鋼絲熱浸鍍galfan應採用雙鍍工藝
中國工程院院士黃崇祺和金屬製品業資深專家、原浙江省工業研究院副院長兼總工程師蔣冶鑫教授針對為什麼鋼絲熱浸鍍GALFAN（鋅-5%鋁-稀土合金鍍層通稱GALFAN）要採用雙鍍工藝的問題闡述了看法。他們說，GALFAN鍍層熱浸鍍工藝有單浸鍍和雙浸鍍兩種。單浸鍍的工藝流程是放線—前處理—助鍍—熱浸鍍GALFAN合金，其最大優點是工藝流程短、能耗物耗少、鍍鍋內成分和鍍層顯微組織容易控制。但到目前為止，世界鋼絲行業還很少採用這種單鍍工藝，即使是GALFAN技術研究中心，鋼絲單浸鍍工藝也還處於試驗階段。從寧波漁業鋼絲繩廠的生產實踐來看，單鍍工藝的產品質量還有不盡如人意之處：第一，在相同的速度下，鋼絲熱浸鍍GALFAN合金的鍍層重量只有鍍鋅鋼絲的55%~60%。雖然GALFAN合金鍍層有較純鋅鍍層提高l倍以上的抗蝕能力，但兩種不同鍍層厚度的漁用鋼絲繩在海水中的實際壽命是基本相同的，有時GALFAN合金鍍層略好一些，優點不明顯。第二，表面漏鍍問題很難解決，約有7%的產品漏鍍而不合格。與多根鋼絲同時熱浸鍍相反，世界上帶鋼和單根鋼管的單浸鍍GALFAN工藝卻用得很普遍，這是因為這些產品的鍍層重量要求不像鋼絲那么高（一般多在200克/平方米以上)。例如，電器用薄鍍層鍍鋅鋼板的鍍層重量只有25~30克/平方米，汽車鍍鋅板一般也只要45克/平方米。還有，一根帶鋼或一根管子在熱浸鍍時，鍍層漏鍍不易出現，即使有也易於解決，如鋼板製品採用森吉米爾法就可以避免鍍層表面的漏鍍問題。
雙浸鍍工藝流程
放線—前處理—助鍍—熱浸鍍鋅—冷卻—熱浸鍍GALFAN合金—冷卻—收線。對鋼絲來說，雙浸鍍工藝的優點：一是先鍍鋅後鍍GALFAN合金工藝寬容度大，表面漏鍍問題可以避免；二是得到的鍍層較厚，在《鋅-5%鋁-混合稀土合金鍍層鋼絲、鋼絞線》標準中，熱鍍鋅鋼絲的A、B、C級和鋼絞線的A、B、C、D、E級鍍層重量都可以達到。因為採用雙鍍工藝，GALFAN合金鍍層厚度可以做到和純鋅鍍層一樣，所以在實際使用時，耐腐蝕壽命可以提高l倍以上。雙鍍工藝的不足之處是鍍鍋中合金的成分控制比較困難、工藝流程長，相應的物耗能耗也高一些。
接著，黃崇祺院士和蔣冶鑫教授解釋了GALFAN合金鍍層的抗腐蝕能力高於純鋅鍍層的原因。由於鋁的化學性能十分活潑，GALFAN合金鍍層鋼絲從鍍液中引出時，表面就會生成一層灰色的熱態Al2O3保護膜。在隨後的腐蝕過程中，其富鋅相作為陽極先被腐蝕，於是表層鋁含量隨腐蝕時間的延長而升高，生成的Al2O3保護膜也隨之增加，鍍層的腐蝕速率也隨之延緩。對此，GALFAN技術研究中心曾在工業大氣中進行過純鋅和GALFAN鍍層兩種試樣10年時間的掛試，發現GALFAN鍍層的實際抗腐蝕能力較純鋅鍍層提高的比例是隨著掛試的年限而增加的，表中的數據就是具體的說明。也就是說，隨著腐蝕年限的增加，GALFAN合金鍍層的腐蝕失重是呈拋物線狀降低的。還有就電化學腐蝕來說，GALFAN合金的腐蝕電位Ecoit與純鋅基本相當，但其腐蝕電流Lcoit僅是熱鍍鋅層的l/5。也就是說，GALFAN合金鍍層的電化學腐蝕較純鋅鍍層要小得多，因而可為鋼基體提供更長的犧牲陽極保護時間。
GALFAN合金鍍層有較純鋅鍍層高1倍以上的腐蝕壽命，這不是實驗室模擬試驗的數據，而是在真實大氣中長時期掛試中取得的結果。如日本NisshisSteel將兩種鍍層的試樣在農村、工業、海洋和嚴酷海洋4種環境氣氛中掛試10年，結果GALFAN合金在農村氣氛中耐腐蝕壽命可較純鋅鍍層提高0.97倍，在工業氣氛中可提高1.15倍，在海洋氣氛中可提高1.06倍，在嚴酷海洋氣氛中，純鋅鍍層已全部被腐蝕完，GALFAN合金鍍層依然完好。這方面，我國東北大學於1987年8月至1998年8月也進行過長達11年大氣曝露試驗，掛試時試樣距地面高4.5米，瀋陽氣候屬溫帶濕潤工業氣候，掛試結果證明，GALFAN合金鍍層的抗腐蝕壽命比純鋅層提高1.05倍。
在GALFAN合金鍍層中，鋁是提高抗腐蝕能力的決定因素。試驗和實際套用表明，當鍍層中鋁含量為5%的全共晶組織時，具有最佳的抗蝕性能，這時發生的腐蝕是均勻腐蝕。而非全共晶的GALFAN鍍層雖然其抗腐蝕性能優於純鋅鍍層，但不如全共晶組織好。其原因是此時會發生非均勻性腐蝕，即亞共晶的初生βZn和過共晶的初生?琢Al會與共晶相界面發生選擇性腐蝕，滋生裂縫。因此，ASTM標準嚴格規定合金中的鋁含量為4.2%~6.2%，採用雙鍍法時，其上限也不能超過7.2%。
