[发明专利]桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝及其热镀工艺

说明书

本发明涉及一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，其特征在于：以碳质量含量达到0.82％以上的过共析钢盘条拉拔成强度2000MPa以上的光面钢丝，然后进行热镀，形成热镀锌铝合金钢丝，镀层的成分为Zn‑Al合金并选择性的添加微量稀土、微量镍元素、镁元素中的一种或多种。热镀包括两道：热浸锌基合金熔液+热镀锌铝合金熔液，热浸锌基合金熔液中添加有微量稀土、微量镍元素、微量铝元素中的一种或多种。本申请能够显著减小热浸锌基合金熔液镀层的厚度，改善镀层的附着强度，提高和外观质量，在热镀锌铝合金熔液后所得镀层钢丝的强度、韧性、耐腐蚀性都能到了显著提高。

技术领域

本发明属于桥梁缆索钢丝的热镀工艺，更具体的是设计锌基合金镀层钢丝的热镀工艺。

背景技术

在桥梁中缆索行业中，腐蚀是影响桥梁缆索寿命的主要因素。镀锌钢丝是本世纪以前应用最为广泛的桥梁缆索材料，具有一定的防腐蚀性能，这种镀层的防蚀性能来源于锌的牺牲阳极保护。但是在不同的环境下，热浸镀锌层的寿命有很大差别，其原因有多种，最主要的原因是山于不同的环境下，生成的腐蚀产物不同所致。在含高硫化物的工业大气下，腐蚀产物是可浴性硫酸锌盐，它会随雨水冲洗自表面流失。但在乡村大气环境下其腐蚀产物是碳酸盐和氯化物，在水中的溶解度比硫酸锌小，使锌镀层的腐蚀局部受到限制。在表1中给出了热镀锌层在我国7个实验地区经5年大气暴露后的腐蚀速率腐蚀结果。

表1热浸镀在我国不同地区的腐蚀性比较

悬索桥设计寿命为100年，其主缆不可更换。当桥梁主缆所处环境比较苛刻，比如海水环境，或者高温高湿以及类酸性的环境，有氯化物或硫离子存在的话，锌会很快溶解形成几乎没有保护性的腐蚀产物，造成局部腐蚀。海洋对于各种结构和功能材料而言是一个严酷的腐蚀环境，海洋腐蚀往往成为新的技术与工程系统发展中的限制因素。海洋用桥梁缆索的防腐问题已成为当前急需解决的科技难题。目前传统的锌铝合金镀层技术，一般其合金的镀层构成为Zn 95％和A1 5％。该锌铝合金的镀层，相对于之前的镀锌镀层技术，有着显著的优点，在相同的环境条件下，相同厚度的锌铝合金镀层的耐腐蚀能力是镀锌层的2倍以上。但对于在海洋地区建设的桥梁，其抗腐蚀寿命仍然不能满足相关要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种适用于海洋等苛刻条件的抗腐蚀性能寿命可达热镀锌钢丝的3到5倍的桥梁缆索用高强度超耐久型Zn-Al多元锌基合金镀层钢丝及其热镀工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种桥梁缆索用高强度多元锌基合金镀层钢丝，以碳质量含量达到0.82％以上的过共析钢盘条拉拔成强度2000MPa以上的光面钢丝，然后进行热镀，形成热镀锌铝合金钢丝，镀层的成分为Zn-Al合金并选择性的添加微量稀土、微量镍元素、镁元素中的一种或多种。

本申请钢丝镀层是由两步热镀形成的：热浸锌基合金熔液+热镀锌铝合金熔液，热浸锌基合金熔液中添加有微量稀土、微量镍元素、微量铝元素中的一种或多种。

进一步地，所述热浸锌基合金熔液中铝的含量严格限定在0.005％-0.02wt％范围内。

进一步地，所述热浸锌基合金熔液中微量镍元素的添加量为0.1-0.25wt％。

进一步地，所述热浸锌基合金熔液中微量稀土的添加量为0.01-0.05％。

优选地，所述稀土元素Re为能够改善锌浴流动性的La和Cs。

进一步地，热镀锌铝合金熔液中铝含量在9-12％，还可包含0.01-0.05wt％的稀土元素(镧和铯)，以及0.01-0.5wt％的Mg，稀土元素(Re)和镁元素可选择性加入一种或两种。

本申请热镀熔液合金成分以及含量的设置原理如下