含硅即加即熔中间合金用于制备热浸镀Zn-6Al-3Mg-Si合金及其方法

本发明属于热浸镀锌合金，具体涉及一种含硅即加即熔中间合金及其热浸镀锌合金的制备方法

背景技术：

0、技术背景

1、热浸镀锌是一种有效提高金属材料耐腐蚀性能的工艺，其凭借低成本、工艺简单、镀层质量好等优点被广泛应用。含锌镀层在大气等环境下不易腐蚀且具有电化学保护特性，与常见的铁、铜、镍等金属相比具有更强的电负性，当金属基材表面的含zn镀层表面形成电化学腐蚀时，镀层中的金属zn会优先牺牲自己，从而实现保护金属基材的目的。锌铝镁合金是在热浸镀技术快速发展的大环境下出现的，常见的锌铝镁合金镀层产品包括superzinc(zn-4.5al-0.1mg)、superdyma(zn-11al-3mg-0.2si)和zam(zn-6al-3mg)。其中zam合金镀层的性能最为出众，镀层表面质量更优，其耐腐蚀性能比常规锌铝镁合金涂层高出5-10倍。zam镀层的使用率稳居同行业榜首，覆盖机械、家电和建筑等大部分行业。

2、研究表明：锌池中加入少量的si对热浸镀zn-6al-3mg中fe-al合金层起抑制作用，并且在镀层中形成mg2si相。在合金表面组织形成细化的富铝枝晶，使得热浸镀产品表面层组织更加均匀光洁，并且消除了粗大mgzn2相，消除其对合金镀层的不利影响。因此在本领域中，有较多含硅热浸镀zn-al-mg-si合金的制备。而目前，热浸镀锌合金生产过程中常以铝中间合金的方式加入微量元素，如al-10ti，al-3b，al-si中间合金等。如cn201410055643.6一种低铝热浸镀zn-al-mg-si合金及其制备方法，其中al0.5-2.0％、mg0.5-2.5％、si0-0.5％，余量为zn。其将锌液升温至680℃-700℃并保温后，先后将mg块和al块分别压入锌液中，待mg和al熔化后充分搅拌形成均匀zn-a1-mg合金液，其中需要680℃-700℃的高温制备热浸镀锌合金。而锌的熔点为419℃，锌从液态到气态一般分为如下几个温度区“430-550℃为熔融区；550-906℃为氧化区；大于906℃为挥化区”。由于本领域加入的中间合金的熔点通常为640-700℃，中间合金的高温熔融制备过程中锌熔体极易氧化，在液面炉壁产生大量氧化锌熔渣，造成金属锌等烧损大幅增加，影响后续热浸镀产品的质量。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种含硅即加即熔中间合金及热浸镀zn-6al-3mg-si合金的制备方法，本发明拟设计和制备低熔点的含硅中间合金，并以其用于制备含硅的zn-6al-3mg镀锌合金，在合金制备和热浸镀锌过程中可明显减少锌元素的烧损，同时提高镀锌合金锭和镀锌产品的质量。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、1.含硅即加即熔中间合金的制备方法，其特征在于：包括，

4、按zn-6al-3mg-ysi(y:0.60～2.0)理论质量百分比称量zn锭、mg锭和al-xsi(x:10～30)中间合金；

5、将称量好的zn块置于中频感应炉中加热至zn块熔化(440～460℃)搅拌1min，保温5min后，

6、随炉升温至720℃，依次将al-xsi(x:10～30)中间合金，mg块按压至合金液底部熔化，搅拌1min，保温10min后浇铸得到，所需即加即熔中间合金zn-6al-3mg-ysi(y:0.60～2.0)。

7、作为优选，选择al-10si中间合金，制备得到的zn-6al-3mg-ysi(y:0.66)含硅即加即熔中间合金，主成分与zn-6al-3mg接近，能满足足量的si元素加入合金在。

8、制备的中间合金zn-6al-3mg-xsi是为了向热浸镀zn-6al-3mg加入微量元素硅，无需加热热浸镀熔池，即加即熔，以避免提高温度对锌熔池造成的烧损。本发明制备的中间合金zn-6al-3mg-xsi的主成分与热浸镀zn-6al-3mg保持一致，实际操作允许出现差异，尽量减少误差值。

9、2.一种含硅即加即熔中间合金及热浸镀zn-6al-3mg-si合金的制备方法：包括，

10、按质量百分比称量zn-6al-3mg与即加即熔zn-6al-3mg-ysi中间合金；

11、将zn-6al-3mg合金块与优选的zn-6al-3mg-ysi(y:0.60～2.0)置于中频感应炉中加热至440～460℃搅拌1min，刮渣后保温10min，开始浇铸得到含硅元素的热浸镀锌合金zn-6al-3mg-zsi(z:0.01～0.2)。

12、作为优选方案，zn-6al-3mg-ysi(y:0.66)即加即熔中间合金制备得到的热浸镀锌合金zn-6al-3mg-zsi(z:0.09)，即按质量百分比分为：6.0wt.％al，3.0wt.％mg，0.09wt.％si，余量为zn。热浸镀锌合金zn-6al-3mg-zsi(z:0.09)的耐腐蚀性能最优。

13、本发明具有如下的有益效果：

14、本发明制备的含硅即加熔中间合金zn-6al-3mg-ysi(y:0.60～2.0)的熔点为375-390℃，属于低熔点的含硅中间合金，与纯锌(419℃)熔点相近，与zn-6al-3mg合金熔池温度基本相同，因此，采用所获含硅即加熔中间合金能够在较低温度下向热浸镀zn-6al-3mg合金熔池中加入硅元素，无需二次加热热浸镀熔池，实现即加即熔，减少锌的氧化烧损，保证热浸镀zn-6al-3mg产品质量。与传统以al-10si合金为原料制备zn-6al-3mg-si合金的工艺相比，以该种含硅元素的即加即熔中间合金在相对较低的温度下制备热浸镀zn-6al-3mg-si合金组织，减少锌的氧化烧损，同时还可以起到良好的显微组织细化效果，镀层组织中的铝枝晶组织能显著提高了合金镀层的耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种含硅即加即熔中间合金用于制备热浸镀zn-6al-3mg-si合金的方法，其特征在于：

2.如权利要求1所述的含硅即加即熔中间合金用于制备热浸镀zn-6al-3mg-si合金的方法，其特征在于：含硅即加即熔中间合金zn-6al-3mg-ysi的制备方法为：称量zn锭、mg锭和al-xsi中间合金；x＝10～20；将称量好的zn块置于中频感应炉中加热至440～460℃搅拌，保温后随炉升温至719～721℃，依次将al-xsi中间合金，mg块按压至合金液底部熔化，搅拌均匀，保温后浇铸，得到含硅即加即熔中间合金zn-6al-3mg-ysi；y＝0.60～2.0。

3.如权利要求2所述的含硅即加即熔中间合金用于制备热浸镀zn-6al-3mg-si合金的方法，其特征在于：al-xsi中间合金中x＝10，制备的含硅即加即熔中间合金zn-6al-3mg-ysi中硅元素含量为0.66wt.％。

4.如权利要求1-3任一项所述方法制备的热浸镀zn-6al-3mg-si合金，其特征在于：按质量百分比分为：6.0wt.％al，3.0wt.％mg，0.01～0.2wt.％si，余量为zn。

5.如权利要求4所述制备的热浸镀zn-6al-3mg-si合金，其特征在于：按质量百分比分为：6.0wt.％al，3.0wt.％mg，0.09wt.％si，余量为zn。

技术总结本发明涉及热浸镀锌技术领域，具体涉及含硅即加即熔中间合金用于制备热浸镀Zn‑6Al‑3Mg‑Si合金及其方法。针对Zn‑6Al‑3Mg合金制备过程中添加高熔点硅元素以及传统含硅中间易会造成，温度高导致锌元素烧损严重的问题，本发明提供一种含硅的即加即熔中间合金及以其为原料制备含硅热浸镀Zn‑6Al‑3Mg‑Si合金的方法。首先设计制备一种与纯锌熔点相近的即加即熔中间合金，在相对较低的温度下制备热浸镀Zn‑6Al‑3Mg‑Si合金组织，减少锌的氧化烧损，同时镀层组织中的铝枝晶组织能显著提高了合金镀层的耐腐蚀性能。技术研发人员：王建华,孙少伟,吴长军,陈军修,彭浩平,苏旭平受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17