鋼絲單鍍galfan合金顯微組織與性能的分析

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1、河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論§1.1熱浸鍍材料的發(fā)展鋼鐵制品具有韌性好、強度高、性能價格比高的特點，一直受到人們的廣泛歡迎，但是鋼鐵制品的腐蝕問題一直困擾著工程界并給國民經(jīng)濟造成巨大損失。鋼鐵制品在空氣、水或土壤中很容易生銹腐蝕甚至完全損壞。腐蝕是材料在各種環(huán)境作用下發(fā)生的破壞和變質(zhì)，遍及國民經(jīng)濟各部門，給國民經(jīng)濟帶來巨大損失。據(jù)統(tǒng)計，世界上每年因腐蝕而報廢的金屬制品重量大約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的三分之一。搞好腐蝕與防護工作，已不是單純的技術(shù)問題，而是關(guān)系到保護資源、節(jié)約能源、節(jié)省材料、保護環(huán)境、保證正常生產(chǎn)和人身安全、發(fā)展新技術(shù)等一系列重大的社會和經(jīng)濟問

2、題。長期以來，人們創(chuàng)造了許多防止鋼材腐蝕的有效方法，概括起來有兩大類：一類是合金防腐法；另一類則是表面包覆防腐法。合金法，例如把鋼制成含有一定鎳鉻的不銹鋼。由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價格昂貴，所以它的普遍應(yīng)用受到了限制。而包覆法，例如，金屬鍍層、非金屬涂層和非金屬膜等，由于原材料來源充足，制造容易且生產(chǎn)成本低，所以得到了廣泛的應(yīng)用。目前金屬鍍層的方法有熱鍍法、電鍍法、滲鍍法、包鍍法、噴鍍法等。其中熱鍍鋅便是熱鍍法的一種。熱鍍鋅是目前世界上應(yīng)用最廣泛、最原始、最基本的防腐方式之一。目前熱浸鋅防護已經(jīng)廣泛用于[1～3]冶金、建材、電力、通訊、交通等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。每

3、年世界生產(chǎn)出40%的鋅被用于熱浸鍍。鋅鋁合金鍍層鋼絲是新一代的耐腐蝕產(chǎn)品，自1958年以來，經(jīng)過40多年的研制、開發(fā)和應(yīng)用。目前世界上比較普遍公認(rèn)的、有標(biāo)準(zhǔn)可遵循的只有二種，第一種即含鋁55%、硅1.6%、鋅43.4%稱之為Galvalume。這種鋅鋁合金鍍層是在1958年由美國伯利恒鋼鐵公司開發(fā)研制的，其耐蝕壽命是純鋅鍍層的2-6倍，由于鍍層的含鋁量較高，為了確保鍍層質(zhì)量，鋼絲鍍前表面準(zhǔn)備除脫脂酸洗外，還增加了一道在還原性氣氛中的加熱程序，從而達到鋼絲表面上任何殘留氧化物都被還原，這種稱之為森吉米爾法的工藝由于是在800℃以上的微氧化還原和640℃左右的熱

4、浸鍍，被鍍覆材料的強度顯著下降，因此可用于耐腐蝕性能要求高，而力學(xué)性能要求不高的鋼板和鋼帶。另一種是鋅-5%鋁-稀土合金鍍層，稱之為Galfan。這種合金鍍層是在70年代比利時冶金研究中心在國際鉛鋅組織的支持下研制開發(fā)的，其耐腐1鋼絲單鍍Galfan合金顯微組織與性能的研究蝕壽命是純鋅層的2-3倍，這種共晶合金的熔點為382℃，較純鋅熔點低37.5℃，鋼絲經(jīng)過鍍覆后，不[3-6]僅耐蝕性能好，而且力學(xué)性能仍可以保持鍍鋅鋼絲的水平，因此為冷拉鋼絲所廣泛應(yīng)用?！?.2Galfan合金的特點與生產(chǎn)工藝Galfan合金是鋅-鋁系共晶組織，是在5%Al―Zn共晶合金的

5、基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，主要是在原來合[5][6][10]金的基礎(chǔ)上添加了稀土元素。與熱鍍鋅相比，Galfan合金具有如下的性質(zhì)：1.良好的耐腐蝕性鋁的加入減緩了鋅的氧化，并且在鍍層表面生成致密的氧化鋁保護薄膜，提高腐蝕電位。腐蝕初期是鋅的犧牲陽極保護與鋁的鈍化保護作用協(xié)同，后期主要是氧化鋁的自鈍化保護作用。Galfan合金鍍層同時有鋅的犧牲陽極保護和鋁的自鈍化保護特性，故其耐大氣腐蝕性能是常規(guī)熱鍍鋅的2-3倍。2.良好的成型性冷加工變形后腐蝕性能不變，優(yōu)于熱鍍鋅和Galvalum鍍層產(chǎn)品，適合小角度彎曲和深沖加工，可與冷軋板相媲美。3.韌性、抗扭折性好5%的鋁的

6、加入，避免形成了脆性大的鋅鐵合金相，同時大大減薄了過渡層的厚度，改善了過渡層的韌性。鍍層結(jié)合力、韌性、抗扭折性能都明顯優(yōu)于具有厚脆的鋅鐵合金過渡層的熱鍍鋅鍍層；4.具有良好的結(jié)合性能抗蠕變性好，至少與熱鍍鋅相同；耐高溫可達320℃，而鍍鋅板僅為230℃；氣焊性優(yōu)于Galvalum鍍層產(chǎn)品與熱鍍鋅產(chǎn)品相似；鍍層與鋼基的結(jié)合牢固度優(yōu)于鍍鋅層。5.鍍液溫度較低，比鍍鋅低30℃節(jié)省熱量，降低生產(chǎn)成本；較好的保持基體材料的力學(xué)性能，同時可以延長熱浸鋅設(shè)備的使用壽命。6.良好的可涂漆性能便于改變鍍層顏色及采取有機復(fù)合涂層等各種方式綜合提高防腐性能滿足各種不同服役條件的需

7、要；且合金層與涂漆層之間的結(jié)合長期保持穩(wěn)定。近幾年國際鋅錠價格一直上揚，各企業(yè)紛紛用減薄鋅層的辦法來降低生產(chǎn)成本，但是熱鍍鋅板屬陽極保護，減薄鋅層必然會縮短使用壽命。為解決這個矛盾，人們自然會想到Galfan合金。由于其工藝仍屬于傳統(tǒng)熱鍍鋅工藝范疇，Galfan鍍層可以部分采用現(xiàn)有普通鍍鋅工藝參數(shù)。Galfan鋅鍋的操作溫度比普通鋅低30℃，可以減少能耗、降低成本。同時，Galfan鍍層產(chǎn)品的國際銷售價格高出普通鍍鋅產(chǎn)品，其差額最多可達40%。2河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文[6]目前工業(yè)上生產(chǎn)Galfan合金鍍層產(chǎn)品主要有兩種發(fā)方法，即森吉米爾法和熔劑法。森吉米

8、爾法即保護氣體還原法：是在全封閉的設(shè)備中對脫脂之后的