本發明專利技術公開了提供了一種Zn-Al-Mg-RE鋅錠的制備方法，其包括下列步驟：制備Zn-Al-RE三元中間合金；在鋅池中加入純鎂，待純鎂完全溶解；然后將制得的Zn-Al-RE三元中間合金加入上述加入了純鎂的鋅池中，靜置待Zn-Al-RE三元中間合金完全溶解；最后在成品模具中澆注成Zn-Al-Mg-RE鋅錠。采用該制備方法可以低成本、快捷、方便的制得Zn-Al-Mg-RE四元合金鋅錠，且Mg和RE元素的收得率均得到了大幅提高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種鋅錠制備方法，尤其涉及一種四元合金鋅錠制備方法。
技術介紹
一直以來，鋼鐵作為主要的結構材料在眾多領域普遍應用。然而鋼鐵的致命缺點是容易在腐蝕性介質中產生銹蝕而失效。為了提高鋼鐵件的耐蝕性能，在鋼鐵件外部鍍上一層鋅、鋅合金鍍層成為目前最主要的防止鋼基體腐蝕的方法。鍍層發展經歷了純鋅鍍層、 Zn-Al鍍層、Zn-Al-Mg鍍層等幾個階段。相關文獻資料表明，含Mg鍍層耐蝕性能是純鋅鍍層的幾倍到二十多倍。在鍍鋅之前，需要先制備鋅錠，提前制備好鋅錠有兩個方面的好處⑴在實際工業生產中，隨著生產進行，鋅在鋅池中不斷消耗，以鋅錠的形式對鋅池中消耗的鋅及合金元素進行補給，有利于提高生產效率；(2)便于調節鋅池成份。目前處于科技研究前沿的合金鋅錠是Zn-Al-Mg-RE四元合金鋅錠，但是 Zn-Al-Mg-RE鋅錠很難制備，這是因為(I)四種元素的熔點相差較大，Al和Mg元素的熔點相近，分別為660°C、650°C，Zn 的熔點為420°C,稀土元素熔點在800°C以上，因此在鋅液中加入Mg元素和稀土元素,需要提高鋅液的溫度，由于鋅的飽和蒸氣壓較低，提高鋅液溫度導致鋅液容易蒸發；(2)稀土元素在純鋅中的固溶度較小，因此加入后溶解相當緩慢，此外稀土的密度比鋅液要小，加入后浮在鋅液表面，形成氧化物，而氧化物熔點更高，固溶度更小，因此很難直接在鋅液中加入稀土元素，這是鋅錠制備的關鍵技術之一；(3)Mg元素和稀土在較高溫度容易自燃，這給鋅錠制備帶來麻煩和危險，這是鋅錠制備關鍵技術之二。在目前Zn-Al-Mg-RE四元合金制備過程中，解決上述問題的主要方法有對于Mg元素的加入(1)按照Mg合金的制備方法，把鋅液溫度提高至700°C左右， 不斷向鋅液表面通入保護氣體，防止Mg在制備過程中燃燒。這種方法的缺點是溫度高、操作麻煩、成本高、鎂氧化嚴重，其排放的氣體對大氣具有污染；(2)在制備過程中加入一定量的覆蓋劑，防止Mg燃燒，然而對于鍍鋅工業而言，加入覆蓋劑會帶入雜質，直接影響鍍鋅件的質量。對于稀土元素的加入(I)把稀土放入不銹鋼盒中，壓入鋅液中，讓稀土慢慢熔化；但是這種方法會把Fe元素帶入鋅液中，增加了鋅錠的雜質成分。(2)把鋅液澆在稀土上，包裹住稀土，然而放入鋅液中，讓其緩慢熔化。這種方法的缺點是在稀土尚未完全溶解之前，稀土表面的鋅層在鋅液中已經溶解，因此不能很好地實現向鋅液中加入稀土元素這一目的。(3)把Zn、Mg、RE等元素放入真空感應爐中進行真空熔煉，這種方法的缺點是制備麻煩、成本高，且不符合工業化大批量生產的要求
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種全新的Zn-Al-Mg-RE (La、Ce、或者La和Ce混合稀土)鋅錠制備方法，使用本方法，可以快速、簡單、高效地向鋅液中添加Mg、RE元素，所制備的鋅錠具有合金元素吸收率高，合金成份穩定性好、制備成本低等優點，適合熱浸鍍鋅工業生產， 特別適合連續熱浸鍍鋅。Zn-Al-Mg-RE鋅錠制備主要步驟首先制備Zn-Al-RE (La、Ce或者La和Ce混合稀土 )三元中間合金；在鋅池中加入純鎂，待純鎂完全溶解；然后將自制的Zn-Al-RE三元中間合金加入上述含鎂的鋅池中，靜置待Zn-Al-RE三元中間合金完全溶解后；在石墨模具中澆注成Zn-Al-Mg-RE鋅錠。需要了解的是，本技術方案中各合金元素的加入量是根據實際生產需要而確定， 并不是對本專利技術所要保護的技術方案的限制。本專利技術的技術核心是通過設計合理的添加步驟和次序，使得具有不同溶解度的金屬元素均能共同溶解在鋅液中，并最終形成穩定的 Zn-Al-Mg-RE四元合金鋅錠。優選地，制備Zn-Al-RE (La、Ce或者La和Ce混合稀土)三元中間合金具體步驟為 將純鋅塊加熱熔化，然后將鋅液溫度升高到460-50(TC，加入純鋁，靜置待純鋁充分溶解，再將鋅液溫度升高至520-540°C，最后把稀土加入鋅液中，靜置待稀土完全溶解后，在石墨模具中澆注成Zn-Al-RE三元中間合金。優選地，Zn-Al-Mg-Re (La.Ce或者La和Ce混合稀土)四元鋅錠制備步驟將純鋅塊加熱熔化形成鋅池，然后將鋅池的溫度升高到480-500°C，再將純鎂投入鋅池，待其完全溶解，最后加入Zn-Al-La (La、Ce或者La和Ce混合稀土)三元中間合金，靜置30分鐘，稀土完全溶解，攪拌，撈去表面氧化皮等雜物，在模具中澆注成鋅錠。為了獲得較快的冷卻速度和保證合金鋅錠的純度，選用石墨模具。優選地，所述成品模具為石墨模具。該石墨模具能夠保證Zn-Al-Mg-RE鋅錠的純凈度。本專利技術通過采用上述技術方案，較之現有的具有下列優點(I)本專利技術所述的制備方法在較低溫度且不需要保護氣體的情況下，向鋅液中加入純鎂，從而避免了向高溫鋅液中添加鎂所發生的嚴重氧化，甚至自燃現象，同時還增加了鎂的吸收率；(2)本專利技術所述的制備方法在較低溫度下向鋅液中添加稀土元素，避免了向鋅液中加入稀土元素時所發生的氧化以及自燃現象，此外還提高了稀土元素的吸收率。因此本專利技術所述的具有操作溫度低、安全、高效的優點，能夠極大地降低Zn-Al-Mg-RE四元合金鋅錠的制備成本，具有非常好的經濟前景。具體實施例方式實施例I(I)制備 Ζη_9· 5wt% ~5wt% La 三元中間合金表I. Zn-9. 5wt% Al~5wt% La三元中間合金所用原材料表元素ZnAlLa重量(g)132314783所用的材料Zn純度為99. 99%, La純度為99%、Al純度為99. 99%。制備過程如下先把1323g純鋅表面氧化皮打磨掉，接著放入電阻爐內的高純石墨坩堝中加熱，爐溫設定為450°C，升溫速率約為7 V /min，鋅塊完全熔化后，把爐溫設定為500°C，加入147g 經過表面打磨的純鋁，靜置40分鐘后，把爐溫設定為540°C，再將83g表面氧化皮被打磨干凈的稀土放入，此時由于稀土的密度大于含鋁的鋅液密度，稀土沉入鋅液中，從而保護了稀土，防止其發生氧化，靜置約I. 5小時，發現稀土已經完全溶解在鋅液中，最后澆注成直徑為25mm的圓棒。對制得的Zn-Al-La 三元合金采用 ICP (Inductively Coupled Plasma-AtomicEmission Spectgrometry)測試成份，結果如表 2 所不。表2. Zn-9. 5wt% Al~5% La三元中間合金實際含量元素AlLa含量(Wt % )8. 0454. 275計算Zn-Al-La三元中間合金吸收率Al 的吸收率=0.08045 X 100%=85%0.09466稀土 La 的吸收率=0.04275 X 100%=80%0.05344(2)向鋅池中添加純度為99. 9%的鎂把經過打磨后的28800g鋅錠放入電阻爐的石墨坩堝內，設定溫度為500°C，加熱速率為7V /min左右，鋅液完全熔化后，撈去鋅液表面氧化物等雜質，再把經過表面打磨的 300g純Mg壓入鋅液中，大約不到10分鐘，純鎂塊完全溶入鋅液中。(3)制備 Zn-0. 2wt% Al-lwt% Mg-0. Iwt% La 四元合金鋅錠表3. Zn-0. 2wt% Al-Iwt % Mg-0. Iwt % La 鋒淀制備原材料元素ZnZn-9. 5本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：儲雙杰，李保平，王俊，錢洪衛，劉昕，胡成杰，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，上海交通大學，
類型：發明
國別省市：
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