一种钢丝生产工艺以及制备的钢丝
阅读说明：本技术 一种钢丝生产工艺以及制备的钢丝 (Steel wire production process and prepared steel wire ) 是由 王志永 李鹏 张延旭 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种钢丝生产工艺以及制备的钢丝,所述钢丝的生产工艺,包括以下步骤：S1：对盘条进行热处理；S2：盘条酸洗后喷涂草酸锰溶液,在220～250℃的温度下烘干；S3：采用过氧化氢水溶液浸泡盘条；S4：采用磷化液进行对盘条进行磷化处理；所述磷化原液稀释5～15倍,得到磷化液,磷化液调节pH为3～5；所述磷化原液包括以下质量份的原料制得：氧化锌：8～25份、硝酸镍：2～6份、硝酸钠：2～8份、磷酸：4～8份、亚硝酸钠：0.1～0.3份；S5：盘条拉丝处理；S6：对钢丝进行锌铝合金镀层；S7：再次对钢丝进行热处理。得到的成品钢丝磷化膜致密程度高、磷化膜表面光滑,钢丝与锌铝合金镀层结合程度高。(The application discloses steel wire production technology and steel wire of preparation, steel wire's production technology includes following step: s1: carrying out heat treatment on the wire rod; s2: after pickling, spraying a manganese oxalate solution on the wire rod, and drying at 220-250 ℃; s3: soaking the wire rod in aqueous hydrogen peroxide solution; s4: phosphating the wire rod by using a phosphating solution; diluting the phosphating stock solution by 5-15 times to obtain a phosphating solution, and adjusting the pH value of the phosphating solution to 3-5; the phosphating stock solution is prepared from the following raw materials in parts by mass: zinc oxide: 8-25 parts of nickel nitrate: 2-6 parts of sodium nitrate: 2-8 parts of phosphoric acid: 4-8 parts of sodium nitrite: 0.1-0.3 part; s5: wire rod drawing treatment; s6: carrying out zinc-aluminum alloy coating on the steel wire; s7: the steel wire is heat treated again. The obtained finished steel wire phosphating film has high compactness, smooth surface and high combination degree of the steel wire and the zinc-aluminum alloy coating.)
技术领域
本申请涉及建筑材料的技术领域，尤其是一种钢丝生产工艺以及制备的钢丝。
背景技术
钢丝是钢材的板、管、型、丝四大品种之一，是用热轧盘条经冷拉制成的再加工产品。钢丝的生产一般都经过以下步骤：原料选择、清除氧化铁皮、烘干、磷化、拉丝、镀覆镀层、稳定化处理等。
为了增加钢丝的耐腐蚀性能和耐磨性能，在钢丝的加工过程中会在钢丝表面镀覆镀层，为了使镀层与钢丝结合得更紧密，一般都采用磷化处理作为涂装的前处理。钢丝经含有锌、锰、铬、铁等磷酸盐的溶液处理后，在钢丝表面形成不溶性且附着良好的磷酸盐膜，形成磷化膜的过程称为磷化。
现有磷化液与钢丝反应形成的磷化膜致密程度不够，为了提高致密程度，一般会采用提高磷化液浓度和增加磷化时间的方式提高磷化膜厚度，从而提高磷化膜的致密程度。提高磷化膜浓度虽然能提高磷化膜的致密程度，但是也带了一些问题，比如：生产费用高、后期磷化液处理困难等；提高磷化膜的磷化时间虽然也能提高磷化膜的致密程度，但是会造成钢丝生产效率低下。除此之外，磷化过程中还存在磷化缺陷，磷化缺陷是在磷化过程中，钢丝表面的杂质成膜，杂质被磷化膜包裹，使得磷化膜不平整，出现毛刺和颗粒的现象，而提高磷化液浓度和增加磷化时间也并不能解决钢丝表面杂质成膜的问题。
发明内容
为了改善钢丝制备过程中，磷化膜致密程度不够以及磷化过程中产生毛刺、颗粒的缺陷，本申请提供一种钢丝生产工艺以及制备的钢丝。
第一方面，本申请提供的一种钢丝生产工艺采用如下技术方案：
一种钢丝的生产工艺，包括以下步骤：
S1：对盘条进行稳定化处理，稳定化处理为热处理，得到热处理盘条；
S2：对热处理盘条进行酸洗，酸洗后喷涂草酸锰溶液，草酸猛水溶液中草酸猛的浓度为 0.1mmol～0.5mmol/L，在220～250℃的温度下烘干，得到预处理盘条；
S3：采用过氧化氢水溶液浸泡预处理盘条，过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为0.1～1.4mmol/L，浸泡时间20～25min，得到修复盘条；
S4：采用磷化液进行对修复盘条进行磷化处理，得到磷化盘条，
所用磷化液由磷化原液稀释并调节pH得到，所述磷化原液稀释比为1：15～1：5，磷化液调节pH为3～5；
所述磷化原液包括以下质量份的原料制得：
氧化锌：8～25份、
硝酸镍：2～6份、
硝酸钠：2～8份、
磷酸：4～8份、
亚硝酸钠：0.1～0.5份、
S5：对磷化盘条进行拉丝处理，九次连续拉拔，得到光面钢丝；
S6：对光面钢丝进行锌铝合金镀层，得到镀层钢丝；
S7：再次对镀层钢丝进行稳定化处理，得到成品钢丝。
通过上述技术方案，本申请对磷化后的盘条进行拉丝、镀覆镀层和稳定化处理后得到成品钢丝，如果磷化过程中磷化膜密度不够、磷化产生缺陷会对后续步骤产生影响，本申请能够在解决磷化缺陷的同时提高磷化膜的密度。本申请并未增加磷化时间和磷化浓度，能够减小杂质被磷化膜包裹的可能性，同时实现高速磷化过程。
过氧化氢具有强氧化性，能够对钢丝表面毛刺、表面缺陷处进行氧化，使其表面平整，达到调整的效果；
但单一的过氧化氢氧化调整需要较高的浓度(8％质量浓度及以上)，较高浓度的过氧化氢会剧烈的自分解，故高浓度实现不现实；
另一方面，低浓度的过氧化氢(0.2％质量浓度及以下)依旧可以进行氧化调整，但氧化调整速度慢，时间长；
故而本申请中采用特定浓度的过氧化氢结合本申请的草酸锰，将草酸锰溶液在酸洗后喷在钢丝表面，在220～250℃的温度下干燥，草酸锰分解成氧化锰，氧化锰中可以提高过氧键的活化能，促进过氧化氢氧化钢丝表面中的铁，提高过氧化氢氧化铁的效率，实现低浓度的过氧化氢对钢丝表面进行调整的效果。在表面调整的过程中，铁被氧化成氢氧化铁，剩余的氧化锰被氢氧化铁包裹并且附着在钢丝表面。
将钢丝放入磷化液中，氢氧化铁在酸性溶液中分解，三价铁离子和磷化液中的磷酸根结合形成难溶的磷酸铁沉淀，促进磷化的进程。氢氧化铁分解后氧化锰溶于磷化液，Mn2+从钢丝表面向外扩散，Mn2+在磷化液中产生浓度差异，钢丝表面的Mn2+浓度较高，Mn2+对磷化过程起到良好地去极化的作用，促进磷化反应的进程。
可选地，稀释后磷化液的pH为3～4。
通过上述技术方案，当磷化液中的酸度过高，钢铁件表面腐蚀反应过快，反应产生的气泡过多，阻碍磷化膜的形成。当磷化液中的速度过低，腐蚀缓慢，磷化膜难以形成。
可选地，所述过氧化氢水溶液中过氧化氢的浓度为0.2mmol/L～1mmol/L。
通过上述技术方案，过氧化氢水溶液中过氧化氢的浓度为0.2mmol/L～1mmol/L，较高浓度的过氧化氢会剧烈的自分解，低浓度的过氧化氢依旧可以进行氧化调整，但氧化调整速度慢，时间长。
可选地，所述草酸锰溶液中草酸锰的浓度为0.2mmol～0.4mmol/L。
通过上述技术方案，草酸锰的浓度为0.2mmol～0.4mmol/L，高浓度的草酸锰氧化成高浓度的氧化锰，氧化锰浓度过高会促进过氧化氢自分解，氧化锰浓度过低难以起到促进过氧化氢进行氧化反应。
可选地，所述磷化液中亚硝酸钠的浓度为1mmol～5mmol/L。
通过上述技术方案，亚硝酸钠是良好的磷化反应促进剂，亚硝酸钠添加过量会出现锌盐的过度消耗，金属表面钝化，难以产生良好的磷化膜，亚硝酸钠添加量过少难以起到促进磷化的作用。
可选地，所述锌铝合金镀层采用热镀方式镀附。
通过上述技术方案，热镀锌铝合金，镀层的韧性强、可靠性好，持久耐用。
可选地，所述镀层厚度为300g/m2～350g/m2。
通过上述技术方案，过厚的镀层会造成镀层外观粗糙，易剥落，钢格板镀件经不起搬运和安装过程中的碰撞；过薄的镀层难以起到保护钢丝的作用。
第二方面，本申请提供的一种钢丝采用如下技术方案：
可选地，一种钢丝，由上述钢丝生产工艺制备得到。
可选地，所述钢丝包括以下成分C(0.8～1.2wt％)、S(0.01～0.03wt％)、P(0.01～0.03wt％)、 Cu(0.20～0.40wt％)、Cr(0.20～0.40wt％)、Ni(0.10～0.20wt％)、Mn(0.20～0.40wt％)，其余为Fe和不可避免的杂质。
综上所述，一种钢丝，本申请至少具备以下一种有益效果：
1.本申请能够在解决磷化缺陷的同时提高磷化膜的密度。过氧化氢能够对钢丝表面毛刺、表面缺陷处进行调整,过氧化氢浓度过低过高都会对钢丝表面调整带来不利的影响，故本申请中采用特定浓度的过氧化氢结合本申请的草酸锰，将草酸锰溶液在酸洗后喷在钢丝表面，在 220～250℃的温度下干燥，草酸锰分解成氧化锰，氧化锰中可以提高过氧键的活化能，促进过氧化氢氧化钢丝表面中的铁，提高过氧化氢氧化铁的效率，实现低浓度的过氧化氢对钢丝表面进行调整的效果。在表面调整的过程中，铁被氧化成氢氧化铁，剩余的氧化锰被氢氧化铁包裹并且附着在钢丝表面；
将钢丝放入磷化液中，氢氧化铁在酸性溶液中分解，三价铁离子和磷化液中的磷酸根结合形成难溶的磷酸铁沉淀，促进磷化的进程。氧化锰溶于磷化液，Mn2+从钢丝表面向外扩散，Mn2+在磷化液中产生浓度差异，钢丝表面的Mn2+浓度较高，Mn2+对磷化过程起到良好地去极化的作用，促进磷化反应的进程；
2、当磷化液中的酸度过高，钢铁件表面腐蚀反应过快，反应产生的气泡过多，阻碍磷化膜的形成。当磷化液中的速度过低，腐蚀缓慢，磷化膜难以形成。
具体实施方式
制备例1
一种磷化原液，磷化原液包括以下质量份的原料混合得到：
氧化锌：9份、硝酸镍：5份、硝酸钠：7份、磷酸：5份、亚硝酸钠：0.1份、水50份。
制备例2
一种磷化原液，磷化原液包括以下质量份的原料混合得到：
氧化锌：9份、硝酸镍：5份、硝酸钠：7份、磷酸：5份、亚硝酸钠：0.25份、水50份。
制备例3
一种磷化原液，磷化原液包括以下质量份的原料混合得到：
氧化锌：9份、硝酸镍：5份、硝酸钠：7份、磷酸：5份、亚硝酸钠：0.5份、水50份。
实施例1
一种钢丝的生产工艺，包括以下步骤：
S1：对盘条进行热处理，稳定化处理为热处理，处理温度为955℃，处理时间为25min，得到热处理盘条；
S2：对热处理盘条进行酸洗，酸洗采用0.05mol/L的稀硫酸浸洗，浸洗时间15min，酸洗后喷涂草酸锰溶液，草酸锰溶液中草酸锰浓度为0.5mmol/L，喷涂量为3g/m2，喷涂后在230℃的温度下烘干，得到预处理盘条；
S3：采用过氧化氢水溶液浸泡预处理盘条，过氧化氢水溶液中过氧化氢浓度为0.8mmol/L，浸泡时间25min，得到修复盘条；
S3：采用磷化液进行对修复盘条进行磷化处理，磷化时间为10min,得到磷化盘条；磷化液采用制备例1的磷化原液，按稀释比1:10比例稀释，并调节pH至4得到；
S4：利用拉丝模对磷化盘条进行拉丝处理，拉丝模工作锥角度为10°，模芯长度为35mm，拉力为80000N，经过九次连续拉拔，得到光面钢丝，并测量直径为7mm；
S5：对光面钢丝进行热镀锌铝合金，得到镀层钢丝，镀层厚度为300g/m2；
S6：对镀层钢丝进行稳定化热处理，处理温度为955℃，得到成品钢丝。
实施例2～5
一种钢丝制备工艺，基于实施例2的基础上，区别之处在于工艺参数不同，具体工艺参数入表1所示。
表1实施例1～5以及对比例1～3的工艺参数
胶粘剂按树脂与固化剂比例为1:1混合均匀后，均匀涂覆在无漆层的、洁净的锭子表面，把试柱面与待测的涂层试样通过胶粘剂相粘接，在40℃下固化16小时后，把试柱的周线利用切割装置处理，切透至底材为止，使用数显拉开法粘附力测试仪以不超过1MPa/s的速度在 90s内将测试试样与涂层拉开，得到涂层与底材间的粘附力，不同实施例的粘结力测试如下表所示。
表2实施例1～5以及对比例1～3的粘结力测试
本申请实施例2中添加了草酸锰，与对比例1相比，在对钢丝表面整理前添加了草酸锰，提高了钢丝与锌铝镀层之间的粘结力。
与对比例2相比，实施例2在对钢丝表面调整时添加了过氧化氢，提高了钢丝与锌铝镀层之间的粘结力。
与实施例2、对比例1和对比例2相比，对比例3添加了过氧化氢和草酸锰，过氧化氢和草酸锰有协同作用，提高了钢丝与锌铝镀层之间的粘结力。
实施例6～13
一种钢丝制备工艺，基于实施例2的基础上，区别之处在于工艺参数不同，具体工艺参数入表3所示。
实施例6～13的具体工艺参数如表3所示。
表3实施例6～13的工艺参数
胶粘剂按树脂与固化剂比例为1:1混合均匀后，均匀涂覆在无漆层的、洁净的锭子表面，把试柱面与待测的涂层试样通过胶粘剂相粘接，在40℃下固化16小时后，把试柱的周线利用切割装置处理，切透至底材为止，使用数显拉开法粘附力测试仪以不超过1MPa/s的速度在90s内将测试试样与涂层拉开，得到涂层与底材间的粘附力，不同实施例的粘结力测试如下表所示。
表4实施例6～13的粘结力测试
本申请实施例6～7中调节了磷化液的pH，与实施例2相比，在3～5的范围内，pH值越大，钢丝与锌铝镀层之间的粘结力越差。
本申请实施例8～11中添加了过氧化氢，与实施例2相比，过氧化氢浓度越高，钢丝与锌铝镀层之间的粘结力越大，但当过氧化氢浓度达到一定值，钢丝与锌铝镀层之间的粘结力不再发生变化。
本申请实施例12～13中添加了亚硝酸浓度，与实施例2相比，亚硝酸浓度越高，钢丝与锌铝镀层之间的粘结力越大。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。