钢丝单镀galfan合金显微组织与性能的分析

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1、河北工业大学硕士学位论文第一章绪论§1.1热浸镀材料的发展钢铁制品具有韧性好、强度高、性能价格比高的特点，一直受到人们的广泛欢迎，但是钢铁制品的腐蚀问题一直困扰着工程界并给国民经济造成巨大损失。钢铁制品在空气、水或土壤中很容易生锈腐蚀甚至完全损坏。腐蚀是材料在各种环境作用下发生的破坏和变质，遍及国民经济各部门，给国民经济带来巨大损失。据统计，世界上每年因腐蚀而报废的金属制品重量大约相当于金属年产量的三分之一。搞好腐蚀与防护工作，已不是单纯的技术问题，而是关系到保护资源、节约能源、节省材料、保护环境、保证正常生产和人身安全、发展新技术等一系列重大的社会和经济问

2、题。长期以来，人们创造了许多防止钢材腐蚀的有效方法，概括起来有两大类：一类是合金防腐法；另一类则是表面包覆防腐法。合金法，例如把钢制成含有一定镍铬的不锈钢。由于生产工艺复杂，价格昂贵，所以它的普遍应用受到了限制。而包覆法，例如，金属镀层、非金属涂层和非金属膜等，由于原材料来源充足，制造容易且生产成本低，所以得到了广泛的应用。目前金属镀层的方法有热镀法、电镀法、渗镀法、包镀法、喷镀法等。其中热镀锌便是热镀法的一种。热镀锌是目前世界上应用最广泛、最原始、最基本的防腐方式之一。目前热浸锌防护已经广泛用于[1～3]冶金、建材、电力、通讯、交通等国民经济的各个领域。每

3、年世界生产出40%的锌被用于热浸镀。锌铝合金镀层钢丝是新一代的耐腐蚀产品，自1958年以来，经过40多年的研制、开发和应用。目前世界上比较普遍公认的、有标准可遵循的只有二种，第一种即含铝55%、硅1.6%、锌43.4%称之为Galvalume。这种锌铝合金镀层是在1958年由美国伯利恒钢铁公司开发研制的，其耐蚀寿命是纯锌镀层的2-6倍，由于镀层的含铝量较高，为了确保镀层质量，钢丝镀前表面准备除脱脂酸洗外，还增加了一道在还原性气氛中的加热程序，从而达到钢丝表面上任何残留氧化物都被还原，这种称之为森吉米尔法的工艺由于是在800℃以上的微氧化还原和640℃左右的热

4、浸镀，被镀覆材料的强度显著下降，因此可用于耐腐蚀性能要求高，而力学性能要求不高的钢板和钢带。另一种是锌-5%铝-稀土合金镀层，称之为Galfan。这种合金镀层是在70年代比利时冶金研究中心在国际铅锌组织的支持下研制开发的，其耐腐1钢丝单镀Galfan合金显微组织与性能的研究蚀寿命是纯锌层的2-3倍，这种共晶合金的熔点为382℃，较纯锌熔点低37.5℃，钢丝经过镀覆后，不[3-6]仅耐蚀性能好，而且力学性能仍可以保持镀锌钢丝的水平，因此为冷拉钢丝所广泛应用。§1.2Galfan合金的特点与生产工艺Galfan合金是锌-铝系共晶组织，是在5%Al―Zn共晶合金的

5、基础上发展而来的，主要是在原来合[5][6][10]金的基础上添加了稀土元素。与热镀锌相比，Galfan合金具有如下的性质：1.良好的耐腐蚀性铝的加入减缓了锌的氧化，并且在镀层表面生成致密的氧化铝保护薄膜，提高腐蚀电位。腐蚀初期是锌的牺牲阳极保护与铝的钝化保护作用协同，后期主要是氧化铝的自钝化保护作用。Galfan合金镀层同时有锌的牺牲阳极保护和铝的自钝化保护特性，故其耐大气腐蚀性能是常规热镀锌的2-3倍。2.良好的成型性冷加工变形后腐蚀性能不变，优于热镀锌和Galvalum镀层产品，适合小角度弯曲和深冲加工，可与冷轧板相媲美。3.韧性、抗扭折性好5%的铝的

6、加入，避免形成了脆性大的锌铁合金相，同时大大减薄了过渡层的厚度，改善了过渡层的韧性。镀层结合力、韧性、抗扭折性能都明显优于具有厚脆的锌铁合金过渡层的热镀锌镀层；4.具有良好的结合性能抗蠕变性好，至少与热镀锌相同；耐高温可达320℃，而镀锌板仅为230℃；气焊性优于Galvalum镀层产品与热镀锌产品相似；镀层与钢基的结合牢固度优于镀锌层。5.镀液温度较低，比镀锌低30℃节省热量，降低生产成本；较好的保持基体材料的力学性能，同时可以延长热浸锌设备的使用寿命。6.良好的可涂漆性能便于改变镀层颜色及采取有机复合涂层等各种方式综合提高防腐性能满足各种不同服役条件的需

7、要；且合金层与涂漆层之间的结合长期保持稳定。近几年国际锌锭价格一直上扬，各企业纷纷用减薄锌层的办法来降低生产成本，但是热镀锌板属阳极保护，减薄锌层必然会缩短使用寿命。为解决这个矛盾，人们自然会想到Galfan合金。由于其工艺仍属于传统热镀锌工艺范畴，Galfan镀层可以部分采用现有普通镀锌工艺参数。Galfan锌锅的操作温度比普通锌低30℃，可以减少能耗、降低成本。同时，Galfan镀层产品的国际销售价格高出普通镀锌产品，其差额最多可达40%。2河北工业大学硕士学位论文[6]目前工业上生产Galfan合金镀层产品主要有两种发方法，即森吉米尔法和熔剂法。森吉米

8、尔法即保护气体还原法：是在全封闭的设备中对脱脂之后的