一种锌铝硅镁钼热镀合金及热镀锌方法与流程

1.本发明属于热镀锌技术领域，具体涉及一种锌铝硅镁钼热镀合金及热镀锌方法。


背景技术：

2.随着通讯、电力、汽车、船舶、家电、建筑、养殖业等行业的飞速发展，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：通过酸洗或气氛还原将钢件表面铁锈清洗干净，然后溶剂处理烘干后浸入锌合金液中或者直接浸入锌合金液；钢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。
3.例如，目前国内外热镀锌行业中，通过添加合金元素改善合金镀层，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合金热镀出现一些镀锌质量问题，如镀层偏厚现象、镀层抗刮伤能力较差、色差、抗高温再结晶性能差。由于铝含量较高容易形成锌浴中al含量分布不均匀，锌浴流动性不理想，带钢镀锌液吹镀效果不理想，造成镀层厚度偏厚，镀层有色差，镀层不光亮光洁，锌渣增加、高温容易出现再结晶、镀层偏软易刮伤等镀层质量问题。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-al-si合金，然而这些合金均无法克服抗刮伤、抗再结晶和无色差薄镀层的要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对现有技术之不足，提供一种流动性好、镀层薄、无色差、镀层光亮光洁、抗刮伤和抗再结晶性能良好的热镀锌合金，有效地解决了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质量的技术问题。
5.本技术经大量研究，开发出了一种流动性好、镀层薄、无色差、镀层光亮光洁、抗刮伤和抗再结晶性能良好的热镀锌合金，该热镀合金的组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸5～12μm，初生η-zn相占比小于20%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。不仅能提高锌铝硅镁钼热镀合金的流动性，减薄镀层，降低镀锌成本；而且能够消除镀层色差，镀层光亮光洁；同时还能显著提高抗刮伤和抗再结晶性能。
6.为实现以上目标和解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：本发明提供了一种锌铝硅镁钼热镀合金，以锌铝硅镁钼热镀合金的总质量为基准，所述锌铝硅镁钼热镀合金中含有25～40wt%的al、0.3～1.8wt%的si、0.05～1.8wt%的mg、0.005～0.1wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质，所述热镀合金组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸5～12μm，初生η-zn相占比小于20%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。
7.作为优选，所述锌铝硅镁钼热镀合金包括28～37wt%的al、0.5～1.5wt%的si、0.3～1.0wt%的mg、0.005～0.1wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
8.作为优选，所述锌铝硅镁钼热镀合金含有35wt%的al、1.0wt%的si、1.0wt%的mg、0.05wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质；所述合金晶粒尺寸为5-8μm，初生η-zn相占比小于8%，共晶组织和共析组织数量达到75%以上。
9.作为优选，所述锌铝硅镁钼热镀合金中含有25wt%的al、1.2wt%的si、1.0wt%的mg、0.1wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质；所述合金晶粒尺寸为8～10μm，初生η-zn相占比小于20%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。
10.作为优选，所述锌铝硅镁钼热镀合金中含有25wt%的al、0.5wt%的si、0.3wt%的mg、0.01wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质；所述合金晶粒尺寸为10～12μm，初生η-zn相占比小于20%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。
11.作为优选，所述锌铝硅镁钼热镀合金中含有35wt%的al、0.8wt%的si、0.5wt%的mg、0.05wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质；所述合金晶粒尺寸为6～9μm，初生η-zn相占比小于9%，共晶组织和共析组织数量达到72%以上。
12.作为优选，所述锌铝硅镁钼热镀合金中含有30wt%的al、1.2wt%的si、1.0wt%的mg、0.1wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质；所述合金晶粒尺寸为6～9μm，初生η-zn相占比小于10%，共晶组织和共析组织数量达到72%以上。
13.作为优选，所述锌铝硅镁钼热镀合金中含有40wt%的al、1.2wt%的si、1.5wt%的mg、0.01wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质；所述合金晶粒尺寸为8～12μm，初生η-zn相占比小于15%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。
14.作为一个总的发明构思，本发明还提供一种热镀锌方法，包括将待镀基材置于熔融的的锌铝硅镁钼热镀合金中，在待镀基材表面形成镀层。
15.作为优选，所述待镀基材为带钢等。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的锌铝硅镁钼热镀合金，通过适量的al、si、mg、mo的协同效应，其组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸5～12μm，初生η-zn相占比小于20%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上合金组织呈“田”字型短轴晶，能够有效增加合金流动性和浸润性、减少热镀过程的针孔漏镀和提高耐腐蚀性，合金晶粒尺寸的细化能够抑制针状的zno腐蚀产物产生和增加高耐腐蚀呈块状的zn5(oh)8cl2·
h2o腐蚀产物；同时性能差的初生η-zn相数量得到抑制，能够有效增加高耐腐蚀、抗刮伤及阻止低温再结晶的共晶组织和共析组织数量。该热镀合金不仅能提高锌铝硅镁钼热镀合金的流动性，减薄镀层，降低镀锌成本；而且能够消除镀层色差，镀层光亮光洁；同时还能显著提高镀层的抗刮伤和抗再结晶性能、耐腐蚀以及机械性能。本发明的热镀锌合金不仅能有效降低镀层重量并在热镀过程无底渣，而且可以将合金镀层厚度控制在10～20g/m2，镀层表面无针孔漏镀、划痕、颗粒等缺陷，镀层表面整体光亮度良好、无色差，耐腐蚀性是纯锌镀层的16倍以上，抗刮伤性能可以达到3.5级，表面光洁度达到10级。
具体实施方式
17.为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
18.作为本领域技术人员的公知常识，本发明提供的锌铝硅镁钼热镀合金中还含有不
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。
19.本发明提供了一种锌铝硅镁钼热镀合金，以锌铝硅镁钼热镀合金的总质量为基准，所述锌铝硅镁钼热镀合金中含有25～40wt%的al、0.3～1.8wt%的si、0.05～1.8wt%的mg、0.005～0.1wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质；合金组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸5～12μm，初生η-zn相占比小于20%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。
20.本发明提供的锌铝硅镁钼热镀合金，本发明的发明人通过大量实验发现，通过在锌浴中添加适量的al、si、mg、mo元素，得到的本发明提供的锌铝硅镁钼热镀合金，适用于各种复杂成分的钢材材质，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，使得本发明提供的锌铝硅镁钼热镀合金具有较高的流动性，镀层的自由层变薄，镀层光亮光洁，同时能有效提高合金镀层的耐蚀性和机械性能，使热镀后形成的合金镀层的厚度更均匀，无色差，抗刮伤和抗再结晶性能优越。
21.作为优选，所述锌铝硅镁钼热镀合金包括28～37wt%的al、0.5～1.5wt%的si、0.3～1.0wt%的mg、0.005～0.1wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。
22.如前所述，本发明提供的锌铝硅镁钼热镀合金中，通过对锌铝硅镁钼热镀合金的组分进行适当选择，使得其适用于各种复杂成分的热镀锌处理，因此本发明提供的热镀锌适用于各种板材热镀，例如窄带、宽带、捆带，但不局限于此。需要指出地是，本发明提供的热镀锌合金作为普通结构或简单结构的待镀基材表面热镀锌中间合金同样适用，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。
23.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。
24.实施例1一种锌铝硅镁钼热镀合金s1，以锌铝硅镁钼热镀合金的总质量为基准，所述锌铝硅镁钼热镀合金中含有35wt%的al、1.0wt%的si、1.0wt%的mg、0.05wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。合金组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸5～8μm，初生η-zn相占比小于8%，共晶组织和共析组织数量达到75%以上。
25.采用本实施例的锌铝硅镁钼热镀合金s1对窄带热浸，带钢速度220米/分，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为10～13g/m2，附着力测试良好（优良级），镀层光亮光洁（10级），抗刮伤性能良好（3.5级），镀层再结晶温度240℃。
26.实施例2一种锌铝硅镁钼热镀合金s2，其成分含有25wt%的al、1.2wt%的si、1.0wt%的mg、0.1wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。合金组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸8～10μm，初生η-zn相占比小于20%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。
27.采用本实施例的锌铝硅镁钼热镀合金s2对窄带热浸，带钢速度220米/分，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为13～18g/m2，附着力测试良好（优良级），镀层光亮光洁（10级），抗刮伤性能良好（3.5级），镀层再结晶温度190℃。
28.实施例3一种锌铝硅镁钼热镀合金s3，其成分含有25wt%的al、0.5wt%的si、0.3wt%的mg、
0.01wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。合金组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸10～12μm，初生η-zn相占比小于20%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。
29.采用本实施例的锌铝硅镁钼热镀合金s3对带钢热浸镀，带钢速度180米/分，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为16～20g/m2，附着力测试良好（优良级），镀层光亮光洁（10级），抗刮伤性能良好（3.5级），镀层再结晶温度140℃。
30.实施例4一种锌铝硅镁钼热镀合金s4，其成分含有35wt%的al、0.8wt%的si、0.5wt%的mg、0.05wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。合金组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸6～9μm，初生η-zn相占比小于9%，共晶组织和共析组织数量达到72%以上。
31.采用本实施例的锌铝硅镁钼热镀合金s4对带钢热浸镀，带钢速度220米/分，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为10～13g/m2，附着力测试良好（优良级），镀层光亮光洁（10级），抗刮伤性能良好（3.5级），镀层再结晶温度200℃。
32.实施例5一种锌铝硅镁钼热镀合金s5，其成分含有30wt%的al、1.2wt%的si、1.0wt%的mg、0.1wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。合金组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸6～9μm，初生η-zn相占比小于10%，共晶组织和共析组织数量达到72%以上。
33.采用本实施例的热镀锌浴含硅锡合金s5对对窄带钢热浸镀，带钢速度220米/分，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为9～12g/m2，附着力测试良好（优良级），镀层光亮光洁（10级），抗刮伤性能良好（3.5级），镀层再结晶温度210℃。
34.实施例6一种锌铝硅镁钼热镀合金s6，其成分含有40wt%的al、1.2wt%的si、1.5wt%的mg、0.01wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。合金组织呈“田”字型短轴晶，合金晶粒尺寸8～12μm，初生η-zn相占比小于15%，共晶组织和共析组织数量达到70%以上。
35.采用本实施例的锌铝硅镁钼热镀合金s6对带钢热浸镀，带钢速度200米/分，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为11～16g/m2，附着力测试良好（优良级），镀层光亮光洁（10级），抗刮伤性能良好（3.5级），镀层再结晶温度190℃。
36.对比例一种锌铝硅热镀合金s0，以锌铝硅热镀合金的总质量为基准，所述锌铝硅热镀合金中含有20wt%的al、0.2wt%的si、2wt%的mg、0.005wt%的mo，余量为zn及锌合金所带的不可避免的杂质。合金组织粗大，合金晶粒尺寸25～30μm，初生η-zn相占比在25～33%之间，共晶组织和共析组织数量为60%。
37.采用本实施例的锌铝硅热镀合金s0对窄带热浸，带钢速度200米/分，形成的镀层厚度均匀，且镀层厚度分布为20～26g/m2，附着力测试较好（合格级），镀层光亮光洁（9级），抗刮伤性能较好（2.5级），镀层再结晶温度为90℃。
38.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。