铝-锌-硅基合金镀层产品及制备此镀层产品的方法技术

一种在制品上形成的且具有相当高耐蚀性的、包括Ａｌ－Ｚｎ－Ｓｉ－Ｆｅ合金层的Ａｌ－Ｚｎ－Ｓｉ基合金镀层，铁基材料被用来作为对合金镀层提供Ｆｅ的制品。本发明专利技术的合金层由５５至６５重量％Ａｌ，２５至３５重量％Ｚｎ，５至１０重量％Ｆｅ和２至４重量％Ｓｉ所组成，并且其断面面积还占有整个合金镀层断面面积的１５至９０％。本发明专利技术的合金镀层形成的方法，其步骤包括将制品浸入到Ｚｎ熔池中，使得在制品上形成由制品的Ｆｅ和熔池中的Ｚｎ之间的反应的得到的打底镀层，然后将镀有打底镀层的制品浸入到Ａｌ，Ｚｎ和Ｓｉ的合金熔池中以在打底镀层上形成本发明专利技术的合金镀层。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种镀有铝-锌-硅基合金镀层，包括Al-Zn-Fe-Si合金层的合金镀层产品以及制备该镀层产品的方法。镀锌通常用来提供铁基材料的抗腐蚀性。然而，在恶劣的腐蚀环境下，例如，象海滨那样的盐危害的区域，降有酸雨的区域，使用的铁基材料需要更高的抗腐蚀性。从这个观点出发，开发了许多种类Al-Zn合金镀层。由于这些Al-Zn合金镀层比Zn镀层具有更好的耐蚀性，Al-Zn合金镀层的需求正在增加。日本专利公布No.63-63626阐述了用含有3至10重量%Al的Al-Zn合金镀覆过的钢丝。Suzuki等人在日本专利的早期公布No.1-263255中也描述了Al-Zn合金的镀覆方法，该方法由好几步骤组成，即先将制品浸入到熔池温度在480至560℃的Zn熔池中以在制品上形成打底镀层，然后再将其浸入到熔池温度在390至460℃并至少含有1重量%Al的合金熔池中使在打底镀层上形成Zn-Al合金镀层。合金熔池最好含有0.1至10重量%的Al。在Al的含量少于0.1%的情况下，则Al不起大量提高合金镀层耐蚀性的有效作用。另一方面，在合金熔池含有超过10重量%的Al时，会使一般的铁金属熔池容器和制品产生来自合金熔池的熔融金属的有害浸蚀。但是，当我们考虑到今后在更恶劣的腐蚀条件下所采用的防腐镀层时，就将需要具有较之Zn-Al合金镀层更佳的抗腐蚀性的合金镀层。本专利技术涉及一种在制品上提供包含Al-Zn-Si-Fe合金层的Al-Zn-Si基合金镀层，它具有相当高的抗腐蚀性，并且本专利技术还涉及制备这种合金镀层的方法。制品是由铁基材料构成的，以便为合金镀层提供铁。合金镀层基本上由三层组成，也就是内界面层，中间层和外层。本专利技术的Al-Zn-Si-Fe合金层为中间层，它包含约55至65重量%Al，约5至10重量%Fe，约2至4重量%Si和约25至35重量%Zn且形成为粗粒状结构或细粒和带状结构。中间层的断面面积约占有本专利技术的整个合金镀层断面面积的15至90%。因此，本专利技术的一个目的是为了提供一种具有极佳耐蚀性的、包含Al-Zn-Si-Fe合金层的Al-Zn-Si基合金镀层。制备本专利技术镀层的方法包括将制品浸入到锌熔池中，以便在制品中的Fe和熔池中的Zn之间获得在制品上形成一层作为反应层的打底镀层，然后，再将这个具有打底镀层的制品浸入到Al、Zn和Si的合金熔池中，使得在打底镀层上再形成合金层。本专利技术另一个目的是为了提供一种制备具有极佳抗腐蚀性、包含Al-Zn-Si-Fe合金层的Al-Zn-Si基合金镀层的特有的和可重现的方法。最好将合金镀层在最适宜的冷却速率下加以冷却，以便从合金熔池中取出后获得表面光滑和均匀的合金镀层。本专利技术的合金镀层和制作这种合金镀层的方法将在下面详细描述。一种具有极佳抗腐蚀性、包括Al-Zn-Si-Fe合金层的Al-Zn-Si基合金镀层是根据本专利技术的方法所实现的。钢或铸铁被用来作制品。钢制品在浸入到Zn熔池之前，依照下面的顺序，即碱洗，水洗，酸洗，水洗和助熔处理(熔剂处理)对制品的表面进行预处理。每一预处理的方法与通常的热浸镀锌的方法一样。例如，制品是在含有NaOH或NaOH+Na2O2SiO2nH2O的碱性溶液池中，在温度70至80℃下清洗的。水洗是在环境温度下进行的，然后将制品放在含盐酸的水溶液中，在环境温度下进行清洗。继之，助熔处理系在含氯化锌和氯化铵的水溶液中，在80°至90℃的温度下进行。本专利技术的热浸镀覆基本上由第一和第二热浸工序组成。采用两个热浸镀覆工序的最重要的理由是为了防止不良的合金镀层的外观，而且也为了稳定地获得光滑表面和均匀的合金镀层。第一热浸工序是在下列条件下进行的。在完成上面所述的预处理之后，将制品浸入到锌熔池中，制品上就形成打底镀层，打底镀层的组成对获得光滑表面和均匀的合金镀层来说是很重要的。因为合金镀层基本上是由打底镀层与合金熔池中的熔融金属之间的取代反应所形成的。另外，锌熔池包含至少一种选自由Al，Si，Mg，Ti，In，Tl，Sb，Nb，Co，Bi，Mn，Na，Ca，Ba，Ni和Cr组成的组的金属。当锌熔池含有0.1至5.0重量%的Al时，由于制品中的Fe和Zn熔池中的锌之间的反应可适当地通过Zn熔池中的Al加以控制，从而在制品上形成均匀的打底镀层。为获得均匀的打底镀层，Zn熔池中最好还含有0.03至2.0重量%的Ni。为获得均匀的打底镀层，在Zn熔池中加入0.01至0.5重量%的镁将更有效。此外，最好加入少量的Ti、Ni、Al和Si，例如0.1至2.0重量%的Ti，0.1至1.6重量%的Ni，0.1至1.6重量%的Al和0.01至0.03重量%的Si，以便获得均匀的打底镀层。Zn熔池是在温度430至560℃下，最好在440至460℃下使用。当池温高于560℃时，很难获得均匀的打底镀层。将制品浸入到Zn熔池中的时间为10至600秒，最好15至60秒。当制品浸入到Zn熔池中的时间超过600秒时，所形成的打底镀层，在第二热浸工序时，就不能在其上面得到表面光滑的合金镀层。镀有打底镀层的制品从Zn熔池中取出的取出速度应是1.0至10米/分，最好是2至4米/分，如取出速度低于1.0米/分时，则在第二热浸工序中，就不能在打底镀层上形成表面光滑的合金镀层。也可将镀有打底镀层的制品从Zn熔池中转移到合金熔池中，转移时间为90秒或更少，最好是10至30秒。当制品从Zn熔池中移送到合金熔池的时间超过90秒时，则在第二热浸工序中，不能获得表面光滑且均匀的合金镀层。本专利技术的第二热浸工序是在下述的条件下进行的。镀有打底镀层的制品被浸入到合金熔池中，合金熔池基本上含有20至70重量%的Al，最好是30至60重量%的Al，0.5至4.0重量%的Si，最好是2.0至3.5重量%的Si，其余为Zn。这样可在打底镀层上形成合金镀层。若合金熔池中的Si含量小于0.5重量%，或大于4重量%，则在打底镀层上难以形成具有很高抗腐蚀性的合金镀层。合金熔池在温度570至670℃下使用，最好在580至610℃下使用。在池温低于570℃的情况下，在合金熔池中会产生大量的浮渣。当第二热浸工序中采用的池温高于670℃时，在打底镀层上会形成表面粗糙的合金镀层。镀有打底镀层的制品浸入到合金熔池中的时间为5至600秒，最好是15至45秒。在镀有打底镀层的制品浸入到合金熔池中的时间超过600秒，则在打底镀层上形成表面粗糙的合金镀层。另外，最好连续地摆动合金熔池以避免在第二热浸工序中浮渣粘附到合金镀层上面。当镀有合金镀层的制品以1.0至10米/分的取出速度，最好以6至9米/秒的速度从合金熔融池中取出，没有观察到粘附在合金镀层上的浮渣。合金镀层以670℃至370℃之间的特定的冷却速率，最好以610℃至370℃之间的冷却率下加以冷却。特定的冷却速率是-15℃/秒或更小，最好是-3至-7℃/秒的范围内，以便获得表面光滑和均匀的合金镀层。若镀有合金镀层的制品以更快的冷却速率冷却，例如，超过-30℃/秒的速率，制品则由于合金镀层的脱色而受到损害。这样，本专利技术所获得的合金镀层实质上由内界面层，中间层和外层所构成，如附图说明图1和2所示。由于合金镀层基本上是由打底镀层与合金熔池中熔融金属之间的取代反应所形成，因此在第二热浸工序完成之后，制品上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在制品上镀有铝－锌－硅基合金镀层的镀覆合金产品，所述的合金镀层包含Ａｌ－Ｚｎ－Ｆｅ－Ｓｉ合金镀层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竹田正宪，铃木阳一郎，早川国男，
申请(专利权)人：STEM株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]