钢丝的防腐与镀层情境九典型产品的工艺介绍

情境九典型产品的工艺介绍9.1钢丝绳用圆钢丝热镀锌9.1.1原料的技术条件用于镀锌的钢丝是按国家规定的优质碳素钢控制。9.1.2热镀锌原料（1）锌块锌块成分为：

ZnPbFeCuCd

99.96%不大于0.015%不大于0.010%不大于0.001%不大于0.010%（2）NH4Cl工业品，含量>99.5%。（3）盐酸工业用，含量>31%。（4）NaOH工业用，含量>96%。（5）木炭粉粒度3～5毫米。（6）铅锭含Pb99.98%Ag0.001%Cu0.001%As0.002%Sb0.004%Sn0.002%（7）锌锅钢板成分：含C<0.1%Si<0.04%P<0.05%S<0.055%9.1.3工艺流程工艺流程为：

上线→碱洗去油→热水洗→酸洗去锈→清水洗→涂助镀剂→热镀锌→下线→检验→入库9.1.4各道工序工艺规范1、碱洗NaOH浓度为100～150克/升，温度为80～90℃。2、热水洗水温度60～80℃，循环水。3、盐酸洗盐酸浓度为120～150克/升含Fe2+<120克/升温度；室温，冬天<40℃。4、清水洗沿逆钢丝运行方向冲洗钢丝。5、助镀剂池NH4Cl100～150克/升，含Fe<60克/升，温度80～90℃。操作：当助镀剂池中含Fe量达到60克/升，将池内2/3的溶液倒出在另外槽内，沉降以后弃去沉淀物可再使用。6、烘干从铵池出来后的钢丝，一定要烘干。钢丝离烘板平面5～8厘米。7、锌锅锌锅温度在455～470℃。例如：钢丝直径为0.48毫米时，浸锌时间为2.36～2.08秒，卷筒直径为230毫米。又如：钢丝直径为1.08毫米时，浸锌时间为4.35～3.94秒，锌锅温度为465±5℃，卷筒直径400毫米。压线辊压入深度为210～220毫米。热电偶插在压线辊近处，深度与压线轴水平位置相同。锌液面比锅沿低20～30毫米，锅底有厚度为5～10厘米铅液来保护锌锅底。钢丝出锌锅的锌液表面用浸油炭末封闭，浸油炭末应预先烘烤到100℃才可使用。浸油炭末的配方是：油的成分为黄油/机油=（30～40）/（70～60）（体积比）；炭末与油的比例为炭末/油=10/（3～11）（重量比）9.1.5热镀锌设备（1）放线架30个（可同时热镀锌钢丝30根）。（2）碱池（长×宽×高；毫米，下列各项皆以此表示）2500×1400×600。（3）热水池1500×1400×600。（4）盐酸池6200×1400×370。（5）清水池1500×1400×400。（6）铵池1500×1400×800。（7）镀锌炉3800×2000。（8）锅锌2500×1500×800。（9）收线机卷筒直径300～400毫米。（10）收线电机电机容量6千瓦。9.2钢丝绳用钢丝热处理-电镀锌工艺本工艺适用于钢绳用钢丝半成品的热处理-电镀锌生产，钢丝规格为0.8～1.6毫米。9.2.1工艺流程上线→热处理（加热炉→铅浴淬火）→水洗→酸洗→水洗→电镀锌→冷水洗→热水洗→烘干→收线9.2.2电镀锌钢丝技术要求表面质量不允许挂铅；锌层不得出现疏松落、发灰、白膜、黑斑。要求锌层呈银亮色。9.2.3工艺制度（2）盐酸酸洗HCl150～200克/升，常温。侧排风抽走酸雾，用石灰水中和酸雾。（3）电镀锌①阴极枪压入钢丝在液面下20～30毫米。②两阳极锌板之间运行钢丝1～2根，钢丝间距30～40毫米，锌板外有阳极套。③镀液过滤毎班两次，毎次两小时。镀液使用压缩空气搅拌。④镀液成分及工艺规范：ZnSO4750～950克/升，H2SO40.5～0.8克/升，比重1.4～1.45，pH=3～4.5，温度40～50℃，电流240～290安/根，电压5～8伏。空气搅拌，循环过滤镀液。（4）冷水洗使用活水。（5）热水洗高于80℃热水。（6）烘干：温度为80～100℃。9.2.4原材料浓硫酸含H2SO4>98%。盐酸含HCl31%。锌板特一号锌（Zn—01）。其中含有Zn为99.995%，Pb为0.003%，Fe、Cd及Cu为0.001%。ZnSO4·7H2O含ZnSO499%9.2.5设备1、电源容量3000～3500安培，电压0～12伏。2、机组设备规格（1）加热炉（长×宽×高（深），米）5.5×2.4×1.9，20孔；（2）铅锅2.4×1.4×0.45（米）容积为1.51米3；（3）冷水池0.9×1.3×0.4（米）容积为0.46米3；（4）酸洗池5×1.3×0.3（米）容积1.95米3；（5）水洗池1.1×1.3×0.4（米）容积0.57米3；（6）电镀槽20×1.3×0.4（米）容积10.4米3；（7）冷水洗1.5×1.3×0.4（米）容积0.78米3；（8）热水洗1.5×1.3×0.4（米）容积0.78米3；（9）烘干箱1.5×1.5×1.0（米）；（10）上线落子20个，直径350毫米；（11）过滤器锥形，直径1.5米，高2.7米；（12）收线机电机容量4.5千瓦。9.3轮胎钢丝电镀铜工艺钢丝镀铜，主要用于汽车、拖拉机外胎边沿口的专用钢丝，直径为1.0毫米。若用于自行车外胎边沿口的镀铜钢丝直径为1.15亳米。目前多为电镀紫铜，而电镀或化学镀青铜镀层是轮胎钢丝的发展方向。本工艺采用无氰电镀铜，首先采用焦磷酸盐络合铜镀液进行预镀，以便形成结合力好的均匀的簿铜层，由于铜的络合物生成，使其电极电位向负方向偏移，这就避免了钢丝铁基体从铜盐溶液中置换铜的化学反应。然后，再以硫酸盐镀液进行主镀铜，在较快的沉积速度下获得要求的铜层厚度。9.3.1成品钢丝的质量要求钢丝直径1.0±0.02毫米。抗拉强度(1.77～2.21)×109Pa。弯曲次数不小于12次。扭转次数不小于27次。9.3.2半成品钢丝的技术要求钢丝直径为2.4毫米，进行热处理-电镀铜后，拉拔至1.0毫米成品钢丝。2.4mm半成品的技术要求：（1）钢丝直径、公差2.4±0.03毫米；（2）铜层平均厚度≥0.8微米；（3）抗拉强度：（1.15～1.23）×109Pa；（4）钢丝材质：按国家标准，为优质碳素钢。取65#钢上限C为0.62～0.70%，Si为0.17～0.37%，Mn为0.50～0.80%，P不大于0.04%，S不大于0.04%，Cr不大于0.25%，Ni不大于0.25%。9.3.3工艺流程上线→马弗炉加热→铅淬火→水洗→酸洗→水洗→焦磷酸盐预镀铜→水洗→硫酸盐主镀铜→清水喷洗→热水洗→下线。9.3.4工艺规范1、热处理进行铅浴等温淬火处理，金相结构为索氏体。钢丝直径为2.4毫米，经马弗炉加热，线温为880±10℃，在炉时间84秒，钢丝金相组织发生相变，成为奥氏体。然后进行铅浴淬火，铅温515±5℃，在铅时间42秒，产生索氏体化组织。线速7米/分，收线机罐径560毫米，转速为4转/分。线温用光学高温计测第5根和第10根钢丝，公差±10℃。铅锅热电偶插在铅锅中部，其热端与钢丝在同一运行面上，公差±5℃。铅液面不低于锅边缘25～40mm，铅液面上覆盖60～100毫米厚木炭层。钢丝从加热炉进入铅锅部位，应以木炭封闭，并往该木炭层上浇水，做到均匀适量，切忌浇到钢丝和热电偶上。热处理后要求钢丝不允许有暴皮、挂铅、烧损缩径等缺陷，铅浴等温淬火后抗拉强度为（1.15～1.23）×109Pa。2、盐酸酸洗盐酸浓度：HCl150～180克/升，含铁不大于100克/升。盐酸温度：室温，酸液面高于钢丝运行平面15～20毫米。3、预镀铜工艺参数：镀液成分有焦磷酸钾260～320克/升，铜（以焦磷酸铜加入）20～25克/升，KOH15克/升，氨三乙酸5～10克/升，K2HPO450克/升，pH=8.5～9.0，温度为45～50℃，电流密度为300～400A/m2，槽电压为1.5～2.5伏。镀液面高于钢丝运行平面15～20毫米，镀液每星期过滤一次。4、清水洗逆钢丝运行方向的用净水喷洒在钢丝上。5、主镀铜工艺参数：镀液成分有硫酸铜200～250克/升，硫酸20～45克/升。温度20～40℃，电流密度300～400A/m2，槽电压1.5～2.5伏。镀液面高于钢丝运行平面15～20毫米，镀液每星期过滤一次。6、热水洗温度应高于80℃。9.3.5各种电镀液的配制1、焦磷酸盐镀液各成分用量：焦磷酸钾300千克/米3，焦磷酸铜以公式，则用量可计算为千克/米3。磷酸氢二钾为50千克/米3。KOH为15千克/米3。氨三乙酸8千克/米3。现根据镀池容积（2.6米3）计算各个成分的用量。将K4P2O7溶于欲配溶液体积水中，将Cu2P2O7加入上述溶液，并将K2HPO4加入该溶液中，再加入水至所需的镀液体积。把氨三乙酸溶于KOH中配成pH为10～13溶液，加入上述镀液调节pH为8.5～9.0。2、硫酸铜镀液计算各成分用量，在欲配制镀液的容积水中，加入CuSO4；使之溶解，然后慢慢加入硫酸，再加入水至所需的镀液容积。9.3.6设备规格根据技术要求所得出的各工序所需时间，以及按照收线机罐径、转速来设计所用设备的尺寸。所需设备的规格尺寸如下。（1）放线架：18个；（2）热处理炉10.00×1.47×1.80（长×宽×高，单位为米，下同）；（3）铅淬火槽4.20×1.40×0.64；（4）盐酸池11.00×1.20×0.35；（5）喷水池1.50×1.20×0.35；（6）清水池1.50×1.20×0.35；（7）预镀池7.20×1.20×0.35；（8）喷水池1.50×1.20×0.35；（9）清水池1.50×1.20×0.35；（10）主镀池6.20×1.20×0.35；（11）喷水池1.50×1.20×0.35；（12）热水池2.00×1.20×0.35；（13）收线机罐径560毫米，18～20个；（14）电机约11千瓦；（15）整流器一～两台9.4钢丝热扩散法镀黄铜钢丝镀黄铜的工艺有采用氰化物络合镀液的，也有釆用两步法热扩散镀黄铜的。这里介绍先镀铜后镀锌热扩散两步法镀黄铜工艺。钢丝通过黄铜镀层保证在静力条件和动力条件下与橡胶有很强的粘合力，它的机理是：经硫化的橡胶中硫成分与黄铜中的Cu产生化合作用，生成Cu2S（硫化亚铜）和CuS（硫化铜）。由于硫化橡胶的游离硫大量过剰，从而使Cu2S进一步生成CuS，在S-Cu，S-橡胶之间形成了连接的链，即通过CuS保证钢丝与橡胶的结合力。为了达到高的粘结能力，应使黄铜中Cu含量、以及橡胶中S含量达到最佳数值，保证反应进行顺利。黄铜中锌是接触剂，常称为触媒，它可以调节铜的硫化物的形成速度。我们希望获得的是含铜量大于62%的单相的α-黄铜，其塑性良好，能经受压力加工。当黄铜层中锌含量大时，便生成β-黄铜或α+β黄铜，它们具有较高的硬度、较低的塑性，会降低加工的工艺性能，如拉拔时增加断线次数，或出现拉拔划痕，损坏拉拔模；此外，存在β-黄铜时，会降低钢丝的黄铜层与橡胶的反应能力，从而降低钢丝与橡胶的粘合能力。α黄铜是Zn在Cu中的固溶体，其合金中的含铜量在62.4%以上。β黄铜是以电子化合物CuZn为基的固溶体，CuZn化合物是体心立方晶格。β相区随着温度降低而缩小，可能析出α、γ相；当温度降低到456～468℃时β相发生有序化转变，得到β，相，β，相的出现，使黄铜的塑性显著降低，当把β’相黄铜又加热到456～468℃以上时，β，相又转变为无序的β相，β相没有良好的冷加工性能，但有良好的热加工能力黄铜。

γ相使以Cu5Zn8为基的固溶体，性硬而脆，不能承受压力加工。γ相中Zn含量大于45～47%，即含Cu量小于53%～55%。α+β两相共存的黄铜中，含Cu量在56.0%～62.4%。黄铜合金镀层中锌的含量在20～25%之间时，形成单相α-黄铜，它与橡胶的结合力较强。镀黄铜的成品钢丝在其镀层厚度为0.3～0.4微米时，钢丝与一定成分的橡胶可以达到最大的粘合力。在金属制品工业中，使用镀黄铜层的钢丝品种包括有汽车轮胎钢帘线，运输胶带钢丝，高压胶管钢丝等等。轮胎钢帘线的强度很高，与橡胶结合力很大，并且在较大的温度变化中，这些性能很少改变。钢帘线尺寸恒定，可以消除使用过程中轮胎在不同方向的磨损，同时它的破断强度高，特别适宜高速行驶。用于运输胶带的钢丝，与非金属帘线相比，具有较大的绕度和较高的强度，因此可以使运输距离加长，在运输中，胶带的伸长度小（有资料表明小于0.5%），并使张紧装置的外形尺寸缩小，为原来的1/2~2/3。9.4.1轮胎钢帘线用钢丝一、钢帘线结构及用途对于轻型汽车，轮胎常用结构简单的钢帘线，如1×4，1×5等，直径0.5～0.8毫米。中型汽车轮胎常用直径为0.8～1.5毫米钢帘线。重型载重汽车轮胎常用直径为1.5～2.1亳米的钢帘线。帘线破断拉力为：对于加固轻型卧车轮胎的钢帘线为373～589N；加固中型载重汽车轮胎为1962N；加固重型载重汽车轮胎为大于1962N。二、钢帘线用成品钢丝的技术要求1、成品钢丝直径一般用于钢帘线的钢丝直径范围为0.12～0.38毫米，一些国家钢帘线生产中所用钢丝直径范围为0.15～0.27毫米。2、抗拉强度及其他机械性能成品钢丝直径为0.15毫米镀黄铜钢丝的抗拉强度为2.45×109～3.04×109Pa，打结强度不小于不打结强度55%。钢帘线的外绕钢丝的性能应比钢帘线本身钢丝的塑性要好。

拉制工艺由0.65毫米拉到0.16毫米成品，其抗拉强度为2.06×109～2.4×109Pa，打结强度应不低于不打结强度的60%。3、成品钢丝镀黄铜层的要求黄铜层厚度0.25～0.35微米，应为α相黄铜，其中Cu含70±5%，Zn含30±5%。三、半成品镀黄铜钢丝1、半成品钢丝直径一般工厂采用0.78毫米钢丝。2、半成品黄铜层的控制0.78毫米钢丝，采用先镀铜，后镀锌，再进行热扩散工艺。经过计算，理论上铜层厚度在0.9～1.4微米，锌层厚度在0.4～0.6微米，黄铜层总厚度约为1.3～2.0微米，这样可以满足拉拔后成品钢丝的黄铜层厚度，以及保证形成α相黄铜。9.4.2高压胶管用钢丝一、高压胶管用钢丝的技术要求（1）钢丝直径公差0.30±0.01毫米。（2）抗拉强度为大于2.26×109Pa。（3）打结率不小于破断力的58%。扭转次数大于60次。（4）自由圈径21厘米以上。（5）黄铜镀层为α相黄铜，控制含Cu量为70±5%，含Zn量为30±5%。厚度0.25～0.35微米。（6）钢丝原料成分按照国家标准，采用优质碳素结构钢，70#钢、其中含C0.67～0.75%，Si0.17～0.37%，Mn0.3～0.6%，P<0.03%，S<0.03%。二、半成品钢丝进行热处理-热扩散镀黄铜（1）半成品钢丝直径为1.25～1.3毫米。（2）抗拉强度(热处理后)

Pa。（3）黄铜层为α相黄铜(其中含Zn要小于35%)，厚度2.5～3.0微米(要求>1.5微米)。9.4.3半成品钢丝热处理-热扩散镀黄铜工艺以轮胎钢帘线半成品为例，钢丝直径为0.78毫米，然后拉拔至成品钢丝。一、工艺流程放线→加热炉→铅浴→盐酸酸洗→水洗→电解酸洗→水洗→焦磷酸盐预镀铜→热水洗→冷水洗→硫酸盐主镀铜→水洗→电镀锌→水洗→热扩散→收线。二、简单工艺原理

热处理工序，使钢丝进行铅浴等温淬火处理，得到索氏体组织，具有较高的塑性。钢丝在加热炉中加热，使金相组织奥氏体化，线温为900～940℃