專利名稱：一種鋅鎳鈦鋁合金及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱鍍用鋅合金，具體涉及一種鋅鎳鈦鋁合金及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
目前熱鍍鋅所用鋅浴一般都采用鋅合金浴，鋅合金浴熱鍍鋅鍍層，具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，良好的表面質(zhì)量及優(yōu)異的結(jié)合性能和機(jī)械性能；但是對(duì)于熱鍍成分復(fù)雜的鋼材， 尤其是含硅鋼件，熱鍍鋅浴容易產(chǎn)生較多的鍍層質(zhì)量問題，如鍍層厚度不均勻、超厚現(xiàn)象、 圣德林效應(yīng)、色差等；雖然采用鋅_鋁(Zn-Al)系列合金和鋅-鎳(Zn-Ni)系列合金浴在一定程度上能改進(jìn)鍍層質(zhì)量，但是這種系列合金浴熱鍍工藝復(fù)雜、費(fèi)用高、熱鍍時(shí)間長(zhǎng)，尤其是對(duì)于成分復(fù)雜的鋼材批量熱鍍鋅，鍍層合格率低，還會(huì)影響生產(chǎn)進(jìn)度。
在Zn-Ni合金基礎(chǔ)上，目前已公開一系列鋅合金專利。專利CN 101942626A公開了一種 Zn-Ni-Bi 合金；專利 EP 696200465. I 公開了一種 Zn-Sn-Ni 合金；專利 EP 0951575 公開了一種Zn-Ni-V合金；專利CN 1271783A公開了一種Zn-Al-Ni-Si合金；專利CN 1082557C公開了一種含I 5 wt. %Sn+Bi和O. 025 O. 06 wt. % Ni的鋅合金；研究報(bào)道及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雖然合金對(duì)硅反應(yīng)性的抑制能力隨Ni含量的增加而增強(qiáng)，這些合金能較好地抑制娃含量為O. I wt. %鋼的娃反應(yīng)性，但對(duì)于娃含大于O. 2 wt. %的鋼浸鍍時(shí)，其對(duì)娃反應(yīng)性的抑制不明顯，鍍層厚度與熱浸鍍純鋅相近；而常規(guī)結(jié)構(gòu)鋼的硅含量都在O. 2 wt. % 以上，目前熱鍍鋅結(jié)構(gòu)鋼件中仍然普遍存在硅反應(yīng)性，而且，當(dāng)鋅浴中的Ni含量超過O. 08 wt. %時(shí)，由于形成Zn-Fe-Ni三元化合物，會(huì)增加鋅渣的形成量，甚至影響鍍層質(zhì)量。
盧錦堂等人還研究了鋅浴中添加Ti對(duì)熱鍍鋅層組織和性能的影響，認(rèn)為Ti不僅可以抑制含硅結(jié)構(gòu)鋼鍍鋅時(shí)合金層的快速生長(zhǎng)，還增加了鍍層的耐蝕性；最近，專利CN 102492913A公布了一種Zn-Mn-Ti合金添加劑；實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)Ti含量超過O. 05 wt. % 時(shí)，會(huì)與常規(guī)助鍍劑發(fā)生反應(yīng)而使鍍層表面質(zhì)量極差。發(fā)明內(nèi)容
目前還沒有鋅浴中Ni和Ti協(xié)同作用對(duì)鍍鋅層組織影響的研究報(bào)道和公開專利， 本專利通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究Ni和Ti協(xié)同作用對(duì)Q235鋼熱鍍鋅層組織的影響，優(yōu)化鋅浴成分，獲得了能很好抑制硅反應(yīng)性的Zn-Ni-Ti合金浴成分，本專利的目的在于提供一種制備 Zn-Ni-Ti合金浴的合金添加劑，向合金中添加少量的Al，可減少熔化時(shí)Ti和Ni因氧化耐導(dǎo)致的損耗，同時(shí)合金鋅浴中含有少量的Al可減少鋅浴表面氧化，增加鋅液流動(dòng)性，使用本專利發(fā)明的合金配制的合金鋅浴進(jìn)行浸鍍時(shí)，可顯著提高鍍層質(zhì)量和性能，降低鋅耗，減少鋅渣形成量,降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的是要克服上述技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種熱鍍工藝簡(jiǎn)單、熱鍍時(shí)間短、鋅耗低、鍍層質(zhì)量好的熱鍍用鋅鎳鈦鋁合金。
本發(fā)明的熱鍍用鋅鎳鈦鋁合金，其特征在于所述的鋅鎳鈦鋁合金的重量組份為O. 05 5. 0% Ni, O. 03 3. 0% Ti, O. 01 O. 5% Al，其余為 Zn。
所述的鋅鎳鈦鋁合金的制作步聚如下1)熔化將上述重量組份的Zn、Ni、Ti和Al加入到熔鍋中加熱3 4小時(shí)，加熱溫度 600 700°C，使Zn、Ni、Ti和Al完全熔化成鋅鎳鈦鋁合金熔液并攪拌均勻；2)撈渣從熔鍋中撈出鋅鎳鈦鋁合金熔液中的渣；3)澆鑄將無渣的鋅鎳鈦鋁合金熔液倒入澆鑄模內(nèi)，在常溫下冷卻成形為塊狀鋅鎳鈦招合金。
本發(fā)明的鋅鎳鈦鋁合金制作工藝簡(jiǎn)單、制作費(fèi)用低，鋅浴中加入本發(fā)明的鋅鎳鈦鋁合金，合金鋅浴的流動(dòng)性好，工件表面鍍層厚度均勻、無色差、無圣德林效應(yīng)、無鋅瘤、降低鍍層厚度，增強(qiáng)了合金鍍層的耐腐蝕性能和機(jī)械性能；縮短了熱鍍時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，提高了鍍層質(zhì)量和生產(chǎn)效率。


圖I為本發(fā)明的鋅鎳鈦鋁合金制作流程圖； 圖2為Q235鋼在Zn-o. 05%Ni -O. 03%Ti_0. 005%A1合金鋅浴中浸鍍后合金層厚度隨浸鍍時(shí)間的變化情況；圖 3 為 Q235 鋼在 Zn-0. 05%Ni-0. 03%Ti-0. 005%A1 鋅浴中浸鍍 O. 5，I, 2，3，5 分鐘后的鍍層組織；圖4為Q235鋼在Zn-0. 03%Ni -O. 02%Ti_0. 005%A1合金鋅浴中浸鍍后合金層厚度隨浸鍍時(shí)間的變化情況；圖5為Q235鋼在Zn-0. 03%Ni- O. 02%Ti_0. 005%A1鋅合金浴中浸鍍3分鐘后的鍍層組織。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I一種鍍用鋅鎳鈦鋁合金，其重量組份為I. 0%Ni、0. 6%Ti、0. 1%A1，其余為Zn。
實(shí)施例2一種鍍用鋅鎳鈦鋁合金，其重量組份為2. 5%Ni、l. 5%Ti、0. 3%A1，其余為Zn。
實(shí)施例3一種鍍用鋅鎳鈦鋁合金，其重量組份為I. 2%Ni、0. 8%Ti、0. 2%A1，其余為Zn。
實(shí)施例4一種鍍用鋅鎳鈦鋁合金，其重量組份為3. 6%Ni、2. 6%Ti、0. 3%A1，其余為Zn。
上述實(shí)施例的鋅鎳鈦鋁合金的制作步聚如下1)熔化將上述實(shí)施例的重量組份的Zn錠、Ni粒、Ti粒和Al錠投入到中頻無芯感應(yīng)電爐中加熱3. 5小時(shí)，加熱溫度650°C，使Zn、Ni、Ti、Al完全熔化成鋅鎳鈦鋁合金熔液并攪拌均勻；2)撈渣從熔鍋中撈出鋅鎳鈦鋁合金熔液中的渣，將撈出的渣放入渣桶中；3)澆鑄將溫度為650°C的無渣鋅鎳鈦鋁合金熔液倒入澆鑄模中，在常溫下冷卻成型為塊狀鋅鎳鈦鋁合金。
使用時(shí)，鋅錠鋅鎳鈦鋁合金按10 50 1的質(zhì)量比例加入到鋅鍋中溶化即形成新的鋅浴，這種鋅浴流動(dòng)好，使用這種鋅浴熱鍍成分復(fù)雜的鋼制工件，熱鍍質(zhì)量好，鋅耗低， 鍍層合格率高。
實(shí)施例5:將制備的Zn-1. 0%Ni-0. 6%Ti-0. 1%A1合金與0#鋅錠按I : 19的比例混合得到 Zn-0. 05%Ni-0. 03%Ti-0. 005%A1鋅合金浴，在450°C下，Q235鋼在該合金浴中浸鍍O. 5 5min厚的鍍層組織及合金層厚度變化如圖2和圖3所示，從圖中可以看出，Q235鋼在該合金浴中浸鍍后，沒有硅反應(yīng)性現(xiàn)象，合金層厚度生長(zhǎng)緩慢，即使浸鍍5分鐘后，合金層厚度也不超過50 μ m,因此，在生產(chǎn)過程中，鍍層厚度很容易得到控制，從圖3所示的合金層組織來看，在浸鍍初期，合金層主要由(層組成，只有很薄的S層，g卩ζ層得到了快速生長(zhǎng)。 隨著浸鍍時(shí)間的延長(zhǎng)，(層的快速生長(zhǎng)得到了抑制，S層在由擴(kuò)散控制的條件下隨浸鍍時(shí)間的增加呈拋物線生長(zhǎng)，δ層與ζ層的界面平整而且明顯，Q235鋼在該鋅浴中浸鍍3分鐘后，鍍層組織致密，合金層在40 μ m左右，是很理想的鍍層組織。
實(shí)施例6:將制備的Zn-1. 2%Ni-0. 8%Ti-0. 2%A1合金與0#鋅錠按I :39的比例混合得到 Zn-0. 03%Ni-0. 02%Ti-0. 005%A1鋅合金浴，在450°C下，Q235鋼在該合金浴中浸鍍O. 5 5min后的合金層厚度變化如圖4所示，合金層厚度的增加趨勢(shì)與實(shí)施例5中的幾乎一致，但該實(shí)施例中合金層的厚度略大一些，圖5為Q235鋼在Zn-0. 03%Ni-0. 02%Ti -O. 005%A1鋅合金浴中浸鍍3分鐘后的鍍層組織，其硅反應(yīng)性得到了抑制，但是合金層厚度相對(duì)于實(shí)施例5 中的合金層厚度要厚一些。
權(quán)利要求
1.一種鋅鎳鈦鋁合金，其特征在于所述鋅鎳鈦鋁合金的重量組份為O. 05 5. 0% Ni, O. 03 3.0% Ti，O. 01 O. 5% Al，其余為 Zn。
2.如權(quán)利要求I所述的一種鋅鎳鈦鋁合金的制備方法，其特征在于包括如下步聚O熔化將Zn、Ni、Ti和Al按配比加入到熔鍋中加熱3 4小時(shí)，加熱溫度600 7000C，使Zn、Ni、Ti和Al完全熔化成鋅鎳鈦鋁合金熔液并攪拌均勻；2)撈渣從熔鍋中撈出鋅鎳鈦鋁合金熔液中的渣；3)澆鑄將無渣的鋅鎳鈦鋁合金熔液倒入澆鑄模內(nèi)，在常溫下冷卻成形為塊狀鋅鎳鈦招合金。
3.如權(quán)利要求I所述的一種鋅鎳鈦鋁合金在熱浸鍍中的用途，其特征在于使用時(shí)，將鋅錠鋅鎳鈦鋁合金按10 50 1的質(zhì)量比例加入到鋅鍋中溶化即形成新的鋅浴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱鍍用鋅合金，具體涉及一種鋅鎳鈦鋁合金及其制備方法和用途。本發(fā)明的目的在于提供一種制備Zn-Ni-Ti合金浴的合金添加劑，向合金中添加少量的Al，可減少熔化時(shí)Ti和Ni因氧化耐導(dǎo)致的損耗，同時(shí)合金鋅浴中含有少量的Al可減少鋅浴表面氧化，增加鋅液流動(dòng)性，使用本發(fā)明發(fā)明的合金配制的合金鋅浴進(jìn)行浸鍍時(shí)，可顯著提高鍍層質(zhì)量和性能，降低鋅耗，減少鋅渣形成量，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C23C2/06GK102925751SQ201210420178
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者吳長(zhǎng)軍, 蘇旭平, 王建華, 涂浩, 彭浩平, 劉亞 申請(qǐng)人:常州大學(xué)