一种镀锌钢丝及其制备方法与流程

本发明涉及一种适用于高抗疲劳耐腐蚀的电梯及一般吊具所用钢丝绳的镀锌钢丝及其制备方法。

背景技术：

钢丝热镀锌在金属制品行业普遍应用，但由于热镀锌工艺过程会使冷拉后钢丝的力学性能降低(通常情况下,钢丝的抗拉强度下降14％～16.5％、扭转和弯曲下降约为20％～25％)，因而又限制了诸如直径>2.0mm,抗拉强度>1670mpa等级或更高强度级重要用途的ab类、a类钢丝的生产。同时在镀锌钢丝上应用的还有电镀锌钢丝，俗称冷镀，电镀锌生产过程中就不存在强度下降的情况，且镀层的均匀性好，但是其镀层与基体的结合稍差，不是原子级的结合。电镀锌镀层均匀，热镀锌可以镀有更厚的锌层，耐腐蚀性高。如何能够兼容二者优势，既能得到镀层结合力好，强度损失少，镀层均匀性好，又能提高耐腐蚀性、拉拔性能良好的镀锌钢丝是工艺改善的方向。

目前广泛使用的镀锌金属丝是表面光滑的圆形结构，表面镀有锌层，在钢丝绳生产过程中通过缠绕或捻制成绳，目前的热镀锌和电镀锌工艺都在应用。根据专利cn201310730602所述，对于钢铁制品可采用粉末渗锌方法在表面获得扩散渗锌层，将渗锌剂和钢铁制品加热到400℃左右，实现在钢铁制品表层形成锌铁金属间化合物，即扩散渗锌镀层。该扩散渗锌层主要由锌铁合金构成，具有牢固、致密、平整、厚度均匀特性，其耐蚀性明显优于电镀、热浸镀锌层。但是对于镀锌金属丝，因金属丝本身很细，且在高速生产过程中难以采用此方式进行应用，目前还未见达到在金属丝表层形成均匀扩散锌铁合金层的突破。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种镀锌钢丝及其制备方法，以解决因电镀锌工艺所带来的界面结合力明显下降的问题，

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种镀锌钢丝，具有作为基体的金属丝，所述金属丝的外周具有电镀锌层，位于金属丝的基体与电镀锌层之间的界面上具有fe-zn合金层。

具体说，所述的fe-zn合金层的厚度为0.01～10um，fe-zn合金层沿金属丝的轴线方向分布；所述的电镀锌层厚度为0.1～30um。

一种上述镀锌钢丝的制备方法，所述制备方法采用的制作装置包括依次排列设置的放线装置、电镀锌槽、过线轮、牵引轮、感应加热装置、保温槽、水冷槽以及收线装置，所述的制备方法具有以下步骤：

a、电镀锌：先将金属丝依次经过放线装置、电镀锌槽，在金属丝表面镀上均匀一致的电镀锌层；

b、形成fe-zn合金层：金属丝通过过线轮、牵引轮，进入含有保护气体的感应加热装置，使金属丝被加热而发生电镀锌层与金属丝基体之间的相互扩散，经过保温槽进行恒温处理，在金属丝基体与电镀锌层之间的界面上形成fe-zn合金层，然后进入水冷槽进行水冷；

c)收线：金属丝在恒张力控制装置的控制下经收线装置的拉动缠绕至收线轮。

其中，步骤b中感应加热装置的加热温度为380～450℃，金属丝在保温槽内的保温时间为5～10s，金属丝在感应加热装置内进行扩散时所用的保护气体为氮气。

本发明的有益效果是：本发明通过对金属丝上的电镀锌层进行热扩散处理，在金属丝的基体与电镀锌层之间的界面上形成fe-zn合金层，不仅提高金属丝基体与电镀锌层的结合力，且该合金层的存在有益于降低金属丝在拉拔过程中产生的电镀锌层损失及表面缺陷，同时也提高了电镀锌层的抗腐蚀能力，最终实现了提高镀锌钢丝的疲劳寿命及抗腐蚀能力的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的截面结构示意图。

图2是本发明的工艺流程简图。

图中：1.放线装置，2.电镀锌槽，3.过线轮，4.牵引轮，5.感应加热装置，6.保温槽，7.水冷槽，8.收线装置，9.金属丝，10.电镀锌层，11.fe-zn合金层。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种镀锌钢丝，具有作为基体的金属丝，该金属丝的横截面可以为圆形、多边形或异型，所述金属丝的外周具有厚度为0.1～30um的电镀锌层，位于金属丝的基体与电镀锌层之间的界面上具有fe-zn合金层，所述的fe-zn合金层的厚度为0.01～10um，fe-zn合金层沿金属丝的轴线方向分布。

如图2所示，一种上述镀锌钢丝的制备方法，所述制备方法采用的制作装置包括依次排列设置的放线装置、电镀锌槽、过线轮、牵引轮、感应加热装置、保温槽、水冷槽以及收线装置，所述的制备方法具有以下步骤：

a、电镀锌：先将金属丝依次经过放线装置、电镀锌槽，在金属丝表面镀上均匀一致的电镀锌层；

b、形成fe-zn合金层：金属丝通过过线轮、牵引轮，进入含有保护气体的感应加热装置，使金属丝被加热而发生电镀锌层与金属丝基体之间的相互扩散，经过保温槽进行恒温处理，在金属丝基体与电镀锌层之间的界面上形成fe-zn合金层，然后进入水冷槽进行水冷；

c)收线：金属丝在恒张力控制装置的控制下经收线装置的拉动缠绕至收线轮。

具体操作时，金属丝在感应加热装置中被加热进行热扩散时，温度控制不能太高使镀锌熔化，也不能太低使热扩散速度太慢，因此优选步骤b中感应加热装置的加热温度为380～450℃；金属丝在保温槽内的保温时间为5～10s，金属丝在感应加热装置内进行扩散时所用的保护气体为氮气。

上述制备方法，通过将金属丝感应加热后，促使电镀锌层与金属丝基体之间产生热扩散反应，从而在金属丝基体与电镀锌层之间形成fe-zn合金层，使得金属丝基体与电镀锌层的界面达成原子级结合，由此极大地提高了金属丝基体与电镀锌层之间的结合力，使得金属丝在拉拔过程中锌损降低，抗腐蚀能力提高。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种镀锌钢丝及其制备方法，该镀锌钢丝具有作为基体的金属丝，所述金属丝的外周具有电镀锌层，位于金属丝的基体与电镀锌层之间的界面上具有通过热扩散处理形成的Fe‑Zn合金层。本发明通过对金属丝上的电镀锌层进行热扩散处理，在金属丝的基体与电镀锌层之间的界面上形成Fe‑Zn合金层，不仅提高金属丝基体与电镀锌层的结合力，且该合金层的存在有益于降低金属丝在拉拔过程中产生的电镀锌层损失及表面缺陷，同时也提高了电镀锌层的抗腐蚀能力，最终实现了提高镀锌钢丝的疲劳寿命及抗腐蚀能力的目的。

技术研发人员：钱海鹏;武红彬
受保护的技术使用者：凡登（常州）新型金属材料技术有限公司
技术研发日：2018.12.28
技术公布日：2019.03.19