一种采用微量锶元素消除ZAM合金中MgZn2相的方法

本发明属于热浸镀锌铝镁合金领域，具体涉及到一种采用微量锶元素消除zam合金中mgzn2相的方法。

背景技术：

1、热浸镀锌是一种有效提高钢铁材料耐腐蚀性能的工艺，其凭借低成本、工艺简单、镀层质量好等优点被广泛应用。锌涂层在大气等环境下不易腐蚀且具有电化学保护特性，与一些常见的金属入铁、铜、镍等相比具有较强的电负性，与电解液接触时，会优先牺牲自己，从而保护钢铁。锌铝镁合金是在热浸镀技术快速发展的大环境下出现的，常见的锌铝镁镀层产品有：superzinc(zn-4.5al-0.1mg)、superdyma(zn-11al-3mg-0.2si)和zam(zn-6al-3mg)。其中zam合金镀层性能出众，表面质量优异，实验室条件下其耐腐蚀性能比常见涂层高5-10倍。zam镀层的使用率稳居同行业榜首，覆盖机械、家电和建筑等大部分行业。在zam镀层热浸镀温度下制备的zn-6al-3mg合金，其组织与镀层表面相近。

2、从平衡凝固曲线上看，zn-6al-3mg合金的凝固过程为：l→fcc-al(376℃)，l→fcc-al+mg2zn11(357℃)，l→fcc-al+mg2zn11+hcp-zn(345℃)。理论上，zn-6al-3mg合金凝固组织中只存在zn相、al相、al/mg2zn11二元共晶和al/mg2zn11/zn三元共晶组织。但在实际的凝固过程中，组织中会出现亚稳态的mgzn2相，主要是因为mgzn2相在过冷液体中具有比mg2zn11相更高的成核速率。

3、mgzn2相具有硬而脆的特点，就锌铝镁合金的微塑性响应而言，mgzn2相是最有害的相。从腐蚀角度看，粗大mgzn2相与基体之间存在较大的电位差，很容易发生电化学腐蚀，从而降低合金的耐腐蚀性能。

4、目前，大部分研究者往往会向zn-6al-3mg合金中加入一些合金元素如ti和zr及稀土等，目的是为初生铝相提供更多的异质形核位点，细化晶粒，或是从铸造工艺角度，抑制合金凝固组织中初生相的生长。

5、但是，目前，未发现采用sr元素对zam合金凝固组织影响的研究报道。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种采用微量锶元素消除zam合金中mgzn2相的方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种采用微量锶元素消除zam合金中mgzn2相的方法，包括，

5、按质量百分比称量zn-6al-3mg合金块、zn块、mg块和al-10sr合金块；

6、将石墨坩埚放入中频感应炉内，依次放入mg块、zn块、zn-6al-3mg合金块，确保zn-6al-3mg合金块完全覆盖于最上层；

7、随炉升温、搅拌，再将al-10sr合金块按压至合金液底部熔化；

8、搅拌，刮渣，均匀地撒上覆盖剂，保温、浇铸制成母合金；

9、将母合金重熔、保温，浇铸到金属铸型中凝固，制得锌铝镁合金铸锭。

10、作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：所述锌铝镁合金由zn、al、mg和sr组成，按质量百分比计为：al6.0％，mg3％，sr0.01～0.15％，余量为zn。

11、作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：所述锌铝镁合金中sr的含量为0.12％。

12、作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：所述随炉升温、搅拌，其中，升温至700～720℃。

13、作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：所述升温至720℃

14、作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：所述保温、浇铸制成母合金，其中，保温时间为20～40min。

15、作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：所述保温时间为30min。

16、作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：所述将母合金重熔、保温，其中，重熔温度为440～460℃，保温时间为10～20min。

17、作为本发明所述方法的一种优选方案，其中：所述重熔温度为460℃，保温时间为10min。

18、本发明有益效果：

19、本发明提供一种采用微量锶元素消除zam合金中mgzn2相的方法，采用本发明方法制备的锌铝镁合金锭，合金凝固组织中有害的初生mgzn2相完全转变为共晶mgzn2相，al相和mgzn2相均匀分布于共晶组织中，消除了粗大mgzn2相对合金力学性能和腐蚀性能的不利影响，显著提高合金的耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种采用微量锶元素消除zam合金中mgzn2相的方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述锌铝镁合金由zn、al、mg和sr组成，按质量百分比计为：al6.0％，mg3％，sr0.01～0.15％，余量为zn。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述锌铝镁合金中sr的含量为0.12％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述随炉升温、搅拌，其中，升温至700～720℃。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述升温至720℃。

6.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述保温、浇铸制成母合金，其中，保温时间为20～40min。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述保温时间为30min。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述将母合金重熔、保温，其中，重熔温度为440～460℃，保温时间为10～20min。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述重熔温度为460℃，保温时间为10min。

技术总结
本发明公开了一种采用微量锶元素消除ZAM合金中MgZn<subgt;2</subgt;相的方法，包括，按质量百分比称量Zn‑6Al‑3Mg合金块、Zn块、Mg块和Al‑10Sr合金块；将石墨坩埚放入中频感应炉内，依次放入Mg块、Zn块、Zn‑6Al‑3Mg合金块，确保Zn‑6Al‑3Mg合金块完全覆盖于最上层；随炉升温、搅拌，再将Al‑10Sr合金块按压至合金液底部熔化；搅拌，刮渣，均匀地撒上覆盖剂，保温、浇铸制成母合金；将母合金重熔、保温，浇铸到金属铸型中凝固，制得锌铝镁合金铸锭。本发明方法使得合金凝固组织中有害的初生MgZn<subgt;2</subgt;相完全转变为共晶MgZn<subgt;2</subgt;相，Al相和MgZn<subgt;2</subgt;相均匀分布于共晶组织中，消除粗大MgZn<subgt;2</subgt;相对合金力学性能和腐蚀性能的不利影响，显著提高合金的耐腐蚀性能。

技术研发人员：王建华,周诗骏,朱泽,李智伟,吴长军,苏旭平
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15