一种热浸镀用锌钛合金的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锌钛合金的熔炼方法，包括一种熔盐覆盖剂的配合使用，属于合 金制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 热浸镀工艺是一种经济有效的金属结构件防腐蚀处理方法。热浸镀铝锌合金镀层 具有良好的耐蚀性和阴极保护能力，在建筑业、汽车、家用电器、造船业、电气业等多个领域 得到广泛应用。为了提高镀层的耐蚀性、成品率和美观度，实际生产中还会向镀液中添加如 钛、银、镍、稀土等合金元素。在错锌合金镀液中添加微量的Ti元素，能减小镀层表面锌花 直径，避免含脆性相的中间合金层变厚。含Ti的铝锌镀层钢板表面美观、加工性能良好，得 到市场广泛认可。除了铝锌合金镀层，其他锌合金镀层都可以通过添加含Ti的细化变质剂 减小表面锌花尺寸，提高美观度和加工性能。
[0003] 在实际生产中，目前选用的细化变质剂是钛丝或铝钛合金（5.0 wt.%Ti)。由于纯 钛金属熔点很高（1668°C )，加入镀液后需要很长的保温时间，生产效率较低。而铝钛合金的 融化温度也很高（>l〇〇〇°C );且铝钛合金密度（〈2. 8g/cm3)小于镀液密度（>3g/cm3)，合金加 入锌锅后会漂浮在镀液表面，不利于合金的溶解和Ti元素的补充。另外，镀液中的Ti浓度 有最佳范围，过低会导致镀层锌花过大，产品质量下降；过高则造成锌锅中锌渣增加，生产 成本提高。因此，选择合适的细化变质剂，快速、精确调控镀液中Ti含量十分重要。
[0004] 锌钛合金（Ti含量0. 1-3. 0 wt. %)可作为理想的细化变质剂。一方面是因为其固 相线温度仅为490°C，低于镀液温度（>560°C )，加入镀液后能很快熔化；另一方面是因为锌 钛合金密度（>7g/cm3)大于镀液密度（<4g/cm 3)，加入锌锅后会沉入底部，使得钛元素的添 加更有效。但是锌钛合金的熔炼十分困难，在熔炼过程中既要克服的金属氧化问题，还需 在金属Ti完全熔化的前提下减少Zn的挥发。目前已报道的中国专利97109545. 0和中国 专利201010204115. 4在熔炼锌钛合金过程中都未能解决金属的氧化和挥发问题。在专利 201010204115. 4中使用感应加热炉，设备成本较高，且Zn液中的固体Ti可能发生过热导致 Zn的大量蒸发，具有一定的危险性，不适合大批量生产锌钛合金。
[0005] 本发明所要解决的问题是在熔炼锌钛合金过程中减少金属液的氧化和挥发。熔盐 覆盖法制备锌钛合金，低密度的熔盐覆盖剂浮于高密度的金属液表面，有效隔绝空气，减少 金属在熔炼过程中的氧化和挥发。
【发明内容】
[0006] 本发明目的是开发一种低成本工业化制备锌钛合金的生产方法，并将锌钛合金作 为细化变质剂用于热浸镀生产，实现热浸镀液中Ti含量的快速补充。
[0007] 发明了一种热浸镀用锌钛合金的制备方法，其特征在于具有以下的过程及步骤： a. 按重量比称量纯锌、纯钛，钛的含量控制在0. 1-5. 0 wt. %，锌含量为95-99. 9 wt. % ; b. 将熔盐覆盖剂置于坩埚中，加热至650-800°C，保温20-40min融化。所述的熔盐覆 盖剂的组成配方为：使用氯化物盐类CaCl2 50-55wt.%、NaCl 35-45 wt.%、KCl 1-10 wt.%; c. 将纯锌、纯钛加入坩埚，在700-900°C下，恒温l_8h熔炼，期间每隔10-30min进行一 次搅拌； d. 将合金液随炉冷却或将炉温降至600-650°C进行浇注，得到锌钛合金。
[0008] 其中，步骤d.中所述的锌钛合金，钛的含量为0. 1-5. 0 wt. %，优选的Ti含量为 0. 5-2. 0 wt. %。纯锌可选用锌粒、锌块或锌片，纯钛可选用泡沫钛、海绵钛、钛丝或钛粒。
[0009] 该方法还可用于制备包含V、Ni、Sr、B、Zr、Cr、Mn、La、Ce等高恪点元素的锌合金。
[0010] 与现有技术相比较，本发明提供的锌钛合金制备方法有如下优点： 1. 该方法可用于制备包含Ti、V、Ni、Sr、B、Zr、Cr、Mn、La、Ce等高恪点元素的锌合金； 2. 在熔炼过程中，液态金属一直受覆盖剂保护，有效减少合金在熔炼过程中的氧化和 挥发，制备的合金实际成分与设计值相对误差小； 3. 该方法操作简单，对设备要求低，可以用于实验室简单制备和工业化生产，相比于感 应熔炼法，成本降低明显，有良好的工业应用前景； 4. 该方法可以根据实际需要调整熔炼保温的时间，并得到充分搅拌，合金各区域成分 一致性较好； 5. 该方法所制备的锌钛合金是理想的细化变质剂，可以实现镀液Ti含量ppm级调控， 用于缩小热浸镀铝锌合金镀层枝晶和锌花，具有实际应用价值。
[0011]与现有技术相比较，使用本发明所述的锌钛合金作为细化变质剂用于热浸镀生产 有如下优点： 1. 锌钛合金熔点低，因此该细化变质剂可以在镀液中快速融化； 2. 锌钛合金密度大，合金加入锌锅后不会上浮，添加更有效； 3. 锌钛合金对钛元素的有效添加，可以实现对镀液中钛含量进行ppm级调控。
[0012] 与现有技术相比较，本发明提供的氯化物熔盐覆盖剂有如下优点： 1. 成本低廉，易于制备； 2. 具有较好的保温效果，且使用过程中不会产生有毒气体； 3. 熔点低，有更大的可操作工艺窗口，在合金随炉冷却过程中能提供更好的隔绝空气 效果； 4. 流动性好，制备的锌钛合金中几乎没有夹杂物，可以节省精炼步骤。
【附图说明】
[0013] 图1为Zn-lTi合金SEM照片。图中a相是Zn16Ti相，b相为基体Zn相，其成分组 成见表1。
[0014] 图 2 为含 Ti 0? 012% 的 Al-Zn-Si-Ti 镀层 SEM 照片。
[0015] 图 3 为含 Ti 0? 047% 的 Al-Zn-Si-Ti 镀层 SEM 照片。
[0016] 图4为CaCl2_NaCl平衡相图。
【具体实施方式】
[0017] 现结合实施例具体列举了本发明优选的实施方式。
[0018] 以下实例中所使用的原材料均为商业购买；所使用的氯化物均为市售的化学纯试 剂，未经进一步处理直接使用。
[0019] 实施例1 按照表1所列，制备Ti含量为0. 10 wt. %的锌钛合金，称量锌块和海绵钛。配置100. 0g 混合熔盐覆盖剂：CaCl2 53 wt.%，NaCl 42 wt.%，KCl 5 wt.%。将混合熔盐机械混合均匀， 置于坩埚中。将坩埚放入井式电阻加热炉中加热，升温至650°C，