[发明专利]一种桥梁缆索用高耐蚀性Zn90-Al10-Mg合金镀层钢丝

说明书

本发明涉及一种桥梁缆索用高耐蚀性Zn90‑Al10‑Mg合金镀层钢丝，镀层中铝含量为9～14.0wt％，镁含量为0.1～0.3wt％，镀层表面晶粒直径为40nm‑50nm。在直径为钢丝直径5倍的芯棒上缠绕8圈，镀层不开裂；在盐雾环境中的抗腐蚀性能为纯镀锌的3‑6倍，在海洋环境下服役达到60年以上。镀层的实现方法：采用同步收线、放线，钢丝经过助镀后浸入温度为440℃～460℃纯镀锌锅，生成纯锌镀层和锌铁合金层，然后抹去大部分纯锌，保留锌铁合金层；再进入温度为450℃～470℃锌铝镁合金热镀锅，该锅温度高于纯锌的熔点417℃，先前的纯锌层会再熔解，锌‑铁合金吸收铝镁转变为柔韧性较好的锌‑铁‑铝‑镁镀层，包括锌‑铁‑铝‑镁多元合金镀层中间层，和表面锌‑铁‑铝‑镁合金镀层。

技术领域

本发明涉及一种桥梁缆索用高耐蚀性Zn90-Al10-Mg合金镀层钢丝产品和钢丝镀层的实现工艺，具体涉及在钢丝表面热镀锌铝镁合金镀层的工艺

背景技术

桥梁结构在国民生产生活中扮演着至关重要的角色，特别是大型桥梁结构往往是一个国家和地区的运输枢纽，肩负着国计民生的重要职责。随着经济社会的发展，保障诸多的重大桥梁结构在服役期间的安全性、可靠性是非常重要的一个问题。在长达二三十年的服役期内，桥梁结构所受的荷载作用，伴随着外部环境对桥梁结构的侵蚀以及桥梁结构构件材料自身的老化，耦合地作用于桥梁结构，导致其构件发生损伤累积，进而影响桥梁结构的极限承载力和正常使用。缆索是桥梁的生命线，是大跨度桥梁的主要受力构件，一般由几百根到数万根直径为5mm到7mm的钢丝组成，对于组成缆索的钢丝尺寸构件小，强度高，对腐蚀更加敏感。当前我国桥梁缆索用钢丝的主要防腐措施为钢丝表面热镀锌，其抗腐蚀机理包括机械保护及电化学保护两种方式。随着经济的进一步快速发展，跨海跨江桥梁的不断建设，对于桥梁缆索的使用寿命要求进一步提高。

对于桥梁缆索，一般要求是与桥梁结构等寿命，即100年到150年。但是采用热镀锌防腐的桥梁缆索钢丝的防腐寿命一半只有10年到20年，远远不能满足此要求。尤其是对于跨海地区的桥梁，其空气中的氯离子，能加速溶解镀锌层上的保护膜，因此，需要开发一种耐久性更好的缆索，以满足桥梁的使用寿命要求。随着对镀层钢丝耐蚀性要求的提高和镀层钢丝应用领域的拓展，镀层钢丝的种类也不断增加，近几年开发的Zn95Al5是金属纯锌镀层的升级换代产品，其耐蚀性高出纯锌1～2倍，但即使此产品，也不能完全满足桥梁缆索的耐久性要求。随着桥梁跨径的进一步增大和建设环境的复杂，其缆索用钢丝的耐久性还需要进一步提高。

综上所述，需要开发一种桥梁缆索用高耐蚀性Zn-Al10-Mg合金镀层钢丝来解决以上问题。

发明内容

(一)本发明的目的是提供一种耐蚀性能更好合金镀层钢丝：其中，镀层中铝含量为9～14.00wt％，镁含量为0.1～0.3wt％，余量为锌、热镀层中吸收的铁和不可避免的杂质元素。

进一步地，由于铝元素和镁元素的细化晶粒的作用，其镀层表面晶粒直径为40nm-50nm，为纯锌镀层的镀层表面晶粒直径的1/10以上。

进一步地，直径5mm-7mm的盘条表面单位面积上的镀层重量不小于250g/m²。

进一步地，本申请镀层钢丝的镀层附着能力满足：在直径为钢丝公称直径3倍的芯棒上缠绕8圈，镀层不开裂。镀层的耐腐蚀性能满足：在盐雾环境中的抗腐蚀性能为纯镀锌的3-6倍，在海洋环境下服役达到60年以上。由于镀层中有镁元素，因此镀层硬度高，有较高的抗损伤性能。钢丝的其他力学性能等同于目前常用的镀锌钢丝，强度达到2060MPa以上；扭转达到8次以上；在直径为5倍钢丝直径芯棒上缠绕8圈，镀层不开裂；在直径为3倍钢丝直径芯棒上缠绕8圈，钢丝不断裂。