桥梁缆索用热镀锌铝合金钢丝技术研究
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• 热镀法的基本特征是在基体金属与镀层金属之间形成合金层，镀层 与基体结合牢固、可靠。
热镀锌的镀层结构
Zn FeZn13 FeZn7
Fe
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 近百年来，热镀锌防腐是金属构件的主要防腐方式。 • 但是，随着环境的污染，大气中氯、硫等含量渐高，热镀锌层不能
满足防腐发展需要； • 另外，随着对材料耐腐蚀标准的不断提高，普通的热镀锌产品已经
过渡层无束状结构，排列紧 密，这种紧密排列结构使得 有害物质难以进一步深入基 体和晶界之间，锌铝合金的 抗腐蚀能力得到增强。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
热镀锌层的腐蚀过程分析：
在盐雾腐蚀的过程中，热镀锌镀层首先是表面形成氧化锌，然后发生 水化或快速碳酸化反应，形成碳酸盐化合物；
在氯化钠溶液的浸蚀下，局部氯离子逐渐积累并在潮湿气氛作用下， 难溶、密集的碳酸盐化合物被疏松、易于溶解的氯盐化合物 Zn6(OH)8Cl2H2O所取代。
过渡层是从钢基体中“长” 过渡层形 出来的，过渡层和钢基体之
态分析 问的交界处高低不平，有很 明显的空隙存在。
过渡层中锌以柱状或束状存
过渡层结 构分析
在，柱状锌与锌之间有很多 空隙，使过渡层中锌的晶界 间距拉大，空隙较大，加速
腐蚀。
锌铝合金镀层 过渡层与钢基体的结合要紧 密得多，它们之间基本不存 在空隙，结合很牢固。
汇报内容
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理 二、锌铝合金镀层钢丝的质量评价指标 三、锌铝合金镀层钢丝及缆索的标准规范 四、缆索用锌铝合金镀层钢丝试验检测情况 五、锌铝合金镀层钢丝在桥梁中的应用
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 热镀是将被保护金属制品浸在低熔点、耐蚀的活性金属熔液中，使 其表面形成覆盖层，镀层材料一般是活性金属，如Al、Zn等。
艺性，可适用于耐久性要求更高的桥梁缆索生产。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
各种镀层的性能比较
镀层种类
锌
铝 高铝锌-铝合金 低铝锌-铝合金
开发时间
200年前 60年前
50年前
40年前
耐久性
一般
优
良
好
ห้องสมุดไป่ตู้熔点
417℃ 670 ℃
610 ℃
385 ℃
强度损失
5-6%
30%
30%
4-5%
对桥梁缆索钢丝的 适用性
Zn
ZnO
Zn(OH）2
ZnCO3
Zn6(OH)8Cl2H2O
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
热镀锌铝合金镀层的腐蚀过程分析：
锌铝合金镀层钢丝表面有一层氧化铝，在盐雾试验过程中，锌铝合 金镀层表面首先是由Al 3+和H2O 反应形成氢氧化铝，它均匀附着在镀层 表面，随着时间的延长，表面形成一层锌铝化合物层。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 1963年，美国对低铝合金镀层展开研究； • 1979年，美国将该项技术转给了国际锌铅组织； • 1983年，低铝合金镀层实现了批量生产； • 其铝含量在4%-10%之间，耐久性是同厚度热镀锌层的2-3倍；该镀层
合金的熔点只有382℃，热镀温度在420～450℃之间。 因此，该合金镀层既具有良好的抗腐蚀性能，又具有很好的工
适用
不适用
不适用
适用
结论：从锌-铝合金镀层的发展过程来看，低铝锌-铝合金镀层钢丝在 热镀锌钢丝技术的基础上发展的一种综合性能较好的缆索材料。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
物理保护作用：涂层有效隔离了有害物质侵蚀钢基体。 化学保护作用：牺牲阳极的阴极保护。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
物理保护作用：
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 但是，由于以上镀层材料熔点较高，使钢丝在热镀后强度大幅度降 低。经试验，强度为1570MPa的钢丝经镀铝后强度只有1050MPa,损 失约33%。
• 综上，纯铝镀层钢丝及高铝合金镀层钢丝的防腐性能虽然优于镀锌 钢丝，但是由于其热镀过程中强度损失太大，不适用于桥梁缆索。
• 目前热镀锌技术普遍应用于桥梁缆索用钢丝。但是对于耐久性要求 更高的、尤其是跨海桥梁的缆索，已不能充分满足技术发展需要。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 1953年开发出了热镀铝技术。 • 铝的电极电位为-1.66V，电位更低，在670℃左右的温度下融化 后形成热镀层。由于其性能更活泼，电位更低，是一种耐蚀性更好 的防腐镀层。 • 1962年，美国又研发出了高铝锌-铝合金镀层产品，其镀层的铝 含量达到55%，耐久性是同厚度热镀锌产品的5-7倍以上。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
热镀锌层的微观组织
疏松的、脆性的锌铁合金过渡层
17μm
利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）观察热镀锌镀层形貌及厚度
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
锌铝合金镀层的微观组织
过渡层很薄，镀层致密
锌铝合金镀层的SEM扫描图
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
项目
纯锌镀层
桥梁缆索用锌铝合金镀层钢丝技术研究
江苏法尔胜缆索有限公司 汇报人：薛花娟
Notes accompany this presentation. Please select Notes Page view. These materials can be reproduced only with official approval from Gartner. Such approvals may be requested via e-mail—vendor.relations@.
1）镀层本身的隔离作用。 2）铝的化学性能十分活泼，热镀后钢丝表面会形成一层致密的氧化铝， 在腐蚀环境下就容易钝化形成保护层。 3）在腐蚀介质中 ，表层富锌相作为阳极先被腐蚀，其铝含量会不断升高 而使得氧化铝含量不断增加，使得镀层阻隔外界有害物质的能力更强。 4）铝的加入也抑制了防腐性能较弱的、组织疏松的锌铁合金过渡层的生 成，有利于提高镀层整体的防腐能力。
满足不了一些长寿命耐久型的重要构件如海底电缆、桥梁缆索等的 防护要求，需要寻求一种新的防腐镀层。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 热镀锌的发展已经有200年的历史，电极电位为-0.76V，比铁的电位 （-0.44V）低。在450℃左右的温度下，融化后可在钢铁表面形成镀 层以保护钢基体，同时在腐蚀环境中，靠牺牲阳极来保护钢基。
热镀锌的镀层结构
Zn FeZn13 FeZn7
Fe
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 近百年来，热镀锌防腐是金属构件的主要防腐方式。 • 但是，随着环境的污染，大气中氯、硫等含量渐高，热镀锌层不能
满足防腐发展需要； • 另外，随着对材料耐腐蚀标准的不断提高，普通的热镀锌产品已经
过渡层无束状结构，排列紧 密，这种紧密排列结构使得 有害物质难以进一步深入基 体和晶界之间，锌铝合金的 抗腐蚀能力得到增强。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
热镀锌层的腐蚀过程分析：
在盐雾腐蚀的过程中，热镀锌镀层首先是表面形成氧化锌，然后发生 水化或快速碳酸化反应，形成碳酸盐化合物；
在氯化钠溶液的浸蚀下，局部氯离子逐渐积累并在潮湿气氛作用下， 难溶、密集的碳酸盐化合物被疏松、易于溶解的氯盐化合物 Zn6(OH)8Cl2H2O所取代。
过渡层是从钢基体中“长” 过渡层形 出来的，过渡层和钢基体之
态分析 问的交界处高低不平，有很 明显的空隙存在。
过渡层中锌以柱状或束状存
过渡层结 构分析
在，柱状锌与锌之间有很多 空隙，使过渡层中锌的晶界 间距拉大，空隙较大，加速
腐蚀。
锌铝合金镀层 过渡层与钢基体的结合要紧 密得多，它们之间基本不存 在空隙，结合很牢固。
汇报内容
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理 二、锌铝合金镀层钢丝的质量评价指标 三、锌铝合金镀层钢丝及缆索的标准规范 四、缆索用锌铝合金镀层钢丝试验检测情况 五、锌铝合金镀层钢丝在桥梁中的应用
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 热镀是将被保护金属制品浸在低熔点、耐蚀的活性金属熔液中，使 其表面形成覆盖层，镀层材料一般是活性金属，如Al、Zn等。
艺性，可适用于耐久性要求更高的桥梁缆索生产。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
各种镀层的性能比较
镀层种类
锌
铝 高铝锌-铝合金 低铝锌-铝合金
开发时间
200年前 60年前
50年前
40年前
耐久性
一般
优
良
好
ห้องสมุดไป่ตู้熔点
417℃ 670 ℃
610 ℃
385 ℃
强度损失
5-6%
30%
30%
4-5%
对桥梁缆索钢丝的 适用性
Zn
ZnO
Zn(OH）2
ZnCO3
Zn6(OH)8Cl2H2O
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
热镀锌铝合金镀层的腐蚀过程分析：
锌铝合金镀层钢丝表面有一层氧化铝，在盐雾试验过程中，锌铝合 金镀层表面首先是由Al 3+和H2O 反应形成氢氧化铝，它均匀附着在镀层 表面，随着时间的延长，表面形成一层锌铝化合物层。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 1963年，美国对低铝合金镀层展开研究； • 1979年，美国将该项技术转给了国际锌铅组织； • 1983年，低铝合金镀层实现了批量生产； • 其铝含量在4%-10%之间，耐久性是同厚度热镀锌层的2-3倍；该镀层
合金的熔点只有382℃，热镀温度在420～450℃之间。 因此，该合金镀层既具有良好的抗腐蚀性能，又具有很好的工
适用
不适用
不适用
适用
结论：从锌-铝合金镀层的发展过程来看，低铝锌-铝合金镀层钢丝在 热镀锌钢丝技术的基础上发展的一种综合性能较好的缆索材料。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
物理保护作用：涂层有效隔离了有害物质侵蚀钢基体。 化学保护作用：牺牲阳极的阴极保护。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
物理保护作用：
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 但是，由于以上镀层材料熔点较高，使钢丝在热镀后强度大幅度降 低。经试验，强度为1570MPa的钢丝经镀铝后强度只有1050MPa,损 失约33%。
• 综上，纯铝镀层钢丝及高铝合金镀层钢丝的防腐性能虽然优于镀锌 钢丝，但是由于其热镀过程中强度损失太大，不适用于桥梁缆索。
• 目前热镀锌技术普遍应用于桥梁缆索用钢丝。但是对于耐久性要求 更高的、尤其是跨海桥梁的缆索，已不能充分满足技术发展需要。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 1953年开发出了热镀铝技术。 • 铝的电极电位为-1.66V，电位更低，在670℃左右的温度下融化 后形成热镀层。由于其性能更活泼，电位更低，是一种耐蚀性更好 的防腐镀层。 • 1962年，美国又研发出了高铝锌-铝合金镀层产品，其镀层的铝 含量达到55%，耐久性是同厚度热镀锌产品的5-7倍以上。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
热镀锌层的微观组织
疏松的、脆性的锌铁合金过渡层
17μm
利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）观察热镀锌镀层形貌及厚度
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
锌铝合金镀层的微观组织
过渡层很薄，镀层致密
锌铝合金镀层的SEM扫描图
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
项目
纯锌镀层
桥梁缆索用锌铝合金镀层钢丝技术研究
江苏法尔胜缆索有限公司 汇报人：薛花娟
Notes accompany this presentation. Please select Notes Page view. These materials can be reproduced only with official approval from Gartner. Such approvals may be requested via e-mail—vendor.relations@.
1）镀层本身的隔离作用。 2）铝的化学性能十分活泼，热镀后钢丝表面会形成一层致密的氧化铝， 在腐蚀环境下就容易钝化形成保护层。 3）在腐蚀介质中 ，表层富锌相作为阳极先被腐蚀，其铝含量会不断升高 而使得氧化铝含量不断增加，使得镀层阻隔外界有害物质的能力更强。 4）铝的加入也抑制了防腐性能较弱的、组织疏松的锌铁合金过渡层的生 成，有利于提高镀层整体的防腐能力。
满足不了一些长寿命耐久型的重要构件如海底电缆、桥梁缆索等的 防护要求，需要寻求一种新的防腐镀层。
一、锌铝合金镀层发展历史和防腐机理
• 热镀锌的发展已经有200年的历史，电极电位为-0.76V，比铁的电位 （-0.44V）低。在450℃左右的温度下，融化后可在钢铁表面形成镀 层以保护钢基体，同时在腐蚀环境中，靠牺牲阳极来保护钢基。