锌丝拉丝液质量控制研究
在工业生产中，锌丝拉丝液经常会发生失效，严重影响生产效率，因此，开展对锌丝拉丝液的失效分析具有十分重要的意义。本文针对拉丝粉和拉丝底泥盐进行盐酸处理，同时对拉丝粉进行热处理，系统的研究了拉丝液失效机制并提出了相应的改进方法。结果表明，在拉丝液使用过程中，锌丝的表面脱落的锌碎屑进入拉丝液会导致锌丝表面发黑；拉丝粉与拉丝液乳化剂反应和水中钙镁离子与拉丝油中乳化剂反应使得拉丝液稳定性下降，是造成拉丝液发生失效的主要原因；基于上述原因，本文提出了采用过滤布对拉丝液进行过滤净化的方法，结果表明此方法可显著提高拉丝液的使用寿命。关键词 拉丝液,失效，酸处理,热处理
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 金属锌 1
1.3 锌铝系合金 3
1.4 锌铜系合金 4
1.5 锌镍系合金 5
1.6 选题的目的和意义 7
2 实验材料与实验方法 7
2.1 拉丝液简介 7
2.2 实验仪器与设备 8
2.3 实验方法 8
3 实验结果与分析 10
3.1 拉丝液中黑色物质的成因分析 10
3.2 拉丝液寿命影响因素分析 12
3.3 拉丝液基础油滴的观察 14
3.4 过滤布微观观察 16
3.5 模拟过滤实验 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 绪论
引言
金属材料在人类发展史一直是重要的应用材料，最初由于人类生产力的原因使用是铜及其合金，随着人类社会生产力的发展和生活领域的扩大，铁金属正式登上历史发展的舞台，空前提高人类生活水平。随着近代工业革命发展，人们生活日益丰富化和产品的多样化。这就对产品提出更高的性能要求，原有的铁，铜金属已经完全不能满足要求，因此锌金属的应用逐渐被推广开。
锌金属最初经过德国的研究成功揭开铸造锌合金的使用时代，这解决当时铜合金资源紧缺问题。1961年到1963国际铅锌组织研制出减摩锌合金，减摩锌合金的特殊性能成功的在汽车上得到了应用，并且完全替代了传统的巴氏合金，这极大促进汽车制造业 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
的发展。上世纪70年代减摩锌合金又得到进一步发展，被应用轧钢机，齿轮箱等低速，重载工作场合，传统的铜基合金时代正式被终结。21世纪由于锌基合金的生产规模和销售市场的扩大，它将会进入一个全盛时期。
我国沈阳铸造局在1982年引进美国标准新型锌合金，经过几年的研究成功国产新型轴承锌合金，标志我国新型减摩锌合金的发展拉开序幕。1985年国内成立沈阳轴瓦材料研究所目的来推广减摩锌合金。1991年我国成功高铝锌基合金ZA303，从此我国锌基减摩材料走上快速发展道路。
未来锌基合金将会向微晶合金时代转变。由于纳米技术的发展，各国纷纷将纳米技术做为未来发展的重要规划。为了开发满足某些单项性能的微合金金属，纳米技术首先被应用到特殊减摩锌合金领域，研制出锌基微合金。锌基微合金的单项特殊性能也是区别其他减摩锌合金的重要标志[1]。这种材料给装备制造的高效率，高精度，低成本提供了强有力的保障。微晶减摩锌合金目前在锻压设备制造业，数控机床制造业，减变速机制造业，重型矿山设备制造业等得到很好应用。
由于锌合金的优越的性能，世界各国已经研制出多种锌基合金，下面就就以锌，锌铝系合金，锌铜系合金和锌镍系合金向大家介绍一下。
1.2 金属锌
1.2.1 锌金属的简介
金属锌的化学符号是Zn,原子序数为30，相对原子质量为65。它的外观颜色是灰白色，密度为7.14g/cm3，熔点为419.5℃。硬度随着温度升高，由脆变软然后又变脆[2]。锌的化学性质十分活泼，在室温下表面就能生成白色的氧化膜，来阻止内部进一步发生氧化。在氧气环境，能产生剧烈燃烧，发出强烈的白色光。锌很容易与酸发生反应，从溶液中置换出比它活跃的金属。锌金属用量目前是第四大的金属，仅次于铁，铝和铜。锌的制取方法主要有三种，第一种是将闪锌矿进行燃烧得到氧化锌，然后用碳粉还原制取，这种方法的缺陷所得到锌纯度不高。第二种是将氧化锌与焦炭混合，然后放在鼓风炉进行加热，加热到一定温度进行蒸馏，这样得到锌的纯度十分高。第三种是将氧化锌用硫酸溶液为硫酸锌，通过控制PH值将溶液中其他离子水解发生沉淀，再加入纯锌粉把残余的其他离子置换出来，最后用电解的方法可得到最高纯度的锌。锌不仅现在在工业中已经被广泛应用，而且在人体中也发挥重要作用，可以提高食欲，增强免疫力等功用。
1.2.2 锌的应用
锌金属最主要用途是在镀锌，紧接是被应用于黄铜制品，剩下的部分被用于锌基合金，化学制品，干电池等。目前全球锌使用量在逐年以极快的速度增加，我国目前的锌使用量已达到全球总量的四分之一，而美国是十分之一左右。
镀锌
由于锌的化学性质十分活泼，在常温下容易在表面生成一层保护膜，所以人们利用锌的这一特性，把锌广泛用在镀锌领域。镀锌的金属主要是钢，西方国家首先把镀锌用在覆盖材料上，其使用年限显著得到提高，并且可以回收利用。现代产品对镀层的厚薄和表面的光滑度有了更高的要求，因此热浸镀锌和电镀锌两种方法成为目前镀锌的主要两种方法[3]。但是与水有接触的大型机械，可以采取使用一个大锌块放在上面，但锌块要定期更换。
锌合金
纯锌由于强度和硬度不高，因此纯锌在机械制造等行业几乎用不到。但是锌金属添加铝，铜等合金元素后，可以极大提高其强度和硬度。例如往锌加入铜钛合金元素，它的综合机械性能达到很高水平，力学性能也得到极大改善。此合金已被应用于汽车，建筑，玩具等行业里。大多数其他的合金机加工性能都十分优越，可以进行深拉， 高速切削，部分还拥有超塑性的功能。
(3)锌电池
目前锌金属主要被制成锌锰电池和锌空气蓄电池两种[4]。锌锰电池中锌被作为负极活性物质，是决定电池性能主要元素。为了增强锌的强度还要往里面添加镉元素，增加延展性需要添加铅。这两种元素通过提高电极的过电位，减少电极腐蚀和释放氢气的量来保护电极。但是锌片含有铁，镍等有害元素，则加速电极自放电的速度，对电极产生严重破坏。锌空气蓄电池的性能很优越，其电池比能量几乎是铅蓄电池的8倍。它的充电方式是抽取锌电极进行“机械式充电”，由于更换锌电极的方法很方便，在几分钟内便可完成，所以充电时间也仅仅需要几分钟完成。这种电池的体积小，质量也小，并且没有腐蚀，安全可靠，可以在较大范围内使用，让普及电动汽车的可能性增大。但是锌空气蓄电池的耗能十分大，而且电荷容量仅仅是铅蓄电池的电荷容量的5倍多，这也严重制约它向电动汽车方面的推广[5]。但是由于其优越性能，还是全世界的关注，目前，美国和欧洲一些国家已经开始把这种电池推广到汽车生产领域。
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 金属锌 1
1.3 锌铝系合金 3
1.4 锌铜系合金 4
1.5 锌镍系合金 5
1.6 选题的目的和意义 7
2 实验材料与实验方法 7
2.1 拉丝液简介 7
2.2 实验仪器与设备 8
2.3 实验方法 8
3 实验结果与分析 10
3.1 拉丝液中黑色物质的成因分析 10
3.2 拉丝液寿命影响因素分析 12
3.3 拉丝液基础油滴的观察 14
3.4 过滤布微观观察 16
3.5 模拟过滤实验 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 绪论
引言
金属材料在人类发展史一直是重要的应用材料，最初由于人类生产力的原因使用是铜及其合金，随着人类社会生产力的发展和生活领域的扩大，铁金属正式登上历史发展的舞台，空前提高人类生活水平。随着近代工业革命发展，人们生活日益丰富化和产品的多样化。这就对产品提出更高的性能要求，原有的铁，铜金属已经完全不能满足要求，因此锌金属的应用逐渐被推广开。
锌金属最初经过德国的研究成功揭开铸造锌合金的使用时代，这解决当时铜合金资源紧缺问题。1961年到1963国际铅锌组织研制出减摩锌合金，减摩锌合金的特殊性能成功的在汽车上得到了应用，并且完全替代了传统的巴氏合金，这极大促进汽车制造业 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
的发展。上世纪70年代减摩锌合金又得到进一步发展，被应用轧钢机，齿轮箱等低速，重载工作场合，传统的铜基合金时代正式被终结。21世纪由于锌基合金的生产规模和销售市场的扩大，它将会进入一个全盛时期。
我国沈阳铸造局在1982年引进美国标准新型锌合金，经过几年的研究成功国产新型轴承锌合金，标志我国新型减摩锌合金的发展拉开序幕。1985年国内成立沈阳轴瓦材料研究所目的来推广减摩锌合金。1991年我国成功高铝锌基合金ZA303，从此我国锌基减摩材料走上快速发展道路。
未来锌基合金将会向微晶合金时代转变。由于纳米技术的发展，各国纷纷将纳米技术做为未来发展的重要规划。为了开发满足某些单项性能的微合金金属，纳米技术首先被应用到特殊减摩锌合金领域，研制出锌基微合金。锌基微合金的单项特殊性能也是区别其他减摩锌合金的重要标志[1]。这种材料给装备制造的高效率，高精度，低成本提供了强有力的保障。微晶减摩锌合金目前在锻压设备制造业，数控机床制造业，减变速机制造业，重型矿山设备制造业等得到很好应用。
由于锌合金的优越的性能，世界各国已经研制出多种锌基合金，下面就就以锌，锌铝系合金，锌铜系合金和锌镍系合金向大家介绍一下。
1.2 金属锌
1.2.1 锌金属的简介
金属锌的化学符号是Zn,原子序数为30，相对原子质量为65。它的外观颜色是灰白色，密度为7.14g/cm3，熔点为419.5℃。硬度随着温度升高，由脆变软然后又变脆[2]。锌的化学性质十分活泼，在室温下表面就能生成白色的氧化膜，来阻止内部进一步发生氧化。在氧气环境，能产生剧烈燃烧，发出强烈的白色光。锌很容易与酸发生反应，从溶液中置换出比它活跃的金属。锌金属用量目前是第四大的金属，仅次于铁，铝和铜。锌的制取方法主要有三种，第一种是将闪锌矿进行燃烧得到氧化锌，然后用碳粉还原制取，这种方法的缺陷所得到锌纯度不高。第二种是将氧化锌与焦炭混合，然后放在鼓风炉进行加热，加热到一定温度进行蒸馏，这样得到锌的纯度十分高。第三种是将氧化锌用硫酸溶液为硫酸锌，通过控制PH值将溶液中其他离子水解发生沉淀，再加入纯锌粉把残余的其他离子置换出来，最后用电解的方法可得到最高纯度的锌。锌不仅现在在工业中已经被广泛应用，而且在人体中也发挥重要作用，可以提高食欲，增强免疫力等功用。
1.2.2 锌的应用
锌金属最主要用途是在镀锌，紧接是被应用于黄铜制品，剩下的部分被用于锌基合金，化学制品，干电池等。目前全球锌使用量在逐年以极快的速度增加，我国目前的锌使用量已达到全球总量的四分之一，而美国是十分之一左右。
镀锌
由于锌的化学性质十分活泼，在常温下容易在表面生成一层保护膜，所以人们利用锌的这一特性，把锌广泛用在镀锌领域。镀锌的金属主要是钢，西方国家首先把镀锌用在覆盖材料上，其使用年限显著得到提高，并且可以回收利用。现代产品对镀层的厚薄和表面的光滑度有了更高的要求，因此热浸镀锌和电镀锌两种方法成为目前镀锌的主要两种方法[3]。但是与水有接触的大型机械，可以采取使用一个大锌块放在上面，但锌块要定期更换。
锌合金
纯锌由于强度和硬度不高，因此纯锌在机械制造等行业几乎用不到。但是锌金属添加铝，铜等合金元素后，可以极大提高其强度和硬度。例如往锌加入铜钛合金元素，它的综合机械性能达到很高水平，力学性能也得到极大改善。此合金已被应用于汽车，建筑，玩具等行业里。大多数其他的合金机加工性能都十分优越，可以进行深拉， 高速切削，部分还拥有超塑性的功能。
(3)锌电池
目前锌金属主要被制成锌锰电池和锌空气蓄电池两种[4]。锌锰电池中锌被作为负极活性物质，是决定电池性能主要元素。为了增强锌的强度还要往里面添加镉元素，增加延展性需要添加铅。这两种元素通过提高电极的过电位，减少电极腐蚀和释放氢气的量来保护电极。但是锌片含有铁，镍等有害元素，则加速电极自放电的速度，对电极产生严重破坏。锌空气蓄电池的性能很优越，其电池比能量几乎是铅蓄电池的8倍。它的充电方式是抽取锌电极进行“机械式充电”，由于更换锌电极的方法很方便，在几分钟内便可完成，所以充电时间也仅仅需要几分钟完成。这种电池的体积小，质量也小，并且没有腐蚀，安全可靠，可以在较大范围内使用，让普及电动汽车的可能性增大。但是锌空气蓄电池的耗能十分大，而且电荷容量仅仅是铅蓄电池的电荷容量的5倍多，这也严重制约它向电动汽车方面的推广[5]。但是由于其优越性能，还是全世界的关注，目前，美国和欧洲一些国家已经开始把这种电池推广到汽车生产领域。
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