CN103205666A - 热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材，属金属合金技术和热喷涂技术领域。按重量百分数计，其组分为：Zn：3%～8%；Mg：0.5%～1.5%；Re：0.1%～0.5%；Ti：0.05%～0.2%；M：0.01%～0.17%；总量小于0.5%的杂质；其余为Al；其中Re为稀土材料，M为In、Sn或Ga中的任一种或其组合。本发明结合锌及铝的各自优点，再通过添加稀土元素来对合金涂层进行改性，通过添加铟、锡及镓等元素来降低涂层的电极电位，提高涂层的电流效率，从而获得一种既有良好的阴极保护作用又有一定的自封闭功能的致密涂层，同时还可以避免点蚀的出现从而更加有效地保护钢铁免受腐蚀介质的侵蚀，延长钢结构使用寿命。

Description

热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材

技术领域

本发明涉及表面工程腐蚀防护领域的热喷涂用金属合金丝材，具体涉及一种热喷涂稀土改性阳极型锌铝合金丝材，属于金属合金技术和热喷涂技术领域。

背景技术

腐蚀是金属构件破坏的主要形式之一，腐蚀问题存在于工程建设的各个领域。全世界每年生产的钢铁约30%遭受了腐蚀，10%的钢铁将变为无用的铁锈，据一些发达国家的腐蚀研究报告统计，每年由于材料的腐蚀而造成的经济损失大约占国民经济生产总值的3%～5%，这一数值大概是每年自然灾害（包括地震、台风、水灾等）损失总和的6倍，在我国每年由于金属腐蚀带来的损失也相当巨大，仅2008年一年我国因腐蚀造成的经济损失就超过了9000亿元，相当于每人每年承担约800元的腐蚀损失，但从目前世界防腐蚀技术的发展来看，有25%～45%的腐蚀损失是可以避免的，大力发展防腐技术已成为减少腐蚀损失、推进资源节约的迫切需要。

目前，国内外大型钢结构防腐蚀技术主要有两种：一种是重防腐涂层体系，另一种是热喷涂金属涂层+油漆封闭的复合涂层体系，即电弧喷涂锌、铝或锌铝合金、铝镁合金+封闭漆+中间漆+面漆的复合涂层体系。热喷涂金属涂层及其复合涂层防护技术在电厂、煤矿、码头、风电、桥梁、建筑等领域都有广泛应用，而且取得了优异的社会及经济效益。

近年来，人们对稀土铝合金涂层的研究不断深入，发现稀土的加入可以使表面氧化膜结构发生变化并增加氧化膜厚度；可以使涂层组织得到改善、孔隙减少、组织致密；可以使涂层中杂质的分布分散、细小，减少了腐蚀源；还可以增加铝的流动性，加强熔滴对基体的浸润作用，提高了与钢铁基体的结合强度，从而使耐蚀性得到提高。

目前常用的几种涂层都有其自身的致命缺点，比如锌涂层在有氯离子存在的腐蚀介质中，极易发生点蚀，该涂层只在大气环境或淡水中有良好的耐蚀性，在海洋环境中防腐蚀能力较弱；铝涂层由于容易发生钝化现象，所以其阴极保护作用很弱，当涂层存在一定孔隙或缺陷时，基体金属很容易发生腐蚀；另外现有锌铝合金（含15%Al）涂层在氯离子含量高的腐蚀环境中防腐蚀寿命明显下降，而且加工制造成本较高，丝材力学性能不理想。

公开号CN1629353一种热喷涂铝锌合金线材，其组分按重量百分数计为：Al：54%～56%；0.004%≤M≤1.08%；总量小于0.5%的杂质；余量为Zn；其中M为RE、Mg、Ti或B中的任一种或其组合；采用本发明可使基体钢材得到充分保护，延长使用寿命。公开号CN101906604的一种热喷涂用稀土铝合金丝材，丝材成分中包含铝、锌、镁金属元素，还含有两种及两种以上的稀土金属元素，所含两种及两种以上稀土金属元素的总重量占丝材总重量的0.51%～5.00%；采用该丝材制得的金属热喷涂涂层，具有优异的附着力、良好物理机械性能和耐蚀性，其施工成本适度，有利于推广应用。

发明内容

本发明提供一种具有优良的防腐蚀性能的热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材，能够用于在恶劣腐蚀环境下的大型钢结构工程，延长其服役寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材，按重量百分数计，其组分为：Zn：3%～8%；Mg：0.5%～1.5%；Re：0.1%～0.5%；Ti：0.05%～0.2%；M：0.01%～0.17%；总量小于0.5%的杂质；其余为Al；其中Re为稀土材料；

所述Re是指La、Ce、Er、Sc中的任一种、或其两种或两种以上任意重量比的组合；

所述M为In，Sn或Ga的任一种、或两种或两种以上任意重量比的组合；

所述的Re含量进一步的优选为0.15%～0.35%。

所述M为In，含量进一步的优选为含量为0.01%～0.05%。

所述的M为Sn，含量进一步的优选为0.05%～0.1%。

所述M为Ga，含量进一步的优选为0.01%～0.02%。

本发明具体的制备方法采用现有技术完成。

本发明结合锌及铝的各自优点，再通过添加稀土元素来对合金涂层进行改性，通过添加铟、锡及镓等元素来降低涂层的电极电位，提高涂层的电流效率，从而获得一种既有良好的阴极保护作用又有一定的自封闭功能的致密涂层，同时还可以避免点蚀的出现从而更加有效地保护钢铁免受腐蚀介质的侵蚀，延长钢结构使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

各实施例的配方见表1。

具体工艺如下：

（1）按丝材组分进行配料：Zn、Mg、Re、Ti、M和Al的20%～30%，然后在中空感应电炉中进行熔炼，制备中间合金；

（2）将Al放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为993K～1033K，待纯铝完全熔化后，进行精炼，然后再加入（1）中制备的中间合金，充分搅拌均匀至熔清、静置0.5～2h、除渣后转移到保温炉，温度控制在1033K，最后通过牵引机、收线机将坯料绕入收线盘。

（3）调整保温结晶炉炉温，保证炉内的合金液温度稳定在高于熔点60～220K，炉内的合金液面高度保持在高于结晶器上出料孔3～20mm的范围内，合金液通过水冷***的冷却逐渐被凝固，形成铸丝，并按一定的线速度被牵引装置引入导线槽，拉出线材毛坯。

（4）水平连铸获得的合金毛坯粗线，在533K～593K下进行1.5～3.0h的均匀化退火处理，再经过3～8次拉拔、剪径成直径3mm的稀土改性阳极型锌铝合金丝材，并盘绕成丝。

表1稀土改性阳极型锌铝合金丝材配比单位：%

原料名称及规格	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						铝Al（＞99.9%）	95.6	94.59	93.55	92.44	90.44
锌Zn（＞99.9%）	3.0	4.0	5.0	6.0	8.0
						镁Mg（＞99.5%）	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
稀土Re（＞99.5%）	0.2	0.2	0.2	0.3	0.3
						钛Ti（＞99.5%）	0.15	0.15	0.15	0.15	0.15
铟In（＞99.9%）	0.05	0.05	0	0	0
						锡Sn（＞99.9%）	0	0	0.1	0.1	0.1
镓Ga（＞99.9%）	0	0.01	0	0.01	0.01

表1各丝材产品，按照GB/T12608-2003检测表明，本发明丝材各项理化性能均达到现行丝材国标的技术要求。

利用现有大功率电弧喷枪、喷涂设备及涂装工艺，在经喷砂处理达到Sa2.5级及其以上要求的钢板表面上，采用本发明丝材喷涂可得到稀土改性阳极型锌铝合金涂层，然后根据现行技术标准对金属涂层进行附着力、孔隙率以及耐中性盐雾性能的测量，检测结果表明：本发明得到的涂层孔隙率较小、涂层与基体的结合强度超过现行技术标准要求，涂层在海水中的电极电位优于喷铝涂层，中性盐雾试验结果表明该金属涂层综合防腐效果良好。

选用的上述工艺制得的丝材主要具有如下优点：

（1）本发明解决了稀土改性阳极型合金成分难以控制，丝材难以拉拔成丝的问题，而且制备工艺简单、成本适中，适用于大批量生产；

（2）本发明稀土改性阳极型锌铝合金丝材具有表面质量好、无划痕、综合力学性能好等优点，可满足热喷涂施工应用；

（3）本发明利用稀土元素等的改性作用，对现有铝丝的电化学性能进行了明显改进，采用本发明制备的热喷涂涂层不仅与基体结合强度较高、空隙率较低，而且阴极保护作用显著，涂层在海水中电极电位较低，可以对内陆环境、海洋环境、工业环境等环境条件下钢结构腐蚀提供更优良可靠的保护。

Claims (5)

1.一种热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材，其特征在于：按重量百分数计，其组分为：Zn：3%～8%；Mg：0.5%～1.5%；Re：0.1%～0.5%；Ti：0.05%～0.2%；M：0.01%～0.17%；总量小于0.5%的杂质；其余为Al；其中Re为稀土材料。 

所述Re是指La、Ce、Er、Sc中的任一种、或其两种或两种以上任意重量比的组合； 

所述M为In，Sn或Ga的任一种、或两种或两种以上任意重量比的组合； 

2.根据权利要求1所述的热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材，其特征在于：所述的Re为0.15%～0.35%。 

3.根据权利要求1、2所述的热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材，其特征在于：所述M为In，含量为0.01%～0.05%。 

4.根据权利要求1、2所述的热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材，其特征在于：所述的M为Sn，含量为0.05%～0.1%。 

5.根据权利要求1、2所述的热喷涂用稀土改性阳极型锌铝合金丝材，其特征在于：所述M为Ga，含量为0.01%～0.02%。