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钢丝热浸镀GALFAN应采用双镀工艺

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-13  浏览次数:565
核心提示:双浸镀工艺流程是放线——前处理——助镀——热浸镀锌——冷却——热浸镀 GALFAN合金——冷却——收线。
 

中国工程院院士黄崇祺和金属制品业资深专家、原浙江省工业研究院副院长兼总工程师蒋冶鑫教授针对为什么钢丝热浸镀GALFAN(锌-5%铝-稀土合金镀层通称GALFAN)要采用双镀工艺的问题阐述了看法。他们说,GALFAN镀层热浸镀工艺有单浸镀和双浸镀两种。单浸镀的工艺流程是放线——前处理——助镀——热浸镀GALFAN合金,其最大优点是工艺流程短、能耗物耗少、镀锅内成分和镀层显微组织容易控制。但到目前为止,世界钢丝行业还很少采用这种单镀工艺,即使是 GALFAN技术研究中心,钢丝单浸镀工艺也还处于试验阶段。从宁波渔业钢丝绳厂的生产实践来看,单镀工艺的产品质量还有不尽如人意之处:第一,在相同的速度下,钢丝热浸镀GALFAN合金的镀层重量只有镀锌钢丝的55%~60%。虽然GALFAN合金镀层有较纯锌镀层提高l倍以上的抗蚀能力,但两种不同镀层厚度的渔用钢丝绳在海水中的实际寿命是基本相同的,有时GALFAN合金镀层略好一些,优点不明显。第二,表面漏镀问题很难解决,约有7%的产品漏镀而不合格。与多根钢丝同时热浸镀相反,世界上带钢和单根钢管的单浸镀GALFAN工艺却用得很普遍,这是因为这些产品的镀层重量要求不像钢丝那么高(一般多在200克/平方米以上)。例如,电器用薄镀层镀锌钢板的镀层重量只有25~30克/平方米,汽车镀锌板一般也只要45克/平方米。还有,一根带钢或一根管子在热浸镀时,镀层漏镀不易出现,即使有也易于解决,如钢板制品采用森吉米尔法就可以避免镀层表面的漏镀问题。

双浸镀工艺流程是放线——前处理——助镀——热浸镀锌——冷却——热浸镀 GALFAN合金——冷却——收线。对钢丝来说,双浸镀工艺的优点:一是先镀锌后镀GALFAN合金工艺宽容度大,表面漏镀问题可以避免;二是得到的镀层较厚,在《锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线》标准中,热镀锌钢丝的A、B、C级和钢绞线的A、B、C、D、E级镀层重量都可以达到。因为采用双镀工艺,GALFAN合金镀层厚度可以做到和纯锌镀层一样,所以在实际使用时,耐腐蚀寿命可以提高l倍以上。双镀工艺的不足之处是镀锅中合金的成分控制比较困难、工艺流程长,相应的物耗能耗也高一些。

接着,黄崇祺院士和蒋冶鑫教授解释了GALFAN合金镀层的抗腐蚀能力高于纯锌镀层的原因。由于铝的化学性能十分活泼,GALFAN合金镀层钢丝从镀液中引出时,表面就会生成一层灰色的热态Al2O3保护膜。在随后的腐蚀过程中,其富锌相作为阳极先被腐蚀,于是表层铝含量随腐蚀时间的延长而升高,生成的Al2O3保护膜也随之增加,镀层的腐蚀速率也随之延缓。对此,GALFAN技术研究中心曾在工业大气中进行过纯锌和GALFAN镀层两种试样10年时间的挂试,发现GALFAN镀层的实际抗腐蚀能力较纯锌镀层提高的比例是随着挂试的年限而增加的,表中的数据就是具体的说明。也就是说,随着腐蚀年限的增加,GALFAN合金镀层的腐蚀失重是呈抛物线状降低的。还有就电化学腐蚀来说,GALFAN合金的腐蚀电位Ecoit与纯锌基本相当,但其腐蚀电流Lcoit仅是热镀锌层的l/5。也就是说,GALFAN合金镀层的电化学腐蚀较纯锌镀层要小得多,因而可为钢基体提供更长的牺牲阳极保护时间。

GALFAN合金镀层有较纯锌镀层高1倍以上的腐蚀寿命,这不是实验室模拟试验的数据,而是在真实大气中长时期挂试中取得的结果。如日本Nisshis Steel将两种镀层的试样在农村、工业、海洋和严酷海洋4种环境气氛中挂试10年,结果GALFAN合金在农村气氛中耐腐蚀寿命可较纯锌镀层提高0.97倍,在工业气氛中可提高1.15倍,在海洋气氛中可提高1.06倍,在严酷海洋气氛中,纯锌镀层已全部被腐蚀完,GALFAN合金镀层依然完好。这方面,我国东北大学于1987年8月至1998年8月也进行过长达11年大气曝露试验,挂试时试样距地面高4.5米,沈阳气候属温带湿润工业气候,挂试结果证明,GALFAN合金镀层的抗腐蚀寿命比纯锌层提高1.05倍。

在GALFAN合金镀层中,铝是提高抗腐蚀能力的决定因素。试验和实际应用表明,当镀层中铝含量为5%的全共晶组织时,具有最佳的抗蚀性能,这时发生的腐蚀是均匀腐蚀。而非全共晶的GALFAN镀层虽然其抗腐蚀性能优于纯锌镀层,但不如全共晶组织好。其原因是此时会发生非均匀性腐蚀,即亚共晶的初生βZn和过共晶的初生?琢Al会与共晶相界面发生选择性腐蚀,滋生裂缝。因此,ASTM标准严格规定合金中的铝含量为4.2%~6.2%,采用双镀法时,其上限也不能超过7.2%。

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