，被镀钢筋表面都可以无遗漏地镀到金属，包括较难触及的凹陷处和不封闭的内腔表面，且镀层厚度与其他部位相同甚至更厚，该镀层比其它涂层具有更好的依附性。与热浸镀锌和锌铝涂层相比，热镀铝锡层不仅结合力更好，而且表面硬度也更高，其在加工、运输和施工过程的保护也较简单。（3）在腐蚀性环境下工作时,合金热浸镀层的腐蚀产物逐渐积附在粉末间的孔隙和基体的表面上，这些水合物难溶于水，它们覆盖在涂层表面形成一层致密的凝胶状薄膜阻碍了氧原子、水分子等到达铁基体表面。可见,热浸镀铝锡合金镀层对腐蚀介质有良好的屏蔽作用，可以减弱了电化学腐蚀速度，使铁基体的消耗速度显著降低，从而也提高了涂层的阴极保护效率。该热浸镀铝锡合金经过合金成分优化后，可以有效地减少液相和固相间的表面张力，从而可得到光滑均匀无光斑的镀层。同时，合金元素可以净化晶界面减少晶间腐蚀，对提高腐蚀抗力。该合金的腐蚀电位与热浸镀锌层基本相同，但其腐蚀电流仅是传统锌合金镀层的0.3-0.4。镀层厚度减薄，毛刺、流痕减少，后续加工量变小，工作效率提高。使用该合金可在改善镀件表面质量的同时，达到降低镀层厚度、提高镀层的力学性能和防腐蚀性能的目的。具体实施方式实施例1一种新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金。按重量百分比计，合金的组成为Na:0.3wt.%,Ti:1.5wt.%,Ca:0.4wt.%,Sn:15.0wt.%,Y:0.2wt.%,Yb:0.3wt.%,P:0.1wt.%，余量为铝。上述新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；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600-700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600-700度保温静置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金；按照重量百分比,该合金的成分为: Na:0.3‑0.5wt.%,Ti:1.5‑1.8wt.%,Ca:0.4‑0.8wt.%,Sn:15.0‑22.0wt.%,Y:0.2‑0.4wt.%,Yb:0.3‑0.5wt.%,P:0.1‑0.2wt.%，余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金；按照重量百分比,该合金的成分为:Na:0.3-0.5wt.%,Ti:1.5-1.8wt.%,Ca:0.4-0.8wt.%,Sn:15.0-22.0wt.%,Y:0.2-0.4wt.%,Yb:0.3-0.5wt.%,P:0.1-0.2wt.%，余量为铝。2.权利要求1所述新型热浸镀低成本低能耗含Ti和Y铝锡合金，其特征在于包括如下冶炼步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；将如上配比的原...

【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