一种耐腐蚀钢丝绳及其制备方法与流程

本发明属于钢丝绳制备，具体涉及一种耐腐蚀钢丝绳及其制备方法。

背景技术：

1、现在对高强度、高韧性钢丝绳的需求量不断上升，以用于汽车、道路、桥梁等诸多领域，以及用于钢丝绳网的加工。

2、钢丝绳是由钢丝捻制而成，在生产钢丝时，需要对钢线材进行连续的冷拉变形，从而获得不同规格直径的钢丝。影响线材拉拔性能的主要因素是材料的塑性，这取决于线材本身的化学成分。适当化学成分组成的线材、施以适当的拉拔工艺，才能在拉拔过程中降低断丝率，并保证良好的强度和韧性。

3、专利cn107497868b公开了一种钢丝的拉拔方法，在金属原丝表面涂覆润滑冷却剂，然后依次进行第一阶段拉拔、退火处理、第二阶段拉拔、热处理，得到钢丝。所述润滑冷却剂由碳纳米管、环氧树脂、氨基硅烷偶联剂、乳化剂和水制备。该专利技术主要依赖于碳纳米管的高性能，碳纳米管使用成本较高，故该专利技术很难实现工业化推广。

4、另外，钢丝绳经常接触恶劣环境，故耐腐蚀性是非常必要的。

5、专利申请cn109355954a公开了耐腐蚀钢丝绳加工工艺，包括以下步骤：预处理，拉拔，热处理，捻股成绳，包裹薄膜层。该专利申请并未对包裹的薄膜层成分进行详细描述，而薄膜层在钢丝绳的表面附着力如何根本无法保证，一旦出现蚀点，腐蚀性成分就会进入钢丝绳内部，导致钢丝绳被腐蚀破坏，严重影响钢丝绳的使用寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐腐蚀钢丝绳及其制备方法，强度佳，耐腐蚀性好。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种耐腐蚀钢丝绳的制备方法，具体步骤如下：

4、(1)先根据配方量的化学成分进行冶炼、吹氩、浇铸得圆柱钢坯，表面纳米化处理，渗钇处理，高速线材控轧控冷处理，得到直径6～8mm的线材；

5、(2)然后对线材进行超声清洗，固溶处理，拉拔，得到直径2～3mm的粗钢丝；

6、(3)将粗钢丝完全浸入多聚钨酸溶胶中，迅速取出，真空热处理，得到预处理粗钢丝；

7、(4)再对预处理粗钢丝继续拉拔，得到直径0.2～0.3mm的细钢丝；

8、(5)最后对细钢丝进行渗硼处理，捻制成钢丝绳。

9、优选的，步骤(1)中，以质量百分比计，化学成分组成如下：碳0.7～0.8％，硅0.2～0.3％，氮0.1～0.2％，镍2.5～2.7％，锰0.6～0.8％，铬0.6～0.8％，钒0.08～0.1％，钼0.05～0.07％，铌0.02～0.03％，磷0.03～0.04％，铈0.01～0.02％，硼0.002～0.003％，硫0.001～0.002％，余量为铁及不可避免的杂质。

10、优选的，步骤(1)中，冶炼温度为1550～1600℃。

11、优选的，步骤(1)中，吹氩的工艺条件为：氩气流量30～35l/min，处理时间50～60分钟。

12、优选的，步骤(1)中，圆柱钢坯的直径为100～110mm，长度为4～5m。

13、优选的，步骤(1)中，表面纳米化处理的具体方法为：利用摩擦头在钢坯表面以10～15r/min圆形往复运动200～220分钟，在500～550℃和真空度0.03～0.05pa条件下热处理250～300分钟即可；其中，摩擦头与钢坯表面之间的距离小于15μm。

14、优选的，步骤(1)中，渗钇处理的具体方法为：先将氟化钇锂、氟化锂、氧化钇按照摩尔比89.55：9.95：0.5混合均匀，在630～650℃和真空度100～200pa条件下处理2～3小时，得到预混熔体；然后在氩气气氛下，将预处理钢坯置于预混熔体中，预处理钢坯作为阴极，石墨作为阳极，进行电还原渗钇，取出钢坯，在氩气气氛下自然冷却至室温，水洗，烘干即可。

15、进一步优选的，预处理钢坯是通过以下方法制备得到的：将表面纳米化处理后的钢坯置于气氛炉中，在氮气-氧气混合气体1atm和温度500～520℃条件下处理40～50分钟即得；其中，氮气-氧气混合气体中氮气、氧气的摩尔比为1：8～9。

16、进一步优选的，电还原渗钇的工艺条件为：温度600～620℃，电压4.3～4.5v，电流密度0.3～0.5a/cm2，时间1～2小时。

17、优选的，步骤(1)中，高速线材控轧控冷处理的工艺条件为：1100～1200℃粗轧，900～920℃入精轧，1000～1100℃出精轧，穿水冷却，900～950℃条件下进行吐丝，在风冷线上，700～800℃风冷，冷却速度控制在15～20℃/s。

18、优选的，步骤(2)中，利用硫酸钾-草酸钠混合水溶液对线材进行超声清洗，具体工艺条件为：温度70～80℃，超声功率300～400w，处理时间20～30分钟；其中，混合水溶液中所含硫酸钾、草酸钠的质量浓度分别为10％、5％。

19、优选的，步骤(2)中，固溶处理的工艺条件为：氩气流量2～3m3/h，温度1030～1050℃，固溶时间30～40s；水冷实现快速冷却。

20、优选的，步骤(2)中，以200～300m/min的速度，通过7道次拉拔，获得粗钢丝。

21、优选的，步骤(3)中，所述多聚钨酸溶胶是通过以下方法制备得到的：将钨粉加入质量浓度30％双氧水溶液中，持续搅拌直至钨粉完全溶解，离心取上清，加入无水乙醇，搅拌混匀，减压加热蒸馏，即得；其中，钨粉、双氧水溶液、无水乙醇的质量比为1：10～12：80～90，减压蒸馏的工艺条件为：温度50～55℃，压力20～30pa，时间20～25分钟。

22、优选的，步骤(3)中，真空热处理的工艺条件为：在1100～1200℃和真空度10～20pa条件下处理2～3小时。

23、优选的，步骤(4)中，以100～120m/min的速度，通过14道次拉拔，获得细钢丝。

24、优选的，步骤(5)中，渗硼处理的具体方法为：将细钢丝完全浸没于渗硼溶液中，细钢丝作为阴极，石墨作为阳极，在室温条件下加压至220～300v，处理2～3分钟之后取出即可。

25、进一步优选的，所述渗硼溶液是将以下重量份的组分混合而得：氟硼酸钠25～30份，氢氧化钾10～12份，氯化钾5～6份，硫酸镍10～12份，硫酸钛8～10份，柠檬酸20～22份，去离子水补足至1000份。

26、优选的，步骤(5)中，捻制成6×7+iws结构的钢丝绳。

27、一种耐腐蚀钢丝绳，是通过前述制备方法得到的。

28、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

29、先根据配方量的化学成分进行冶炼、吹氩、浇铸得圆柱钢坯，表面纳米化处理，渗钇处理，高速线材控轧控冷处理，得到直径6～8mm的线材；然后对线材进行超声清洗，固溶处理，拉拔，得到直径2～3mm的粗钢丝；将粗钢丝完全浸入多聚钨酸溶胶中，迅速取出，真空热处理，得到预处理粗钢丝；再对预处理粗钢丝继续拉拔，得到直径0.2～0.3mm的细钢丝最后对细钢丝进行渗硼处理，捻制成钢丝绳。本发明所得钢丝绳的强度佳，耐腐蚀性好。

30、本发明的特定化学组成(铁、碳、硅、氮、镍、锰、铬、钒、钼、铌、磷、铈、硼等)，保证产品具有较好的强度和一定的耐腐蚀性。

31、在制备线材时，进行表面纳米化处理，有助于改善后续处理的表面附着性，改善产品的强度和耐腐蚀性。渗钇处理有助于改善强度和耐腐蚀性，在拉拔过程中降低断丝率。

32、对线材进行超声清洗和固溶处理后进行拉拔，降低断丝率。

33、粗钢丝裹覆多聚钨酸溶胶后进行真空热处理，使得表面形成氧化钨涂层，有助于进一步改善产品强度和耐腐蚀性。

34、最后对细钢丝进行渗硼处理，与前期渗钇、氧化钨涂层等协同作用，增强产品强度和耐腐蚀性。

35、表面纳米化处理、渗钇处理、多聚钨酸溶胶处理、渗硼处理等的处理时机不可随意变动，它们协同作用，改善产品微观结构，对细钢丝表面形成更为充分的保护，保证产品具有较高的强度和耐腐蚀性。