一种热镀用锌合金及热镀锌方法
【专利摘要】本发明提供了一种热镀用锌合金，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.001-0.2wt%的Al、0.002-0.1wt%的Ni、0.001-0.1wt%的Mn、0.0005-0.001wt%的Ti、0.0005-0.002wt%的Cu、0.0005-0.01wt%的Si，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。本发明提供的热镀用锌合金，适用于各种复杂成分的钢材材质的热镀锌工艺，热镀后形成的合金镀层厚度均匀，无色差、无圣德林效应、无多余的锌瘤，具有较高的镀层质量，同时减少底渣的产生。
【专利说明】一种热镀用锌合金及热镀锌方法
【技术领域】
[0001]本发明属于热镀锌【技术领域】，具体涉及一种热镀用锌合金及热镀锌方法。
【背景技术】
[0002]随着军工、汽车、船舶、家电、建筑等行业的飞速发展，热镀锌产品的需求量在逐年增加，对产品品质的要求不断提高。热镀锌的原理为:将钢结构件清洗干净，然后溶剂处理，烘干后浸入锌液中，钢结构件表面的铁与熔融锌反应，在钢结构件表面形成合金镀层。为了降低成本，提高热镀锌产品的耐蚀性、表面特性以及良好的力学特性，同时减少底渣产生量，减少因打捞底渣产生的有效锌浪费，热镀锌合金技术呈现出了新的发展趋势。
[0003]例如，目前国内外热镀锌行业中，通过添加微量合金元素的合金镀层，其具有良好的表面质量，优良的抗蚀性能及优异的结合性能和机械性能。但随着钢材生产工艺的改进提高，钢材的成分较为复杂，这一变化导致传统的热镀锌出现一些镀锌质量问题，如镀层超厚现象、厚度不均匀、圣德林效应、色差等，同时其产生底渣较多，生产中多次打捞底渣，浪费较多的有效锌。另一方面，镀件的结构复杂，形状多变，如大管塔件，其多采用含硅锰较高的钢材，结构比单一的角钢、板材、扁钢、钢管等复杂，此种结构影响镀锌热量传递及锌液的流动，影响镀层的附着，对热镀锌合金提出更高的要求。由于大管塔件是输电线路最重要的结构件，需要承受很大力，厚度较一般钢材厚，直径达I米甚至更大，长度一般超过10米，形状分为圆形、方形，管塔两端 焊接承重结构(一般为圆盘、支撑脚等)。这种结构件热浸镀要求高，普通单一的锌合金较难达到要求，主要表现在镀锌过程中锌浴热量传递效果不佳，锌浴流动性差，镀层厚度偏厚，镀层有色差，镀层附着力差，镀层可能出现颗粒，镀层不光亮光洁等镀层质量问题。现有技术中，常用的用于热镀锌的锌合金主要有Zn-Al合金、Zn-Ni合金，其无法适用于复杂成分的钢材材质表面热镀工艺。对于含高娃高猛钢热浸镀圣德林效应Zn-Al合金、Zn-Ni合金效果不明显，热浸镀超过3分钟，镀层厚度超过200 μ m,出现镀层变脆，镀件局部附着力差，同时产生较多的底渣，从而有3-5%的锌浪费，得不到有效利用。
【发明内容】
[0004]本发明解决了现有技术中存在现有的锌合金无法适用于复杂成分和结构的钢材材质表面热镀、且产生较多底渣造成锌浪费的技术问题。
[0005]本发明提供了一种热镀用锌合金，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有 0.001-0.2wt% 的 A1、0.002-0.lwt% 的 Ni,0.001-0.lwt% 的 Mn、0.0005-0.001wt% 的 Ti,0.0005-0.002wt% 的 Cu,0.0005-0.01wt% 的 Si，余量为 Zn 及锌合
金所带的不可避免的杂质。
[0006]本发明还提供了一种热镀锌方法，包括将待镀基材置于熔融的本发明提供的热镀用锌合金中，在待镀基材表面形成镀层。
[0007]本发明提供的热镀用锌合金，通过发明人对锌合金中各组分的种类和含量进行适当选择，具体为在锌浴中添加适量的Al、N1、Mn、Cu、S1、Ti微量元素，得到的本发明提供的热镀用锌合金，适用于各种复杂成分以及复杂形状的钢材材质，在其热镀过程中均能有效控制锌铁合金层的过快生长，同时还能降低合金熔点，使得本发明提供的热镀用锌合金熔融后形成的合金锌浴具有较高的流动性，镀层的自由层变薄，同时能有效提高合金镀层的耐蚀性和机械性能，使合金镀层的厚度更均匀，无色差、无圣德林效应、无多余的锌瘤，具有较高的镀层质量，同时减少底渣的产生，节约用锌，降低镀锌成本。
【具体实施方式】
[0008]本发明提供了一种热镀用锌合金，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有 0.001-0.2wt% 的 A1、0.002-0.lwt% 的 Ni,0.001-0.lwt% 的 Mn、0.0005-0.001wt% 的 Ti,0.0005-0.002wt% 的 Cu,0.0005-0.01wt% 的 Si，余量为 Zn 及锌合
金所带的不可避免的杂质。
[0009]本发明的发明人通过大量实验发现，本发明提供的热镀用锌合金，通过对锌合金中的组分种类和含量进行适当选择，具体为在锌浴中添加适量的Al、N1、Mn、Cu、S1、Ti微量元素，得到的本发明提供的热镀用锌合金，适用于各种成分和形状均十分复杂的钢材材质，在其热镀过程中均能有效控制锌铁合金层的过快生长，同时还能降低合金熔点，使得本发明提供的热镀用锌合金熔融后形成的合金锌浴具有较高的流动性，镀层的自由层变薄，同时能有效提高合金镀层的耐蚀性和机械性能，热镀后形成的合金镀层的厚度更均匀，无色差、无圣德林效应、无多余的锌瘤，具有较高的镀层质量。
[0010]本发明提供的热镀用锌合金中，通过Al、N1、Mn、Cu、Si的协同效应，其一方面可以降低使用价格相对昂贵的Ti从而降低原料成本；另一方面该热镀用锌合金对于含高硅高锰钢热浸镀圣德林效应明显效果，有效抑制了钢材中硅锰元素促进锌铁合金层过快生长的不良影响，热浸镀超过3分钟，镀层均匀，厚度能控制在160 μ m左右，镀层韧性好，镀件局部附着力良好，有效地解决了结构复杂的大管塔件镀层附着力差的问题，同时减少底渣的产生。
[0011]作为本领域 技术人员的公知常识，本发明提供的热镀用锌合金中还带有不可避免的杂质，该杂质以通常含量存在，本发明没有特殊要求。
[0012]作为本发明的第一种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有 0.001wt% 的 A1、0.002wt% 的 Ni,0.lwt% 的 Mn,0.0005wt% 的 Ti,0.002wt%的Cu、0.0005wt%的Si,余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0013]作为本发明的第二种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有 0.005wt% 的 A1、0.0008wt% 的 Ti,0.lwt% 的 Ni,0.005wt% 的 Mn,0.0005wt%的Cu、0.0005wt%的Si,余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0014]作为本发明的第三种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有 0.01wt% 的 A1、0.0009wt% 的 Ti,0.08wt% 的 Ni,0.02wt% 的 Mn,0.001wt%的Cu、0.003wt%的Si,余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0015]作为本发明的第四种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有 0.lwt% 的 A1、0.0007wt% 的 Ti,0.02wt% 的 Ni,0.05wt% 的 Mn,0.0015wt%的Cu、0.008wt%的Si,余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0016]作为本发明的第五种优选实施方式，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有 0.2wt% 的 A1、0.001wt% 的 Ti,0.002wt% 的 Ni,0.lwt% 的 Mn,0.002wt% 的Cu、0.01wt%的Si,余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0017]本发明还提供了一种热镀锌方法，包括将待镀基材置于熔融的本发明提供的热镀用锌合金中，在待镀基材表面形成镀层。
[0018]如前所述，本发明提供的热镀锌方法中，通过对热镀用锌合金的组分进行适当选择，使得其适用于各种复杂成分以及复杂形状钢材材质表面的热镀锌处理，因此本发明提供的热镀锌方法适用于各种形状复杂的待镀基材，例如大管塔件以及其它各种输电线路中常见的结构件，但不局限于此。需要指出地是，本发明提供的热镀锌方法对普通结构或简单结构的待镀基材表面热镀锌同样适用，例如其可以实现普通角钢或普通槽钢表面的热镀锌处理，本发明中不再赘述。
[0019]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅为本发明的优选实施方式，并不用于限定本发明。
[0020]实施例1
一种热镀用锌合金 SI，其成分为 Al:0.001wt% ；Ni:0.002wt% ；Mn:0.lwt% ；Ti:0.0005wt% ；Cu:0.002wt% ；S1:0.0005wt% ;余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0021]采用本实施例的热镀用锌合金SI对带直角底座的高硅高锰钢大管塔件热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为150-170 μ m,附着力测试良好，镀层光亮光洁，基本无底渣产生。
[0022]实施例2
一种热镀用锌合金 S2，其成分为 Al:0.005wt% ；N1:0.lwt% ；Mn:0.005wt% ；Ti:0.0008wt% ；Cu:0.0005wt% ；S1:0.0005wt% ;余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0023]采用本实施例的热镀用锌合金S2对带四个加固脚的高硅高锰钢大管塔件热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为130-160 μ m,附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣。
[0024]实施例3
一种热镀用锌合金 S3，其成分为 Al:0.01wt% ； Ni:0.08wt% ；Mn:0.02wt% ；T1:0.0009wt% ；Cu:0.001wt% ；S1:0.003wt% ;余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0025]采用本实施例的热镀用锌合金S3对两端带圆盘的高硅高锰钢大管塔件热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为110-140 μ m,附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣。
[0026]实施例4
一种热镀用锌合金 S4，其成分为 Al:0.lwt% ； Ni:0.02wt% ；Mn:0.05wt% ；Ti:0.0007wt% ；Cu:0.0015wt% ；S1:0.008wt% ;余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0027]采用本实施例的热镀用锌合金S4对两端和中部带焊接加固钢片的高硅高锰钢大管塔件热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为100-130 μ m,附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣。
[0028]实施例5
一种热镀用锌合金 S5，其成分为 Al:0.2wt% ； Ni:0.002wt% ；Mn:0.lwt% ；Ti:0.001wt% ；Cu:0.002wt% ；S1:0.01wt% ;余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0029]采用本实施例的热镀用锌合金S5对方形高硅高锰钢大管塔件热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为90-120 μ m,附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣。
[0030]实施例6
一种热镀用锌合金 S5，其成分为 Al:0.2wt% ； Ni:0.002wt% ；Mn:0.lwt% ；Ti:0.001wt% ；Cu:0.002wt% ；S1:0.01wt% ;余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0031]采用本实施例的热镀用锌合金S5对普通角钢热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为60-75 μ m，附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣。
[0032]实施例7
一种热镀用锌合金 S4，其成分为 Al:0.lwt% ； Ni:0.02wt% ；Mn:0.05wt% ；Ti:
0.0007wt% ；Cu:0.0015wt% ；S1:0.008wt% ;余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
[0033]采用本实施 例的热镀用锌合金S4对普通的槽钢热浸镀3分钟，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为58~75 μ m,附着力测试良好，镀层光亮光洁，产生极少底渣。
[0034]以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有 0.001-0.2wt% 的 A1、0.002-0.lwt% 的 Ni,0.001-0.lwt% 的 Mn,0.0005-0.001wt%的T1、0.0005-0.002wt%的Cu、0.0005-0.01wt%的Si，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.001wt%的Al、0.002wt%的N1、0.lwt%的Mn、0.0005wt%的Ti,0.002wt%的Cu、0.0005wt%的Si，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.005wt%的A1、0.0008wt%的Ti,0.lwt%的Ni,0.005wt%的Mn,0.0005wt%的Cu、0.0005wt%的Si，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.01wt%的A1、0.0009wt%的Ti,0.08wt%的Ni,0.02wt%的Mn、0.00lwt%的Cu、0.003wt%的Si,余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.lwt%的A1、0.0007wt%的T1、0.02wt%的N1、0.05wt%的Mn、0.0015wt%的Cu、0.008wt%的Si，余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的热镀用锌合金，其特征在于，以热镀用锌合金的总质量为基准，所述热镀用锌合金中含有0.2wt%的A1、0.001wt%的Ti,0.002wt%的Ni,0.lwt%的Mn、0.002wt%的Cu、0.01wt%的Si,余量为Zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
7.一种热镀锌方法，其特征在于，包括将待镀基材置于熔融的权利要求1-6任一项所述的热镀用锌合金中， 在待镀基材表面形成镀层。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述待镀基材为大管塔件。
【文档编号】C22C18/00GK103602939SQ201310611394
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】张伟, 陈顺, 张德晶, 李正明, 匡立春, 林文军, 刘滨萍, 吕娟, 李迪汉 申请人:株洲冶炼集团股份有限公司