一种热浸镀铝硅镁钢件及其生产方法与流程

本发明涉及批量热浸镀铝钢件生产，具体涉及一种热浸镀铝硅镁钢件及其生产方法。

背景技术：

1、现有钢铁构件批量热浸镀铝的镀层金属基本为热浸镀纯铝，镀层品种单一，不能够满足在不同服役场景、不同变形量等复杂条件下的个性化要求。特别是要求耐腐蚀性能高、有变形量的场合。

2、本发明采用添加合金元素和优化热浸镀工艺结合的方法来提高铝合金镀层韧性和耐腐蚀性能，细化镀层组织，同时进一步提高镀层的成型性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供出一种热浸镀铝硅镁钢件及其生产方法，采用该方法生产的铝合金镀层构件，其镀层具备良好的成型性能，韧性良好，且镀层构件具备极好的耐腐蚀性能。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种热浸镀铝硅镁钢件，钢件镀层中合金成分按质量百分比计包括：si 0.1%～13.0%、mg 0.3%～5.0%，余量为al和不可避免的杂质。

4、还包括以下合金元素中的一种或几种：cu 0.1%～2.0%、mn 0.1%～0.4%、fe 0.5%～2.4%、ti 0.11%～2.50%。

5、镀层中si 0.1%～13.0%、mg 0.3%～5.0%、cu 0.1%～2.0%、mn 0.1%～0.4%、fe0.5%～2.4%、ti 0.11%～2.50%合金元素的加入，可以细化镀层组织，提高镀层的韧性，同时由于合金元素含量的上限控制，可以保证镀层具有较高的塑韧性，降低镀层的强度和硬度，提高成型性能。

6、镀层合金中加入si 0.1%～13.0%，可以有效的降低镀液温度，节约能源；镀液温度的降低，有助于降低钢件与镀液的反应程度，减少钢基体的侵蚀；可以有效降低镀层与钢基体之间的fe、al原子扩散速度，降低al-fe合金层的厚度；可以在镀层中形成si的片状组织，分隔al镀层，细化晶粒，提高镀层韧性；可以形成mg2si等析出物，细化镀层组织。

7、在镀层合金中加入mg0.3%～5.0%，可以大幅度的提高镀层的耐腐蚀性能，可以与al、si等元素共同形成共晶组织，细化镀层组织。mg元素的加入，可以有效改变合金镀层的腐蚀行为，在镀层表面形成致密的腐蚀产物层，该腐蚀产物层可以有效阻止腐蚀环境中的o原子、cl原子向镀层中的进一步扩散,从而大幅度提高镀层的耐腐蚀性能。

8、在镀层合金中加入cu 0.1%～2.0%，可以提高镀层的耐腐蚀性能，与al等元素结合形成al2cu、al2cumg，细化镀层组织，减少镀层中的原电池电位差，同时cu的加入可以提高镀层的抗菌性能，减少细菌滋生。

9、在镀层合金中加入mn 0.1%～0.4%，可以提高镀层的耐腐蚀性能，同时可以改善加工性能和热稳定性。

10、在镀层合金中加入fe 0.5%～2.4%，可以形成feal3和fe2al5等金属间化合物细化晶粒，提高耐磨性、耐高温性、耐热性能。在批量热浸镀条件下，铁元素可以增加镀层与基体的亲和力，提高镀层的粘附性能，避免漏镀。

11、在镀层合金中加入ti 0.11%～2.50%，可以与al元素一起形成致密的氧化物膜，提高镀层的耐腐蚀性能，同时可以改善加工性能和热稳定性，原因在于可以形成tial3相，具有极高的热稳定性，析出相具有细化晶粒作用。ti的加入可以降低密度。

12、一种热浸镀铝硅镁钢件的生产方法，工件→检查→盐酸除锈→水洗→助镀剂处理→干燥预热→熔融熔剂→热浸多元合金→扩散处理→冷却→打磨→包装入库，包括如下内容：

13、1）助镀剂溶液浓度为3wt%～10wt%，助镀剂溶液温度为60～80℃，助镀时间为浸泡1～3分钟。

14、助镀剂浓度太低，不能有效覆盖钢件表面形成保护，同时不能对钢件表面形成有效的活化；助镀剂浓度太高，会对钢件表面产生侵蚀，同时会使得助镀剂膜厚增加，不利于脱膜，增加工艺成本，降低溶液与工件之间的浸润性。

15、2）干燥预热温度为200～300℃；预热时间为：工件表面不见水分后再烘烤1～2分钟；总的时间一般在10～30分钟之间，具体取决于工艺节拍。

16、预热温度低于200℃，不能有效烘干表面水分，预热温度高于300℃，会使得助镀剂膜变质。

17、3）熔融熔剂处理：熔融熔剂的温度为600～700℃，处理时间为浸泡10～30分钟。

18、熔融熔剂的温度为600～700℃，主要是考虑到需要将钢件的温度提升，达到匹配热浸镀的温度，同时使得溶剂充分融化，与钢件有良好的浸润性，处理时间与钢件的大小与厚度相关，厚度大所需时间长，宗旨是使得钢件的温度均匀化。

19、4）热浸镀：多元合金液温度为600～750℃；浸渍时间为2～20分钟；浸镀方式为工装吊具悬吊、上下运动，提升速度为8～16m/min。钢件出铝锅后可以进行气体吹扫来改变镀层的厚度。

20、具体工艺参数根据工件的种类和用途而定。耐热用途取高温、长时间，这种情况下，镀层合金中的硅元素取下限，有利于合金层的快速形成与增厚；耐蚀用途取低温、短时间，镀层合金中的硅元素取上限，可以有效阻止铝铁合金层的生长。工件壁厚大或者一次浸镀重量多，则浸镀时间长，反之则短。提升速度影响镀层厚度，提升速度快，镀层厚。提升速度慢，镀层薄。

21、在镀层合金中加入ti、 cu等原子，在热浸镀的条件下，可以产生共格纳米析出tial3、al-cu等，从而强化了铝合金镀层，提高了镀层的强度。

22、5）扩散处理：扩散温度为400～850℃，扩散时间为0.1～3小时，扩散方式为加热炉中悬吊。将热浸多元合金后工件表面的铝硅镁合金转变为铝铁硅镁渗层，以使渗层厚度均匀；另外扩散处理还可以去除钢件的应力。

23、1～3小时的扩散处理，会使得合金镀层中共格纳米析出的粒子变成半共格析出或者完全析出，使得析出粒子对镀层的强化作用减弱，但是镀层铁含量的提高，会使得镀层依旧维持高强度、高硬度；0.1～1小时的扩散处理，会使得共格纳米析出的粒子保持下来，对镀层形成析出强化效果，得到高强度合金镀层。

24、在400℃以上进行扩散处理，可以使得共格纳米析出的粒子脱离共格和半共格关系，温度超过850℃，镀层铁含量太高，将会影响耐腐蚀性能，同时镀层硬度提高，韧性下降。

25、在热浸镀后的400～850℃扩散处理过程中，mg2si、al2cu、al2cumg等析出相与铝合金基体脱离共格和半共格关系，降低镀层的强度和硬度，提高成形性能。

26、6）工件根据强度要求，可以采用随炉冷、空冷及水冷等。

27、所述助镀剂的组成成分按重量份数包括：氯化钠20~45份、氯化钾 25~45份、氟化钠 5~10份、氟化钾 5~10份、氟化铝 2~10份、冰晶石 5~15份。

28、所述助镀剂的组成成分还含有以下物质中的一种或两种：氯化锂5~10份、氯化锌5~10份。

29、所述熔融熔剂的组成成分按重量份数包括：氯化钠30~39份、氯化钾30~39份、冰晶石10~20份、氟化钠5~10份、氟化铝5~10份。

30、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

31、本发明的批量生产热浸镀铝硅镁钢件，具有良好的韧性，成型性能优良，优异的耐腐蚀性能，具有高耐蚀长寿命。