桥梁缆索钢丝热浸镀Zn-Al-Mg 镀层的组织与耐蚀性能研究
2021-12-09胡璠徐巍王林烽罗国强方峰蒋建清
胡璠,徐巍,王林烽,罗国强,方峰,蒋建清,4
(1.东南大学 材料科学与工程学院,南京 211189;2.宝钢金属有限公司技术中心,上海 200941;3.上海浦江缆索股份有限公司,上海 201314;4.南京林业大学 机械电子工程学院,南京 210037)
桥梁缆索由高碳钢盘条经连续冷拉拔形变制成[1],长期受到大气污染、风振、雨水等外部环境的影响,容易发生腐蚀,甚至完全失效[2-4]。随着桥梁设计标准的不断提高和桥梁建设规模的不断扩大,研发强度更高以及耐蚀性能更好的桥梁缆索钢丝已经成为了行业内亟待解决的难题。
目前,桥梁缆索钢丝的耐蚀镀层主要为热浸镀纯锌镀层[5-6],但纯锌镀层有强度低、易擦伤损坏、腐蚀产物疏松易剥落等缺点[7-8]。由于桥梁缆索耐蚀性标准的不断提升,近年来越来越多的大桥采用Zn-Al系镀层,如世界上首座主跨为千米级的杨泗港大桥、沪苏通长江大桥都是采用热浸镀锌铝钢丝[9-11]。
有学者发现,添加Mg 对于Zn-Al 镀层的晶间腐蚀可以起到良好的抑制作用[12-15],Zn-Al-Mg 镀层还具有一定的自愈性和抗刮伤性,已经被广泛应用于汽车工业、电子电气以及其他领域[16-17]。然而,传统的热浸镀Zn-Al-Mg 镀层制备方法(如保护气体还原法)的处理温度在500 ℃左右,应用于桥梁缆索钢丝时,会导致钢丝的强度与扭转性能大幅下降,无法保证目前的性能要求[18-20]。课题组前期研究出在450 ℃左右热镀Zn-Al-Mg 镀层的工艺,基本与热浸镀锌生产要求相同,可满足工业生产的条件[21]。
本文在Zn-Al-Mg 镀层前期研究工作基础上,进一步研究Mg 含量变化时,桥梁缆索钢丝Zn-Al-Mg镀层微观组织及耐蚀性的变化规律,探讨了Zn-Al-Mg镀层耐腐蚀作用机理,以期为进一步提高桥梁缆索钢丝的耐腐蚀性与使用寿命打下良好的基础。……
