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浅谈钢丝热镀锌及合金生产技术
摘要介绍了我国钢丝热浸镀用锌和合金的化学成分要求；热浸镀中镀层的形成过程；合金镀层的耐腐蚀性能比纯锌镀层好；我国钢丝热浸镀锌一般采用烘干溶剂法，热浸镀锌的传统工艺的关键是脱脂、酸洗和溶剂处理，热浸镀锌的绿色生产工艺主要是在脱脂、酸洗、助镀、锌锅、冲洗和回收锌渣等方面采用一些环境保护技术措施；钢丝热浸镀锌合金生产工艺有一步法和两步法，生产设备也更高效、先进；最后提出要加快研究钢丝的铝包覆技术和热浸镀铝技术。

关键词钢丝;热镀锌;合金;稀土;现在我国钢铁行业在不断进行创新转型，钢材深加工是一个主要方向。

钢丝是利用热轧线材进行拉拔得到的产品，钢丝生产主要有表面准备、热处理、拉拔、镀涂层等四大主要工序[1]。

钢丝的金属镀层常用热浸镀、电镀和化学镀三种方法获得。

锌的熔点4195℃，沸点907℃，强度和硬度比锡和铅大，比铜、铝小。

锌是同素异晶型金属，低于170℃时为η晶型，170℃～330℃为β晶型，330℃～419℃为α晶型。

η晶型是密排六方结构，在室温下锌通常形成六面体晶体。

由于锌能抗大气腐蚀，金属防护成为锌的最主要用途。

钢丝表面镀锌及合金能提高提高钢丝的使用寿命，节约钢材用量。

1钢丝热浸镀用锌及合金成分11热镀用锌钢丝热镀锌选用470-2008《锌锭》中的99995和9999，化学成分见表1。

国标中规定锌锭表面不允许有熔洞、缩孔、夹层、浮渣及外来夹杂物，但允许有自然氧化膜。

锌锭单重为18～30。

锭的底面允许有凹沟及铸腿，便于集装和使用。

12热镀用锌-5铝-混合稀土合金在20492-2006《锌-5铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线》规定了合金的化学成分，见表2,它其实就是合金。

铝是合金中主要的合金元素,能较大程度地提高锌液的流动性和铸造性能。

合金是共晶合金，熔点382℃，比锌的熔点低375℃。

20492-2006规定对于一步法，合金镀槽内熔体中的铝含量应控制在42～62；对于两步镀法，先镀锌热镀锌或电镀锌，然后镀锌-5铝-混合稀土合金，合金镀
槽内为熔体中的铝含量允许达到72，以防止镀液中铝含量贫化。

钢丝镀层中的铝含量不小于42。

2钢丝热浸镀层形成过程及耐蚀性21镀锌层的形成过程当钢丝进入锌液，由于其表面较冷，立即凝结一层锌壳，一直到钢丝的温度升高到锌的熔点为止；接着钢丝表面上的锌壳开始熔化，一直到完全熔化为止；溶剂层从钢丝表面脱落，锌液在钢丝表面上进行浸润；锌液与钢基间进行扩散反应，铁锌合金层形成并继续长大；锌液在铁锌合金表面上润湿、粘附和流散；锌进行凝固和结晶；固态锌的进一步冷却；固态锌表面发生氧化，氧化锌薄膜生成并长大。

22合金镀层的耐腐蚀性能合金镀层表面致密的23膜大大减缓了镀层的腐蚀速度。

铝在酸碱中会产生钝化现象。

合金镀层中锌-5铝形成两相共晶结构，建立了均匀一致的阻档层，该阻档层在钢构件表面起到保护作用，另外对表面划伤、裸露的边缘、打孔后轮廓边缘能提供氧化牺牲保护来阻止进一步被腐蚀。

镀层钢丝一旦遭受腐蚀，--合金层就暴露出来，这一合金层比-合金层性质更稳定，对防止深入腐蚀起到阳极保护作用。

合金中和起到的作用是增加钢与合金液的浸润性,净化晶界,减少晶间腐蚀倾向。

合金腐蚀电位与热浸镀锌层基本相同,腐蚀电流是热镀锌层的15，合金镀层的消耗速度减小,提供比镀锌层更长的牺牲阳极的保护时间。

正是由于以上这些因素的共同作用，造成合金镀层比纯锌层具有更好的耐腐蚀性能，耐腐蚀性能约是普通纯锌的2～3倍。

3钢丝热浸镀工艺31热镀锌工艺钢基材料热浸镀的方法主要有溶剂法、改良森吉米尔法、保护气体还原法、无氧化法。

溶剂法分为熔融溶剂法、烘干溶剂法。

在我国钢丝生产中，热浸镀锌一般采用烘干溶剂法。

311传统工艺传统热镀锌的流程是放线→脱脂→热水洗→清水洗→酸洗→清水洗→溶剂处理→烘干→热镀锌→抹拭→收线→试验检查与包装→成品。

保证优质的镀层质量的关键是钢丝的镀前处理，包括脱脂、酸洗、溶剂处理。

脱脂的目的是为了除掉残留在钢丝表面的油污和皂粉等残余润滑剂，也有利于酸洗工序的顺利进行。

碱洗是利用化学作用，将油脂从钢丝表面上除去。

碱洗溶液中主要成份有、23、23、34、界面活性剂等。

酸洗的目的是除掉钢丝表面氧化铁与其他污物，并活化表面。

在连续作业线上酸洗常采用盐酸酸洗，盐酸溶液浓度通常取10％～20％。

溶剂能清除在酸洗时沉积在钢丝表面上而末被完全清洗掉的铁盐，能溶解钢丝活性表面上出现的氧化物；能降低熔锌的表面张力，从而促使铁的表面被熔锌所润湿，形成铁锌合金层。

溶剂应用最普遍的是4和2。

涂溶剂的方法是先将钢丝浸入浓溶剂水溶液中，然后烘干，使涂有一层干溶剂的钢丝进入镀锌锅内。

锌锅中锌液的温度控制非常关键，正常镀锌的锌液温度控制在445±5℃。

热镀锌过程中钢丝行进必须平稳，才能确保扩散过程和引出过程锌层均匀性良好。

钢丝从锌锅中引出方式分垂直引出法和斜向引出法两种方式。

垂直引出法使钢丝与锌液面90°垂直引出，此法引出时可以获得较厚的锌层，如钢丝绳架空通讯线、钢芯铝绞线和先镀后拔钢丝。

斜向引出法钢丝与锌液面呈约35°角引出，用这种方法引出的钢丝锌层较薄，适合于一般用途的低碳钢丝，其上锌量均低于2002。

锌液中引出的钢丝迅速地冷却下来，不仅可以及时地抑制住铁锌合金层的生长，而且还能使钢丝表面光滑，提高锌层的缠绕性能。

冷却的方式主要有水冷和风冷二种方法。

水冷法是在钢丝出锌液后高度300～500处按装喷水装置，向钢丝表面直接喷水，适合于垂直引出法，尤其是中、粗线经的钢丝通常都用水冷。

风冷法是向钢丝表面吹风，把钢丝的温度迅速降下来，适合于细线径钢丝，通常与水冷同时配合使用。

312绿色生产工艺脱脂工序，采用加入超声波，超声波频率为20～80，这样就能加快脱脂速度，同时节省脱脂剂，减少物耗。