【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锌合金材料，尤其是涉及一种耐腐蚀锌合金材料及其制备方法。
技术介绍
1、锌合金材料是一种以锌为主要成分，添加铝、铜等元素形成的合金材料，因其良好的铸造性能、机械强度和相对较低的成本，在汽车零部件、建筑五金件、电子电器产品及日常用品等多个领域有着广泛的应用。然而，锌本身是一种较为活泼的金属，在潮湿环境下容易与空气中的氧气反应生成氧化锌，进而进一步转化为碱式碳酸锌，导致表面形成疏松的腐蚀产物，削弱了锌合金材料的整体结构。同时在某些情况下，锌合金材料会发生晶间腐蚀，特别是在含有氯离子的环境中，其腐蚀速度显著加快。这种不耐腐蚀性限制了锌合金材料在一些对耐久性和可靠性要求较高的应用场景中的使用，如航空航天、海洋工程等领域。为了延长锌合金材料的使用寿命、拓宽其应用范围并提升产品质量，改善其耐腐蚀性能显得尤为迫切。因此，有必要进一步提升锌合金材料的耐腐蚀性，克服现有锌合金材料在耐腐蚀性方面的不足，从而进一步拓宽锌合金材料的应用领域，满足不同行业对锌合金材料的需求。
技术实现思路
1、为了进一步提升锌合金材料的耐腐蚀性，本申请提供了一种具有良好的耐腐蚀性能的锌合金材料。本申请通过特定配比的合金组分以及精细的制备工艺，不仅保持了锌合金原有的良好铸造性能和机械强度，还显著提高了锌合金材料的耐腐蚀性，延长了使用寿命，拓宽了其应用范围。
2、第一方面，本申请提供的一种耐腐蚀锌合金材料采用如下的技术方案：
3、一种耐腐蚀锌合金材料，包括以下质量百分比的组分：8%~11%
4、上述技术方案中，本申请通过上述配方设计，显著提升了锌合金的耐腐蚀性能。其中，铝形成致密的氧化铝保护膜，有效阻止外界腐蚀介质与基体金属接触，并细化晶粒；铜增强硬度和强度但不过量以保持延展性；镍细化晶粒并抑制有害相生成，减少局部腐蚀；钛作为有效的晶粒细化剂，提高强度和韧性，增强抗腐蚀能力；钴促进钝化膜的形成，特别是在含氯离子环境中提高锌合金材料的稳定性，增强钝化膜的稳定性，防止膜的破裂和剥落；镧和镝作为稀土元素，能够提高电极电位，并在表面形成致密氧化层，两者协同作用稳定钝化膜，使得钴能够更有效地促进钝化膜的形成和维持其完整性，减少腐蚀产物生成；硅化锰则能够在熔炼过程中去除熔体中的氧，减少氧化物夹杂，并帮助镧和镝更好地发挥其净化和细化晶粒的作用，同时也保证了钴能在表面形成稳定的钝化膜，因为减少了由于氧化物夹杂可能导致的局部不均匀性。本申请通过这些元素之间的协同作用共同减少了腐蚀介质对锌合金材料的影响，使得锌合金材料在复杂环境下表现出良好的耐腐蚀性能。
5、优选的，包括以下质量百分比的组分：9.476%铝、0.382%铜、0.217%镍、0.018%钛、0.023%钴、0.019%镧、0.001%镝、0.004%硅化锰，余量为锌。
6、优选的，所述硅化锰的粒径为10~30nm。
7、第二方面，本申请提供的一种耐腐蚀锌合金材料的制备方法采用如下的技术方案：
8、一种耐腐蚀锌合金材料的制备方法，包括以下步骤：
9、步骤1：按质量百分比分别取铝源、铜源、镍源、钛源、钴源、稀土源、硅化锰和纯锌进行配料；
10、步骤2：将铝源、铜源、镍源、钛源、钴源、镧源、镝源、硅化锰和纯锌熔炼，并从炉内取样，进行炉前分析，合格后进行下道工序；
11、步骤3：将步骤2所得熔体浇注后得到铸锭；
12、步骤4：将步骤3所得铸锭保温2~3h后，自然冷却，得到耐腐蚀锌合金材料。
13、上述技术方案中，本申请通过精细的制备工艺，通过步骤1的配料，通过步骤2的熔炼和炉前分析，通过步骤3的浇注和步骤4的保温和自然冷却，确保了各组分在合金中的均匀分布，有助于提高锌合金材料的机械性能和耐腐蚀性。本申请的制备方法不仅工艺简单、易于控制，而且制备出的耐腐蚀锌合金材料性能良好，具有广阔的应用前景。
14、优选的，所述铝源是zn-al-cu三元中间合金；所述铜源是电解铜和zn-al-cu三元中间合金；所述镍源是zn-ni-ti三元中间合金；所述钛源是zn-ni-ti三元中间合金；所述钴源是co-zn中间合金；所述镧源是la-zn中间合金；所述镝源是纯镝。
15、上述技术方案中，本申请通过选用特定的中间合金作为原料，能够确保合金组分的精确控制和均匀分布，避免了因原料不纯或配比不当而导致的性能下降。同时，这些中间合金的引入还有助于改善熔炼过程中的流动性，减少铸造缺陷，进一步提升锌合金材料的整体性能。
16、优选的，所述步骤2的具体操作如下：先将燃气炉升温至450~500℃，加入纯锌，并逐渐升温至600~650℃，至纯锌完全熔化，然后逐渐升温至650~700℃，加入铝源、铜源至完全熔化并搅拌至混合均匀，接着升温至700~750℃，加入镍源、钛源至完全熔化并搅拌至混合均匀，再升温至750~800℃，加入钴源、镧源、镝源至完全熔化并搅拌至混合均匀，接着维持炉温在750~800℃，加入硅化锰并充分搅拌，最后从炉内取样，进行炉前分析，合格后进行下道工序。
17、上述技术方案中，本申请通过严格控制步骤2的熔炼温度和加入顺序，确保了各组分在熔体中的均匀熔化和混合，避免了因组分分布不均而导致的性能差异。同时，通过维持一定的炉温并充分搅拌，使得硅化锰能够均匀分散于熔体中，充分发挥其去除氧和细化晶粒的作用。
18、优选的，步骤3的浇注温度为680~720℃。
19、上述技术方案中，通过控制浇注温度，能够在保证合金流动性的同时，避免过高的温度导致的组织粗化和性能下降。
20、优选的，步骤4的保温温度为350~400℃。
21、上述技术方案中，通过在此温度范围内进行保温，能够使得铸锭中的相变充分进行，进一步细化组织，提高合金的性能。同时，自然冷却的方式也有助于减少热应力，避免裂纹等缺陷的产生。
22、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
23、通过特定配比的合金组分，通过各组分之间的协同作用共同减少了腐蚀介质对锌合金材料的影响，使得锌合金材料在复杂环境下仍能保持良好的耐腐蚀性能，延长了锌合金材料的使用寿命，拓宽了其应用范围；
24、通过精细的制备工艺，保持了锌合金材料原有的良好铸造性能和机械强度，有助于提高锌合金材料的耐腐蚀性。
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1.一种耐腐蚀锌合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：8%~11%铝、0.25%~0.45%铜、0.1%~0.3%镍、0.01%～0.02%钛、0.01%~0.03%钴、0.01%~0.03%镧、0.001%~0.002%镝、0.003%~0.005%硅化锰，余量为锌。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：9.476%铝、0.382%铜、0.217%镍、0.018%钛、0.023%钴、0.019%镧、0.001%镝、0.004%硅化锰，余量为锌。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌合金材料，其特征在于，所述硅化锰的粒径为10~30nm。
4.一种如权利要求1~3任一项所述的耐腐蚀锌合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀锌合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝源是Zn-Al-Cu三元中间合金；所述铜源是电解铜和Zn-Al-Cu三元中间合金；所述镍源是Zn-Ni-Ti三元中间合金；所述钛源是Zn-Ni-Ti三元中间合金；所述钴源是Co
6.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀锌合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的具体操作如下：先将燃气炉升温至450~500℃，加入纯锌，并逐渐升温至600~650℃，至纯锌完全熔化，然后逐渐升温至650~700℃，加入铝源、铜源至完全熔化并搅拌至混合均匀，接着升温至700~750℃，加入镍源、钛源至完全熔化并搅拌至混合均匀，再升温至750~800℃，加入钴源、镧源、镝源至完全熔化并搅拌至混合均匀，接着维持炉温在750~800℃，加入硅化锰并充分搅拌，最后从炉内取样，进行炉前分析，合格后进行下道工序。
7.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀锌合金材料的制备方法，其特征在于，步骤3的浇注温度为680~720℃。
8.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀锌合金材料的制备方法，其特征在于，步骤4的保温温度为350~400℃。
...【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀锌合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：8%~11%铝、0.25%~0.45%铜、0.1%~0.3%镍、0.01%～0.02%钛、0.01%~0.03%钴、0.01%~0.03%镧、0.001%~0.002%镝、0.003%~0.005%硅化锰，余量为锌。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：9.476%铝、0.382%铜、0.217%镍、0.018%钛、0.023%钴、0.019%镧、0.001%镝、0.004%硅化锰，余量为锌。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌合金材料，其特征在于，所述硅化锰的粒径为10~30nm。
4.一种如权利要求1~3任一项所述的耐腐蚀锌合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀锌合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝源是zn-al-cu三元中间合金；所述铜源是电解铜和zn-al-cu三元中间合金；所述镍...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志强，蔡木森，郑华山，
申请(专利权)人：广州市奥金金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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