專利名稱：鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，用于鋼鐵的表面防蝕。
背景技術：
熱浸鍍鋅是鋼鐵防腐的常規(guī)技術，將已清洗潔凈的鐵件，經由潤濕作用，浸入鋅浴中，使鋼鐵與熔融鋅反應生成一合金化的皮膜。據此處理的鋼材表面均能夠受到較好的保護，無論是凹陷處管件內部或其他涂層很難進入的角落，并且鋅層在大氣中的消耗也非常緩慢。但隨著氣候和環(huán)境的惡化，傳統(tǒng)的純鋅層已經不能滿足鋼構件的防腐使用要求。為了提高防腐蝕效果，人們發(fā)明了鋅鋁合金涂層，如felfan(Zn-5Al-RE)鍍層和 Galvalume (Zn-55A1-1. 6Si)鍍層。但對于復雜的腐蝕環(huán)境，如酸雨、沿海地區(qū)，鋅鋁合金涂層的抗腐蝕性能仍不能滿足鋼鐵表面防腐。中國第CN101812654A號發(fā)明專利申請公開了一種在生產中氣刀氣源為空氣的熱浸鍍鋅鋁鎂稀土鍍層鋼帶，上述方案在日新制鋼Si-Al-Mg三元成份的基礎上，一方面增加了鑭鈰混合稀土元素RE(Rare Earth Metals)，成為Si-Al-Mg-RE四元成份，另一方面調低了 Mg含量。微量RE的加入，能促使鍍層成份分布更加均勻，組織結構更加均勻，耐蝕性能在原有基礎上進一步改善；Mg含量的適度降低在保障較高耐蝕性的前提下使鍍層可以經受空氣氣刀的吹刮而不發(fā)生氧化變色，兼顧了耐蝕性和表觀質量兩方面的要求。上述方案的鍍層可以經受空氣氣刀的吹刮而不發(fā)生氧化變色，兼顧了耐蝕性和表觀質量兩方面的要求。不過由于其主要考慮的技術指標是鍍層力學性能和表觀質量，其耐蝕性提高實質并不明顯。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種通過合理設計鎂、稀土含量以提高涂層耐腐蝕性的鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，以滿足復雜環(huán)境下鋼鐵的防腐要求。本發(fā)明采用以下技術方案
該發(fā)明鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，其含有 5 23%重量百分比的Al ； 0. 05 0. 1%重量百分比的Mg ； 0. 05 1%重量百分比的稀土金屬RE ；和余量的Si。上述鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，所述稀土金屬RE為La和Ce中的至少一種。上述鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，其特征在于，該涂層為采用電弧噴涂方法在鋼鐵表面所形成。依據本發(fā)明，在鋅鋁合金涂層中添加鎂，可以形成尖晶石氧化膜，改善涂層中鋁的陰極保護作用，并且Al-Mg薄層具有一定的自封閉能力，可進一步延緩鋼鐵基體的腐蝕速率。但由于鎂固溶于鋅中，過量則形成金屬間化合物。雖然能減輕晶間腐蝕，提高強度、硬度，但顯著降低塑性、韌性，增大熱裂、冷裂傾向。因此需要嚴格控制鎂的含量。稀土元素的加入，可改善涂層組織的均勻性，降低涂層的孔隙率，提高腐蝕產物層的穩(wěn)定性，其自封閉作用明顯，從而進一步提高涂層的耐蝕性能。而且，Mg+RE腐蝕電位低，可大大提高涂層的犧牲陽極保護作用。與現有技術相比，本發(fā)明的鋅鋁鎂稀土合金涂層應用面廣，滿足不同環(huán)境下鋼鐵防腐要求，耐鹽水腐蝕性能是純鋅層的2倍以上。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
依據本發(fā)明的一種鋅鋁鎂稀土合金涂層，其各組分重量百分比為A1為5%，Mg為 0. 05%, La 為 0. 05%,余量 Zn。其制備方法如下
(1)按上述重量百分比稱取各原材料；
(2)其中Al采用鋁錠，進而將鋁錠放入爐中加熱，待鋁錠部分熔化后加入鋅塊，最后加入&i-5%Mg中間合金和AlRelO鋁基稀土中間合金。熔煉溫度控制在58(T600°C，過熱溫度控制在8(TlO(rC。當爐料在熔池里充分熔化后，進行扒渣攪拌，然后取樣檢測調整成分， 精煉，出爐澆注成鋅鋁鎂稀土合金鑄錠，澆注溫度為51(T550°C。(3)采用熱擠壓將合金鑄錠擠壓成規(guī)格Φ 11. (Γ12. Omm的棒料，擠壓溫度 20(T400°C。隨后進行拉伸成絲處理，獲得Φ 2. (Γ3. Omm的絲材。采用電弧噴涂方法在鋼鐵表面噴涂獲得鋅鋁鎂稀土涂層，噴涂電壓25 55V，電流12(Γ160Α。耐腐蝕性能測試
參照國標JB/T6073-1992，將涂層試樣置于3. 5wt%NaCl溶液進行浸泡試驗，浸泡時間 30天，浸泡溫度為室溫。結果表明，浸泡16天后，純鋅涂層出現少量白銹，鋅鋁鎂稀土合金涂層沒有出現白銹；30天后，純鋅涂層表面被白銹完全覆蓋，鋅鋁鎂稀土合金涂層只出現了少量白銹。采用失重法測量試樣腐蝕前后重量變化，純鋅層失重是鋅鋁鎂稀土涂層的2. 1 倍，這說明鋅鋁鎂稀土涂層的耐鹽水腐蝕性能是純鋅層的2. 1倍。進一步地，性能基本類似的鋅鋁鎂稀土合金涂層，其各組分重量百分比為A1 8. 0 8. 5%,Mg 0. 05 0. 1%, RE (La和Ce) 0. 05 0. 1%，余量Zn。鋁摻量的增加需要稀土金屬進行調配，保證整體的防腐性能。實施例2
所述的鋅鋁鎂稀土合金涂層，其各組分重量百分比為Al 8.0 %, Mg 0. 06%, La 0.03%，Ce 0.04%，余量Si。制備方法同實施例1。制備方法同實施例1。耐腐蝕性能試驗同實施例1。采用失重法測量試樣腐蝕前后重量變化，純鋅層失重是鋅鋁鎂稀土涂層的2. 2倍，這說明鋅鋁鎂稀土涂層的耐鹽水腐蝕性能是純鋅層的2. 2倍。實施例3
所述的鋅鋁鎂稀土合金涂層，其各組分重量百分比為Al 14 %, Mg 0. 08%, CeO. 08%, 余量Si。制備方法同實施例1。
制備方法同實施例1。耐腐蝕性能試驗同實施例1。采用失重法測量試樣腐蝕前后重量變化，純鋅層失重是鋅鋁鎂稀土涂層的2. 2倍，這說明鋅鋁鎂稀土涂層的耐鹽水腐蝕性能是純鋅層的2. 2倍。進一步地，性能基本類似的鋅鋁鎂稀土合金涂層，其各組分重量百分比為A1 14. 0 14. 5%, Mg 0. 05 0. 1%，RE (La和Ce) 0. 05 0. 1%，余量Zn。制備方法同實施例 1。實施例4
所述的鋅鋁鎂稀土合金涂層，其各組分重量百分比為A123%，Mg 0. 1%，RE CeO. 1%，余量Si。制備方法同實施例1。耐腐蝕性能試驗同實施例1。采用失重法測量試樣腐蝕前后重量變化，純鋅層失重是鋅鋁鎂稀土涂層的2. 5倍，這說明鋅鋁鎂稀土涂層的耐鹽水腐蝕性能是純鋅層的2. 5倍。進一步地，性能基本類似的鋅鋁鎂稀土合金涂層，其各組分重量百分比為A1 22. 0 22. 5%, Mg 0. 05 0. 1%，RE (La和Ce) 0. 05 0. 1%，余量Zn。制備方法同實施例 1。
權利要求
1.一種鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，其含有 5 23%重量百分比的Al ；0. 05 0. 1%重量百分比的Mg ；0. 05 1%重量百分比的稀土金屬RE ；和余量的Si。
2.根據權利要求1所述的鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，其特征在于，所述稀土金屬RE為La和 Ce中的至少一種。
3.根據權利要求1或2所述的鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，其特征在于，該涂層為采用電弧噴涂方法在鋼鐵表面所形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，其含有5~23%重量百分比的Al；0.05~0.1%重量百分比的Mg；0.05~1%重量百分比的稀土金屬RE；和余量的Zn。上述鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層，所述稀土金屬RE為La和Ce中的至少一種。依據本發(fā)明的鋅鋁鎂稀土耐蝕涂層應用面廣，滿足不同環(huán)境下鋼鐵防腐要求，耐鹽水腐蝕性能是純鋅層的2倍以上。
文檔編號C22C18/04GK102534305SQ20121000061
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權日2012年1月4日
發(fā)明者傅敏, 岳增武, 李辛庚, 王學剛, 王宏, 王曉明, 胡新芳, 閆風潔 申請人:山東電力研究院