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爆破引线用镀锌钢丝色差成因分析

(a) 有色差的试样 (b) 正常试样
(a) Sample with color difference defect (b) Normal sample
图 2 镀锌钢丝的光学显微镜照片
Figure 2 OM images of zinc-electroplated steel wires
利用 OLS4100 型激光扫描共聚焦显微镜观察有色差的试样正常区域与色差区域交界处的表面形貌，
可以更加清晰地看到镀锌钢丝表面粗糙度的变化(见图 3a)，沿图 3a 中横向白线路径测量试样表面的起
伏状况，并将所得 3D 数据进行作图，得到图 3b。可见正常区域表面在基线上下的 3 μm 范围内浮动，而
色差区域表面则比基线低 7 ~ 9 μm，呈锯齿的凹坑状，最深处甚至距正常镀锌层表面约 14 μm，此处形
成一个光陷阱，引起表面反射光不均匀，造成视觉衬度上存在明显的差异，从而产生色差缺陷。
5

0
深度/ μm -5

-10
正常区域 缺陷区域
-15
0 200 400 600 800 1000
径向长度/ μm
(a) 表面形貌 (b) 缺陷深度
(a) Surface morphology (b) Depth of the defect
图 3 缺陷试样色差区域的表面形貌和缺陷深度
Figure 3 Surface morphology and depth of the defect area on the sample with color difference
采用 S3400N 型扫描电子显微镜观察镀锌钢丝的表面形貌(见图 4)时发现：有色差的试样镀锌层表面
存在大量沿拉拔方向分布、深浅不一的沟槽，严重区域还存在大量直径不一的深色斑点，表面极不平整；
而正常试样镀锌层表面平整，纹理清晰，无深色斑点。

(a) 有色差的试样 (b) 正常试样
(a) Sample with color difference defect (b) Normal sample
图 4 镀锌钢丝的表面形貌
Figure 4 Surface morphologies of zinc-electroplated steel wires

2 色差产生的原因及分析
2. 1 镀锌前基体表面氧化铁皮未除净

钢材基体表面的氧化铁皮若未除净，会影响电镀锌过程，主要表现在以下两个方面：
[7]
(1) 氧化铁皮的电阻较高(在 5 000 Ω 以上) ，因此在电镀锌过程中，氧化铁皮未除净区域的电子传
递速率明显低于基体，导致对应位置的电沉积受阻而锌层较薄，使整个表面的镀锌层厚度分布不均。
(2) 钢材表面清洁度足够时，锌离子会在钢材表面发生外延生长，即锌离子在最初的几个原子层内
仍按照钢材的晶体结构(α-Fe 的体心立方结构)沉积，然后逐步恢复到自身固有的晶体结构(Zn 单质的密
[8]
排六方结构)。这种存在于基体与镀锌层之间的金属键力是保证结合力的先决条件 。当基体表面存在

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