JPS63447A - 高減衰能を有する溶融めつき鋼材とその製造方法 - Google Patents
高減衰能を有する溶融めつき鋼材とその製造方法Info
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Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高耐食性、高減衰能を有するZn−Al系合
金溶融めっき鋼材及びその製造方法に関する。
金溶融めっき鋼材及びその製造方法に関する。
20〜24重景%(重量wt%とする)の^1.0.0
5〜Q、5wt%のSi、残りZn及び不純物からなる
合金の溶融浴を、500℃以上540℃以下に加熱し、
1秒から5秒の間鋼材を浸漬し、溶融めっき層の結晶粒
が等軸等方的でかつ平均結晶粒径が2μm以下になるよ
うに空冷及び水冷したものである。
5〜Q、5wt%のSi、残りZn及び不純物からなる
合金の溶融浴を、500℃以上540℃以下に加熱し、
1秒から5秒の間鋼材を浸漬し、溶融めっき層の結晶粒
が等軸等方的でかつ平均結晶粒径が2μm以下になるよ
うに空冷及び水冷したものである。
Zn−Al系合金の鋼板等への被覆は従来、主として耐
食性の観点から多くの研究が行われ、Ga/νa/um
e等の実用材料が開発されている。また、Zn−Al系
合金溶融めっき胸板については、そのめっき)容組成及
びその耐食性について、特公昭46−4045.46−
7161,51−25220.56−17426、特開
昭59−208061等に示されている通りである。ま
た、Zn−Al系合金は、適切な熱処理によりMi織を
微細粒化すると、高減衰能を持つことが知られている(
特公昭59−10985)、また、このZn−Al系合
金は共析組成において顕著な超塑性を示し、この超塑性
合金(以下SPZという)板と鋼板とを積層し、圧延/
圧接を行って良好な減衰能を示す積層複合割振用鋼板が
開発されている。
食性の観点から多くの研究が行われ、Ga/νa/um
e等の実用材料が開発されている。また、Zn−Al系
合金溶融めっき胸板については、そのめっき)容組成及
びその耐食性について、特公昭46−4045.46−
7161,51−25220.56−17426、特開
昭59−208061等に示されている通りである。ま
た、Zn−Al系合金は、適切な熱処理によりMi織を
微細粒化すると、高減衰能を持つことが知られている(
特公昭59−10985)、また、このZn−Al系合
金は共析組成において顕著な超塑性を示し、この超塑性
合金(以下SPZという)板と鋼板とを積層し、圧延/
圧接を行って良好な減衰能を示す積層複合割振用鋼板が
開発されている。
ところが、従来のZn−Al系合金溶融めっき鋼板は、
交通機関、大型機械に使用される場合振動及び騒音によ
る公害、各種精密機器、電子機器に使用される場合振動
による性能劣化をまねいていた。
交通機関、大型機械に使用される場合振動及び騒音によ
る公害、各種精密機器、電子機器に使用される場合振動
による性能劣化をまねいていた。
また、適切な熱処理によって高減衰能を持たせたZn−
Al系合金は、耐食性、延性は充分であるが、機械的強
度が弱いという欠点を存していた。この欠点である強度
を鋼板で補うために上記Zn−Al系合金を溶融めっき
しても、その鋼板に高減衰能を付与することは不可能で
あった。そこでZn−Al系合金中最も高減衰能を有す
る共析系合金であるSPZ材と鋼板とを積層した積層圧
接材も開発されているが、平板以外への応用ができない
という欠点があった。さらに、SPZ材の溶融めっきは
、地鉄からのFeのめっき層内への拡散により、非常に
脆いというような多くの欠点を有してした。
Al系合金は、耐食性、延性は充分であるが、機械的強
度が弱いという欠点を存していた。この欠点である強度
を鋼板で補うために上記Zn−Al系合金を溶融めっき
しても、その鋼板に高減衰能を付与することは不可能で
あった。そこでZn−Al系合金中最も高減衰能を有す
る共析系合金であるSPZ材と鋼板とを積層した積層圧
接材も開発されているが、平板以外への応用ができない
という欠点があった。さらに、SPZ材の溶融めっきは
、地鉄からのFeのめっき層内への拡散により、非常に
脆いというような多くの欠点を有してした。
そこで本発明は、従来のこのような欠点を解決するため
に、複雑な形状を有する鋼板に対しても、鋼板に高減衰
能を付与することを目的として、Zn−Al系合金中で
最も高減衰能を有するAl−Zn共析系合金を溶融めっ
き法にて鋼板に被覆できるようにしたものである。
に、複雑な形状を有する鋼板に対しても、鋼板に高減衰
能を付与することを目的として、Zn−Al系合金中で
最も高減衰能を有するAl−Zn共析系合金を溶融めっ
き法にて鋼板に被覆できるようにしたものである。
上記問題点を解決するために本発明は、Alを20〜2
4wt%、Siを0.1〜0.5wt%、残りZn及び
不純物からなる合金の溶融浴を、500℃以上540°
C以下に加熱し、1秒から5秒の間鋼材を浸漬し、溶融
めっき層の結晶粒が等軸等方的でかつ平均結晶粒径が2
μm以下になるように空冷及び水冷したものである。
4wt%、Siを0.1〜0.5wt%、残りZn及び
不純物からなる合金の溶融浴を、500℃以上540°
C以下に加熱し、1秒から5秒の間鋼材を浸漬し、溶融
めっき層の結晶粒が等軸等方的でかつ平均結晶粒径が2
μm以下になるように空冷及び水冷したものである。
Zn−Al共析系合金は、溶融めっき後の空冷及び水冷
により、Zn固溶体であるβ相とAl固溶体であるα相
の2相に共析反応により分解し、両相の相率はほぼ50
%−50%となる。これにより、溶融めっき層の結晶粒
はかなり微細化し、粒界面積が多くなる。この結晶粒界
は、振動応力が加わった時に粘性的流動がひき起こされ
振動エネルギーの吸収場所となるため、微細粒はど高減
衰能を有するのである。
により、Zn固溶体であるβ相とAl固溶体であるα相
の2相に共析反応により分解し、両相の相率はほぼ50
%−50%となる。これにより、溶融めっき層の結晶粒
はかなり微細化し、粒界面積が多くなる。この結晶粒界
は、振動応力が加わった時に粘性的流動がひき起こされ
振動エネルギーの吸収場所となるため、微細粒はど高減
衰能を有するのである。
また、Siの微量添加はZn−Al系合金溶融めっき層
中へのFeの拡散を抑制し、Feとの脆い合金相の形成
をおさえる効果があり、これより鋼材との密着性及び耐
食性に優れた)容融めっき層となるのである。
中へのFeの拡散を抑制し、Feとの脆い合金相の形成
をおさえる効果があり、これより鋼材との密着性及び耐
食性に優れた)容融めっき層となるのである。
以下に実施例によって本発明を詳述する。
第1図は溶融めっき工程を示した図である。
(iit%)
本発明に使用した素地鋼板の化学成分を第1表に示す、
この素地鋼板は板厚Q 、 8mmの深絞用冷間圧延鋼
板(SPCE−3D)であり、試料寸法は160X40
mmである。用いた溶融金属の組成は、AL:18〜2
6wL%、Si:0.05−1.OwL%、残部:Zn
及び不純物よりなり、気密質のコランダム製ルツボ中で
溶解してメッキ浴とした。また本発明との比較に用いた
Si無添加Zn−Al系合金浴も同様な方法で作製した
。
この素地鋼板は板厚Q 、 8mmの深絞用冷間圧延鋼
板(SPCE−3D)であり、試料寸法は160X40
mmである。用いた溶融金属の組成は、AL:18〜2
6wL%、Si:0.05−1.OwL%、残部:Zn
及び不純物よりなり、気密質のコランダム製ルツボ中で
溶解してメッキ浴とした。また本発明との比較に用いた
Si無添加Zn−Al系合金浴も同様な方法で作製した
。
溶融めっき工程を第1図に示す。素地鋼板をaのアルカ
リ洗浄、bのスケール除去、Cのフラックスコーティン
グを行った後、dの予備加熱を230℃で行った。次に
eの溶融めっきを浴温480〜580℃、浸漬時間1〜
5秒の範囲で行ったあと、fで示す空冷もしくは水冷を
行って試料を作製した。
リ洗浄、bのスケール除去、Cのフラックスコーティン
グを行った後、dの予備加熱を230℃で行った。次に
eの溶融めっきを浴温480〜580℃、浸漬時間1〜
5秒の範囲で行ったあと、fで示す空冷もしくは水冷を
行って試料を作製した。
第2図に浴温と片面についてのめっき厚さとの関係を示
す。高温浴はどまた低温浴はどめっき層の厚さが増し、
したがってめっき層厚さが最小となる浴温(以下Tsと
する)が存在し、Siを添加しないZn−^1系合金浴
ではTs = 490℃付近である。
す。高温浴はどまた低温浴はどめっき層の厚さが増し、
したがってめっき層厚さが最小となる浴温(以下Tsと
する)が存在し、Siを添加しないZn−^1系合金浴
ではTs = 490℃付近である。
溶湯にSi添加するとめっき厚はどの温度でも薄くなる
傾向があり、また5iiiが多いほど高浴温側(>Ts
)でのめっき厚上昇率が鈍化した。 Tsは0.2賀L
%Si添加浴では520℃付近、0.5wt%Si添加
浴では530℃付近であった。これらの温度は浸漬時間
が変わってもほぼ同一の傾向にあった。このときのめっ
き層の表面状態であるが、低温浴(< Ts)はど光沢
があるが、ピーリングを行うとはく離を生じた。一方、
高温浴(>Ts)めっきでは表面が非常に肌あれしてい
た。これに対し、Ts温度付近のめっきでは表面に光沢
があり美麗であった。したがって表面光沢を有するのに
好適なめっき浴温度はめっき厚が最小となるSi添加量
に応じた480〜540℃の温度範囲であった。ここで
浸漬時間を1秒から5秒としたのは、1秒以下ではめっ
きされない領域が生じることもあり、5秒以上では表面
が荒れるためである。
傾向があり、また5iiiが多いほど高浴温側(>Ts
)でのめっき厚上昇率が鈍化した。 Tsは0.2賀L
%Si添加浴では520℃付近、0.5wt%Si添加
浴では530℃付近であった。これらの温度は浸漬時間
が変わってもほぼ同一の傾向にあった。このときのめっ
き層の表面状態であるが、低温浴(< Ts)はど光沢
があるが、ピーリングを行うとはく離を生じた。一方、
高温浴(>Ts)めっきでは表面が非常に肌あれしてい
た。これに対し、Ts温度付近のめっきでは表面に光沢
があり美麗であった。したがって表面光沢を有するのに
好適なめっき浴温度はめっき厚が最小となるSi添加量
に応じた480〜540℃の温度範囲であった。ここで
浸漬時間を1秒から5秒としたのは、1秒以下ではめっ
きされない領域が生じることもあり、5秒以上では表面
が荒れるためである。
次にめっき層のき裂の発生状態を調べるために、エリク
セン試験を行った。Si無添加浴の場合、いずれの浴温
においてもめっき層には同心円状と放射線状の割れが生
じ極めて脆く、エリクセン値;よ素地鋼板のみの値(#
10mm)より50%程度小さく、加工性はかなり劣化
した。一方、0.1〜1.Qwt%Si添加浴を用い、
Ts付近でめっきした場合は、皮膜中に割れは全く発生
せず、めっき層の加工性も良好であった。またエリクセ
ン値も素地鋼板のそれと同程度であった。なお、Si添
加ff10.1%以下では、Si添加によるき裂発生の
抑制効果は薄く、また、Si添加浴でも、高温浴(>T
s)めっきではかなりの割れが認められた。
セン試験を行った。Si無添加浴の場合、いずれの浴温
においてもめっき層には同心円状と放射線状の割れが生
じ極めて脆く、エリクセン値;よ素地鋼板のみの値(#
10mm)より50%程度小さく、加工性はかなり劣化
した。一方、0.1〜1.Qwt%Si添加浴を用い、
Ts付近でめっきした場合は、皮膜中に割れは全く発生
せず、めっき層の加工性も良好であった。またエリクセ
ン値も素地鋼板のそれと同程度であった。なお、Si添
加ff10.1%以下では、Si添加によるき裂発生の
抑制効果は薄く、また、Si添加浴でも、高温浴(>T
s)めっきではかなりの割れが認められた。
次にSt添加浴で作製しためっき鋼板について180℃
密着曲げ試験を行い、曲げ部の外側をセロハンテープに
よりピーリングし、はく離の有無を観察した。Si添加
量にかかわらず、Ts以下の低浴温で溶融めっきした層
は素地鋼板との界面から簡単には(離することが多かっ
た。一方、高温浴(〉↑S)の場合素地鋼板との密着性
は良いが、めっき層はかなり脆く大きなき裂の発生がみ
られた。Ts付近の浴温の場合、ピーリングによるはく
離はほとんど認められず、密着性も良好であった。
密着曲げ試験を行い、曲げ部の外側をセロハンテープに
よりピーリングし、はく離の有無を観察した。Si添加
量にかかわらず、Ts以下の低浴温で溶融めっきした層
は素地鋼板との界面から簡単には(離することが多かっ
た。一方、高温浴(〉↑S)の場合素地鋼板との密着性
は良いが、めっき層はかなり脆く大きなき裂の発生がみ
られた。Ts付近の浴温の場合、ピーリングによるはく
離はほとんど認められず、密着性も良好であった。
次にめっき断面の比較評価を行った。Si無添加浴では
素地鋼板との接合面近傍に多数の空隙が発生していたの
に対し、Si添加浴では皮膜中に空隙等の欠陥はみられ
ずかつ素地鋼板との結合状態も良好であった。また、め
っき層は水冷空冷とも結晶粒が等軸等方的な2和からな
り、その平均粒径は最も大きな場合でも空冷材において
A1含有量20wt%以下、24wt%以上で、1.5
μ…以上であった。
素地鋼板との接合面近傍に多数の空隙が発生していたの
に対し、Si添加浴では皮膜中に空隙等の欠陥はみられ
ずかつ素地鋼板との結合状態も良好であった。また、め
っき層は水冷空冷とも結晶粒が等軸等方的な2和からな
り、その平均粒径は最も大きな場合でも空冷材において
A1含有量20wt%以下、24wt%以上で、1.5
μ…以上であった。
最も微細粒となっためっき層の^1含有量は、共析組成
である22−t%Alのときで水冷材において平均粒径
0.5μ−であった、このことから、Si添加浴の良好
な延性は粒界すべり、すなわち超塑性変形に一部起因し
ているように思われる。
である22−t%Alのときで水冷材において平均粒径
0.5μ−であった、このことから、Si添加浴の良好
な延性は粒界すべり、すなわち超塑性変形に一部起因し
ているように思われる。
次に、溶融めっき後水冷してめっき層の結晶粒微細化を
図った場合と、空冷した場合の溶融めっき鋼板のQ−雪
面(ダンピングキャパシティー)の温度変化を第3図に
示す。なお図中には、鋼板及びSPZ仮の減衰能も比較
参考のために示した。
図った場合と、空冷した場合の溶融めっき鋼板のQ−雪
面(ダンピングキャパシティー)の温度変化を第3図に
示す。なお図中には、鋼板及びSPZ仮の減衰能も比較
参考のために示した。
水冷材のQ −1値は空冷材より常に大きく、結晶粒微
細化の効果がみらるが、空冷材と比較しても10%程度
の増加であった。これは、空冷でもSi及びFeの存在
により粒成長が抑制され、比較的微細なmmとなってい
るためと思われる。また、鋼板と ′Q −1を
比較するとAl含有量が20〜24wt%において、室
温では、20%程度、100℃では2倍程度まで減衰能
が向上する。ここで、Al含有fi20wt%以下、2
4−1%以上では、鋼板のQ −1とほぼ同じであり、
溶融めっきの効果はあまりなかった。これは上記した結
晶粒径の粗大化に起因するものと考えられる。
細化の効果がみらるが、空冷材と比較しても10%程度
の増加であった。これは、空冷でもSi及びFeの存在
により粒成長が抑制され、比較的微細なmmとなってい
るためと思われる。また、鋼板と ′Q −1を
比較するとAl含有量が20〜24wt%において、室
温では、20%程度、100℃では2倍程度まで減衰能
が向上する。ここで、Al含有fi20wt%以下、2
4−1%以上では、鋼板のQ −1とほぼ同じであり、
溶融めっきの効果はあまりなかった。これは上記した結
晶粒径の粗大化に起因するものと考えられる。
次に耐食性の比較評価として塩水噴霧試験及びカソード
分極特性を調べた。まず、塩水噴霧試験32日間の結果
であるが、S+無添加材の場合全面白さびの上にさらに
強い帯状及び点状の白さびの発生がみられたが、Si添
加の場合には、全体に薄い腐食層にとどまっている。こ
れよりSi添加は、Zn−Al系合金溶融めっき暦の耐
食性をかなり改苦することがわかった。カソード分極特
性を調べた結果を第4図に示す。これよりSi添加溶融
めっき層の電流密度は全般的にSi無添加のそれよりも
小さい傾向があった。しかし、3.5wt%Si添加よ
り0.2−t%Si添加の場合の方が電流密度が小さか
ったことにより、Si添加量が多いほど耐食性が良いと
は限らず、最適Si添加量は0.5wt%以下であった
。
分極特性を調べた。まず、塩水噴霧試験32日間の結果
であるが、S+無添加材の場合全面白さびの上にさらに
強い帯状及び点状の白さびの発生がみられたが、Si添
加の場合には、全体に薄い腐食層にとどまっている。こ
れよりSi添加は、Zn−Al系合金溶融めっき暦の耐
食性をかなり改苦することがわかった。カソード分極特
性を調べた結果を第4図に示す。これよりSi添加溶融
めっき層の電流密度は全般的にSi無添加のそれよりも
小さい傾向があった。しかし、3.5wt%Si添加よ
り0.2−t%Si添加の場合の方が電流密度が小さか
ったことにより、Si添加量が多いほど耐食性が良いと
は限らず、最適Si添加量は0.5wt%以下であった
。
以上より、Si添加浴を用いTs付近で得ためっき皮膜
は空隙等の欠陥のない微細な等軸粒組織を有し、密着性
、加工性、耐食性、耐振性に良好な性質を示すことが分
かった。このようなめっき皮膜を得るための最良めっき
条件は、Alを20〜24w【%を含むZn−Al系合
金にSiを0.1〜0.5wt%添加した合金浴を用い
、浴温500〜540℃、浸漬時間1〜5秒としたもの
であった。なお、素地鋼材の大きさが変われば、熱容■
が変わり、それに応じて浴温、浸潤時間等を調節する必
要があることは勿論である。
は空隙等の欠陥のない微細な等軸粒組織を有し、密着性
、加工性、耐食性、耐振性に良好な性質を示すことが分
かった。このようなめっき皮膜を得るための最良めっき
条件は、Alを20〜24w【%を含むZn−Al系合
金にSiを0.1〜0.5wt%添加した合金浴を用い
、浴温500〜540℃、浸漬時間1〜5秒としたもの
であった。なお、素地鋼材の大きさが変われば、熱容■
が変わり、それに応じて浴温、浸潤時間等を調節する必
要があることは勿論である。
この発明は以上説明したように、鋼板への溶融めっき方
法としてZn−Al共折系合今にSiを0.1〜0.5
L%の浴を用い、浴温500〜540℃の間で、浸漬時
間1〜5秒の間、?8融めっきすることにより、耐食性
、加工性、密着性、はく離性、表面光沢に優れかつ高減
衰能を有する溶融めっき鋼材を提供できるという効果を
有する。 ・
法としてZn−Al共折系合今にSiを0.1〜0.5
L%の浴を用い、浴温500〜540℃の間で、浸漬時
間1〜5秒の間、?8融めっきすることにより、耐食性
、加工性、密着性、はく離性、表面光沢に優れかつ高減
衰能を有する溶融めっき鋼材を提供できるという効果を
有する。 ・
第1図は、この発明にかかわる実施例を示す溶融めっき
の工程図、第2図は浴温と片面についてのめっき厚さと
の関係を示す図、第3図は溶融めっき後、空冷及び水冷
した場合の溶融めっき鋼板のQ−1値の温度変化を示す
図、第4UjJはカソード分極特性図である。 以上 未発ヨ月の溶融め、き工程図 第1図 :jlL度 aC 浴温と月面にフい7のめ、巳りさkの関I系第 2 図 混皮 °C 劃’!t*l /uACm−” カソード介A蚤竹・社図
の工程図、第2図は浴温と片面についてのめっき厚さと
の関係を示す図、第3図は溶融めっき後、空冷及び水冷
した場合の溶融めっき鋼板のQ−1値の温度変化を示す
図、第4UjJはカソード分極特性図である。 以上 未発ヨ月の溶融め、き工程図 第1図 :jlL度 aC 浴温と月面にフい7のめ、巳りさkの関I系第 2 図 混皮 °C 劃’!t*l /uACm−” カソード介A蚤竹・社図
Claims (2)
- (1)重量比でAlを20〜24%、Siを0.1〜0
.5%、残りZn及び不純物からなる合金の溶融めっき
浴を500℃以上540℃以下の浴温で1秒以上5秒以
下の浸漬時間で溶融めっきしたことを特徴とする高減衰
能を有する溶融めっき鋼材。 - (2)重量比でAlを20〜24%、Siを0.1〜0
.5%、残りZn及び不純物からなる合金の溶融めっき
浴を500℃以上540℃以下の浴温で1秒以上5秒以
下の浸漬時間で溶融めっきしたことを特徴とする高減衰
能を有する溶融めっき鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14223386A JPS63447A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 高減衰能を有する溶融めつき鋼材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14223386A JPS63447A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 高減衰能を有する溶融めつき鋼材とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63447A true JPS63447A (ja) | 1988-01-05 |
Family
ID=15310520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14223386A Pending JPS63447A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 高減衰能を有する溶融めつき鋼材とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63447A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2671809A1 (fr) * | 1991-01-23 | 1992-07-24 | Delot Process Sa | Procede de galvanisation en continu a haute temperature. |
JP2002235159A (ja) * | 2001-02-07 | 2002-08-23 | Kokoku Kousensaku Kk | Al−Zn合金めっき線およびその製造方法 |
WO2005071129A3 (en) * | 2004-01-22 | 2006-07-27 | Univ Cincinnati | Zn-al eutectoid hot-dip galvanizing of stainless steel |
CN104630681A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-20 | 常州大学 | 一种热浸镀用Zn-Al-Si中间合金及其制备方法和应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6191339A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-09 | Dowa Mining Co Ltd | 亜鉛−アルミニウム系高強度防振性合金及びその製造法 |
JPS61127854A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-16 | Hitachi Ltd | Zn−Al共析合金の鉄系部材への被覆法 |
-
1986
- 1986-06-18 JP JP14223386A patent/JPS63447A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS61127854A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-16 | Hitachi Ltd | Zn−Al共析合金の鉄系部材への被覆法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104630681A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-20 | 常州大学 | 一种热浸镀用Zn-Al-Si中间合金及其制备方法和应用 |
CN104630681B (zh) * | 2015-01-27 | 2017-02-22 | 常州大学 | 一种热浸镀用Zn‑Al‑Si中间合金及其制备方法和应用 |
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