一种多元合金材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种多元合金材料及其制备方法。


背景技术：

2.金属材料在生活中应用极为普遍，是在现代工业中非常重要和应用最多的材料。合金材料是金属材料中较为常见的一种，由于其具有硬度大、熔点低等优点而被人们所熟知。锌合金是合金材料的典型代表，其具有优越的力学性能、良好的低温铸造性能以及加工性能，在机械、电子、化工等众多领域得到越来越广泛的应用。
3.现有的锌合金材料经常镀于钢制材料表面，通过牺牲阴极法保护内部钢制材料，是一种良好的防腐蚀方法。然而，现有的锌合金材料耐热性能较差，只能在低于100℃的情况下使用，大大限制了其适用范围和寿命。除此之外，市面上的锌合金材料还或多或少存在着耐腐蚀性不足、热塑性能不佳、抗氧化性能不好，使用寿命短的技术问题。
4.为了解决上述问题，中国发明专利申请cn112647035a公开了一种窄带钢镀锌的热镀锌合金及其制备方法，涉及合金材料制备技术领域。该发明先锌和镁合金加入熔炉中，加热熔化后，再加入铅和铝中间合金，继续搅拌熔化，待完全混合后，得混合金属液，再将混合金属液与氮化硅混合，并加入硅，搅拌混合后，捞出炉渣，得预处理混合金属液，将预处理混合金属液浇筑成形，得窄带钢镀锌的热镀锌合金。该发明制备的窄带钢镀锌的热镀锌合金具有优良的防腐性能；然而，由于其中含有铅，使得环保性能不好，且该合金材料还仍然存在抗氧化性能和耐热性有待进一步改善的缺陷。
5.因此，开发一种耐腐蚀性能好、抗氧化性能、耐热性、环保性和热塑性佳，使用效果显著，使用寿命长的合金材料及其制备方法符合市场需求，具有较高的市场价值和应用前景，对促进热镀锌合金材料领域的发展具有非常重要的意义。


技术实现要素：

6.本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种耐腐蚀性能好、抗氧化性能、耐热性、环保性和热塑性佳，使用效果显著，使用寿命长的多元合金材料及其制备方法。
7.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多元合金材料，其特征在于，按质量百分比，所述合金材料由如下成分组成：ti 0.5%-1.2%、ga 0.05%-0.2%、sb 0.1%-0.3%、稀土元素0.04%-0.1%，余量为zn和不可避免的杂质；所述杂质含量≤0.02%。
8.优选的，所述多元合金材料还包括0.01%-0.03%的te。
9.优选的，所述多元合金材料还包括0.001%-0.005%的pt。
10.优选的，所述多元合金材料还包括0.01%-0.04%的b。
11.优选的，所述多元合金材料还包括0.03%-0.06%的be。
12.优选的，所述多元合金材料还包括0.1%-0.3%的mo。
13.优选的，所述多元合金材料还包括0.001%-0.01%的纳米硼化硅。
14.优选的，所述稀土元素为nd、la、tb按质量比(3-5):4:(0.8-1.2)混合形成的混合
物。
15.本发明的另一个目的，在于提供一种所述多元合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1、按照质量百分比将组成成分配料，熔炼，并从炉内取样，进行炉前分析，所有成分合格后，方可进行下道工序；步骤s2、镀件进行热浸镀前的脱锈、脱脂、助镀与烘干处理；步骤s3、将镀件放到按照经过步骤s1制成的镀液中，进行热浸镀；步骤s4、依次进行钝化、包装，制成多元合金材料。
16.优选的，步骤s1中所述配料是以ti-zn中间合金、ga-zn中间合金、sb-zn中间合金、te-zn中间合金、pt-zn中间合金、b-zn中间合金、be-zn中间合金、mo-zn中间合金、nd-zn中间合金、la-zn中间合金、tb-zn中间合金、纳米硼化硅和纯锌锭为原料进行的。
17.优选的，步骤s3中所述热浸镀的温度为440-540℃，热浸镀时间为5-10min。
18.优选的，步骤s2中所述镀件为q345b半镇静钢。
具体实施方式
19.下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
20.一种多元合金材料，其特征在于，按质量百分比，所述合金材料由如下成分组成：ti 0.5%-1.2%、ga 0.05%-0.2%、sb 0.1%-0.3%、稀土元素0.04%-0.1%，余量为zn和不可避免的杂质；所述杂质含量≤0.02%。
21.优选的，所述多元合金材料还包括0.01%-0.03%的te。
22.优选的，所述多元合金材料还包括0.001%-0.005%的pt。
23.优选的，所述多元合金材料还包括0.01%-0.04%的b。
24.优选的，所述多元合金材料还包括0.03%-0.06%的be。
25.优选的，所述多元合金材料还包括0.1%-0.3%的mo。
26.优选的，所述多元合金材料还包括0.001%-0.01%的纳米硼化硅。
27.优选的，所述稀土元素为nd、la、tb按质量比(3-5):4:(0.8-1.2)混合形成的混合物。
28.本发明的另一个目的，在于提供一种所述多元合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1、按照质量百分比将组成成分配料，熔炼，并从炉内取样，进行炉前分析，所有成分合格后，方可进行下道工序；步骤s2、镀件进行热浸镀前的脱锈、脱脂、助镀与烘干处理；步骤s3、将镀件放到按照经过步骤s1制成的镀液中，进行热浸镀；步骤s4、依次进行钝化、包装，制成多元合金材料。
29.优选的，步骤s1中所述配料是以ti-zn中间合金、ga-zn中间合金、sb-zn中间合金、te-zn中间合金、pt-zn中间合金、b-zn中间合金、be-zn中间合金、mo-zn中间合金、nd-zn中间合金、la-zn中间合金、tb-zn中间合金、纳米硼化硅和纯锌锭为原料进行的。
30.优选的，步骤s3中所述热浸镀的温度为440-540℃，热浸镀时间为5-10min；热浸镀制成的镀层厚度为80-100μm。
31.优选的，步骤s2中所述镀件为q345b半镇静钢。
32.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的一种多元合金材料及其制备方法，该制备方法工艺简单，流程短，劳动强度低，劳动环境好，制备效率和良品率高，适合连续规模化生产需求；通过合金成分及含量的合理选取，使得各成分之间能够更好地发挥协效作用，它们相互配合共同作用，使得制成的多元合金材料耐腐蚀性能好、抗氧化性能、耐热性、环保性和热塑性佳，使用效果显著，使用寿命长。镀后镀件表面光洁高，合金层厚度均匀。
33.下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：实施例1实施例1提供一种多元合金材料，按质量百分比，所述合金材料由如下成分组成：ti 0.5%、ga 0.05%、sb 0.1%、稀土元素0.04%，余量为zn和不可避免的杂质；所述杂质含量≤0.02%。
34.所述多元合金材料还包括0.01%te、0.001%的pt、0.01%的b、0.03%的be、0.1%的mo、0.001%的纳米硼化硅。
35.所述稀土元素为nd、la、tb按质量比3:4:0.8混合形成的混合物。
36.一种所述多元合金材料的制备方法，包括如下步骤：步骤s1、按照质量百分比将组成成分配料，熔炼，并从炉内取样，进行炉前分析，所有成分合格后，方可进行下道工序；步骤s2、镀件进行热浸镀前的脱锈、脱脂、助镀与烘干处理；步骤s3、将镀件放到按照经过步骤s1制成的镀液中，进行热浸镀；步骤s4、依次进行钝化、包装，制成多元合金材料。
37.步骤s1中所述配料是以ti-zn中间合金、ga-zn中间合金、sb-zn中间合金、te-zn中间合金、pt-zn中间合金、b-zn中间合金、be-zn中间合金、mo-zn中间合金、nd-zn中间合金、la-zn中间合金、tb-zn中间合金、纳米硼化硅和纯锌锭为原料进行的。
38.步骤s3中所述热浸镀的温度为440℃，热浸镀时间为5min；热浸镀制成的镀层厚度为80μm；步骤s2中所述镀件为q345b半镇静钢。
39.实施例2实施例2提供一种多元合金材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，所述合金材料由如下成分组成：ti 0.7%、ga 0.09%、sb 0.15%、稀土元素0.06%，余量为zn和不可避免的杂质；所述杂质含量≤0.02%；所述多元合金材料还包括0.015%的te、0.002%的pt、0.02%的b、0.04%的be、0.15%的mo、0.004%的纳米硼化硅；所述稀土元素为nd、la、tb按质量比3.5:4:0.9混合形成的混合物；步骤s3中所述热浸镀的温度为460℃，热浸镀时间为7min；热浸镀制成的镀层厚度为85μm。
40.实施例3实施例3提供一种多元合金材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，所述合金材料由如下成分组成：ti 0.9%、ga 0.13%、sb 0.2%、稀土元素0.07%，余量为zn和不可避免的杂质；所述杂质含量≤0.02%；所述多元合金材料还包括0.02%的te、0.0035%的pt、0.025%的b、0.045%的be、0.2%的mo、0.006%的纳米硼化硅；所述稀土元素为nd、la、tb按
质量比4:4:1混合形成的混合物；步骤s3中所述热浸镀的温度为490℃，热浸镀时间为7.5min；热浸镀制成的镀层厚度为90μm。
41.实施例4实施例4提供一种多元合金材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，所述合金材料由如下成分组成：ti 1%、ga 0.18%、sb 0.25%、稀土元素0.09%，余量为zn和不可避免的杂质；所述杂质含量≤0.02%；所述多元合金材料还包括0.025%的te、0.004%的pt、0.035%的b、0.055%的be、0.25%的mo、0.008%的纳米硼化硅；所述稀土元素为nd、la、tb按质量比4.5:4:1.1混合形成的混合物；步骤s3中所述热浸镀的温度为530℃，热浸镀时间为9min；热浸镀制成的镀层厚度为95μm。
42.实施例5实施例5提供一种多元合金材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，所述合金材料由如下成分组成：ti 1.2%、ga 0.2%、sb 0.3%、稀土元素0.1%，余量为zn和不可避免的杂质；所述杂质含量≤0.02%；所述多元合金材料还包括0.03%的te、0.005%的pt、0.04%的b、0.06%的be、0.3%的mo、0.01%的纳米硼化硅；所述稀土元素为nd、la、tb按质量比5:4:1.2混合形成的混合物；步骤s3中所述热浸镀的温度为540℃，热浸镀时间为10min；热浸镀制成的镀层厚度为100μm。
43.对比例1对比例1提供一种多元合金材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加ga、la和be。
44.对比例2对比例2提供一种多元合金材料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加sb、tb和pt。
45.为了说明各实施例制成的多元合金材料的有益技术效果，对它们分别进行相关性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：（1）中性盐雾试验：使用浓度为5wt％的氯化钠水溶液，对试验材料进行喷雾盐雾试验，试验温度为35℃；观察出现锈点时间，其数值越大，耐腐蚀性越好。
46.（2）镀层外观：肉眼检测验证。
47.（3）镀层质量：使用五倍放大镜观察。
48.表1从表1中数据可以看出，本技术实施例中涉及的多元合金材料耐腐蚀性优异，镀层
质量佳，镀层外观好，这是各组分及配方协同作用的结果。ga、la、be、sb、tb和pt的添加对改善上述性能有益。
49.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。