含 Al-Zn-Si-RE-Ni 的热浸镀铸铝合金及其制备方法 技术领域 本发明涉及多种热浸镀铸铝合金及其制备方法， 尤其是涉及多种耐海洋气候工程 零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金及其制造方法。
背景技术 随着科学技术的迅猛发展， 应用于近海和海洋中的工程装备越来越多， 但其服役 条件按 ISO 9225 环境评价标准一般＞ C5 级， 属于极端恶劣环境。所述环境大气多雨、 高 温、 多盐雾和强风流， 裸露在外的零件将受到强烈的大气腐蚀、 电化学腐蚀以及气流冲刷侵 蚀的综合作用， 各种钢结构的使用寿命远低于一般内陆户外环境。
例如， 当前风能已经日渐成为技术最成熟、 最具备规模开发条件的可再生洁净能 源。但由于风力发电机组是利用风能发电， 而在海岸线、 离岸海洋中具有丰富的风力资源， 因此风电场的建设有很大比例是选址在近海岸或离岸海洋中。 但在海洋气候条件下服役的 风力发电设备由于机组的外部构件如机舱、 引擎罩、 塔架等直接裸露于极端的腐蚀大气中， 采用常规的防护措施， 往往仅数个月便产生严重的腐蚀， 因此， 目前迫切需要解决耐海洋气 候的工程零件防腐处理用的涂层的耐腐蚀问题。
发明内容
针对现有技术中这些问题， 本发明提供多种适合于耐海洋气候工程零件防腐处理 用的热浸镀铸造铝合金及其制造方法。
首先， 本发明提供的一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其 中所述铸铝合金由 Al、 Zn、 Si、 RE 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 所述纳米氧化物颗粒增 强剂选自 TiO2、 CeO2 中的一种或两种， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， 纳米氧化物颗粒增强剂总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， 余量为 Al 及不可避免的杂质。
再者， 本发明提供的一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其 中所述铸铝合金由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 所述纳米氧化物颗 粒增强剂选自 TiO2、 CeO2 中的一种或两种， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， 纳米氧化物颗粒增强剂总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， 余量为 Al 及不可避免的杂质。
再者， 本发明提供的一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其 中所述铸铝合金由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ni 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 所述纳米氧化物颗 CeO2 中的一种或两种， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， 粒增强剂选自 TiO2、 Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， 纳米氧化物颗粒增强剂总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， 余量为 Al 及不可避免的杂质。
再者， 本发明提供的一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其 中所述铸铝合金由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ti 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 所述纳米氧化物颗粒增强剂选自 TiO2、 CeO2 中的一种或两种， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， 纳米氧化物颗粒增强剂总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， 余量为 Al 及不可避免的杂质。
再者， 本发明提供的一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其 中所述铸铝合金由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE、 Ni 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 所述纳米氧化物颗 粒增强剂选自 TiO2、 CeO2 中的一种或两种， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， 纳米氧化物颗粒 增强剂总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， 余量为 Al 及不可避免的杂质。
再者， 本发明提供的一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其 中所述铸铝合金由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE、 Ti 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 所述纳米氧化物颗 粒增强剂选自 TiO2、 CeO2 中的一种或两种， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， 纳米氧化物颗粒 增强剂总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， 余量为 Al 及不可避免的杂质。
再者， 本发明提供的一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其 中所述铸铝合金由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ti、 Ni 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 所述纳米氧化物颗 粒增强剂选自 TiO2、 CeO2 中的一种或两种， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， 纳米氧化物颗粒 增强剂总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， 余量为 Al 及不可避免的杂质。
其中， RE 是稀土元素的任一种或几种。
优选的， 如果采用的纳米氧化物颗粒是均匀的球体颗粒， 则球体比表面积和平均 粒径满足如下关系式 ：
其中 D 代表平均粒径 ；
ρ 代表密度。
如果采用的纳米氧化物颗粒比一般的球体颗粒形状复杂一些， 涂层的性能、 效果 可以更加理想， 因此， 本发明进一步优选的纳米氧化物颗粒的比表面积要大于上述公式计 算值 ：
优选的， 纳米氧化物颗粒采用 TiO2 时， 所述 TiO2 的平均粒径为 15 ～ 60nm。
优选的， 纳米氧化物颗粒采用 TiO2 时， 所述 TiO2 的比表面积为 20 ～ 90m2/g。
优选的， 纳米氧化物颗粒采用 CeO2 时， 所述 CeO2 的平均粒径为 25 ～ 70nm。
优选的， 纳米氧化物颗粒采用 CeO2 时， 所述 CeO2 的比表面积为 10 ～ 80m2/g。
优选的， 纳米氧化物颗粒增强剂为 TiO2 和 CeO2 时， TiO2 和 CeO2 质量比为 1 ∶ (1 ～ 3)。
更优选的， 其中 TiO2 和 CeO2 质量比为 1 ∶ 2。
优选的， 其中各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 41 ～ 51％， Si ： 1 ～ 3.2％， Mg ： 1.8 ～ 4％， RE ： 0.05 ～ 0.8％， Ni ： 1.5 ～ 2.6％， Ti ： 0.05 ～ 0.35％， 纳米氧化物颗粒增强 剂总的含量 ： 0.05 ～ 0.8％。
另外， 本发明还提供一种制造所述热浸镀铸铝合金的方法， 根据 Al、 Zn、 Si、 RE 和纳米氧化物颗粒增强剂的质量百分比备料， 先在真空或气氛保护炉中将 Al 加热升温 至 700 ～ 750℃溶化， 搅拌均匀， 加入 Si ； 然后升温至 800 ～ 840℃后加 RE ； 再加热升温至 830℃～ 850℃后加 Zn ； 经降温至 750 ～ 700℃后加入纳米氧化物颗粒增强剂 ； 再将温度降 低到 700 ～ 650℃经搅拌均匀后静置 10 ～ 35 分钟后浇铸或压铸成锭。
本发明还提供一种制造所述热浸镀铸铝合金的方法， 根据 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE 和纳 米氧化物颗粒增强剂的质量百分比备料， 先在真空或气氛保护炉中将 Al 加热升温至 700 ～ 750 ℃溶化， 搅拌均匀， 加入 Si ； 然后升温至 800 ～ 840 ℃后加 RE ； 再加热升温至 830 ℃～ 850℃后加 Zn ； 经降温至 750 ～ 700℃后加入 Mg 与纳米氧化物颗粒增强剂 ； 再将温度降低到 700 ～ 650℃经搅拌均匀后静置 10 ～ 35 分钟后浇铸或压铸成锭。
本发明还提供一种制造所述热浸镀铸铝合金的方法， 根据 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ni、 纳米 氧化物颗粒增强剂的质量百分比备料， 先在真空或气氛保护炉中将 Al 加热升温至 700 ～ 750 ℃溶化， 搅拌均匀， 加入 Si ； 然后升温至 800 ～ 840 ℃后加 RE ； 再加热升温至 830 ℃～ 850℃后加 Zn ； 再加热升温至 850℃～ 880℃后加 Ni ； 经降温至 750 ～ 700℃后加入纳米氧 化物颗粒增强剂 ； 再将温度降低到 700 ～ 650℃经搅拌均匀后静置 10 ～ 35 分钟后浇铸或 压铸成锭。
本发明还提供一种制造所述热浸镀铸铝合金的方法， 根据 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ti、 纳米 氧化物颗粒增强剂的质量百分比备料， 先在真空或气氛保护炉中将 Al 加热升温至 700 ～ 750 ℃溶化， 搅拌均匀， 加入 Si ； 然后升温至 800 ～ 840 ℃后加 RE ； 再加热升温至 830 ℃～ 850℃后加 Zn ； 再加热升温至 850℃～ 880℃后加 Ti ； 经降温至 750 ～ 700℃后加入纳米氧 化物颗粒增强剂 ； 再将温度降低到 700 ～ 650℃经搅拌均匀后静置 10 ～ 35 分钟后浇铸或 压铸成锭。
本发明还提供一种制造所述热浸镀铸铝合金的方法， 根据 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE、 Ni 和纳米氧化物颗粒增强剂的质量百分比备料， 先在真空或气氛保护炉中将 Al 加热升温 至 700 ～ 750℃溶化， 搅拌均匀， 加入 Si ； 然后升温至 800 ～ 840℃后加 RE ； 再加热升温至 830℃～ 850℃后加 Zn ； 再加热升温至 850℃～ 880℃后加 Ni ； 经降温至 750 ～ 700℃后加入 Mg 与纳米氧化物颗粒增强剂 ； 再将温度降低到 700 ～ 650℃经搅拌均匀后静置 10 ～ 35 分 钟后浇铸或压铸成锭。
本发明还提供一种制造所述热浸镀铸铝合金的方法， 根据 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE、 Ti、 纳 米氧化物颗粒增强剂的质量百分比备料， 先在真空或气氛保护炉中将 Al 加热升温至 700 ～ 750 ℃溶化， 搅拌均匀， 加入 Si ； 然后升温至 800 ～ 840 ℃后加 RE ； 再加热升温至 830 ℃～ 850℃后加 Zn ； 再加热升温至 850℃～ 880℃后加 Ti ； 经降温至 750 ～ 700℃后加入 Mg 与纳 米氧化物颗粒增强剂 ； 再将温度降低到 700 ～ 650℃经搅拌均匀后静置 10 ～ 35 分钟后浇 铸或压铸成锭。
本发明还提供一种制造所述热浸镀铸铝合金的方法， 根据 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ti、 Ni、 纳 米氧化物颗粒增强剂的质量百分比备料， 先在真空或气氛保护炉中将 Al 加热升温至 700 ～ 750 ℃溶化， 搅拌均匀， 加入 Si ； 然后升温至 800 ～ 840 ℃后加 RE ； 再加热升温至 830 ℃～ 850℃后加 Zn ； 再加热升温至 850℃～ 880℃后加 Ni 和 Ti ； 经降温至 750 ～ 700℃后加入纳 米氧化物颗粒增强剂 ； 再将温度降低到 700 ～ 650℃经搅拌均匀后静置 10 ～ 35 分钟后浇铸或压铸成锭。
优选的， 所述加热过程中的升温速率为 10 ～ 40℃ / 分钟， 所述降温过程中的降温 速率为 20 ～ 60℃ / 分钟。
本发明提供的抗海洋气候腐蚀的热浸镀铸铝合金， 其中 Al 是抗大气腐蚀的金属， Al 在空气中会很快在表面形成一层致密的氧化膜， 并具有快速的自修复损伤的能力 ； Zn 具 有低的电极电位， 作为牺牲阳极， 可赋予钢铁充分的抗电化学腐蚀能力。
然而如果锌的含量过高， 则涂层的韧性和硬度都会有所降低， 从而降低了涂层抵 抗大气腐蚀以及气流冲刷侵蚀能力。为了克服这一问题， 本发明通过添加一定量的纳米 氧化物颗粒增强剂， 极大地细化了涂层的晶粒， 改善了涂层的韧性， 提高了涂层抵抗大气腐 蚀、 电化学腐蚀以及气流冲刷侵蚀的能力， 并且还显著提高了涂层的强度、 硬度， 从而赋予 涂层更好的抗冲刷性能。
进一步的， 在大量反复实验、 筛选后， 通过选择合适的纳米氧化物颗粒增强剂的粒 径和比表面积， 可以更加显著的提高涂层的性能， 除此之外， 纳米氧化物颗粒增强剂的粒径 采用本发明的数值范围， 还可以使涂层的耐磨度大大提高， 而纳米氧化物颗粒增强剂的比 表面积采用本发明的数值范围， 可以使合金的聚集度大大提高， 从而更加显著的提高合金 涂层的抗冲刷性能。 在此基础上， 还通过添加 Mg、 Ni、 Ti 等微合金元素， 这些微合金元素的加入可以更 加细化晶粒， 进一步提高涂层的强韧性和耐腐蚀性， 其中 Mg 可以提高合金的亲和力、 耐腐 蚀性和提高合金的室温强度， 而 Ni 不仅可以进一步对合金起到固溶作用， 还可以进一步改 善合金的韧性和稳定性， 而 Ti 则加强了涂层中的强化相， 并对合金起到固溶作用。
综上所述， 采用本发明所生产的铸铝合金作涂层， 可在海洋气候条件下赋予其充 分耐腐蚀性能和抗冲刷侵蚀性能。
另一方面， 本发明还提供了一种采用多温度段添加热浸镀合金元素的方法， 采用 该方法， 随着温度的提高， 可以有利于提高纳米氧化物颗粒增强剂及各种元素的分散性， 从 而改善了涂层成分的均匀性， 显著地提高了涂层与基体的结合强度。
然而， 如果在熔体温度过高的时候加入所有元素， 涂层易形成高铝脆性相， 不利于 承担接触微动载荷。 为此， 本发明采用先多温度段添加部分热浸镀合金元素， 再将温度降低 到一定温度后再添加纳米氧化物颗粒增强剂， 最后再降温并保温一定时间， 这样就克服了 上述缺陷， 获得了成分均匀， 韧性较好的涂层。
综上所述， 本发明与现有技术相比， 涂层抵抗大气腐蚀、 电化学腐蚀以及气流冲刷 侵蚀能力显著提高， 并且涂层的强度、 硬度， 抗冲刷性能也都得以显著提高， 另外涂层与基 体结合牢固， 完全适用于海洋等极端恶劣的环境。另一方面， 本发明的生产工艺简化， 并且 还能获得成分均匀， 韧性较好的涂层。而且， 合金中的主要成份铝、 锌等元素都是自然界蕴 藏丰富的合金元素， 因此， 材料成本低廉， 而且环保、 节能。采用本发明的合金作镀层， 厚度 可调整范围广， 适合各种尺寸零件的处理。
具体实施方式
本发明提供的耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其中所述铸铝 合金由 Al、 Zn、 Si 等和纳米氧化物颗粒增强剂及不可避免的杂质组成， 其中该不可能避免的杂质通常是 Fe、 Mn、 Pb、 Sn、 Cd 等无法彻底去除的杂质元素。
进一步的， 在大量反复实验、 筛选后， 通过选择合适的纳米氧化物颗粒增强剂的粒 径和比表面积， 可以更加显著的提高涂层的性能， 如果采用的纳米氧化物颗粒是均匀的球 体颗粒， 则球体比表面积和平均粒径满足如下关系式 ：
其中 D 代表平均粒径 ；
ρ 代表密度。
进一步， 如果采用的纳米氧化物颗粒比一般的球体颗粒形状复杂一些， 涂层的性 能、 效果可以更加理想， 因此， 本发明优选的纳米氧化物颗粒的比表面积要大于此公式计算 值。
下面， 结合表 1-21 给出本发明各组成成份质量百分比的一些优选实施例， 但本发 明的各组成成份的含量不局限于该表中所列数值， 对于本领域的技术人员来说， 完全可以 在表中所列数值范围的基础上进行合理概括和推理。
并且需要特别说明的是， 尽管表 1-21 中同时列出了纳米氧化物颗粒增强剂的粒 径、 比表面积的相关数值， 但这两个条件并不是作为必要技术特征加以描述的。对于本发 明而言， 核心的内容在于通过添加一定量的纳米氧化物颗粒增强剂微合金元素而达到细化 涂层的晶粒、 改善其韧性、 提高其各种耐腐蚀能力、 克服锌含量过高所带来的不良影响的目 的。 而在此基础上， 通过进一步选择合适的粒径、 合适的比表面积都只是为了使这一技术效 果更突出， 更优越， 因此， 尽管下述表 1-21 中均同时列出的这两个参数， 但都只是作为更优 选的条件， 都是为了更详细的给出关于本发明的技术信息， 而并非是作为本发明的必要条 件加以描述。
实施例 1 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Zn、 Al、 Si、 RE 和 TiO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， TiO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的质量百 分比含量及相关参数见下表 1 ：
表1： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 2 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Al、 Zn、 Si、 RE 和 CeO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， CeO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 2：
表2： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 3 ：
所述热浸镀合金是由 Al、 Zn、 Si、 RE 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 其中纳米氧化 物颗粒为 TiO2 和 CeO2， 且 TiO2 和 CeO2 比例为 1 ∶ (1 ～ 3)， 按质量百分比计 ： 各组成成份占 总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， 纳米氧化物颗粒 TiO2 和 CeO2 总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 3 ：
表3： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 4 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Zn、 Al、 Si、 Mg、 RE 和 TiO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58 ％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， TiO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可 避免的杂质， 具体的质量百分比含量及相关参数见下表 4 ：
表4： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 5 ： 一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE和 CeO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58 ％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， CeO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可 避免的杂质， 具体的见下表 5 ：
表5： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 6 ：所述热浸镀合金是由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 其中纳米 氧化物颗粒为 TiO2 和 CeO2， 且 TiO2 和 CeO2 比例为 1 ∶ (1 ～ 3)， 按质量百分比计 ： 各组成成 份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， 纳米氧化物颗粒 TiO2 和 CeO2 总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体 的见下表 6 ：
表6： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 7 ：一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Zn、 Al、 Si、 RE、 Ni 和 TiO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58 ％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， TiO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可 避免的杂质， 具体的质量百分比含量及相关参数见下表 7 ：
表7： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 8 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ni 和 CeO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58 ％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， CeO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可 避免的杂质， 具体的见下表 8 ：
表8： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 9 ：
所述热浸镀合金是由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ni 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 其中纳米 氧化物颗粒为 TiO2 和 CeO2， 且 TiO2 和 CeO2 比例为 1 ∶ (1 ～ 3)， 按质量百分比计 ： 各组成成 份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， 纳米氧化物颗粒 TiO2 和 CeO2 总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体 的见下表 9 ：
表9： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 10 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Zn、 Al、 Si、 RE、 Ti 和 TiO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58 ％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， TiO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可 避免的杂质， 具体的质量百分比含量及相关参数见下表 10 ：
表 10 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 11 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ti 和 CeO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58 ％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， CeO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可 避免的杂质， 具体的见下表 11 ：
表 11 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 12 ：
所述热浸镀合金是由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ti 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 其中纳米 氧化物颗粒为 TiO2 和 CeO2， 且 TiO2 和 CeO2 比例为 1 ∶ (1 ～ 3)， 按质量百分比计 ： 各组成 成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， 纳米氧化物颗粒 TiO2 和 CeO2 总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 12 ：
表 12 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 13 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Zn、 Al、 Si、 Mg、 RE、 Ni 和 TiO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， TiO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的质量百分比含量及相关参数见下表 13 ：
表 13 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 14 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE、 Ni 和 CeO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.01 ～ 1.0％， 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， CeO2 ： Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 14 ：
表 14 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 15 ：
所述热浸镀合金是由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE、 Ni 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 其中纳 米氧化物颗粒为 TiO2 和 CeO2， 且 TiO2 和 CeO2 比例为 1 ∶ (1 ～ 3)， 按质量百分比计 ： 各组 成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， 纳米氧化物颗粒 TiO2 和 CeO2 总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 15 ：
表 15 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 16 ：一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Zn、 Al、 Si、 Mg、 RE、 Ti 和 TiO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， TiO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的质量百分比含量及相关参数见下表 16 ：
表 16 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 17 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE、 Ti 和 CeO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， CeO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 17 ：
表 17 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 18 ：
所述热浸镀合金是由 Al、 Zn、 Si、 Mg、 RE、 Ti 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 其中纳 米氧化物颗粒为 TiO2 和 CeO2， 且 TiO2 和 CeO2 比例为 1 ∶ (1 ～ 3)， 按质量百分比计 ： 各组
成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， Mg ： 0.1 ～ 5.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， 纳米氧化物颗粒 TiO2 和 CeO2 总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 18 ：
表 18 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 19 ：一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Zn、 Al、 Si、 RE、 Ti、 Ni 和 TiO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， TiO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的质量百分比含量及相关参数见下表 19 ：
表 19 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 20 ：
一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的热浸镀铸铝合金， 其由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ti、 Ni 和 CeO2 纳米氧化物颗粒增强剂组成， 各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， CeO2 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 20 ：
表 20 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 21 ：
所述热浸镀合金是由 Al、 Zn、 Si、 RE、 Ti、 Ni 和纳米氧化物颗粒增强剂组成， 其中纳 米氧化物颗粒为 TiO2 和 CeO2， 且 TiO2 和 CeO2 比例为 1 ∶ (1 ～ 3)， 按质量百分比计 ： 各组 成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 35 ～ 58％， Si ： 0.3 ～ 4.0％， RE ： 0.02 ～ 1.0％， Ti ： 0.01 ～ 0.5％， Ni ： 0.1 ～ 3.0％， 纳米氧化物颗粒 TiO2 和 CeO2 总的含量 ： 0.01 ～ 1.0％， Al ： 余量， 及不可避免的杂质， 具体的见下表 21 ：
表 21 ： 各组成成份占总重量的质量百分比含量 (％ ) 及相关参数
实施例 1-21 中， 优选的， 其中各组成成份占总质量百分比为 ： Zn ： 41 ～ 51％， Si ： 1 ～ 3.2％， Mg ： 1.8 ～ 4％， RE ： 0.05 ～ 0.8％， Ni ： 1.5 ～ 2.6％， Ti ： 0.05 ～ 0.35％， 纳米 氧化物颗粒增强剂总的含量 ： 0.05 ～ 0.8％。
更优选的， 所述 Zn 含量为 45％， 所述 Si 含量为 1.8％， 所述 Mg 含量为 3.5％， 所述 RE 含量为 0.6％， 所述 Ni 含量为 2％， 所述 Ti 含量为 0.25％， 纳米氧化物颗粒增强剂总的 含量为 0.2％。
另外， 通过大量的反复实验还发现， 如果对本发明采用的纳米氧化物颗粒增强剂 的松装密度也能适当选择， 则最终获得的涂层性能、 效果将更为理想。
如果采用 TiO2， 则优选的， 其中所述 TiO2 的松装密度不超过 3g/cm3。
如果采用 CeO2， 则优选的， 其中所述 CeO2 的松装密度不超过 5g/cm3。
如果同时采用 TiO2 和 CeO2， 则优选的， 其中所述 TiO2 和 CeO2 平均松装密度为 3 0.6 ～ 4.5g/cm 。
另外， 本发明还提供了一种制造所述的热浸镀合金的方法， 优选的， 经降温至 720 ～ 700 ℃后加入 Mg 与纳米氧化物颗粒增强剂 ； 最后将温度降低到 690 ～ 660 ℃保温 22 ～ 28 分钟获得的。
更优选的， 经降温至 710℃后加入 Mg 与纳米氧化物颗粒增强剂 ； 最后再将温度降 低到 680℃保温 25 分钟获得的。
其中所述加热过程中的升温速率为 10 ～ 40℃ / 分钟， 所述降温过程中的降温速率 为 20 ～ 60℃ / 分钟。
优选的， 其中所述加热过程中的升温速率为 20 ～ 30℃ / 分钟， 所述降温过程中的 降温速率为 30 ～ 50℃ / 分钟。
更优选的， 其中所述加热过程中的升温速率为 25℃ / 分钟， 所述降温过程中的降 温速率为 40℃ / 分钟。
耐腐蚀性实验结果
实施例 22
某近海岸风力发电机组关键零件 “叶片根部法兰垫片” ( 尺寸 ： Φ2200×30mm， 材 质 Q345)， 原采用常规的涂层防护处理， 仅数月后即产生显著的腐蚀。采用本发明热镀合金 作为镀覆材料， 形成 150μm 厚渗镀涂层， 再涂装 20μm 厚的脂肪族聚氨酯涂料， 经加速腐蚀 模拟试验结果表明在海水飞溅带环境中其耐久性可超过 20 年。
实施例 23
某近海岸风力发电机组关键零件 “连 接 螺 栓” ( 尺寸： M36×1000m， 材质 40CrNiMo)， 原采用常规的涂装防护处理， 仅数月后即产生显著的腐蚀。采用本发明热镀合 金作为镀覆材料， 形成 100μm 厚渗镀涂层， 再涂装 15μm 厚的聚硅氧烷， 经加速腐蚀模拟试 验结果表明在海水飞溅带环境中其耐久性可超过 20 年。29