钢丝热镀锌铝合金镀层中铝含量的测定-编制说明

1、钢丝热镀锌铝合金镀层中铝含量的测定国家标准编制说明（征求意见稿）1 工作概况1.1 任务来源本项目是依据 国标委发 201860 号 国家标准化管理委员会关于下达 2018 年 第三批国家标准制修订计划的通知， 由杭州市余杭区质量计量监测中心等负责制定 钢丝热镀锌铝合金镀层中铝含量的测定国家标准 , 项目计划编号 20181960-T-605。项目周期为 24 个月。1.2 标准化对象简要情况由于锌铝合金的耐腐蚀性能和热镀经济性优越， 钢产品越来越多的应用热镀锌铝合金作为镀锌产品的升级或替代技术。 锌铝合金种类有锌 -5%铝- 稀土合金（著名的商标 “galfan ”为国际烈日冶金集团首先开发

2、应用的一种耐腐合金）、锌 -10%铝- 稀土合金、 55%铝- 锌合金等，其锌铝配比保证了耐腐性能， 其他添加剂配方保证了热镀质量等性能。其应用范围扩大到了板、带、线、管及型材。产品广泛运用在电力输电线路，包括电气化铁路，室外通讯，水利工程、山体护坡、海洋围栏、高速公路护栏、 养殖设备等。热镀锌铝合金的钢产品的质量以锌铝合金材料成份及其控制工艺来保证的。 生产过程中因合金熔融状态时铝是极易氧化和富集需要补充和控制铝含量的稳定， 以及钢铁热镀过程中钢基体表面的铁原子与铝的冶金结合和热运动的扩散成为渗透入镀层的必然， 造成锌铝合金成份不断变化中。 所以检测镀层中铝含量是评价产品符合性或锌铝合金性能

3、的最佳的方法。 国外对产品镀层的铝含量检测也没有参照的标准。目前国内外锌铝合金产品对于原材料锌铝合金检测方法为GB/T12689.1-2010 和 ISO1169:2006，但对于热镀后产品镀层中铝含量测定均不适用，在现行钢丝产品标准GB/T20492-2006、YB/T4165-2018 中的附录给出了钢丝镀层中铝含量的测定，以确保产品的质量。但局限于某一产品，且方法不统一。如 GB/T20492-2006 对于钢丝制样的量统一为 6 根 5cm，未考虑规格变化镀层厚度的差异和镀层级别变化。所以制样的量无法保证在测定方法的设计范围内，故出现试验失败甚至无法进行测试最终结果。 YB/T4165

4、-2018 等标准中确保了钢丝制样量的方法， 但仅限于钢丝产品， 且铝量测定范围针对锌 -5%铝- 稀土合金、锌-10%铝合金。本标准设计范围包括了上述合金镀层类别，且考虑到了不同镀层厚度， 拓宽了适用范围及测定的成功率和准确度。本标准的标准化对象是钢丝热镀锌铝合金镀层产品上镀层中铝含量的测定方法。随着国家钢铁行业、 金属制品行业及钢铁表面防腐工程的的快速发展，锌铝合金镀层钢丝产品的数量、品种、质量要求有新的增加和发展，单独产品标准已经不能满足市场的发展要求， 本标准项目的修订旨在提高我国锌铝合金镀层钢丝产品质量，促进防腐技术进步。1.3工作过程工作计划下达后， 2018 年 8 月由浙江森旺

5、金属制品有限公司、杭州市余杭区质量计量监测中心、 冶金工业信息标准研究院等起草单位成立了起草工作组， 杭州市余杭区质量计量监测中心负责组织牵头等工作。工作组对国内外锌铝合金镀层产品技术现状与发展情况及合金中铝含量的测定方法进行全面调研， 同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行全面总结和归纳，在此基础上编制出钢丝热镀锌铝合金镀层中铝含量的测定 国家标准制定草案初稿。 经工作组及有关专家研讨后，对标准修订草案初稿进行了认真的修改，于 2019 年 8 月形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件， 报全国钢标委盘条与钢丝分委员会秘书处。为使

6、制定后的标准能更好地反映国内锌铝合金镀层中铝含量的测定方法的使用现状和发展趋势， 适应国内热浸镀防腐等行业的对锌铝合金镀层中铝含量的测定方法的要求， 提高标准的适用性， 在以上准备工作的基础上， 2019 年 8 月 31 日提出锌铝合金镀层中铝含量的测定方法国家标准的征求意见稿。 由全国钢标委盘条与钢丝分委员会秘书处将标准征求意见稿和编制说明发送到盘条与钢丝分委员会委员及有代表性的标准相关方广泛征求意见， 同时在钢铁标准网网站上公开征求各方意见。2 编制原则2.1 以科学性和实用性为原则。以我国锌铝合金钢丝产品镀层中铝含量的测定方法使用的实际需要为起草主要依据。新制定的钢丝热镀锌铝合金镀层中

7、铝含量的测定国家标准（以下简称本标准），以YB/T 4165-2018防振锤用钢绞线 标准中附录 A 为基础起草， 充分考虑测定方法的实际使用和发展要求，提高标准的技术水平。2.2 标准稿按 GB/T 1.1-2009 标准化工作导则第1 部分：标准的结构和编写规则及GB/T 20001.4-2001 标准编写规则第 4 部分：试验方法标准进行起草。3 钢丝热镀锌铝合金镀层中铝含量的测定标准的技术内容3.1 范围本标准规定了锌铝合金镀层中铝含量测定方法的原理、试剂、分析步骤、分析结果计算、精密度、质量保证和控制及试验报告。本标准适用于钢丝热镀锌铝合金产品上镀层中铝含量的测定，铝含量测定范围：

8、2.5%60%。（该范围涵盖了常见型号钢丝热镀锌铝合金产品中的铝含量范围，且实践证实该浓度范围适用本方法）3.2 规范性引用文件本标准引用了 GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定； GB/T 601 化学试剂 标准滴定溶液的制备； GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法； GB/T 1839-2008 钢产品镀锌层质量试验方法。3.3 原理在微酸性溶液中加入过量的 EDTA 标准溶液，使铁、锌、铜等元素与之形成络合物，然后在乙酸存在下，煮沸使铝也全部形成络合物，以二甲酚橙为指示剂，用硝酸铅标准溶液回滴过量的 EDTA。加入氟化物使 Al-EDTA 解蔽，释放出与铝等

9、量的 EDTA，再用硝酸铅标准滴定溶液滴定，由此计算铝的质量百分数。3.4 试剂除非另有说明，在分析中仅使用认可的分析纯试剂和符合 GB/T 6682 规定的二级以上蒸馏水或纯度相当的水。盐酸（ 1+1）。氨水（ 1+1）。无水氟化钾（ KF,固体）。去镀层盐酸缓蚀液：称取1.5 g 六次甲基四胺（ C6H12N4）溶于50 mL 盐酸（ 4.1），加水 50 mL，混匀。溶液 (c=0.05 mol/L) ：称取19 g EDTA （ Na2C10H14O8N2· 2H2O）于 500 mL 烧杯中，加水溶解后，移入1 000 mL 容量瓶中，以水稀至刻度，混匀。3.4.6乙酸铵溶

10、液 (=50%): 称取 100 g 乙酸铵溶于100 ml 水中，混匀。3.4.7乙酸 - 乙酸钠缓冲 溶液（ pH=5.5 ）：称取200 g 乙酸 钠（ CH3COONa·3H2O），用水溶解，加入 9 mL 冰乙酸，然后以水稀释至 1 000 mL。硝酸铅标准滴定溶液 (c =0.025 mol/L) ：称取硝酸铅 8.3 g，以水溶解，移至 1 000 mL 容量瓶中，稀至刻度，混匀，按 GB/T 601 方法标定。二甲酚橙指示剂（ =2.5 g/L）:称取 0.25 g 二甲酚橙溶于100 mL水中，混匀。刚果红试纸。3.5 分析步骤本标准给出了钢丝产品的制样计算公式，其

11、原理根据试料量控制在 0.4g0.8g 内，以 0.6g 镀层质量为标准计算出不同形状的产品取样的长度或面积或直径。试样制取锌铝合金镀层试料量应控制在0.4 g0.8g 内，样品按以下方式计算制取试样。 试样溶解后验算试料量超过此范围的应重新制样。试样应在完好的样品上制取，表面不应损伤。钢丝样品按公式（ 1）长度剪取试样，溶解需要可卷曲。L=（0.6×105）/（d×× G）（1）式中：L切取试样长度，单位为厘米（cm，计算结果保留整数）；d样品直径，单位为毫米（mm）；G样品单位面积镀层质量，单位为克/平方米（ g/m2），样品明示值或按 GB/T 1839-2

12、008 测得。试样溶解将试样表面先用汽油擦净晾干， 再用无水乙醇擦净晾干， 放入烘箱内以 105烘 30 min，放在干燥器内冷却 30 min，称重得 m1，随后放入 100 mL 去镀层盐酸缓蚀液（ 4.4）中去除镀层，待试样剧烈冒泡明显停止后， 用蒸馏水洗净试样， 再用无水乙醇擦净试样用电热风吹干，称重得 m2，随后把去镀层盐酸缓蚀液移入200 mL 容量瓶中，以水稀至刻度，摇匀备用。按公式（ 2）计算试料质量 m = m1-m2 -h×SL×40(2)式中： m扣除溶样时带入的铁后合金重量，单位为克（g）；h溶样时间，单位为小时（h）；SL 溶样时裸露的钢铁面积，单

13、位为平方米（m2）；40钢基体在去镀层盐酸缓蚀液中失重率，单位每小时每平方米克重（ g/m2·h）。所得结果保留5 位小数，按 GB/T 8170 修约。为了解决溶样时不可避免的从钢基体溶解下来的铁被计算在试料总质量里，这里引入了试料质量计算公式，增加了根据溶样时间和反应面积计算铁量的项。公式（2）中钢基体在盐酸缓蚀液中腐蚀速率 40 g/m2·h 是根据材料开发与应用2005 年 12 月 第 20 卷第 6期高效盐酸缓蚀抑雾剂的研究和长江大学工程技术学院容量法与失重法测定碳钢腐蚀速率的比较研究等有关资料以及大量的实验数据适当取大值而确定的。 金属制品期刊中有关报道该试验

14、方法中溶解下来的铁含量占镀层1.6%以上，其只考虑了锌铝合金原料中的含铁量最多0.075%，而实际生产中特别是双镀法生产的产品，从热镀锌锌层结构中可知镀层必然存在锌铁合金层，与钢基体紧邻的粘附层其铁含量20.5%28%，与粘附层紧邻的栅状层其铁含量7.0%11.5%，锌层中锌铁合金层占比在20%70%，其后继镀锌铝合金时由于分子热运动镀层中铁元子还会向镀层内扩散。所以镀层中固有的铁含量不应扣除，采用化学滴定分析铁含量也就有误。另考虑到镀层偏心、不均引起反应未结束时局部钢基体先暴露了，其往往只是点和线的状态， 这部份的溶铁的时间和面积相较于直接暴露的钢基体要小的多，腐蚀速率上已取偏大值就足够了。

15、测定移取25.00 mL试液（ 5.2）于 250 mL 锥形瓶中，加入一小块刚果红试纸（4.10），滴加氨水（4.2）至试纸变红，再滴加盐酸（4.1）至试纸变蓝，然后加入比理论计算值过量5-10mL的EDTA溶液（4.5），摇匀。加 3 mL 乙酸铵溶液（ 4.6），煮沸 3 min，冷却，加10mL 缓冲溶液（ 4.7），45 滴二甲酚橙指示剂（ 4.9），以硝酸铅标准滴定溶液（ 4.8）滴定至溶液恰呈红色（不计数，但不能过量）。加入不少于 1 g 无水氟化钾（ 4.3），煮沸 2min3min，取下，冷后补加一滴二甲酚橙指示剂（ 4.9），用硝酸铅标准滴定溶液（ 4.8）滴定至红色为终点

16、，记录所消耗硝酸铅标准滴定溶液（ 4.8）的体积 V。3.6 分析结果的计算按公式（ 3）计算铝的质量分数 (Al) ： (Al)(%)=(c ·V×0.02698)/m×25/200 ×100 （ 3）式中：c硝酸铅标准滴定溶液（4.8）的实际浓度，单位为摩尔每升（ mol/L ）；V滴定释放出的EDTA 消耗硝酸铅标准滴定溶液（4.8）的体积，单位为毫升（ mL）；m扣除溶样时带入的铁后合金重量，单位为克（g）；0.02698与1.00 mL 硝酸铅标准滴定溶液cPb（NO3）2=1.00mol/L 相当的铝的重量，单位为克（g）；25/200分液率。所得结果保留两位小数，按GB/T 8170 修约。3.7精密度重复性在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限（r）,超过重复性限（ r）的情况不超过5%，重复性限（ r）按表 1 数据采用线性内插法求得：表 1重复性限Al /%2.510204060r/%0.050.20.40.81.2再现性在再现性条件下获得的两次独立测试结果的绝对差值不大于再现性限（ R），超过再现性限（ R）的情况不超过5%，再现性限（ R）按表 2 数据采用线性内插法求得：表 2再现性限Al /%2.510204060R/%