钢丝热浸双镀锌-5％铝稀土合金镀层的组织性能研究

摘要

钢铁制品腐蚀是一个非常普遍而严重的问题，每年因腐蚀而报废的钢铁制品数量相当于当年钢产量的1/3，直接经济损失严重，而一些设备事故导致的停产损失更是无法估计。而在钢铁及其制品表面镀覆耐腐蚀金属是一种行之有效的方法，其中镀锌-铝合金是近年来新开发的一种优良热镀镀层，它兼顾了镀锌层和镀铝层的优点，并且有优良的成型性、可焊性和良好的外观，在欧、美、日等发达国家已投入了实际生产应用。目前各国的钢丝表面镀覆锌-铝合金生产线大都采用较先进的双浸镀工艺。我国虽然从国外引进了相关的钢丝双浸镀设备，但未引进相应的专利技术。通过近年来的研究和摸索，已研制了一些产品，但一些镀锌-铝产品在不同工艺条件下的镀层组织、耐蚀性能及与之相关材料的力学性能常常达不到用户检测和使用要求。 本研究通过对不同基体材料和工艺条件下的双浸热镀Zn-5％Al-RE 合金镀层进行形貌分析，并对所得镀层的耐腐蚀性能和显微硬度等进行了分析研究，考察了钢丝热镀锌-铝后拉拔对镀层质量及性能的影响。 具体的研究内容和结论主要有： （1）研究了工艺条件对镀层的影响，重点考察热镀车速和抹试氮气压力对镀层重量和铝含量的影响。研究表明，通过氮气表面抹拭压力和镀锌速度可以控制镀层厚度和镀层重量，镀层中平均铝含量随着镀层总重量的增加而降低。而浸锌液时间越长，所得的锌-铁合金镀层相对较厚。 （2）对不同基体材料所得的锌-铝合金镀层的形貌和成分进行了分析，考察了所得镀层的显微硬度和耐腐蚀性能。结果表明，热镀锌-铝合金镀层分为外镀层和过渡层，过渡层中含有锌、铝和铁，而外镀层主要由锌、铝组成。锌-铝合金镀层中过渡层的硬度高于外镀层。与低碳基体镀层相比，高碳基体的镀层硬度较低，并且具有胞状组织的高碳基体镀层的耐蚀性能优于片状组织的低碳基体镀层，同时镀层均匀性越好，过渡层越厚，锌-铝镀层的耐腐蚀性越好。 （3）考察了拉拔前后锌-铝合金镀层形貌的变化，并对比了其镀层的显微硬度、耐腐蚀性能等。与低碳钢基体所得镀层相比，高碳钢基体镀层在经过拉拔后，组织结构变化较小，其显微硬度有所增大，而耐蚀性能则基本保持不变。经多次拉拔后，镀层出现细微孔洞，过镀层脆性增加，外镀层的裂纹增多。 （4）对锌-铝合金镀层产生缺陷的原因进行了分析。研究表明，热浸镀车速过快，以及镀前表面处理不清洁，会使局部镀层出现裂纹或空洞。而在拉拨过程中由于变形和应用集中等原因，导致镀层出现大量裂纹而引起部分镀层发生剥落。