專利名稱：鍍鋅-鋁鐵絲及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐腐蝕性及加工性優(yōu)良的鍍覆鐵絲及其制造方法。本申請基于2009年6月四日提出的日本專利申請第2009-M4265號和2009年 6月四日提出的日本專利申請第2009-1M245號并主張其優(yōu)先權，這里引用其內容。
背景技術：
以往，作為除護岸工程用籠網(wǎng)以外的金屬網(wǎng)用途，例如一直使用熱浸鍍鋅鐵絲或 鍍Si-Al鐵絲。在該鍍Si-Al鐵絲的鍍覆中，為了改善熱浸鍍鋅鐵絲的耐腐蝕性而添加有 Al。在制造鍍Si-Al鐵絲時，因原材料(鐵絲)的表面的氧化層而容易發(fā)生不能鍍覆，所 以通常采用二液法。在二液法中，在將原材料浸漬在熱浸鍍鋅鍍液中后(第1段鍍鋅)，再 浸漬在熱浸鍍Si-Al鍍液中(第2段鍍&1-A1)。如此，二液法是通過2階段的處理制造鍍 Zn-Al鐵絲的方法。在二液法中，通過1次的熱浸鍍鋅在鐵絲與鍍膜的界面部形成硬質的1 - 系合 金生成層，通過2次的鍍Si-Al使該1 - 系合金生成層生長。如果該硬質的1 - 系合 金生成層的厚度因2階段的鍍覆而增加，在進行加工時鍍Si-Al鐵絲產生裂紋。因此，含有 Al的Si系合金鍍覆(例如，鍍&1-A1)與純鋅鍍覆相比，耐腐蝕性優(yōu)良，但存在疲勞特性及 加工性差的問題。對于如此的問題，例如，提出了在用2階段進行鍍鋅和鍍合金(鍍&1-A1)時，限制 鍍覆的處理時間的方法(例如參照專利文獻1及幻、及用電鍍進行第1段的鍍鋅的方法(例 如參照專利文獻；3)?？墒牵绻拗棋兏驳奶幚頃r間，例如&1-A1鍍層的組成及組織、鍍覆 附著量的控制則變得困難。此外，在進行電鍍的情況下，鍍Si-Al鐵絲的制造成本增加。所以，為了更靈活地制造鍍Si-Al鐵絲，通過1階段的鍍覆處理制造鍍Si-Al鐵絲 的方法是有效的。在對鋼板實施Si-Al鍍覆的情況下，不進行1次鍍覆，通過在氫氣氛下對 鋼板進行熱處理來還原鋼板的表面，然后用1階段將該鋼板浸漬在熱浸鍍Si-Al鍍液中?？?是，為了將該方法應用于鐵絲，需要引入氫熱處理設備。此外，通常，在鐵絲的熱浸鍍中，考 慮到生產率，使絲徑及鋼材成分不同的多根被鍍絲同時穿過熱浸鍍Si-Al鍍液，進行處理。 因此，還需要開發(fā)使上述多根鐵絲穩(wěn)定地穿過熱浸鍍&1-A1鍍液的技術。因此，氫熱處理等氣氛熱處理如果考慮到發(fā)生故障時的通絲等的操作性則是不現(xiàn) 實的。因此，提出了通過采用特殊的熔劑的1階段的鍍覆處理來制造鍍ai-Α 鐵絲的方法 (例如參照專利文獻4及5)?？墒?，即使在通過采用熔劑的1階段的鍍覆處理(一液法)來制造鍍Si-Al鐵絲 時，因鍍覆的附著量，起因于母材和鍍層的界面部的i^e-Al系合金生成層O^e-Al系金屬間 化合物生成層)，在進行加工時鍍膜上產生裂紋或剝離。此外，在一液法中，鐵絲表面上的 熔融金屬(熱浸鍍)和鐵絲的表面金屬的反應在鐵絲的圓周方向及長度方向容易變得不均 勻。因此，在一液法中，難以穩(wěn)定地形成Si-Al鍍膜。專利文獻1 日本特開2002-371343號公報
專利文獻2 日本特開2003-U9205號公報專利文獻3 日本特開2003-155549號公報專利文獻4 日本特開平5-156418號公報專利文獻5 日本特開平7-18590號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述實際情況，提供耐腐蝕性和加工性優(yōu)良的鍍Si-Al鐵絲。此外，提 供用一液法在母材(鐵絲)表面形成穩(wěn)定的ai-Ai鍍膜的鍍ai-Ai鐵絲的制造方法。本發(fā)明人等就無法鍍覆等熱浸鍍&1-A1鐵絲的表面形狀惡化的原因進行了詳細 解析。其結果是，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，通過在鍍前的鐵絲表面形成凹凸(復雜形狀表面，分形 界面)來提高熔劑處理的穩(wěn)定性，可改善鍍ai-Α 鐵絲的表面性狀。另外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)， 由于鍍ai-Α 鐵絲在母材(鐵絲)和鍍層的界面具有分形界面，因此鍍膜的密合性提高，加 工性提高。此外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，通過適當限制鍍層中的Al量和!^e量，能夠提高疲勞特性、 鍍膜密合性和耐腐蝕性。另外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，用一液法制造的鍍ai-Ai鐵絲的加工性受 鍍層組織的影響，可通過抑制生成于鐵絲和鍍層的界面部的i^e-Al系合金生成層的生長來 進行改善。再有，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，例如，通過 ^-ΑΙ系合金生成層及初晶這樣的鍍層組織 的最佳化，能夠在不發(fā)生加工帶來的鍍膜裂紋或剝離的情況下，在鍍Si-Al鐵絲表面形成 最佳形狀的凹凸(異形部)，能夠改善耐滑性。另外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在用一液法制造鍍&1-A1鐵絲時，如果在熱浸鍍&1-A1 鍍液中添加適當量的Si，可抑制生成于鐵絲和鍍層的界面部的!^e-Al系合金生成層 O^e-Al-Si系合金生成層)的生長，可得到更均勻的鍍膜。另外，發(fā)現(xiàn)通過使 ^-Al系合金 生成層這樣的鍍層的組織最佳化，能夠在不發(fā)生加工帶來的鍍膜裂紋或剝離的情況下，在 鍍Si-Al鐵絲表面形成最佳形狀的凹凸(異形部)，能夠改善耐滑性。本發(fā)明是基于如此的 見識而完成的，其要旨如下。(1)本發(fā)明的第一方式的鍍Si-Al鐵絲包含鐵絲和形成于所述鐵絲表面的Si-Al 鍍層；所述Si-Al鍍層以質量％計含有3. 0% 15. 0%的Al，剩余部分包含Si及不可避免 的雜質；所述Si-Al鍍層中的狗限制在以質量％計為3. 0%以下；用計盒維數(shù)法測定的所 述鐵絲與所述Si-Al鍍層的界面的分形維數(shù)為1. 05以上。(2)在上述(1)所述的鍍Si-Al鐵絲中，所述Si-Al鍍層以質量％計可以含有 6. 0% 15. 0%的 Al。(3)在上述⑴或⑵所述的鍍Si-Al鐵絲中，所述Si-Al鍍層以質量％計可以含 有 0. 01% 3. 0%的 Si。(4)在上述(1)或( 所述的鍍Si-Al鐵絲中，所述Si-Al鍍層含有Si-Al合金層 和位于所述鐵絲與所述Si-Al合金層之間的!^-Al系合金生成層；所述Si-Al合金層的初 晶的直徑限制在10 μ m以下；所述!^e-Al合金生成層的厚度也可以限制在5 μ m以下。(5)在上述(1)或⑵所述的鍍Si-Al鐵絲中，所述鐵絲以質量％計含有0. 01% 0. 70%的C、0. 1% 1.0%的5丨和0.1% 1. 5%的Mn，剩余部分包含!^e及不可避免的雜 質，而且可以具有包含鐵素體的組織。
(6)在上述(5)所述的鍍Si-Al鐵絲中，所述鐵絲以質量％計還可以含有選自
0.以下的A1、0. 以下的Ti及0. 0070%以下的B中的1種以上的元素。(7)在上述(1)或(2)所述的鍍Si-Al鐵絲中，所述Si-Al鍍層的鍍覆附著量可以 為 100g/m2 400g/m2。(8)在上述(1)或(2)所述的鍍Si-Al鐵絲中，可以在所述Si-Al鍍層的表面，以每 Icm2表面積為2個 100個的密度設置凹部，該凹部具有0. 2mm 0. 5mm的深度及0. 1 3的所述深度相對于寬度的比率。(9)在本發(fā)明的一方式的鍍Si-Al鐵絲的制造方法中，在將鐵絲拉絲加工后進 行酸洗，實施表面調整處理，以使得用計盒維數(shù)法測定的所述鐵絲的表面的分形維數(shù)達到
1.05以上，使鐵絲通過熔劑中，在干燥后將其浸漬在以質量％計含有3. 0% 15. 0%的Al 的熱浸鍍Si-Al鍍液中，然后拉起，并在3秒鐘以內用水冷卻。(10)在上述(9)所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法中，所述熱浸鍍&ι_Α1鍍液以質 量％計可以含有6.0% 15. 0%的Al。(11)在上述(9)或(10)所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法中，所述熱浸鍍&ι_Α1鍍 液以質量％計可以含有0. 01% 3. 0%的Si。(12)在上述(9)或(10)所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法中，所述鐵絲以質量％ 計含有0.01% 0. 70%的C、0. 1% 1.0%的5丨和0.1% 1. 5%的Mn，剩余部分包含!^e 及不可避免的雜質，而且可以具有包含鐵素體的組織。(13)在上述(9)或(10)所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法中，可以在將所述鐵絲浸 漬在熱浸鍍ai-Ai鍍液中并拉起后，且在用水冷卻之前，調整所述鍍覆附著量，使鍍覆附著 量達到 100g/m2 400g/m2。(14)在上述(9)或(10)所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法中，可以在用水冷卻后， 通過激光加工或冷加工，在Si-Al鍍層的表面形成凹部。(15)在上述(14)所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法中，所述凹部可以具有0. 2mm 0. 5mm的深度及0. 1 3的所述深度相對于寬度的比率，并且所述凹部以每Icm2所述Si-Al 鍍層的表面積為2個 100個的密度形成。根據(jù)本發(fā)明，能夠改善鍍Si-Al鐵絲的耐腐蝕性、加工性、耐滑性。另外，根據(jù)本發(fā) 明，在使用鍍ai-Ai鐵絲作為金屬網(wǎng)的原材料的情況下，可大幅度提高金屬網(wǎng)的耐久性及 壽命，可進行更復雜的加工。特別是，在這種情況下，通過在熱浸鍍后的鍍ai-Ai鐵絲的表 面形成凹凸(異形部)，可改善耐滑性，提高金屬網(wǎng)的敷設的操作性(金屬網(wǎng)施工性)。這 樣，本發(fā)明在產業(yè)上的貢獻是非常顯著的。


圖1是本發(fā)明的一實施方式的鍍Si-Al鐵絲的制造工序。圖2是本發(fā)明的一實施方式的鍍Si-Al鐵絲的組織。圖3是表示分形維數(shù)與鍍絲的表面形狀的評分的關系的圖。
具體實施例方式在本發(fā)明的一實施方式的鍍Si-Al鐵絲的制造方法中，將熱軋后的線材(鐵絲，加工前鐵絲)拉絲加工使達到目標絲徑，進行酸洗、表面調整處理及熔劑處理，將鐵絲浸漬在 熱浸鍍&1-A1鍍液中，然后拉起，對被鍍過的鐵絲進行冷卻。再有，在制造鐵絲時，也可以用 常規(guī)方法進行熱軋及拉絲加工。此外，也可以根據(jù)需要對鐵絲進行退火來軟質化。在本實施方式中，如圖1所示，不需要進行用于維持母材表面的活性狀態(tài)的氫退 火等鍍前處理。因此，作為鍍前處理，只要至少進行酸洗及熔劑處理就可以。在酸洗中使鐵 絲表面清潔化。另外，為了使酸洗后的母材表面活性化，使母材(鐵絲)通過熔劑中，進行 熔劑處理。再有，熔劑處理是將鐵絲浸漬在含有氯化物的水溶液熔劑中，然后使其干燥的工 序。在熔劑處理后，將鐵絲浸漬在熱浸鍍Si-Al鍍液中，然后拉起，進行冷卻，如此制 造鍍覆鐵絲。如果將實施了熔劑處理的鐵絲浸漬在熔融金屬(鍍覆金屬)中，則生成C1_離 子，鐵絲的表面變得清潔。其結果是，能夠對鐵絲表面進行穩(wěn)定的鍍覆。此外，在將鐵絲從鍍液中拉起后，也可以用擦刷裝置(鍍覆附著量調整部)調整鍍 覆附著量。另外，為了確保耐滑性，也可以根據(jù)需要進行ai-Ai鍍絲的冷加工(異形成形)， 在鍍層表面形成凹凸(異形部)，然后卷取，從而制造異形鍍覆鐵絲。如果通過熔劑處理熔劑沒有均勻地存在于鐵絲表面，則熔劑對母材表面的清潔化 作用不均勻，容易發(fā)生無法鍍覆。所以，為了在鐵絲的表面均勻地處理該熔劑，對熔劑處理 前的鐵絲的表面性狀進行調整。如果在熔劑處理前在被鍍鐵絲的表面形成凹凸(復雜形狀 表面，分形界面)，則水溶液熔劑滯留在凹部，因此通過適當調整凹凸，能夠使熔劑均勻地附 著在被鍍鐵絲的整個周圍及整個長度。特別是在微細、復雜的凹部(分形的凹部)，能夠穩(wěn) 定地確保熔劑。其結果是，能夠穩(wěn)定且均勻地在圓周方向及長度方向形成ai-Ai鍍膜。再有，通過控制退火時的退火溫度及退火時間、或控制酸洗時的浸漬時間及酸洗 條件、或在線實施噴砂或噴丸等表面調整處理，能夠控制熔劑處理前的鐵絲的表面性狀。此 外，在本實施方式的鍍ai-Ai鐵絲的制造方法中，由于通過在熔劑處理后實施熱浸鍍ai-Ai 的一液處理(一液法)來制造熱浸鍍ai-Ai鐵絲，因此能夠抑制生成于鐵絲和ai-Ai鍍層 的界面部的i^e-Al系合金生成層的生長。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，采用熱浸鍍液制造的鍍&1-A1鐵絲的A1-&1鍍層(鍍層)的組 織影響加工性、鍍膜密合性及疲勞特性。該鍍&1-A1鐵絲的&1-A1鍍層(鍍層)包含&1-A1 系合金層和生成于鐵絲(母材)表面的i^e-Al系合金生成層。形成于鐵絲和鍍層的界面部 的!^e-Al系合金生成層O^e-Al系金屬間化合物生成層)主要含有Alfe2、Al3.2Fe的柱狀 晶。此外，在該i^e-Al系合金生成層中，也可以在晶界存在SuZn-Al合金。Fe-Al系合金生 成層是至少含有Alfe2、Al3.2Fe, Fe3Si2Al12, Fe2Si2Al9這樣的金屬間化合物的層。該i^e-Al 系合金生成層的厚度對鍍覆鐵絲的疲勞壽命(疲勞特性)及鍍膜密合性有較大影響。也就 是說，F(xiàn)e-Al系合金生成層因是硬質的，在該!^-Al系合金生成層較厚的情況下，如果對鍍 覆鐵絲作用應力，則容易在i^e-Al系合金生成層發(fā)生龜裂。如果!^-Al系合金生成層發(fā)生 裂紋，則因鍍膜剝離、或龜裂擴展到基底金屬(鐵絲)中，而使加工性及疲勞特性惡化。所 以，需要通過提高熱浸鍍后的冷卻速度來抑制 ^-ΑΙ系合金生成層的生長。但是，F(xiàn)e-Al系 合金生成層由于提高母材和鍍層的界面部的相容性(結合性)而提高鍍膜密合性，因此優(yōu) 選以0. 001 5 μ m的平均厚度薄薄地形成。因而，本發(fā)明人等為了進一步對生成于鐵絲(被鍍鐵絲)和以Si-Al為主成分的CN 102084018 A
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鍍層的界面部上的i^e-Al系合金生成層的生長進行抑制，對本實施方式的鍍液的成分進行 了詳細的研究。其結果是，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，為了進一步對生成于被鍍鐵絲和鍍層的界面部 上的 ^-Al系合金生成層的生長進行抑制，向熱浸鍍Si-Al鍍液中添加Si是有效的。而且， 其理由雖不清楚，但得知，通過向熱浸鍍Si-Al鍍液中添加Si，Zn-Al鍍膜變得更均勻，不易 發(fā)生無法鍍覆等質量不良。如果在熱浸鍍Si-Al鍍液中添加Si，可在被鍍鐵絲和鍍層的界面部形成包含 Fe-Al-Si系合金的Fe-Al系合金生成層O^e-Al-Si系合金生成層)。再有，該Fe-Al系合 金生成層主要含有Alfe2、Al3.2Fe的柱狀晶和Al-Fe-Si的粒狀晶。此外，在該系合 金生成層中，也可以在晶界存在Zn、Zn-Al合金。另外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，鍍Si-Al鐵絲的鍍層的Si-Al系合金層影響加工性及疲勞 特性。鍍層中的Si-Al系合金層含有以Al及Si為主成分的面心立方結構(fee)的富Al相 和以Si為主成分的六方密堆結構(hep)的富Si相。另外，如圖2所示，該Si-Al系合金層 含有共晶組織，也可以含有富Al相的初晶(初晶Al相)或富Si相的初晶(初晶Si相)。 這里，富Al相是固溶了 Si的αΑΙ相(含有Ci1Al相)，只要不特別說明，就為初晶Al相。 此外，富Si相是固溶了 Al的Si相，只要不特別說明，就為初晶Si相。作為初晶，只要不特 別說明，就為初晶Al相或初晶Si相。根據(jù)本發(fā)明人等的研究，得知如果Si-Al系合金層的 初晶(初晶Al相或初晶Si相)粗大化，則在彎曲加工鍍覆鐵絲時，沿著初晶(初晶Al相 或初晶Si相)和共晶組織的邊界，在ai-Α 系合金層發(fā)生龜裂。因此，優(yōu)選初晶具有微細 的組織(結晶粒徑)。此外，在對護岸工程用的籠網(wǎng)、斜坡面的防落石及加固中使用的菱形金屬網(wǎng)進行 施工時，操作者在籠網(wǎng)或菱形金屬網(wǎng)上移動。在將熱浸鍍鋅鐵絲用于上述用途時，施工時操 作者為了不滑腳而要求耐滑性。為了改善耐滑性，考慮在ai-Α 鍍膜表面設置突起等。例 如，只要對鋼筋等結構材料所使用的熱加工異型材進行鍍覆，就容易得到在鍍層表面具有 凹凸(例如溝槽)的熱浸鍍鐵絲。可是，在對熱加工異型線材進行熱浸鍍時，在溝槽底部(凹部)形成非常厚的鍍 膜，但凸部的鍍膜形成得非常薄。因此，不能形成均勻的鍍膜，鍍層表面的凹凸減小，難以改 善耐滑性。所以，優(yōu)選在對線材(鐵絲)進行了熱浸鍍后，通過對鍍覆鐵絲的表面實施加工 來形成凹凸?？墒牵鶕?jù)本發(fā)明人等的研究結果，得知，例如在對鍍Si-Al鐵絲進行上述表面加 工這樣的冷加工時，如果 ^-ΑΙ系合金生成層較厚，則龜裂容易進入!^-Al系合金生成層。 因此，鍍膜局部剝離，使得鍍^i-Al鐵絲的耐腐蝕性降低。因此，如果采用本實施方式的一 液法作為鍍Si-Al鐵絲的制造方法，則可對鍍Si-Al鐵絲的母材和鍍層的界面部上的!^e-Al 系合金生成層的生長進行抑制，能夠通過冷加工在鍍層表面穩(wěn)定地形成凹凸(異形部)。此 外，關于形成于鍍Si-Al鐵絲表面的凹凸的形狀，本發(fā)明人等還認識到，實質上為了確保耐 滑性，與表面粗糙度相比，凹部的寬度和深度的比率(凹部形狀比)及單位面積的凹部的數(shù) 量更重要。另外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，通過在鍍前的鐵絲(母材)的表面形成規(guī)定的凹凸(復雜 形狀表面，分形界面)，可提高熔劑處理的穩(wěn)定性。由于通過提高該熔劑的穩(wěn)定性來提高鍍 覆的潤濕性，因此容易調節(jié)鍍覆量(鍍覆時間)，能夠容易地控制鍍層的組織。例如，通過縮短母材的鍍覆浸漬時間，提高浸漬后的冷卻速度，能夠薄薄地形成 ^-ΑΙ系合金生成層， 能夠使初晶(初晶Al相或初晶Si相)微細化。而且，由于母材和鍍層的界面復雜，因此鍍 Zn-Al鐵絲的鍍膜密合性提高。此外，由于能夠從鍍膜表面及鍍膜中有效地除去氧化物，因 此能夠得到清潔的鍍層表面，即使在加工時也難以產生表面裂紋及表面粗糙。以下，對本發(fā)明的一實施方式的鍍Si-Al鐵絲進行詳細說明。首先，對本實施方式的鍍Si-Al鐵絲的Si-Al鍍膜(鍍層)的組成進行說明。本 實施方式的Si-Al鍍膜主要包含以Si-Al系合金(固溶體)為主體的Si-Al系合金層、以 Fe-Al系金屬間化合物或!^e-Al-Si系金屬間化合物為主體的Fe-Al系合金生成層。此外， Fe-Al系合金生成層生成于鍍Si-Al鐵絲的母材和鍍層的界面部。所以，Zn-Al鍍膜(鍍 層)中含有Si-Al系合金層及!^e-Al系合金生成層的成分。以下，對鍍層的成分進行詳細 說明。Al是不通過犧牲防腐、而通過在鍍膜表面形成致密的氧化覆膜來提高耐腐蝕性的 元素。為了提高Si-Al鍍膜的耐腐蝕性，Si-Al鍍膜需要含有3%以上的Al。此外，優(yōu)選 Si-Al鍍膜含有6%以上的Al。6%的Al量相當于Si-Al 二元合金的共晶點。因此，在含有 6%以上的Al的Si-Al鍍膜中，在凝固時，與富Si相相比富Al相先結晶，鍍膜表面通過致 密的氧化覆膜而防腐，因而耐腐蝕性顯著提高。再有，為了使富Al相增加來提高耐腐蝕性， 更優(yōu)選Si-Al鍍膜的Al量為8%以上。如果使鍍層中的Al量增加，則提高耐腐蝕性的效果增大。但是，如果Al量超過 15%，則提高耐腐蝕性的效果飽和，鍍膜熔點提高到超過450°C，在操作方面是不利的。另 外，只要使鍍層中的Al量在15%以下，就能使鍍層中的組織(例如初晶Al相)充分微細 化。所以，將Si-Al鍍膜的Al量的上限限制在15%。再有，Zn-Al鍍層的Al量可通過鍍液 中的Al濃度來控制。Zn-Al鍍膜(鍍層)中含有的狗通過從鐵絲表面向鍍層的擴散來引入，在鐵絲和 鍍層的界面主要形成含有狗和Al的!^e-Al系合金生成層。所以，Zn-Al鍍膜中的狗隨著 Fe-Al系合金生成層的厚度而變化。如果Si-Al鍍膜中的!^e超過3. 0%，則因Fe-Al系合 金生成層過厚而容易使疲勞特性劣化。所以，為了兼顧鐵絲和鍍層的密合性及鍍覆鐵絲的 疲勞特性，而將Si-Al鍍膜的狗量限制在3. 0%以下。此外，為了更加提高疲勞特性，優(yōu)選減薄!^e-Al系合金生成層的厚度。所以，更優(yōu) 選將&1-A1鍍膜的狗量限制在2. 0%以下。另一方面，如果在鐵絲和鍍層的界面形成 系合金生成層，則鐵絲和鍍層可確實密合。所以，在Si-Al鍍膜中優(yōu)選含有0.01%以上的 Fe。此外，對于鍍Si-Al鐵絲，作為選擇元素，也可以在Si-Al鍍層中含有Si。為了發(fā) 揮作為上述選擇元素的效果，該Si量只要在0. 01% 3. 0%就可以。再有，即使在鍍層中 作為不可避免的雜質含有低于0. 01%的Si，也能改善鍍Si-Al鐵絲的耐腐蝕性、加工性及 耐滑性。Si是可對生成于鐵絲和鍍層的界面部(母材表面)上的!^-Al系合金生成層的 生長進行抑制的元素。為了對鐵絲和鍍層的界面部上的i^e-Al系合金生成層的局部生長進 行抑制，Zn-Al鍍膜中所含的Si量優(yōu)選為0. 05%以上。鍍層通過含有0. 05%以上的Si， Zn-Al鍍膜能夠更均勻地附著，從而防止無法鍍覆的情況。而且，Zn-Al鍍膜中的Si量為 2.0%以下時，隨著Si量的增加，抑制狗-Al系合金生成層厚度增加的效果也增強。但是，隨著&1-A1鍍膜的Si量的增加，鍍層本身也變硬，疲勞強度降低。所以，優(yōu)選將ai-Α 鍍膜 的Si量的上限限制在2. 以下。為了更加確保疲勞強度，更優(yōu)選將ai-Α 鍍膜的Si量的 上限限制在1.5%以下。此外，如果鍍層中含有Si，則可對影響!^e-Al系合金生成層的生長的鍍液溫度及 鍍層冷卻速度的影響進行緩和。所以，在鍍液溫度高時或鍍覆鐵絲的冷卻速度慢時，為了抑 制!^e-Al系合金生成層的生長，在鍍層中含有Si是極為有效的。再有，在Si-Al鍍膜中含有Si的情況下，Zn-Al鍍膜(鍍層)中的系合金 生成層除了含有 ^-ΑΙ系金屬間化合物，還含有!^e-Al-Si系粒狀晶。因此，在這種情況下， Zn-Al鍍膜(鍍層)主要含有以Si-Al系合金(固溶體)為主體的鍍層、和以系金屬 間化合物及 ^-Al-Si系粒狀晶為主體的!^e-Al系合金生成層O^-Al-Si系合金生成層)。在Si-Al鍍膜的化學成分中，除Al、Fe、Si以外的剩余部分，含有Si及不可避免的 雜質。這里，不可避免的雜質例如是Mg、Cr、Pb、Sb、Sn、Cd、Ni、Mn、Cu、Ti等在鍍膜過程中 不可避免地混入的元素。這里，在不是有意地在鍍液中添加Si的情況下，Si作為不可避免 的雜質存在于鍍層中。再有，優(yōu)選將上述不可避免的雜質的含量合計限制在以下。Zn-Al鍍膜(鍍層)的化學成分例如可按以下的方法進行分析。例如，可在常溫 下將鍍Si-Al鐵絲在添加有酸洗腐蝕抑制劑的酸中浸漬幾分鐘，使Si-Al鍍膜溶解后，利用 電感耦合等離子體(ICP)發(fā)射光譜分析或原子吸收光譜法對該溶液的化學成分進行分析。 此外，作為溶解鍍層的方法，JISH0401(或IS01460)中所示的方法也適用于化學分析。例 如，將六亞甲基四胺溶于鹽酸中得到的溶液用水稀釋來配制試驗液，將鍍膜溶解于該試驗 液中，用ICP發(fā)射光譜分析法分析該溶液。采用這些方法，能夠抑制母材向試驗液中的溶 解，同時使鍍層(Si-ΑΙ系合金層及!^e-Al系合金生成層)溶解于試驗液中。此外，也可以 對鍍膜鐵絲實施彎曲等加工，機械地從鐵絲剝離鍍層，通過化學分析測定剝離的Si-Al鍍 膜的化學成分。&1-A1鍍膜(鍍層)的化學成分的分析方法只要是能夠高精度地進行分析 的方法，就沒有特別的限制。從分析精度的觀點出發(fā)，優(yōu)選采用上述的ICP發(fā)射光譜分析法 或原子吸收光譜法這樣的化學分析。接著，對Si-Al鍍膜的Si-Al合金層的組織進行說明。這里，Zn-Al合金層是主要 含有作為固溶體的富Al相及富Si相的層。Si-Al合金層的組織是凝固組織，主要含有粒狀析出的初晶和埋于其間的液相凝 固而成的組織(共晶組織)。例如，如果對濃度大于相當于Si-Al 二元合金的共晶點的Al 濃度(6%)的過共晶成分的熔融Si-Al進行冷卻，作為初晶，富Al相(初晶Al相)結晶。 然后，隨著時間的經(jīng)過，富Al相(初晶Al相)生長，共晶組織沿著其周圍以被網(wǎng)狀圍住的組 織形態(tài)凝固。此外，例如，如果對濃度小于相當于Si-Al 二元合金的共晶點的Al濃度(6% ) 的亞共晶成分的熔融Si-Al進行冷卻，作為初晶，富Si相(初晶Si相)結晶。在這種情況 下，隨著時間的經(jīng)過，富Si相(初晶Si相)生長，共晶組織沿著富Si相(初晶Si相)的 周圍以被網(wǎng)狀圍住的組織形態(tài)凝固。如果初晶(初晶Al相或初晶Si相)變得粗大，則初晶(初晶Al相或初晶Si相) 和共晶組織的界面成為鍍膜的裂紋及剝離的起點，疲勞強度降低。所以，為了不使初晶對疲 勞強度產生不良影響，優(yōu)選將Si-Al合金層中的初晶的平均直徑限制在10 μ m以下。另外， 為了提高疲勞強度，更優(yōu)選將初晶的平均直徑限制在5 μ m以下。該初晶可通過降低鍍液溫度、或加快鍍覆后的鍍覆鐵絲的冷卻速度、或適當調節(jié)鍍液溫度和鍍覆后的鍍覆鐵絲的冷 卻速度來進行微細化。所以，在將初晶的平均直徑規(guī)定為IOym以下的情況下，需要采用低 溫度的鍍液進行熱浸鍍，在從鍍液中將鐵絲拉起后，需要以快速的冷卻速度對鍍覆鐵絲進 行冷卻。此外，初晶的平均直徑的下限因有鍍液溫度及鍍后的冷卻速度等操作上的制約，優(yōu) 選為1 μ m。初晶(初晶Al相或初晶Si相)的形狀(截面的形狀)有時也為圓形，但通常多為 橢圓形。在初晶為橢圓形時，通過將長徑和短徑進行平均來求出初晶的直徑。再有，也可以 對鍍層的SEM圖像(組織照片)進行圖像處理，將初晶的直徑按照圓當量直徑求出。此外， 在鍍覆后的鍍覆鐵絲的冷卻速度快的情況下，初晶的形態(tài)有時為樹枝狀。在此種情況下，將 初晶的直徑按照樹枝的寬度(枝寬)來測定。該初晶的直徑能夠采用SEM來測定。在本實 施方式中，采用SEM以2000倍拍攝10個視野以上的組織照片，測定初晶的直徑，然后求出 其平均值(平均直徑)。另外，對S1-Al鍍膜(鍍層)的生成于母材(鐵絲)和鍍層的界面部上的!^-Al 系合金生成層進行說明。只要存在于鐵絲和鍍層的界面部上的!^e-Al系合金生成層的平均厚度在5 μ m以 下，鍍&1-A1鐵絲的疲勞特性就足夠。因此，優(yōu)選將系合金生成層的平均厚度的上限 限制在5 μ m。此外，隨著!^e-Al系合金生成層的平均厚度減薄，鍍Si-Al鐵絲的疲勞特性提 高。因此，F(xiàn)e-Al系合金生成層的平均厚度更優(yōu)選為3μπι以下。另一方面，為了提高Si-Al 鍍膜和鐵絲的密合性，F(xiàn)e-Al系合金生成層的平均厚度的下限優(yōu)選為0. 001 μ m以上。此外， 在通過后述的多層結構來提高 ^-ΑΙ系合金生成層的鍍膜密合性的情況下，F(xiàn)e-Al系合金 生成層的平均厚度的下限更優(yōu)選為0. 05 μ m以上。在將!^e-Al系合金生成層的平均厚度規(guī) 定為5μπι以下的情況下，可增加鍍液中的Si含量、或降低鍍液溫度、或縮短被鍍鐵絲在鍍 液中的浸漬時間、或加快鍍覆后的鍍覆鐵絲的冷卻速度、或組合上述方法。在本實施方式中，采用透射型電子顯微鏡(TEM)求出！^e-Al系合金生成層的平均 厚度。根據(jù)I^e-Al系合金生成層的厚度，以5000 20000倍的倍率進行TEM觀察，按照該 倍率拍攝10個視野以上的組織照片。從這些組織照片，求出!^-Al系合金生成層的厚度的 平均值(平均厚度)。此外，從利用TEM的組織觀察及利用能量色散型X射線分光法(EDS) 的元素分析，能夠確認鍍層和鐵絲(母材)的界面部的 ^-ΑΙ系合金生成層的存在。此外， 通過高分解能的場致發(fā)射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)及EDS也能夠確認!^e-Al系合金生 成層。存在于熱浸鍍Si-Al鍍膜(鍍層)和鐵絲的界面部的!^e-Al系合金生成層主要含 有Al3.fe的柱狀晶層和Al5Fe52的柱狀晶層。也就是說，F(xiàn)e-Al系合金生成層具有多層結構， 在鐵絲側的層(下層)主要含有狗含有率高、合金化度高的Al5Fe52，在鍍膜表面?zhèn)鹊膶?上 層)主要含有合金化度低的Al3.fe。如果在i^e-Al系合金生成層中形成這樣的多層結構， 則各層中的內部應力及下層與上層的界面的應力差降低，推斷可進一步提高鍍膜密合性。再有，通過根據(jù)采用TEM的組織觀察及電子射線衍射來確定晶體結構，能夠確定 Al5F^的柱狀晶和AUe的柱狀晶。此外，上述I^e-Al系合金生成層也可含有Si。該Si 例如作為Zn、Zn-Al合金存在于 ^-Al系合金生成層中的晶界。再有，在Si-Al鍍膜中含有Si的情況下，Zn-Al鍍膜(鍍層)中的系合金生成層包含 ^-Al-Si系粒狀晶。因此，在這種情況下，鍍Si-Al鐵絲的!^e-Al系合金層 O^e-Al-Si系合金層)主要含有柱狀晶層和!^e-Al-Si系粒狀晶層(粒狀晶層)，該柱狀晶層 主要含有A^e的柱狀晶層及Al5Fe52的柱狀晶層。推斷Al-Fe-Si系粒狀晶層抑制柱狀晶 層的生長，緩和柱狀晶層與Si-Al合金層之間的應力差，體現(xiàn)良好的密合性。再有，通過根 據(jù)采用TEM的組織觀察及電子射線衍射來確定結晶結構，能夠確定Al5Fe52的柱狀晶、Al3.fe 的柱狀晶和Al-Fe-Si系粒狀晶。此外，在上述!^e-Al系合金生成層O^e-Al-Si系合金層) 中也可含有Si。該Si例如作為Zn、Zn-Al合金存在于Al-Fe系合金生成層中的晶界。所以，在Si-Al鍍膜含有Si時，在主要含有上述的Al3Je的柱狀晶層及Al5F^的 柱狀晶層的柱狀晶層與Si-Al合金層之間，生成主要含有Al-Fe-Si系粒狀晶的層(粒狀晶 層)。所以，認為在添加有Si的Si-Al鍍膜中，粒狀晶層可抑制！^從鐵絲向&1-A1鍍膜 的擴散，抑制柱狀晶層的生長。特別是，鍍液溫度及鍍膜鐵絲的冷卻速度對含有Si的粒狀 晶層的生成的影響小。其原因不明確，但是即使在鍍液溫度及鍍膜鐵絲的冷卻速度變動時， 通過含有Si而生成粒狀晶，由此能夠抑制!^-Al系合金層的生長。此外，由于粒狀晶層可 緩和柱狀晶層和Si-Al合金層間的應力差，因此推斷可體現(xiàn)更好的鍍膜密合性。再有，通過根據(jù)采用TEM的組織觀察及電子射線衍射來確定結晶結構，能夠確定 Al5Fe2的柱狀晶、Al3.2Fe的柱狀晶和Al-Fe-Si系粒狀晶。此外，在 ^-Al系合金層中有時 存在主要含有微細的粒狀的Si或Si-Al合金的相。該主要含有Si或Si-Al合金的相存在 于A^e的各柱狀晶的晶界、Al5Fe52的各柱狀晶的晶界、柱狀晶層的上層與下層的界面、柱 狀晶層與粒狀晶層的界面。另外，在本實施方式中，為了在被鍍鐵絲的表面上均勻地附著熔劑，在被鍍鐵絲的 表面上形成凹凸(分形界面)。為了對凹凸的形狀進行定量化，用計盒維數(shù)法測定熱浸鍍 Si-Al鐵絲的母材(鐵絲)與鍍層的界面的凹凸，采用分形維數(shù)評價凹凸的形狀。分形維數(shù) 是表示形狀的復雜度的指標，在沒有凹凸時為1。此外，在凹凸為相似形狀的情況下，不依賴 凹凸的尺寸，分形維數(shù)相同。圖3中示出分形維數(shù)和鍍絲的表面性狀的評分的關系。這里，鍍絲的表面性狀的 評分根據(jù)每Im長度中確認的表面性狀不良(表面粗糙、不能鍍覆)的數(shù)量用0 5的6個 階段來確定。也就是說，將每Im長度中確認的表面性狀不良(表面粗糙、不能鍍覆)的數(shù)量 分類為“0個(評分5) ”、“1個 2個(評分4) ”、“超過2個且在5個以下(評分3) ”、“超 過5個且在10個以下(評分幻”、“超過10個且在20個以下(評分1) ”、“超過20個(評 分0) ”這6個階段，由此確定鍍絲的表面性狀的評分。再有，在圖3中，將該評分的確定進 行1次以上，將確定的評分進行平均。此外，在評分低于2時，評價為鍍絲“不良”。如果用計盒維數(shù)法求出的分形維數(shù)低于1. 05，則因被鍍鐵絲的表面平滑而使得熔 劑的處理性不均勻，有時局部發(fā)生不能鍍覆。例如，如圖3所示，在分形維數(shù)低于1. 05時， 鍍絲的表面性狀的評分低于2。因此，被鍍鐵絲表面的分形維數(shù)為1.05以上。此外，如果分 形維數(shù)增大，則可改善熔劑處理性，鍍層和被鍍鐵絲容易密合。因此，能夠容易地進行鍍覆 附著量的控制和鍍層的組織控制。而且，即使在對鍍膜鐵絲進行強加工時，也能防止鍍層和 被鍍鐵絲的剝離。但是，如圖3所示，如果分形維數(shù)超過1.30，則鍍膜附著的穩(wěn)定性(熔劑 處理性)飽和。所以，考慮到用于形成凹凸的成本，優(yōu)選分形維數(shù)為1.30以下。
利用計盒維數(shù)法的分形維數(shù)的測定按以下進行。首先，將被鍍鐵絲或鍍膜鐵絲在 橫截面(徑向)或縱截面(軸向)的任一截面切斷，并研磨該截面。用光學顯微鏡或SEM 觀察該研磨面，拍攝被鍍鐵絲的表面的凹凸、或鍍覆鐵絲的母材與鍍層的界面的凹凸的照 片。在被鍍鐵絲的表面的凹凸、或鍍覆鐵絲的母材與鍍層的界面的凹凸的形狀不清楚時，描 繪拍攝的照片的上述凹凸(分形界面)，用線表示凹凸的形狀。接著，將一邊的長度(網(wǎng)眼尺寸)為r的正方形的網(wǎng)眼重疊在凹凸的照片或繪圖 上，求出凹凸的線與網(wǎng)眼的一邊相交的塊(網(wǎng)眼的正方形)數(shù)N(r)。此時，相對于5種以上 的網(wǎng)眼的尺寸r，計數(shù)凹凸的線與網(wǎng)眼的一邊相交的塊數(shù)N(r)。將該計數(shù)的塊數(shù)N(r)和網(wǎng) 眼的一邊的長度r的關系繪成兩條對數(shù)曲線。當在計數(shù)的塊數(shù)N(r)與網(wǎng)眼的一邊的長度r之間成立下述式(1)的關系時，判斷 凹凸的形狀具有分形性。N(r) r_D......(1)分形維數(shù)為上述式(1)的指數(shù)D。在具有分形性的情況下，用最小二乘法對塊數(shù) N(r)和網(wǎng)眼尺寸r的關系進行近似，求出上述式⑴的指數(shù)D的值，將該指數(shù)D的值作為分 形維數(shù)。此外，為了提高耐腐蝕性，鍍Si-Al鐵絲的鍍覆附著量優(yōu)選為100g/m2以上。如果 鍍覆鐵絲的鍍覆附著量增加，則耐腐蝕性提高，壽命延長。但是，實際上，由于在鍍膜表面 形成腐蝕產物，因此腐蝕速度降低，耐腐蝕性改善效果(例如，Zn的犧牲防腐蝕的效果)飽 和。所以，為了在改善耐腐蝕性的同時抑制制造成本，優(yōu)選鍍覆鐵絲的鍍覆附著量為400g/ m2以下。再有，鍍Si-Al鐵絲的鍍覆附著量可通過擦刷來控制。該鍍覆附著量可按照JIS H 0401 (或IS01460)的間接法，將鍍Si-Al鐵絲的Si-Al鍍膜(鍍層)溶解，從溶解鍍層前 的質量和溶解了鍍層后的質量的差間接地求出。另外，例如在作為上述的菱形金屬網(wǎng)使用熱浸鍍鋅鐵絲時，為了提高耐滑性，優(yōu)選 在ai-Ai鍍膜(鍍層)的表面形成凹凸(異形部)。從鍍覆鐵絲的半徑方向看的凹凸形狀 沒有特別的限定。只要凹部的形狀是圓形、橢圓形、矩形，就容易在鍍絲表面穩(wěn)定且連續(xù)地 成形凹部。因此，凹部的形狀優(yōu)選為圓形、橢圓形、矩形。此外，為了提高耐滑性，凹部形狀 比的下限為0. 1以上，凹部的深度的下限為0. 2mm以上，凹部的數(shù)量優(yōu)選為1個/cm2 100 個/cm2。另一方面，為了防止鍍膜的剝離，凹部形狀比的上限優(yōu)選為3以下。此外，從加工 性的觀點出發(fā)，凹部的深度的上限優(yōu)選為0. 5mm以下。在凹部的表面開口寬度為Imm以上時，可用千分表或深度規(guī)測定凹部的深度。此 外，在凹部的表面開口寬度低于Imm時，在與鍍覆鐵絲的軸線垂直的截面將鍍覆鐵絲切斷， 在將該截面研磨后，用光學顯微鏡或SEM求出凹部深度。該凹部的深度可從拍攝的照片或 監(jiān)視器上的圖像來測長。此外，凹部的個數(shù)可通過對將鍍覆鐵絲表面以平面展開時的Icm2的面積內存在的 凹部的數(shù)目進行計數(shù)來求出。再有，即使是凹部的一部分，只要存在于測定面積內，就將該 凹部計為1個，此外，在凹部的數(shù)目較多的情況下，以凹部和凸部的色調差為基準，采用圖 像處理裝置進行鍍覆鐵絲的表面照片的二值化，在區(qū)別了凹部和凸部后，計數(shù)凹部的數(shù)目， 將該凹部的數(shù)目換算成每Icm2測定面積的個數(shù)。例如，在單位面積的凹部的個數(shù)為5個/cm2以下、表面開口寬度為Imm以上的情況下，可采用千分表或深度規(guī)測定凹部的開口寬度及深度，根據(jù)凹部的開口寬度和深度的 比求出凹部的形狀比?？墒?，如果單位面積的凹部的個數(shù)超過5個/cm2，則難以采用千分表 或深度規(guī)進行測定，因此與凹部的深度的測定同樣地研磨鍍覆鐵絲的截面，通過顯微鏡觀 察測定凹部的形狀比。對作為本實施方式的鍍Si-Al鐵絲的母材的鐵絲的化學組成進行說明。在本實施 方式中，關于母材的化學組成及組織，沒有特別的限定。但是，在使用本實施方式的鍍ai-Ai 鐵絲作為金屬網(wǎng)的原材料時，優(yōu)選母材(鐵絲)具有以下的化學組成。C是提高鋼材強度的元素。為了確保鍍Si-Al鐵絲的強度，使其作為金屬網(wǎng)供于實 用，優(yōu)選在母材中添加0.01%以上的C。另一方面，如果過剩地添加c，則鍍&1-A1鐵絲的強 度提高，編制金屬網(wǎng)時的負荷增大，因此加工性降低。所以，為了確保良好的加工性，優(yōu)選c 量為0. 70%以下。在C量為0. 01 0. 70%的鋼材的金屬組織中，在慢冷卻的情況下，主要 含有鐵素體及珠光體。在C量在0. 01 0. 70%的范圍內時，隨著C量降低，鐵素體的比率 提高；隨著C量增加，珠光體的比率提高。如果C量超過0. 70%，則在金屬組織中，在慢冷 卻的情況下，主要含有珠光體和滲碳體。Si是為脫氧而添加的、通過固溶強化提高鋼材強度的元素。為了得到良好的金屬 網(wǎng)的特性(強度及表面性狀)，優(yōu)選在母材中添加0.1%以上的Si。另一方面，如果過剩地 添加Si，則難以將生成于被鍍鐵絲的表面上的氧化皮除去，因此有時因發(fā)生不能鍍覆等而 使鍍覆性惡化。所以，為了能夠充分除去氧化皮，優(yōu)選Si量為1.0%以下。Mn是為脫氧及脫硫而添加的、通過提高淬火性來提高鍍Si-Al鐵絲的強度的元 素。為了充分確保鍍Si-Al鐵絲的強度，優(yōu)選添加0.1%以上的Mn。另一方面，如果過剩地 添加Mn，則在退火后的冷卻過程中，在母材中產生過冷組織即馬氏體或貝氏體等硬質相。其 結果是，在鍍膜處理工序中母材斷線，或金屬網(wǎng)加工時的加工性降低。所以，為了確保良好 的韌性和加工性，優(yōu)選Mn量為1. 5%以下。另外，為了使熱浸鍍鐵絲的母材的組織微細化，改善韌性，也可以添加Al、Ti、B中 的至少1種元素。Al是作為脫氧劑添加到母材中的、通過析出氮化物而有助于組織微細化的元素。 為了提高鍍Si-Al鐵絲的韌性，改善制網(wǎng)時的加工性，優(yōu)選添加0. 01%以上的Al。另一方 面，即使過剩地添加Al，韌性的提高效果也飽和。所以，為了在確保韌性的同時抑制成本，優(yōu) 選Al量為0. 10%以下。此外，通過形成氮化物，鋼材中的固溶氮降低，因此Al的添加對于 抑制應變時效導致的鍍Si-Al鐵絲的抗拉強度的增加也是有效的。Ti與Al同樣，是作為脫氧劑添加到母材中的、通過形成碳氮化物而有助于組織微 細化的元素。為了通過母材組織的微細化來提高鍍ai-Ai鐵絲的韌性，改善制網(wǎng)時的加工 性，優(yōu)選添加0.01%以上的Ti。另一方面，即使過剩地添加Ti，韌性的提高效果也飽和。所 以，為了在確保韌性的同時抑制成本，優(yōu)選Ti量為0. 10%以下。此外，通過形成碳氮化物， 鋼材中的固溶碳及固溶氮降低，因此對于抑制應變時效也是有效的。B是形成氮化物(BN)、或!^e及C的復合析出物(F%3(C、B)6)的元素。與Al及Ti 同樣，為了通過母材組織的微細化來提高韌性，改善制網(wǎng)時的加工性，優(yōu)選添加0. 0005%以 上的B。另一方面，即使過剩地添加B，韌性的提高效果也飽和。所以，為了在確保韌性的同 時抑制成本，優(yōu)選B量為0. 0070%以下。此外，通過形成B析出物(例如上述氮化物或復合析出物)而使得鋼材中的固溶氮及固溶碳降低，因此對于抑制應變時效也是有效的。在使用本實施方式的鍍Si-Al鐵絲作為金屬網(wǎng)的原材料的情況下，優(yōu)選母材(鐵 絲)具有包含上述元素、剩余部分包含鐵及不可避免的雜質的化學組成。特別是，對于采用 C含量少的被鍍鐵絲(低c鐵絲)的上述實施方式的鍍ai-Α 鐵絲，適合作為以河川及港灣 的護岸或人工斜面(斜坡面)的落石的防止等目的而使用的金屬網(wǎng)的材料。在這種情況下， 優(yōu)選母材具有含有鐵素體的組織，更優(yōu)選母材具有含有鐵素體和滲碳體的組織。再有，在本 實施方式中，對使用鍍ai-Ai鐵絲作為金屬網(wǎng)的原材料的情況進行了說明。但是，例如，在 作為高強度線材使用的情況下，也可以含有0. 7%以上1. 2%以上的C。如此，能夠根據(jù)線材 的用途適宜確定母材的成分。這里，鐵絲指的是主要含有鐵的線材。再有，鐵絲的線徑可以 為Imm以上，也可以為IOmm以下。接著，基于圖1對本實施方式的熱浸鍍鐵絲的制造方法進行說明。再有，被鍍鐵絲 可按未圖示的另外的工序來制造。也就是說，被鍍鐵絲可通過對由通常的熱軋工序制造的 線材進行至目標線徑的拉絲等冷加工來制造。作為被鍍鐵絲，也可以根據(jù)需要通過連續(xù)退 火爐工序進行退火來使其軟質化。被鍍鐵絲的退火，可根據(jù)滿足強度、延伸率等要求特性的 需要來采用。作為退火的方法，能夠采用氣體爐、輻射爐、流動床爐、高頻加熱、直接通電加 熱等方法。在鍍膜處理之前，通過實施酸洗，將附著在鐵絲表面上的潤滑劑及退火形成的氧 化皮除去。例如，在退火后的酸洗中，主要使用通過使鐵絲通過鹽酸液中用短時間進行鐵絲 表面清洗的裝置。只要使用通過濕式酸洗能夠以短時間進行鐵絲表面的清潔化的裝置，就 不限定特定的酸洗方法。例如，可使用為提高酸洗效率使酸液流動的方法、外加超聲波的方 法、導入微泡的方法。酸洗后，通過噴丸等表面調整處理，在被鍍鐵絲的表面形成凹凸(復雜形狀表面， 分形界面)。當在酸洗后的被鍍鐵絲的表面上形成凹凸時，實施表面調整處理，以使凹凸的 分形維數(shù)達到1.05 1.30。再有，作為除噴丸以外的表面調整方法，例如可采用投射砂、 鋼、玻璃等粒子的利用各種噴丸的方法、或使硬質粒子懸浮在液體中施加高壓的方法、利用 陽極電解導致的鐵的溶解進行選擇性局部溶解的方法、對退火時的退火溫度及退火時間進 行控制的方法。再有，通過采用光學顯微鏡或SEM對鍍前鐵絲表面的凹凸進行觀察，可判斷 被鍍鐵絲的表面性狀是否合適。另外，將熔劑涂布在鐵絲表面上，并使該鐵絲表面干燥。再有，作為熔劑處理，例如 采用氯化鋅、氯化銨、堿金屬氯化物、氟化物、氯化錫。熔劑作為主成分含有氯化鋅，優(yōu)選含 有氯化鉀、氟化錫。該熔劑也可以進一步含有氯化銨、堿金屬氯化物、氯化錫中的1種以上。 熔劑組成沒有特別的限定。例如，在熔劑中的總溶質的濃度為10 40%的水溶液中，溶質 中的ai2+離子為30 40%、溶質中的K+離子為8 12%、溶質中的Sn2+離子為2 3%、 溶質中的Cl_離子和F_離子總計為45 60%，只要通過配制熔劑使pH達到0. 5 2. 0的 范圍來使用就可以。鐵絲在熔劑中的浸漬時間優(yōu)選為0. 5s以上。將涂布了熔劑并干燥后的鐵絲浸漬在熱浸鍍ai-Α 鍍液中，從該鍍液中將鍍過的 鐵絲沿垂直方向拉起。熱浸鍍S1-Al鍍液中的Al量為3. 0 15%的范圍，可根據(jù)Si-Al鍍 層的Al量來調整。此外，在鍍液中添加Si的情況下，優(yōu)選熱浸鍍Si-Al鍍液中的Si量在 0. 05 2%的范圍內。在這種情況下，根據(jù)Si-Al鍍層的Si量調整熱浸鍍Si-Al鍍液中的Si量。熱浸鍍Si-Al鍍液的溫度(液溫)可在鍍膜金屬不凝固的范圍內設定，一般被調整 到450°C左右。另外，通過配置在從鍍液中拉起鐵絲時的直接上方(正上方)的擦刷裝置， 調整鍍覆鐵絲的鍍覆附著量。此外，從鐵絲剛從鍍液中出來起3s以內通過冷卻裝置將鐵絲 急速冷卻到熔融金屬(鍍膜金屬)的凝固溫度以下。通過上述方法，能夠制造上述實施方 式的熱浸鍍鐵絲。再有，關于熱浸鍍Si-Al鍍液的組成，可從鍍液中取樣，將該樣品溶解于 鹽酸原液(35%鹽酸)中，通過化學分析來求出。此外，熔融&1-A1的粘性與熔融鋅相比較低，因此采用通過物理接觸擦刷鍍層的 方法，難以將鍍膜單位面積重量控制在目標量。因此，優(yōu)選采用非接觸的擦刷方法。作為非 接觸的擦刷方法，例如，可采用利用氮氣的擦刷。但是，特別是在對多個線材進行鍍覆的情 況下，難以均勻且穩(wěn)定地擦刷鍍絲的周圍，需要絲數(shù)量的擦刷裝置。因此，作為非接觸的擦 刷方法，優(yōu)選采用利用電磁力的擦刷方法(電磁擦刷)。在電磁擦刷中，可根據(jù)高頻電源的 輸出功率控制電磁力，因此能夠容易地控制鍍膜單位面積重量，還可同時擦刷多根絲，從而 能夠高效率地進行擦刷。在將鐵絲從鍍液中拉起后在3秒鐘以內，通過設在擦刷裝置后段的冷卻裝置對鍍 膜鐵絲進行冷卻，通過使鍍膜金屬凝固，可得到具有微細的共晶凝固組織的鍍層。冷卻裝置 的冷卻方法也可以是單純地對鍍膜鐵絲澆灑流水的方法。此外，作為冷卻裝置的冷卻方法， 如果采用雙流體噴嘴，則可提高冷卻速度的控制性。另外，如果相對于冷卻裝置在高度方向 配置多段的冷卻部分，則可對鍍層進行更高度的組織控制。另外，為了賦予耐滑性，也可以采用表面凹凸形成裝置(表面凹凸形成部)在鍍 Si-Al鐵絲的表面形成凹凸(異形部、凹部)。表面凹凸形成裝置(表面凹凸形成部)沒有 特別的限定。例如，可采用一邊使鍍膜鐵絲通過軋輥表面具有連續(xù)突起的2個以上的軋輥 之間一邊壓下來形成凹凸的方法、或形成更細的凹凸的壓花加工、利用毛面輥的加工、利用 激光的表面加工等加工方法。作為表面凹凸加工裝置，可以連續(xù)地在線設置。再有，為了在 鍍膜鐵絲的表面上形成凹凸，還能夠在將表面平滑的鍍Si-Al鐵絲一度卷取后，采用另外 工序的表面凹凸加工裝置對其進行異形加工。關于鍍&1-A1鐵絲的強度，沒有特別的限制，但在用于金屬網(wǎng)用途的情況下，從制 網(wǎng)性的觀點出發(fā)，鍍膜鐵絲的強度優(yōu)選較低。在這種情況下，根據(jù)金屬網(wǎng)的用途，有時要求 IOOOMI^左右的強度。所以，可根據(jù)金屬網(wǎng)的要求特性適當?shù)剡x擇鋼材的熱處理方法及鋼材 成分(例如上述的鍍覆鐵絲的實施方式中的化學成分)，可使用從300MPa至IOOOMPa左右 的強度的鍍Si-Al鐵絲作為金屬網(wǎng)用途的線材。再有，在將鍍覆線材用于金屬網(wǎng)用途以外 的用途的情況下，可根據(jù)線材的用途適宜確定鍍&1-A1鐵絲的強度。實施例對具有表1所示的化學成分的鋼坯進行熱軋，制造線徑為6mm的熱軋線材。接著， 將得到的熱軋線材通過采用干式潤滑劑的拉模進行拉絲加工到線徑為5. 0mm，從而制造拉 伸線材。另外，在將該拉伸線材電解脫脂后，使其通過以鋯砂作為熱介質加熱到760°C的流 動床進行退火，從而制造被鍍鐵絲。通過光學顯微鏡確認該被鍍鐵絲的金屬組織。該金屬 組織如表1所示，主要為鐵素體(初晶鐵素體)和珠光體的混合組織、鐵素體組織、珠光體 組織中的任一組織。再有，鐵素體和珠光體的混合組織中的鐵素體和珠光體的比率因鋼種 而異。再有，表1的鋼種A G(被鍍鐵絲)是適合作為金屬網(wǎng)使用的鋼種。
[表1]
鋼種二學成分(質量％)金屬組織CSiMnAlTiBA0.060.250.4——鐵素體+珠光體B0.0120.131.40.03——鐵素體+珠光體C0.060.930.50.03——鐵素體+珠光體D0.060.230.50.020.025—鐵素體+珠光體E0.060.230.50.0250.0015鐵素體+珠光體F0.30.250.50 02——鐵素體+珠光體G0.680.250.280.02——鐵素體+珠光體H0.0050.050.250.02——鐵素體I0.80.250.50.02——珠光體J0.061.10.25——鐵素體+珠光體K0.060.231.6一—鐵素體+珠光體“_”為有意不添加成分。作為鍍前處理，在對得到的被鍍鐵絲依次實施了酸洗、噴砂處理(表面調整處 理)、熔劑處理、干燥后，進行熱浸鍍ai-Ai。再有，各處理在不插入其它處理的情況下在同 一流水線上連續(xù)地進行。在酸洗中，將被鍍鐵絲浸漬在加熱至60°C的鹽酸濃度為18%的酸洗液中。此外， 在噴砂處理中，對酸洗過的被鍍鐵絲的表面的全周吹送砂粒，通過控制投射的砂的粒徑及 投射速度來調整鐵絲表面的凹凸(分形維數(shù))。在熔劑處理中，將在200g/L的氯化鋅溶液 中配合有5g/L的氟化鉀的熔劑液加熱至40°C，使進行了噴砂處理的被鍍鐵絲通過該熔劑 液中。對表面涂布有熔劑的被鍍鐵絲吹送80°C的空氣，使被鍍鐵絲干燥。在熔劑處理后，將干燥了的被鍍鐵絲浸漬在調整了 Al量的熱浸鍍Si-Al鍍液中， 在被鍍鐵絲的表面形成Si-Al鍍膜。熱浸鍍Si-Al鍍液的溫度被調整到455°C。在將浸漬 在鍍液中的被鍍鐵絲從鍍液中沿垂直方向拉起后，利用設置在從鍍液的表面沿垂直方向離 開IOOmm的位置上的電磁擦刷裝置控制鍍覆附著量。然后，采用水冷裝置使鍍層完全凝固， 制成鍍Si-Al鐵絲。通過調整被鍍鐵絲的絲速(通絲速度)及水冷位置，來調整從鍍液表面到開始對 拉起的被鍍鐵絲進行水冷的時間(水冷開始時間)，控制初晶(初晶Al相或初晶Si相)的 粒徑。對制造的鍍Si-Al鐵絲，評價了 Si-Al鍍層的Al濃度及!^e濃度、Zn-Al系合金層的 初晶的直徑、合金生成層的厚度、鍍覆附著量、基底金屬(被鍍鐵絲)和鍍層的界面的分形 維數(shù)。再有，合金生成層的厚度在鍍純鋅鐵絲中是1 - 系合金生成層的厚度，在鍍Si-Al 鐵絲中是i^e-Al系合金生成層的厚度。此結果與水冷開始時間一同示于表2中。另外，對 制造的鍍Si-Al鐵絲，評價了腐蝕減量(耐腐蝕性)、表面性狀、加工性、金屬網(wǎng)特性。其結 果示于表3。[表2]
權利要求
1. 一種鍍ai-Ai鐵絲，其特征在于，其包含鐵絲和形成于所述鐵絲表面的ai-Ai鍍層；所述&1-A1鍍層以質量％計含有3. 0 % 15. 0 %的Al，剩余部分包含Si及不可避免的 雜質；所述Si-Al鍍層中的!^e限制在以質量％計為3. 0%以下；用計盒維數(shù)法測定的所述鐵絲與所述Si-Al鍍層的界面的分形維數(shù)為1. 05以上。
2.根據(jù)權利要求1所述的鍍&1-A1鐵絲，其特征在于，所述ai-Al鍍層以質量％計含有 6. 0% 15. 0%的 Al。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鍍&1-A1鐵絲，其特征在于，所述&1-A1鍍層以質量％計 含有0. 01% 3. 0%的Si。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的鍍Si-Al鐵絲，其特征在于，所述Si-Al鍍層包含Si-Al 合金層和位于所述鐵絲與所述Si-Al合金層之間的!^-Al系合金生成層；所述Si-Al合金層的初晶的直徑限制在10 μ m以下；所述!^e-Al合金生成層的厚度限制在5 μ m以下。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的鍍Si-Al鐵絲，其特征在于，所述鐵絲以質量％計含有 0. 01% 0. 70%的C、0. 1% 1.0%的5丨和0.1% 1. 5%的Mn，剩余部分包含F(xiàn)e及不可 避免的雜質，而且具有包含鐵素體的組織。
6.根據(jù)權利要求5所述的鍍Si-Al鐵絲，其特征在于，所述鐵絲以質量％計還含有選自 0. 以下的A1、0. 以下的Ti及0. 0070%以下的B中的1種以上的元素。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的鍍&1-A1鐵絲，其特征在于，所述&1-A1鍍層的鍍覆附著 量為 100g/m2 400g/m2。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的鍍Si-Al鐵絲，其特征在于，在所述Si-Al鍍層的表面， 以每Icm2表面積為2個 100個的密度設置凹部，該凹部具有0. 2mm 0. 5mm的深度及 0. 1 3的所述深度相對于寬度的比率。
9.一種鍍&1-A1鐵絲的制造方法，其特征在于，在將鐵絲拉絲加工后進行酸洗，實施表 面調整處理，以使得用計盒維數(shù)法測定的所述鐵絲的表面的分形維數(shù)達到1. 05以上，使鐵 絲通過熔劑中，在干燥后將其浸漬在以質量％計含有3.0% 15.0%的Al的熱浸鍍Si-Al 鍍液中，然后拉起，并在3秒鐘以內用水冷卻。
10.根據(jù)權利要求9所述的鍍&1-A1鐵絲的制造方法，其特征在于，所述熱浸鍍&1-A1 鍍液以質量％計含有6.0% 15.0%的Al。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的鍍&1-A1鐵絲的制造方法，其特征在于，所述熱浸鍍 Zn-Al鍍液以質量％計含有0. 01% 3. 0%的Si。
12.根據(jù)權利要求9或10所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法，其特征在于，所述鐵絲以質 量％計含有0. 01% 0. 70%的C、0. 1.0%的Si和0. 1. 5%的Mn，剩余部分包 含狗及不可避免的雜質，而且具有包含鐵素體的組織。
13.根據(jù)權利要求9或10所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法，其特征在于，在將所述鐵絲 浸漬在熱浸鍍ai-Ai鍍液中并拉起后，且在用水冷卻之前，調整所述鍍覆附著量，使鍍覆附 著量達到100g/m2 400g/m2。
14.根據(jù)權利要求9或10所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法，其特征在于，用水冷卻后， 通過激光加工或冷加工，在Si-Al鍍層的表面形成凹部。
15.根據(jù)權利要求14所述的鍍Si-Al鐵絲的制造方法，其特征在于，所述凹部具有 0. 2mm 0. 5mm的深度及0. 1 3的所述深度相對于寬度的比率，并且所述凹部以每Icm2 所述Si-Al鍍層的表面積為2個 100個的密度形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鍍Zn-Al鐵絲，其包含鐵絲和形成于所述鐵絲表面上的Zn-Al鍍層；所述Zn-Al鍍層以質量％計含有3.0％～15.0％的Al，剩余部分包含Zn及不可避免的雜質；所述Zn-Al鍍層中的Fe限制在以質量％計為3.0％以下；用計盒維數(shù)法測定的所述鐵絲與所述Zn-Al鍍層的界面的分形維數(shù)為1.05以上。
文檔編號C23C2/06GK102084018SQ201080001859
公開日2011年6月1日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權日2009年6月29日
發(fā)明者下田信之, 兒玉順一, 小坂誠 申請人:新日本制鐵株式會社