[发明专利]一种钢丝合金镀层及其制备方法和应用

说明书

一种钢丝合金镀层及其制备方法和应用,所述合金镀层的化学成分按质量百分比组成为：Zn 69.8~95.48%，Al 4~22%，Mg 0.5~6%，Si 0.01~1.5%，Ce 0.01~0.7%；质量百分比之和为100%。本发明的热浸镀桥梁缆索用钢丝Zn‑Al‑Mg‑Si‑Ce合金镀层表面光亮平滑，附着性好，不产生漏镀；本发明的Zn‑Al‑Mg‑Si‑Ce合金镀层，其镀层厚度相对于Zn‑Al‑Mg合金镀层变薄，镀层与基体结合强度高，降低了锌耗和生产成本；本发明的Zn‑Al‑Mg‑Si‑Ce合金镀层，在充分保证钢丝力学性能的前提下，其耐腐蚀性能相对于目前主流的锌铝合金镀层的到进一步提高，满足了桥梁缆索钢丝在复杂的环境中服役综合性能要求，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于钢丝镀层及其制备方法领域，特别涉及一种钢丝合金镀层及其制备方法和应用。

背景技术

大跨度桥梁主要由梁、索、塔等结构组成，其中桥梁缆索主要由高强度钢丝或者钢丝制品组成，是承受重量和传递载荷的重要构件。桥梁缆索长期处于潮湿、含氧的电解质环境中，容易发生腐蚀甚至完全破坏，大大降低了使用寿命。桥梁缆索的腐蚀防护是延长和保障结构桥梁安全寿命的关键技术之一，热浸镀锌及其合金是一种钢铁材料最经济、常用的腐蚀防护方法。

目前主流的热浸镀Zn-Al合金镀层桥梁缆索钢丝，兼具Zn的阴极保护和Al的钝化保护，其耐蚀性能相对于传统的纯Zn镀层提高了2～4倍。但是随着环境的污染和桥梁建设规模的不断增大，且桥梁缆索一直处于静载荷和动载荷的应力作用下，难以满足桥梁缆索的百年寿命要求。为进一步提高镀层的耐蚀性能和质量外观，人们向锌液中同时添加Al元素和Mg元素，可以控制腐蚀介质中溶解氧的扩散，抑制晶间腐蚀，使晶粒细化，镀层中出现Zn/MgZn₂二元共晶组织和Zn/Al/MgZn₂三元共晶组织，镀层的耐蚀性能可得到大幅度提高。目前对于热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的研究主要集中在低碳钢板上，热浸镀温度在500～800℃，为了保证桥梁缆索钢丝的强度和扭转性能，热浸镀需要在较低的温度下进行。而随着Mg含量的提高，熔池流动性变差，镀层表面质量难以控制，并且镀层的厚度较厚，镀层可加工性较差。有研究表明，加入Si元素可以提高镀层的均匀性，降低裂纹和气孔等缺陷程度，并且提高镀层和基体的结合性，改善镀层耐蚀性。加入少量RE一方面可以提高熔池的流动性，剪薄镀层，降低损耗和生产成本；另一方面RE可以提高镀液的浸润能力，减少漏镀，增强镀层与基体的结合强度，改善镀层的可加工性；此外，RE具有净化和强化晶界的作用，可降低晶间腐蚀速度，进一步提高镀层的耐蚀性。

为了研制耐蚀性能高、质量外观好且力学性能优异的桥梁缆索用热浸镀钢丝镀层，本研究通过向锌浴中加入Al、Mg、Si、Ce元素，制备热浸镀Zn-Al-Mg-Si-Ce合金镀层钢丝，并研究了其制备工艺和性能。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种钢丝合金镀层及其制备方法和应用，该热浸镀Zn-Al-Mg-Si-Ce合金镀层钢丝具有强度高、耐蚀性能好、表面质量好、使用寿命长等特点。

技术方案：一种钢丝合金镀层，其特征在于所述合金镀层的化学成分按质量百分比组成为：Zn 69.8～95.48％，Al 4～22％，Mg 0.5～6％，Si 0.01～1.5％，Ce 0.01～0.7％；质量百分比之和为100％。

优选的，上述合金镀层的厚度为20～100μm。