锌铝镁合金锭及生产均匀锌铝镁镀液的方法
阅读说明：本技术 锌铝镁合金锭及生产均匀锌铝镁镀液的方法 (Zinc-aluminum-magnesium alloy ingot and method for producing uniform zinc-aluminum-magnesium plating solution ) 是由 王滕 刘茂林 杨平 刘劼 李伟刚 李志庆 李超 张百勇 陈泓业 孙霖 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供锌铝镁合金锭及生产均匀锌铝镁镀液的方法,锌铝镁合金锭包括C锭、D锭和E锭；C锭成分：Zn-(1.5-2.0％)Al-(1.5-2.0％)Mg；D锭成分：Zn-(4.8-11.0％)Al；E锭成分：Zn-(4.8-11.0％)Mg。本发明通过设计合理的锌铝镁锭种类及成分,在熔锭时进行合理的配比,确定合理的加入方式,获得目标成分且成分均匀的锌铝镁镀液。锌铝镁锅命中目标成分且锌铝镁锅内成分均匀。(The invention provides a zinc-aluminum-magnesium alloy ingot and a method for producing uniform zinc-aluminum-magnesium plating solution, wherein the zinc-aluminum-magnesium alloy ingot comprises a C ingot, a D ingot and an E ingot; c, ingot composition: zn- (1.5-2.0%) Al- (1.5-2.0%) Mg; d, ingot composition: zn- (4.8-11.0%) Al; e, ingot component: zn- (4.8-11.0%) Mg. According to the invention, by designing reasonable zinc-aluminum-magnesium ingot types and components, reasonable proportioning is carried out during ingot melting, a reasonable adding mode is determined, and the zinc-aluminum-magnesium plating solution with target components and uniform components is obtained. The zinc-aluminum-magnesium pot can hit target components and the components in the zinc-aluminum-magnesium pot are uniform.)
技术领域
发明属于金属材料领域，具体地说是热浸镀领域，涉及锌铝镁合金锭及生产均匀锌铝镁镀液的方法。
背景技术
随着汽车、家电及结构件等关键零部件在节能、环保和安全性等方面要求的不断提高，必须保证其在服役期内钢铁材料不被严重腐蚀，传统的钢板表面镀锌处理已经不能满足耐蚀性要求。
在纯锌镀层中添加适量金属镁和铝可以使镀层耐蚀性提高，大大延长镀层的使用寿命，又能通过降低镀层重量减少锌的消耗，具有较高的社会效益和推广应用价值。
锌铝镁钢板具有超强的抗腐蚀性、耐磨性、涂装性和良好的焊接加工性能，可适应各种恶劣环境，是一种新型的环保节能型钢板，主要应用于光能光伏产业、装备制造业、家电制造、高铁、大型变电站及汽车制造等多种领域。
2017年3月8日公开的公开号号为CN 106480336 A的《一种热镀用锌铝镁合金及其直接熔炼方法》，公开了一种热镀用锌铝镁合金锭的熔炼方法。在熔化锌锭后将锌液加热至640～680℃，加入铝锭，待铝锭全部熔化后，降温至590～610℃，按照理论镁含量配比的1.05倍，以压入方式加入镁锭，待镁锭全部溶解后，充分搅拌后降温至490～520℃，静置10～15min后，去除表面浮渣。
2017年3月8日公开的公开号为CN 106480338 A的《用于调整热浸镀液成分的锌铝镁合金及其直接熔炼方法》，公开了一种用于调整热浸镀液成分的锌铝镁合金及其直接熔炼方法，锌铝镁合金的化学成分为：Al4.4％～5.8％，Mg4.4％～5.8％，Fe<0.015％，Pb<0.008％，Cd<0.010％，Cu<0.008％，Sn<0.008％，余量为锌。在熔化锌锭后将锌液加热至640～680℃，加入铝锭，待铝锭全部熔化后，降温至590～610℃，按照理论镁含量配比的1.05倍，以压入方式加入镁锭，待镁锭全部溶解后，搅拌11～15min后降温至490～520℃，静置10～15min后，去除表面浮渣，随后铸锭，锭的质量为15～35kg。
现有的锌铝镁技术，均为锌铝镁镀层产品的生产和锌铝镁锭的熔炼，无锌铝镁锅熔锌成分调节配比方面的介绍。
发明内容
本发明的目的在于提供锌铝镁合金锭，设计不同的锌铝镁锭种类及成分，用于制备成分均匀的锌铝镁镀液。
本发明还有一个目的在于提供生产均匀锌铝镁镀液的方法，利用本发明设计的不同的锌铝镁锭种类，在熔锭时进行合理的配比，确定合理的加入方式，获得目标成分且成分均匀的锌铝镁镀液。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供的锌铝镁合金锭，包括C锭、D锭和E锭；
所述C锭包括以下质量百分比成分：1.5-2.0％Al，1.5-2.0％Mg，余量为Zn和不可避免的杂质；
所述D锭包括以下质量百分比成分：4.8-11.0％Al，余量为Zn和不可避免的杂质；
所述E锭包括以下质量百分比成分：4.8-11.0％Mg，余量为Zn和不可避免的杂质。
本发明提供的锌铝镁合金锭用于生产的镀液质量百分比成分为：1.3-9.0％Al，1.3-9.0％Mg，余量为Zn和不可避免的杂质。
优选的，锌铝镁合金锭用于生产的镀液质量百分比成分为：1.5-2.0％Al、1.5-2.0％Mg，余量为Zn和不可避免的杂质。
本发明设计包括C锭、D锭和E锭的：选择C锭作为基础成分锭，选择D锭和E锭进行调节Al、Mg成分含量。
本发明提供的生产均匀锌铝镁镀液的方法，利用上述锌铝镁合金锭生产得到，所述生产方法具体为：
1)在锌锅底部添加C锭，明火加热进行熔锭；
2)将步骤1)制备的镀液液压入感应加热器后，根据步骤1)熔锭后镀液的化学成分检测结果，加入D锭和E锭，调整锌铝镁溶液至目标成分。
3)待调整至目标成分后，锌铝镁锅用C锭添加至目标重量，即可。
步骤1)中添加C锭的量为目标镀液质量40％-45％。
步骤1)中考虑Al、Mg元素的烧损及渣子的情况，收得率在86-92％。
步骤2)中考虑Al、Mg元素的烧损及渣子的情况，D锭及E锭Al、Mg元素收得率均在80-87％。
步骤2)中感应加热器加热工作产生的流场起到均匀镀液的作用，使用感应加热器熔化锌铝镁的速率为1500Kg/小时；
步骤2)中，调整锌铝镁溶液各成分含量与目标成分含量偏差在±0.03％范围内都属于达到目标成分，本领域是允许的。
本发明设计的C锭为低铝镁锭，Al/Mg元素的烧损主要为步骤1)中明火加热所造成的损失，步骤3)为感应加热器加热熔化，C锭Al/Mg含量基本无烧损，同时感应加热器加热工作产生的流场起到均匀镀液的作用。
本发明通过设计合理的锌铝镁锭种类及成分，在熔锭时进行合理的配比，确定合理的加入方式：1)首先加入C锭，C锭为低铝镁锭，明火加热造成Al/Mg元素的烧损；2)添加中高铝镁锭，采用感应加热器进行加热熔化，调整镀液成分至目标值，同时感应加热器加热工作产生的流场起到均匀镀液的作用；3)添加与目标成分一致的C锭至锌锅要求的目标重量，C锭为低铝镁锭，在感应加热器加热熔化条件下，Al/Mg含量基本无烧损。获得目标成分且成分均匀的锌铝镁镀液，同时感应加热器加热工作产生的流场起到均匀镀液的作用。锌铝镁锅命中目标成分、锅内成分均匀且锅内氧化性杂质较少。
附图说明
图1为锌锅及感应器；
图2为实施例1样板表面；
图3为对比例1样板表面。
具体实施方式
实施例1-实施例3
锌铝镁合金锭，包括C锭、D锭和E锭，具体成分如下表1所示。
表1锌铝镁锭化学成分
元素
目标成分
C锭
D锭
E锭
实施例1
Zn-1.5％Al-1.5％Mg
Zn-1.5％Al-1.5％Mg
Zn-4.8％Al
Zn-4.8％Mg
实施例2
Zn-2.0％Al-2.0％Mg
Zn-2.0％Al-2.0％Mg
Zn-5.5％Al
Zn-5.5％Mg
实施例3
Zn-2.0％Al-2.0％Mg
Zn-2.0％Al-2.0％Mg
Zn-10.0％Al
Zn-10.0％Mg
利用实施例1锌铝镁合金锭审查实施例1目标均匀锌铝镁镀液的方法为：
1)在锌锅底部添加120吨C锭(Zn-1.5％Al-1.5％Mg)，明火加热进行熔锭，检测的化学成分为Zn-1.38％Al-1.36％Mg；
2)将步骤1)制备的镀液压入感应加热器后，分别加入15吨D锭(Zn-4.8％Al)和15吨E锭(Zn-4.8％Mg)，检测成分为Zn-1.51％Al-1.49％Mg。
3)再加入130吨C锭(Zn-1.5％Al-1.5％Mg)至280吨，检测锌铝镁锅内的化学成分为Zn-1.49％Al-1.48％Mg。
利用实施例2锌铝镁合金锭审查实施例2目标均匀锌铝镁镀液的方法为：
1)在锌锅底部添加120吨C锭(Zn-2.0％Al-2.0％Mg)，明火加热进行熔锭，检测的化学成分为Zn-1.84％Al-1.82％Mg；
2)将步骤1)制备的镀液压入感应加热器后，分别加入36吨D锭(Zn-5.5％Al)和36吨E锭(Zn-5.5％Mg)，检测成分为Zn-2.01％Al-2.00％Mg。
3)再加入88吨C锭(Zn-2.0％Al-2.0％Mg)至280吨，检测锌铝镁锅内的化学成分为Zn-1.99％Al-1.98％Mg。
利用实施例3锌铝镁合金锭审查实施例3目标均匀锌铝镁镀液的方法为：
1)在锌锅底部添加120吨C锭(Zn-2.0％Al-2.0％Mg)，明火加热进行熔锭，检测的化学成分为Zn-1.84％Al-1.82％Mg；
2)将步骤1)制备的镀液液压入感应加热器后，分别加入5.0吨D锭(Zn-10％Al)和5.0吨E锭(Zn-10％Mg)，检测成分为Zn-2.02％Al-2.01％Mg。
3)再加入150吨C锭(Zn-2.0％Al-2.0％Mg)至约280吨，检测锌铝镁锅内的化学成分为Zn-1.98Al-1.98％Mg。
实施例1、实施例2和实施例3均命中目标成分，且镀层成分均呈均匀状态，锌铝镁锅内不同位置的成分检测结果见表2和表3所示(镀液是均匀的)。
表2不同锌锅深度锌铝镁锅内化学成分/wt％
表3不同位置锌铝镁锅内化学成分/wt％
采用实施例生产的锌铝镁样板表面表面质量较优异，无明显缺陷。实施例1生产的产品样板表面如图2所示。
对比例1：目标成分Zn-2.0％Al-2.0％Mg
合金锭，包括Zn-3.0％Al-3.0％Mg合金锭、Zn-2.0％Al-2.0％Mg合金锭、Zn-1.5％Al合金锭和Zn-1.5％Mg合金锭。
1)添加120吨Zn-3.0％Al-3.0％Mg合金锭，采用明火加热，Al、Mg元素含量越高，在明火加热过程中，在镀液内生成不易去除的氧化小颗粒，造成板面产生云雾状等缺陷，测的化学成分为Zn-2.64％Al-2.61％Mg；
2)分别加入29吨Zn-1.5％Al合金锭和29吨Zn-1.5％Mg合金锭，采用感应加热器加热，检测成分为Zn-2.01％Al-1.99％Mg；
3)再加入102吨Zn-2.0％Al-2.0％Mg合金锭至280吨，检测锌铝镁锅内的化学成分为Zn-1.98％Al-1.97％Mg。
采用比较例生产的锌铝镁样板表面存在大量的云雾状缺陷，为锌锅中氧化物杂质所致，步骤1)中采用明火加热，Al、Mg元素含量越高，在明火加热过程中，在镀液内生成不易去除的氧化小颗粒，造成板面产生云雾状等缺陷。
从上述实例可以看出，本发明通过设计合理的锌铝镁锭种类及成分，在熔锭时进行合理的配比，确定合理的加入方式，获得目标成分且成分均匀的锌铝镁镀液。锌铝镁锅命中目标成分且锌铝镁锅内成分均匀。
上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，需要说明的是本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
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