一种热镀锌铝镁合金镀层及其制备方法和应用技术

一种热镀锌铝镁合金镀层及其制备方法和应用，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。本发明专利技术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；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；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。

A Hot-dip Galvanized Al-Mg Alloy Coating and Its Preparation Method and Application

A hot-dip galvanized Al-Mg alloy coating and its preparation method and application. The chemical composition of the coating is Zn:Al:Mg:RE=(86.50_98.49): (1_10): (0.5_3): (0.01_0.5), in which RE is La, Ce or mixed rare earth. The hot-dip galvanized aluminium-magnesium alloy coating for bridge cable steel wire of the invention has controllable thickness, high adhesion, non-flaking and excellent surface quality; the preparation process is simple, no leakage plating occurs, the hot-dip temperature is obviously reduced (from above 500 degrees to 420 degrees to 480 degrees), the strength loss of the base steel wire is controlled within 50 MPa; the corrosion resistance is obviously superior to the current galvanized coating and galvanized aluminium alloy plating. Layer meets the need of high comprehensive performance of bridge cable steel wire in complex environment, and has broad market application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种热镀锌铝镁合金镀层及其制备方法和应用
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术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.本专利技术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，○：表示弯曲镀层无剥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热镀锌铝镁合金镀层，其特征在于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。

【技术特征摘要】
1.一种热镀锌铝镁合金镀层，其特征在于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。2.根据权利要求1所述热镀锌铝镁合金镀层，其特征在于所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。3.镀有权利要求1或2所述热镀锌铝镁合金镀层钢丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：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:...

【专利技术属性】
技术研发人员：方峰，蒋建清，赵新委，徐巍，周立初，周雪峰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32