桥梁缆索用高强度Zn-10%Al-RE合金镀层钢丝耐蚀性能研究与应用

对桥梁缆索用高强度纯锌镀层、Zn-5%Al-RE合金镀层和Zn-10%Al-RE合金镀层钢丝的镀层组织及耐蚀性能进行了对比研究。研究结果表明,Zn-10%Al-RE合金镀层由于Al含量的提高,镀层中Zn-Al共晶相的比例较Zn-5%Al-RE合金镀层更大,且具有更多耐腐蚀的富铝相,说明其具有更好的耐蚀性能。从电化学分析和中性盐雾试验结果来看,纯锌镀层的自腐蚀电流密度约为Zn-10%Al-RE合金镀层的3倍,不同时间下的中性盐雾腐蚀失重为纯锌镀层的3.9~5.7倍,说明其在同一腐蚀环境中的耐蚀性能至少能够达到纯锌镀层的3倍以上。

高耐蚀性Zn-10%Al-Mg镀层钢丝的组织及耐蚀性

采用双镀法制备了Zn-10%Al-Mg镀层钢丝,用ICP-AES分析了镀层的化学成分,用SEM观察了镀层的组织结构,采用中性盐雾试验评价了镀层钢丝的耐蚀性,并与锌镀层钢丝进行了比较。结果表明:Zn-10%Al-Mg镀层钢丝的腐蚀质量损失率约为锌镀层钢丝的六分之一,Zn-10%Al-Mg镀层钢丝的耐蚀性远远优于锌镀层钢丝的。

Zn-10% Al-RE镀层钢丝组织及耐蚀性

采用双镀法制备了Zn-10%Al-RE镀层钢丝。采用等离子体发射(ICP)光谱、SEM分析了合金镀液化学成分、镀层的化学成分以及组织结构,并与锌镀层进行了比较,结果表明,Zn-10%Al-RE镀层中总混合稀土含量远低于合金镀液中的稀土含量。采用电化学分析和中性盐雾试验法对两种镀层的耐蚀性进行比较,结果表明,Zn-10%Al-RE镀层钢丝的自腐蚀电流密度约为锌镀层的二十分之一,中性盐雾腐蚀失重约为锌镀层的三分之一,说明Zn-10%Al-RE镀层钢丝的耐蚀性远远优于锌镀层钢丝。

稀土元素对Zn-10% Al-Mg镀层钢丝组织及耐蚀性的影响

镀液中添加Re可改善镀层性能,目前有关稀土对Zn-10%Al-Mg镀层钢丝影响的研究较少。采用双镀法制备了Zn-10%Al-Mg和Zn-10%Al-Mg-Re镀层钢丝。利用扫描电镜(SEM)、ICP光谱分析法等分析了镀层的表面和横截面组织,用盐雾试验分析镀层的腐蚀性能。结果表明:Zn-10%Al-Mg-Re镀层的组织结构与Zn-10%Al-Mg镀层类似,其镀层中的Re总含量远低于合金液中的含量;Re的添加不会影响镀层横截面结构,但会造成镀层表面质量变差;Zn-10%Al-Mg-Re镀层的耐蚀性弱于Zn-10%Al-Mg镀层,其腐蚀失重和增重均大于Zn-10%Al-Mg。

Mg元素对Zn-10% Al镀层钢丝组织及耐蚀性的影响

镀液中添加少量Mg可改善镀层耐蚀性。采用双镀法制备了Zn-10%Al-Mg和Zn-10%Al 2种镀层钢丝。利用扫描电镜(SEM)、ICP光谱分析法等分析了镀层的化学成分及其组织结构,利用盐雾试验分析了镀层的腐蚀性能。结果表明:Mg元素的加入使Zn-10%Al镀层的组织结构更细化;同等条件下Zn-10%Al的中性盐雾失重是Zn-10%Al-Mg镀层的3.4倍,Zn-10%Al-Mg镀层钢丝的耐蚀性远远优于Zn-10%Al镀层钢丝。

钢丝热镀锌-10%铝-3%镁-稀土合金镀层工艺

介绍了高碳钢丝热镀锌-10%铝-3%镁-稀土合金镀层工艺。给出合金成分质量分数要求:铝9.0%~12.5%,镁3%~3.5%,稀土0.03%~0.30%。助镀剂中氯化物质量浓度5~15 g/L;硼化物质量浓度30~80 g/L,表面活性剂体积分数2 ml/L。助镀剂温度60~70℃,合金液温度465~470℃。氮气抹拭保证氮气温度250~255℃,压力不小于0.02 MPa,根据钢丝走线速度调节氮气流量和压力。试生产产品镀层和表面质量符合标准要求。

伶仃洋大桥锌-铝-稀土合金镀层钢丝腐蚀-疲劳耦合试验研究

深中通道伶仃洋大桥主缆采用∅6 mm 2060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝,为了解腐蚀-疲劳耦合作用对该类型钢丝疲劳寿命的影响,对其进行试验研究。在钢丝试样常规疲劳试验的基础上,结合伶仃洋大桥主缆的承载特征和海洋环境下的服役特点,对腐蚀疲劳试验的方法进行比选,最终采用了干湿交替腐蚀-疲劳循环耦合试验的新方法,研究不同应力变幅下主缆钢丝的腐蚀疲劳寿命、腐蚀状态及断口形态。结果表明:由于腐蚀和疲劳循环耦合作用,∅6 mm 2060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝抗疲劳性能有所降低,其疲劳应力变幅越大,疲劳循环次数降低幅度越大。当应力变幅为360 MPa时,在相当于4倍以上常规热镀锌钢丝盐雾腐蚀试验时间的腐蚀下,钢丝表面锈蚀超过30%,其应力循环次数为197万次,接近200万次。