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爆破引线用镀锌钢丝色差成因分析

氧化铁皮时，铁的氧化物晶体结构(α-Fe2O3 为菱形六面体结构，γ-Fe2O3 为立方结构，Fe3O4 为反尖晶石
结构，FeO 为 NaCl 结构)与钢材基体的晶体结构差异巨大，锌离子最初沉积时无法与基体形成金属键力，
导致氧化铁皮区域的镀锌层与基体间的结合力较差而容易脱落，使氧化铁皮裸露，而氧化铁皮本身颜色
较暗，光反射效果不佳，故产生色差。
根据上述理论，将图 3 中深色斑点区域放大，并对不同位置(见图 5)进行能谱分析，结果见表 1。浅

色区域(谱图 1、5)为镀锌层，相对粗糙；深色区域(谱图 2−4)为裸露的氧化铁皮，它与镀锌层之间的结
合力较差，导致该处镀锌效果不佳。这种缺陷产生的原因主要有两个：一是氧化铁皮的存在导致施镀过
程中锌层的镀覆效果较差，或是施镀后锌层脱落导致氧化铁皮裸露，表面较粗糙；二是镀锌量较少，不
[9]
足以完全包覆氧化铁皮和基体。根据张建军等 对钢表面粗糙度影响因素的分析可知：表面粗糙度较高
时，光线照射到表面会发生漫反射，视觉上表现为发暗；表面粗糙度较低时，光线照射到表面发生镜面
反射，视觉上会比较光亮。
表 1 图 4 中各位点的能谱分析结果
Table 1 Result of EDS analysis for different positions in
Figure 5
位置 w(O)/ % w(Fe)/ % w(Zn)/ %
1 1.92 4.39 93.69
2 27.02 60.90 12.07
3 21.65 55.92 21.36
4 27.05 43.33 26.89
5 1.91 10.49 87.61
图 5 色差区域的表面形貌
Figure 5 Surface morphology of color difference area

利用光学显微镜观察有色差的试样和正常试样的纵向截面(如图 6 所示)，发现有色差的试样的皮下
黑色组织较多，并且多数区域的黑色组织与镀锌层直接接触，局部区域黑色组织延伸得较长，长达几百
微米；正常试样的皮下同样存在黑色组织，但沿纵向延伸较短，而且未直接接触镀锌层。选取不同位置，
按照缺陷的严重程度进行等级划分：① > ② > ③ > ④ > ⑤，其中位置①处的镀锌层质量最好。可见
正常试样整体的镀锌层质量明显优于有色差的试样。
① ①

② ②

③ ③

④ ④

⑤ ⑤

(a) 有色差的试样 (b) 正常试样
(a) Sample with color difference defect (b) Normal sample
图 6 正常试样和缺陷试样的纵向截面微观形貌
Figure 6 Cross-sectional micromorphologies of normal sample and those with color difference
利用扫描电镜观察有色差的试样的纵向截面，并对不同位置进行能谱分析，结果见图 7 和表 2。图 7
中的黑色组织为氧化铁皮，镀锌层直接包覆在氧化铁皮表面，氧化铁皮则嵌入钢材内部。这种类型的氧
化铁皮主要源自热轧方坯高压水除鳞环节，氧化铁皮处除鳞不净，导致其在后续轧制环节被直接带入热
轧盘条表面 [10] ，在拉拔前虽进行了机械剥壳和酸洗，但氧化铁皮嵌入较深并与盘条紧密结合而难以去除，
拉拔过程又会将未除净的氧化铁皮挤入基体表面。
正常试样纵向截面微观结构和组分如图 8 和表 3 所示，部分区域镀锌层之下同样存在氧化铁皮，只
是位置相对较深，且未直接与镀锌层接触，镀锌层仍可与钢材形成金属键，在外观上无色差。

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