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钢丝单镀Galfan合金助镀剂及镀层组织和性能的研究

杨霏  
【摘要】: Galfan是成分为接近于共晶成分的5%Al—Zn—(0.02—0.1)%MM的锌铝合金。工业发达国家普遍采用保护气体还原方式热浸镀Galfan钢丝取代传统的热镀锌钢丝。由于铝的加入,采用传统的熔融熔剂法热浸镀Galfan容易产生漏镀、气孔、锌瘤等缺陷,而国内由于设备、资金以及技术的限制,一直不能批量生产热浸镀Galfan钢丝制品。 本课题旨在研究出新的溶剂以及配套的工艺,以得到溶剂法单镀Galfan钢丝。新建一条采用这种工艺的热浸镀Galfan生产线的成本只是双镀法的1/10,还原气体保护方式的1/20—1/40。 首先通过模拟连续生产的工业热浸镀锌生产线,系统的研究了如何利用熔剂法在钢丝上单镀Galfan镀层,从而改造现有的热浸镀锌生产线。 首先,结合具体实验条件,试验了有机助镀剂、普通酸性化学助镀剂、化学沉积Ni预镀层助镀剂、化学沉积铜预镀层助镀剂以及预沉积金属层分别为锌、镍、铜、铬的电解助镀剂,根据热浸镀Galfan的漏镀、气孔以及锌瘤等三种主要缺陷制定了镀层质量评价标准。与热浸镀锌和双镀Galfan对比,分析热浸镀Galfan缺陷的形成原因,首次提出了如何利用熔剂法减少气泡、气孔的热浸镀助镀剂设计思想。利用此标准对实验结果主要进行了正交试验分析,确定氟离子、氯离子具有防止漏镀的作用,加入甲醛可以减少气泡、气孔,电沉积锌预镀层助镀剂可以得到缺陷比较少的热浸镀Galfan镀层。 其次,正交试验分析结果,对于助镀剂中各个成分以及助镀温度、冷却制度对镀层质量的影响进行了分析,确定了锌瘤的主要成分是Fe-Zn-Al三元金属间化合物,冷却速度快可以得到比较薄的过渡层,冷却速度慢可以减轻气体在镀层之中的残留,确定了最优热浸镀温度为450℃。同时分析了不同于镀层产生不同效果的原因。 最后,进行了盐雾腐蚀实验和缠绕试验,证明Galfan镀层的耐腐蚀性能与镀层的结合力都明显优于纯锌镀层。采用热浸镀锌层、双镀法生产的Galfan镀层以及国外实验室单镀法热浸镀Galfan合金镀层作为对比参照物,在SEM下研究了Galfan镀层的表面组织、表面成分特征,发现了表面的双相组织以及铝在表面的富集,并首次据此解释了为何热浸镀Galfan镀层具有优异的耐腐蚀性能,研究了盐雾腐蚀试样的表面形态,揭示了耐腐蚀性能优于纯锌镀层的新的可能原因;观察到了铝在Galfan-Fe界面上的富集,对比观察了纯锌镀层与双镀法镀层的过渡层,揭示了Galfan镀层具有优异的结合力的原因。


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