本发明专利技术公开了提供了一种Zn-Al-Mg-RE锌锭的制备方法，其包括下列步骤：制备Zn-Al-RE三元中间合金；在锌池中加入纯镁，待纯镁完全溶解；然后将制得的Zn-Al-RE三元中间合金加入上述加入了纯镁的锌池中，静置待Zn-Al-RE三元中间合金完全溶解；最后在成品模具中浇注成Zn-Al-Mg-RE锌锭。采用该制备方法可以低成本、快捷、方便的制得Zn-Al-Mg-RE四元合金锌锭，且Mg和RE元素的收得率均得到了大幅提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锌锭制备方法，尤其涉及一种四元合金锌锭制备方法。
技术介绍
一直以来，钢铁作为主要的结构材料在众多领域普遍应用。然而钢铁的致命缺点是容易在腐蚀性介质中产生锈蚀而失效。为了提高钢铁件的耐蚀性能，在钢铁件外部镀上一层锌、锌合金镀层成为目前最主要的防止钢基体腐蚀的方法。镀层发展经历了纯锌镀层、 Zn-Al镀层、Zn-Al-Mg镀层等几个阶段。相关文献资料表明，含Mg镀层耐蚀性能是纯锌镀层的几倍到二十多倍。在镀锌之前，需要先制备锌锭，提前制备好锌锭有两个方面的好处⑴在实际工业生产中，随着生产进行，锌在锌池中不断消耗，以锌锭的形式对锌池中消耗的锌及合金元素进行补给，有利于提高生产效率；(2)便于调节锌池成份。目前处于科技研究前沿的合金锌锭是Zn-Al-Mg-RE四元合金锌锭，但是 Zn-Al-Mg-RE锌锭很难制备，这是因为(I)四种元素的熔点相差较大，Al和Mg元素的熔点相近，分别为660°C、650°C，Zn 的熔点为420°C,稀土元素熔点在800°C以上，因此在锌液中加入Mg元素和稀土元素,需要提高锌液的温度，由于锌的饱和蒸气压较低，提高锌液温度导致锌液容易蒸发；(2)稀土元素在纯锌中的固溶度较小，因此加入后溶解相当缓慢，此外稀土的密度比锌液要小，加入后浮在锌液表面，形成氧化物，而氧化物熔点更高，固溶度更小，因此很难直接在锌液中加入稀土元素，这是锌锭制备的关键技术之一；(3)Mg元素和稀土在较高温度容易自燃，这给锌锭制备带来麻烦和危险，这是锌锭制备关键技术之二。在目前Zn-Al-Mg-RE四元合金制备过程中，解决上述问题的主要方法有对于Mg元素的加入(1)按照Mg合金的制备方法，把锌液温度提高至700°C左右， 不断向锌液表面通入保护气体，防止Mg在制备过程中燃烧。这种方法的缺点是温度高、操作麻烦、成本高、镁氧化严重，其排放的气体对大气具有污染；(2)在制备过程中加入一定量的覆盖剂，防止Mg燃烧，然而对于镀锌工业而言，加入覆盖剂会带入杂质，直接影响镀锌件的质量。对于稀土元素的加入(I)把稀土放入不锈钢盒中，压入锌液中，让稀土慢慢熔化；但是这种方法会把Fe元素带入锌液中，增加了锌锭的杂质成分。(2)把锌液浇在稀土上，包裹住稀土，然而放入锌液中，让其缓慢熔化。这种方法的缺点是在稀土尚未完全溶解之前，稀土表面的锌层在锌液中已经溶解，因此不能很好地实现向锌液中加入稀土元素这一目的。(3)把Zn、Mg、RE等元素放入真空感应炉中进行真空熔炼，这种方法的缺点是制备麻烦、成本高，且不符合工业化大批量生产的要求
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全新的Zn-Al-Mg-RE (La、Ce、或者La和Ce混合稀土)锌锭制备方法，使用本方法，可以快速、简单、高效地向锌液中添加Mg、RE元素，所制备的锌锭具有合金元素吸收率高，合金成份稳定性好、制备成本低等优点，适合热浸镀锌工业生产， 特别适合连续热浸镀锌。Zn-Al-Mg-RE锌锭制备主要步骤首先制备Zn-Al-RE (La、Ce或者La和Ce混合稀土 )三元中间合金；在锌池中加入纯镁，待纯镁完全溶解；然后将自制的Zn-Al-RE三元中间合金加入上述含镁的锌池中，静置待Zn-Al-RE三元中间合金完全溶解后；在石墨模具中浇注成Zn-Al-Mg-RE锌锭。需要了解的是，本技术方案中各合金元素的加入量是根据实际生产需要而确定， 并不是对本专利技术所要保护的技术方案的限制。本专利技术的技术核心是通过设计合理的添加步骤和次序，使得具有不同溶解度的金属元素均能共同溶解在锌液中，并最终形成稳定的 Zn-Al-Mg-RE四元合金锌锭。优选地，制备Zn-Al-RE (La、Ce或者La和Ce混合稀土)三元中间合金具体步骤为 将纯锌块加热熔化，然后将锌液温度升高到460-50(TC，加入纯铝，静置待纯铝充分溶解，再将锌液温度升高至520-540°C，最后把稀土加入锌液中，静置待稀土完全溶解后，在石墨模具中浇注成Zn-Al-RE三元中间合金。优选地，Zn-Al-Mg-Re (La.Ce或者La和Ce混合稀土)四元锌锭制备步骤将纯锌块加热熔化形成锌池，然后将锌池的温度升高到480-500°C，再将纯镁投入锌池，待其完全溶解，最后加入Zn-Al-La (La、Ce或者La和Ce混合稀土)三元中间合金，静置30分钟，稀土完全溶解，搅拌，捞去表面氧化皮等杂物，在模具中浇注成锌锭。为了获得较快的冷却速度和保证合金锌锭的纯度，选用石墨模具。优选地，所述成品模具为石墨模具。该石墨模具能够保证Zn-Al-Mg-RE锌锭的纯净度。本专利技术通过采用上述技术方案，较之现有的具有下列优点(I)本专利技术所述的制备方法在较低温度且不需要保护气体的情况下，向锌液中加入纯镁，从而避免了向高温锌液中添加镁所发生的严重氧化，甚至自燃现象，同时还增加了镁的吸收率；(2)本专利技术所述的制备方法在较低温度下向锌液中添加稀土元素，避免了向锌液中加入稀土元素时所发生的氧化以及自燃现象，此外还提高了稀土元素的吸收率。因此本专利技术所述的具有操作温度低、安全、高效的优点，能够极大地降低Zn-Al-Mg-RE四元合金锌锭的制备成本，具有非常好的经济前景。具体实施例方式实施例I(I)制备 Ζη_9· 5wt% ~5wt% La 三元中间合金表I. Zn-9. 5wt% Al~5wt% La三元中间合金所用原材料表元素ZnAlLa重量(g)132314783所用的材料Zn纯度为99. 99%, La纯度为99%、Al纯度为99. 99%。制备过程如下先把1323g纯锌表面氧化皮打磨掉，接着放入电阻炉内的高纯石墨坩埚中加热，炉温设定为450°C，升温速率约为7 V /min，锌块完全熔化后，把炉温设定为500°C，加入147g 经过表面打磨的纯铝，静置40分钟后，把炉温设定为540°C，再将83g表面氧化皮被打磨干净的稀土放入，此时由于稀土的密度大于含铝的锌液密度，稀土沉入锌液中，从而保护了稀土，防止其发生氧化，静置约I. 5小时，发现稀土已经完全溶解在锌液中，最后浇注成直径为25mm的圆棒。对制得的Zn-Al-La 三元合金采用 ICP (Inductively Coupled Plasma-AtomicEmission Spectgrometry)测试成份，结果如表 2 所不。表2. Zn-9. 5wt% Al~5% La三元中间合金实际含量元素AlLa含量(Wt % )8. 0454. 275计算Zn-Al-La三元中间合金吸收率Al 的吸收率=0.08045 X 100%=85%0.09466稀土 La 的吸收率=0.04275 X 100%=80%0.05344(2)向锌池中添加纯度为99. 9%的镁把经过打磨后的28800g锌锭放入电阻炉的石墨坩埚内，设定温度为500°C，加热速率为7V /min左右，锌液完全熔化后，捞去锌液表面氧化物等杂质，再把经过表面打磨的 300g纯Mg压入锌液中，大约不到10分钟，纯镁块完全溶入锌液中。(3)制备 Zn-0. 2wt% Al-lwt% Mg-0. Iwt% La 四元合金锌锭表3. Zn-0. 2wt% Al-Iwt % Mg-0. Iwt % La 锋淀制备原材料元素ZnZn-9. 5本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：储双杰，李保平，王俊，钱洪卫，刘昕，胡成杰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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