一种钢丝热浸镀稀土锌合金及热浸镀方法技术

本发明专利技术涉及金属表面镀层技术领域，特别涉及一种钢丝热浸镀稀土锌合金及热浸镀方法。本发明专利技术采用热浸镀合金对钢丝热浸镀，且在热浸镀过程对热浸镀合金熔池施加脉冲磁场；所述热浸镀合金的组成为(质量分数%)：稀土Ce、La和Pr中的至少两种按质量1:1组成的稀土混合物或者稀土Ce、La和Pr按质量1:1：1组成的稀土混合物0.02-0.06%，Al4.0-4.5%，Ti0.11-0.2%，B0.05-0.10%，Sr0.01-0.05%，余量为Zn和不可避免的杂质；所述脉冲磁场的参数范围：脉冲宽度为80-100ms，作用频率为1-2Hz，脉冲磁场的峰值强度为11-15T。采用本发明专利技术即提高了镀层质量又节约了稀土等金属消耗，并且实施该发明专利技术的工艺简单，现有的工艺装备成熟，成本低，值得推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属表面镀层
，特别涉及。
技术介绍
锈蚀是钢铁材料损耗的重要方式，每年由于锈蚀而损失的钢铁材料多达数千万吨，而目前在金属表面热浸镀防腐层是提高金属抗腐蚀性能、减少金属腐蚀消耗的最有效办法；针对不同用途的钢铁材料，由于使用环境、材料结构和性能等方面的不同，目前采用的热浸镀金属涂层材料主要包括 系、稀土 Si系、Zn-Al系、Al系、稀土 Al系等，但对于钢丝，目前仍以热浸镀锌和热浸镀稀土锌为主；热浸镀锌采用传统的工艺，存在Si消耗大， 镀层不均勻、漏镀等问题；中国专利申请96120984. 4提出在Si液中加入小于1. 0%的稀土，可以有效提高Si液的润湿性，提高镀层质量、热浸镀效率和降低Si液消耗；随着社会发展对材料性能、生产率提高及成本降低这些要求的不断提高，单一加入稀土已经不能满足要求；成分为&1-5%A1-RE (镧铈稀土)的feilfan合金中因含有较高含量的铝，容易形成钝化层，镀层的抗腐蚀性能获得提升，因此，felfan合金获得了广泛的应用；但是，felfan合金的不足也是明显的其一是由于合金中Al含量高，热浸镀性能变差，容易出现漏镀现象， 虽然，该合金中添加了稀土能提高金属的润湿性，补偿了加铝导致的润湿性变差的影响，但稀土的价格因资源减少而越来越高，feilfan合金中加入1%左右的稀土对成本的影响越来越明显；其二是目前的稀土锌或稀土锌铝合金镀层的耐磨性有待提高，特别是用于钢绞线类的产品，镀层金属耐磨性差直接导致抗腐蚀性能和使用寿命的降低；因此，降低稀土使用量、引入镀层强化元素及采用其它手段提高镀层的强度和耐磨性能是目前迫切需要解决的问题。目前，提高镀层抗蚀性能和寿命的手段主要有提高镀层厚度和提高镀层致密度等手段；提高镀层厚度，无疑会增加生产成本；而现有技术中提高镀层致密度和强度的手段主要是采用加入强化元素如Ti、Ni等，Ti和M具有细化晶粒的作用，但是，如果钛剂在 Zn-Al合金中加入时间较长，会形成大尺寸的Al3Ti,严重影响效果和镀层质量，因此，提高镀层的强度和耐磨性需要在引入强化元素的同时，优化元素组成，并采用其它手段控制细化剂形成颗粒长大，并尽量降低镀层金属晶粒的尺寸是解决现有问题的主要出发点。本专利技术正是针对现有钢丝热浸镀稀土锌技术中存在的上述问题，从降低稀土使用量以节约成本和在热浸镀稀土锌合金中弓丨入强化元素并优化合金元素组成以及热浸镀过程采用外场细化晶粒和控制析出物等综合方法提高镀层的致密度和强度，从而提高镀层的耐腐蚀性、耐磨性和使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是专利技术一种用于钢丝热浸镀稀土锌的多元合金，且在热浸镀过程对熔体施加脉冲磁场的热浸镀方法，解决现有的钢丝热浸镀稀土锌存在的稀土消耗量大导致成本高、热浸镀金属润湿性差、镀层不均勻以及镀层合金元素不匹配导致的镀层耐腐蚀性差、强度低、表面不光滑等质量问题。实现本专利技术目的的方案设想是降低热浸镀合金中稀土元素的使用量，从而降低成本，微量稀土《O. 1%)在合金液中的作用是首先是提高合金液对钢丝的润湿性，随稀土含量增加到0. 1%以上，其对镀层晶粒具有细化和净化晶界的作用，但稀土含量高于0. 6%以后，稀土净化作用下降，甚至会污染合金液，在晶界的析出物多，同样会给晶界形成污染，所以本专利技术中降低稀土元素的添加量到0. 02-0. 06%的范围，主要利用稀土提高合金液的润湿性作用，其对晶粒细化和晶界净化的作用依靠添加其他元素Sr、Ti、B等和外场控制手段。合金液中的铝元素，其目的主要是用于提高镀层的耐腐蚀性，目前的felfan合金将热浸镀稀土锌铝合金中的铝控制在5%，是根据铝锌合金在5. 02%A1时存在Al-Si共晶，该共晶体具有好的抗蚀性能，但强度低，脆性高，因此本专利技术将合金中铝的含量控制在 4. 0-4. 5%，在保证抗腐蚀性的前提下以保证合金的润湿性，即可热浸镀性，因为热浸镀稀土锌合金中的铝会降低合金的热浸镀性，增加浸镀操作困难。合金液中引入Ti元素作为主要的一种强化元素，Ti可以和Al生成Al3Ti,也可以和B元素生成TM2，都可以起到异质形核核心的作用，从而实现镀层金属晶粒细化，但单一加入Ti，其含量不能超过0. 1%，因为Ti含量高过此值后，容易出现较大尺寸的Al-Ti脆性相，引起镀层不光滑，甚至出现镀层不连续并影响镀层质量，本专利技术同时引入另外一种元素 B, B优先和Ti反应生成TW2，可以控制大尺寸Al-Ti脆性相的出现，而且TW2本身就是一种比较理想的细化剂，另外B还可以提高合金液的润湿性，所以本专利技术中Ti元素含量提高到0. 11-0. 2%范围，相应的B元素的含量控制在0. 05-0. 10%范围。Sr元素作为降低稀土元素加入量后的必要补充元素，其作用是净化锌池，减少锌渣的产生和净化镀层组织的晶界，并具有晶粒细化和减少镀层锌渣缺陷的作用，研究证明， Sr加入量在0. 01-0. 05%比较理想，超过0. 05%以后，Sr具有一定副作用，影响镀层质量。如上所述，在热浸镀稀土锌合金方面，本专利技术的创新性在于降低了稀土元素含量， 并将铝含量控制在ai-ΑΙ共晶含量以下，同时引入Ti、B、Sr等元素，细化镀层金属晶粒和提高合金液的浸润性；但是，由于合金液中同时引入了 Al、Ti、B，传统的热浸镀过程中，对 Al3Ti和TB2颗粒的尺寸是无法控制的，大颗粒的Al-Ti相和Ti-B相会给合金液及镀层造成污染，影响镀层的光洁度和强度以及耐磨、耐蚀性能；因此，采用本专利技术的稀土锌多元合金进行热浸镀时，必须采用外场手段控制控制大尺寸Al-Ti相和Ti-B相的形成，使之真正起到细化晶粒和颗粒强度的作用。在热浸镀过程中，本专利技术引入专门设计的脉冲磁场作用，其选择脉冲磁场的原理如下脉冲磁场利用瞬态放电，在瞬间达到较高的磁场强度，在金属熔体内产生瞬态电磁振荡，这种瞬态电磁振荡产生的作用是瞬态电磁冲击力可以抑制大尺寸Al-Ti相和Ti-B相形成并使大尺寸相破碎分散；瞬态电磁冲击力对热浸镀金属的凝固过程具有显著的晶粒细化、净化晶界的作用；瞬态电磁力冲击振荡，改善了合金液与钢丝间界面的润湿条件，提高了金属液的可浸镀性，另外，脉冲磁场还具有净化熔体、脱气除渣的作用，这也有利于锌池中渣相的排除，提高镀层的洁净度等。基于上述思路和原理，实现本专利技术的技术方案是一种钢丝热浸镀稀土锌合金及磁场下热浸镀方法，其特征在于对钢丝热浸镀采用一种由稀土-Zn-Al-Ti-B-Sr组成的多元合金，所述的热浸镀合金组成为(质量分数％)稀土 Ce、La和ft·中的至少两种按质量1 :1组成的稀土混合物或者稀土 Ce、La和ft·按质量1 1 1 组成的稀土混合物，Al 4. 0-4. 5%, Ti 0. 11-0. 2%, B 0. 05-0. 10%, Sr 0. 01-0. 05%，余量为Si和不可避免的杂质；采用本专利技术的钢丝热浸镀稀土锌多元合金的热浸镀方法，与现有技术的区别在于在热浸镀过程对熔池施加脉冲磁场，所述脉冲磁场的参数范围脉冲宽度为80-100ms，作用频率为1-2 Hz，脉冲磁场的峰值强度为11-15T。因此，具体实施本专利技术的方法与目前钢丝热浸镀稀土锌的方法基本相同，其区别在于采用的热浸镀合金成分不同和在热浸镀过程对合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种钢丝热浸镀方法，其特征在于：采用热浸镀合金对钢丝热浸镀，且在热浸镀过程对热浸镀合金熔池施加脉冲磁场；所述热浸镀合金的组成为（质量分数％）：稀土Ｃｅ、Ｌａ和Ｐｒ中的至少两种按质量１：１组成的稀土混合物或者稀土Ｃｅ、Ｌａ和Ｐｒ按质量１：１：１组成的稀土混合物０．０２－０．０６％，Ａｌ　４．０－４．５％，　Ｔｉ　０．１１－０．２％，Ｂ　０．０５－０．１０％，Ｓｒ　０．０１－０．０５％，余量为Ｚｎ和不可避免的杂质；所述脉冲磁场的参数范围：脉冲宽度为８０－１００ｍｓ，作用频率为１－２　Ｈｚ，脉冲磁场的峰值强度为１１－１５Ｔ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凌云，赵颖坤，
申请(专利权)人：马鞍山鼎泰稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34