一种热镀锌铝镁合金镀层及其制备方法和应用与流程

本发明属于钢丝镀层及其制备方法领域，具体涉及一种热镀锌铝镁合金镀层及其制备方法和应用。

背景技术：

随着桥梁跨度的增大和服役寿命的延长，对现代化大桥缆索钢丝的强度和耐蚀性提出了更高的要求。高强度钢丝的生产工艺是：高碳珠光体钢盘条→酸洗→磷化→拉拔→热浸镀→高强度钢丝产品。

传统上，桥梁缆索钢丝采用热镀锌处理，对基体起到牺牲阳极的保护作用，但由于锌层的孔隙率较高而且腐蚀产物不致密，使镀层对钢丝保护性有较大的局限性。随后，国内外开发出第二代桥梁缆索钢丝用热镀锌铝合金镀层，耐蚀性虽有所提高，但仍存在晶间腐蚀、镀层较厚等问题。为了满足百年桥梁设计的新需求，迫切需要研发出钢丝的新型耐蚀涂层。

目前，新研发的第三代热镀锌铝镁合金镀层主要用于汽车钢板行业，采用保护气体还原法热镀，温度控制在500℃-580℃，耐蚀性较锌铝合金镀层提高了2倍以上。但对于桥梁缆索钢丝，热镀温度太高，导致钢丝强度下降，扭转性能变差，无法满足桥梁缆索结构对钢丝较高综合力学性能的要求，因此需要研发在较低温度制备桥梁缆索钢丝用热镀锌铝镁合金镀层。

技术实现要素：

解决的技术问题：本发明为了解决桥梁缆索钢丝同时满足高强度和高耐蚀性的问题，提供一种热镀锌铝镁合金镀层及其制备方法和应用。

技术方案：一种热镀锌铝镁合金镀层，所述镀层的化学成分质量百分比为zn:al:mg:re＝(86.50-98.49):(1-10):(0.5-3):(0.01-0.5)，其中re为la，ce或是混合稀土。

上述镀层在厚度方向上包括合金层和自由凝固层，合金层的厚度不小于3.0μm，总厚度为20-120μm。

镀有所述热镀锌铝镁合金镀层钢丝的制备方法，包括以下步骤：1)对拉拔后所得的钢丝表面碱洗脱脂处理、水洗、酸洗除锈处理后吹干；2)将步骤1)所得的钢丝放入助镀剂溶液中进行助镀处理，助镀剂化学组成按质量份数为:zncl2:nh4cl:sncl2:kcl:na3alf6:cecl3:h2o＝(50-200):(50-150):(40-160):(1-30):(1-20):(430-857)，助镀温度为70℃，时间为60-120s；3)将步骤2)所得的钢丝在100℃进行烘干处理；4)钢丝烘干后取出进行热浸镀，镀液的化学成分按质量百分比为zn:al:mg:re＝(86.50-98.49):(1-10):(0.5-3):(0.01-0.5)，热镀温度为420℃-480℃，热镀时间为30s-180s；5)将步骤4)所得钢丝放入沸水中冷却60s；6)将步骤5)所得的钢丝吹干，获得钢丝产品。

上述步骤1)中将钢丝首先置于温度为70℃，质量浓度为15％的naoh溶液中进行脱脂处理，水洗后置于温度为70℃，质量浓度为15％的hcl溶液中进行除锈处理，吹干。

上述步骤2)中助镀剂的化学组成份数比为zncl2:nh4cl:sncl2:kcl:na3alf6:cecl3:h2o＝100:95:80:15:10:5:695；助镀温度为70℃，时间为60-120s。

上述步骤4)中镀液表面涂覆工业生产的rj-5熔剂。

上述步骤4)中热浸镀采用溶剂法单镀。

上述热镀锌铝镁合金镀层在桥梁缆索钢丝制造中的应用。

有益效果：

1.本发明的桥梁缆索钢丝用热镀锌铝镁合金镀层厚度可控，附着力高，不易剥落，表面质量优异；2.制备工艺简单，不产生漏镀，热镀温度明显降低(由原来500℃以上降低到420℃-480℃)，基体钢丝强度损失控制在50mpa以内；3.耐蚀性明显优于目前的锌镀层和锌铝合金镀层，满足了复杂环境对桥梁缆索钢丝较高综合性能的需要，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为实施例2的合金镀层截面组织电镜照片。

具体实施方式

实施例1：

一种桥梁缆索钢丝用热镀锌铝镁合金镀层，包括如下步骤：

(1)将拉拔后所得的试样钢丝置于温度为70℃，质量浓度为15％naoh溶液中进行脱脂处理，水洗后置于温度为70℃，质量浓度为15％hcl溶液中进行除锈处理，吹干。

(2)将步骤(1)所得的试样钢丝置于化学组成质量份数比为zncl2:nh4cl:sncl2:kcl:na3alf6:cecl3:h2o＝50:50:40:1:1:1:857的助镀溶液中，助镀120s，助镀温度为70℃。

(3)将步骤(2)所得的试样在100℃进行烘干处理；

(4)将步骤(3)处理后的试样钢丝置于镀液化学成分质量百分比为zn:al:mg:ce＝98.49:1:0.5:0.01的锌铝镁合金溶液中，浸镀30s，热镀温度为420℃；

(5)将步骤(4)所得的试样放入沸水中冷却60s；

(6)将步骤(5)所得的试样吹干，获得钢丝产品。

实施例2：

一种桥梁缆索钢丝用热镀锌铝镁合金镀层，包括如下步骤：

(1)将拉拔后所得的试样钢丝置于温度为70℃，质量浓度为15％naoh溶液中进行脱脂处理，水洗后置于温度为70℃，质量浓度为15％hcl溶液中进行除锈处理，吹干。

(2)将步骤(1)所得的试样钢丝置于化学组成质量份数比为zncl2:nh4cl:sncl2:kcl:na3alf6:cecl3:h2o＝100:95:80:15:10:5:695的助镀溶液中，助镀90s，助镀温度为70℃。

(3)将步骤(2)所得的试样在100℃进行烘干处理；

(4)将步骤(3)处理后的试样钢丝置于镀液化学成分质量百分比为zn:al:mg:ce＝93.3:5:1.5:0.2的锌铝镁合金溶液中，浸镀90s，热镀温度为450℃；

(5)将步骤(4)所得的试样放入沸水中冷却60s；

(6)将步骤(5)所得的试样吹干，获得钢丝产品。

实施例3：

一种桥梁缆索钢丝用热镀锌铝镁合金镀层，包括如下步骤：

(1)将拉拔后所得的试样钢丝置于温度为70℃，质量浓度为15％naoh溶液中进行脱脂处理，水洗后置于温度为70℃，质量浓度为15％hcl溶液中进行除锈处理，吹干。

(2)将步骤(1)所得的试样钢丝置于化学组成质量份数比为zncl2:nh4cl:sncl2:kcl:na3alf6:cecl3:h2o＝200:150:160:30:20:10:430的助镀溶液中，助镀60s，助镀温度为70℃。

(3)将步骤(2)所得的试样在100℃进行烘干处理；

(4)将步骤(3)处理后的试样钢丝置于镀液化学成分质量百分比为zn:al:mg:ce＝86.5:10:3:0.5的锌铝镁合金溶液中，浸镀180s，热镀温度为480℃；

(5)将步骤(4)所得的试样放入沸水中冷却60s；

(6)将步骤(5)所得的试样吹干，获得钢丝产品。

对比例1：

与实施例2相同，不同之处在于，制备方法中选用传统助镀剂，其它均不变。

对比例2：

与实施例2相同，不同之处在于，镀液中不添加mg元素，其它均不变。

对比例3：

与实施例2相同，不同之处在于，镀液中不添加al、mg元素，其他均不变。

性能测试结果：

对上述各实施例的热镀锌铝镁镀层钢丝和各对比例的钢丝取样，进行各项性能测试，将试验测得的结果列于表1中。

表1实施例的热镀锌铝镁镀层钢丝和各对比例的钢丝所测得的结果

注：表面质量测试中，○：表示表面质量良好，钢丝表面平滑光亮；×：表示表面质量差，钢丝表面存在点、线状渣类缺陷；漏镀测试中，○：表示镀层无漏镀，判定合格；×：表示镀层出现漏镀，判定为不合格；弯曲镀层测试中，○：表示弯曲镀层无剥落，判定合格；×：表示弯曲镀层出现剥离脱落，判定为不合格。

从表1结果可得，本发明实施例1-3镀层的耐蚀性随着al、mg合金元素含量的增加逐渐提高，而且耐蚀性明显优于目前的锌镀层和锌铝合金镀层；此外，弯曲测试镀层无剥落现象，镀层表面质量好；最后，基体钢丝强度损失均在50mpa以内，满足了悬索桥发展对桥梁缆索钢丝高强度和高耐蚀的需要。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。