鋅鋁鎂合金鍍層中鋁鎂的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法-編制說明

YB/TXXXX-XXXX《鋅鋁鎂合金鍍層中鋁鎂的測定電感耦合等離子體發(fā)

射光譜法》行業(yè)標準制定編制說明

1工作簡況

1.1任務來源

本項目是依據工信部發(fā)布2021年第一批行業(yè)標準制修訂計劃通知，由國家鋼絲繩

產品質量檢驗檢測中心、冶金工業(yè)信息標準研究院等負責制定《鋅鋁鎂合金鍍層中鋁鎂

的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》行業(yè)標準,項目計劃編號為2021-0352T-YB,項

目周期為24個月。

1.2標準化對象簡要情況

按歐標EN10346-2015的定義，鋅鋁鎂鍍層是一種主要成分是鋅，此外鋁和鎂的含

量在一定范圍內的三元合金鍍層。與熱鍍鋅、鍍鋅鋁、鋅鐵合金等傳統(tǒng)鍍層相比，鋅鋁

鎂鍍層具有更優(yōu)異的耐腐蝕性能。由于鋅鋁鎂合金鍍層比較薄、致密，不易發(fā)生鍍層剝

落；腐蝕產物會流動包裹切口，所以對切口和缺陷處保護性能更好；在一些苛刻的腐蝕

環(huán)境下（如畜牧業(yè)、沿海地區(qū)等）也具有良好的耐蝕性；可取代部分要求不高的不銹

鋼，或加工后再鍍鋅等應用場景，可以簡化用戶的加工工序。因此，鋅鋁鎂合金得到了

廣泛的運用。

鋅鋁鎂合金中鋁和鎂的含量是非常重要的指標，目前采用的分析方法有國家標準

GB/T12689系列，其中GB/T12689.1-2010鋅及鋅合金化學分析方法第1部分鋁量的測

定（鉻天青S-聚乙二醇辛基苯基醚-溴化十六烷基吡啶分光光度法、CAS分光光度法和

EDTA滴定法），測定范圍0.0003%~30%；GB/T12689.10-2010鋅及鋅合金化學分析方法

第7部分鎂量的測定（火焰原子吸收光譜法），測定范圍0.0020%~0.20%；

GB/T12689.12-2004鋅及鋅合金化學分析方法第12部分鉛、鎘、鐵、銅、錫、鋁、砷、

銻、鎂、鑭、鈰量的測定電感耦合等離子體-發(fā)射光譜法，鋁的測定范圍0.0005%~12.0%，

鎂的測定范圍0.005%~0.5%。鑒于標準發(fā)布時，市場主要的產品為鋅錠、熱鍍鋅合金和

壓鑄鋅合金，以上分析方法標準當時能夠滿足產品的分析。

隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，大跨度跨海大橋的出現(xiàn)，汽車防腐性能的提高，對相應的

鋼絲和鋼板的表面鍍層的防腐性能的要求也越來越高。傳統(tǒng)的橋梁纜索用鋼絲和車用鋼

板其防腐性能主要依靠表面的純鋅或鋅鋁鍍層，其性能已經不能滿足現(xiàn)有橋梁和汽車制

造業(yè)設計的要求。鋅鋁鎂合金可以作為高強度橋梁纜索鋼絲和車用鋼板的表面鍍層，其

具有比鋅鋁合金鍍層、以及純鋅鍍層鋼絲更優(yōu)良的耐腐蝕性能僅供參考，同時可以顯著提高橋梁

纜索用鋼絲和車用鋼板耐應力銹蝕和耐疲勞腐蝕性能。

由于鋅鋁鎂合金鍍層是一種近年來才出現(xiàn)新型鍍層產品，其中有些產品鍍層鋁含量

高達10%，鎂含量高達3%，目前沒有相關的分析方法及文獻報道。目前國內外鋅鋁合金

產品對于原材料鋅鋁合金檢測方法為GB/T12689.1-2010和ISO1169:2006，但對于熱鍍

后產品鍍層中鋁含量測定均不適用，在現(xiàn)行鋼絲產品標準GB/T20492-2006、

YB/T4165-2018中的附錄給出了鋼絲鍍層中鋁含量的測定，以確保產品的質量。但局限

于某一產品，且方法不統(tǒng)一。如GB/T20492-2006對于鋼絲制樣的量統(tǒng)一為6根5cm，未

考慮規(guī)格變化鍍層厚度的差異和鍍層級別變化。所以制樣的量無法保證在測定方法的設

計范圍內，故出現(xiàn)試驗失敗甚至無法進行測試最終結果。YB/T4165-2018等標準中確保

了鋼絲制樣量的方法，但僅限于鋼絲產品，且鋁量測定范圍針對鋅-5%鋁-稀土合金、鋅

-10%鋁合金，而15%鋁-鋅合金不在其測量范圍內。本標準設計范圍包括了上述三種合金

鍍層類別，且考慮到了不同形狀的產品、不同鍍層厚度的制樣方法，拓寬了適用范圍及

測定的成功率和準確度。

本標準的標準化對象是鋅鋁鎂合金鍍層產品上鍍層中鋁鎂含量的測定方法。在國內

沒有對應標準的情況下，通過制定本標準規(guī)范測定鋅鋁鎂鍍層中鋁鎂含量的試驗方法，

確立鋅鋁鎂合金鍍層鋼絲耐腐蝕性能的量化指標，通過試驗數據分析，確定鋅鋁鎂鍍層

鋼絲的鍍層性能的技術指標，從而對這方面進行質量控制。該方法標準退鍍時間較短，

方法操作簡便，檢出限低，線性范圍寬實驗效率較高，結果準確精準，再現(xiàn)性強，所用

的試劑較少，環(huán)?？茖W高效，方便后續(xù)的應用推廣。

1.3主要工作過程

起草(草案、調研)階段:工作計劃下達后，2021年3月由國家鋼絲繩產品質量檢驗

檢測中心、冶金工業(yè)信息標準研究院等起草單位成立了起草工作組，國家鋼絲繩產品質

量檢驗檢測中心負責組織牽頭等工作。工作組對國內外鋅鋁鎂合金鍍層產品技術現(xiàn)狀與

發(fā)展情況及合金中鋁鎂含量的測定方法進行全面調研，同時廣泛搜集相關標準和國內外

技術資料，進行了大量的研究分析、資料查證工作，結合實際應用經驗，進行全面總結

和歸納，在此基礎上編制出《鋅鋁鎂合金鍍層中鋁鎂的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜

法》行業(yè)標準制定草案初稿。經工作組及有關專家研討后，對標準修訂草案初稿進行了

認真的修改，形成了標準征求意見稿及其編制說明等相關附件，報全國鋼標委盤條與鋼

絲分委員會秘書處。

為使制定后的標準能更好地反應國內鋅鋁鎂合金鍍層中鋁鎂含量的測定方法的使

用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，適應國內熱浸鍍防腐等行業(yè)的對鋅鋁鎂合金鍍層中鋁鎂含量的測定

方法的要求，提高標準的適用性，在以上準備工作的基礎上，2023年7月15日提出《鋅

鋁鎂合金鍍層中鋁鎂的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》行業(yè)標準的征求意見稿。由

全國鋼標委盤條與鋼絲分委員會秘書處將標準征求意見稿和編制說明發(fā)送到盤條與鋼

絲分委員會委員及有代表性的標準相關方廣泛征求意見，同時在《鋼鐵標準網》網站上

公開征求各方意見；

征求意見階段:

審查階段:僅供參考

報批階段:

1.4主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標準由國家鋼絲繩產品質量檢驗檢測中心、冶金工業(yè)信息標準研究院等共同起草。

主要成員:XXXX、XXXX

所做的工作:XXXX任工作組組長，主持全面協(xié)調工作，負責對各階段標準的審核;

XXXX為本標準主要執(zhí)筆人，負責本標準的具體起草與編制;XXXX負責國內外相關技術文

獻和資料的收集、分析及資料查證，對鋅鋁鎂鍍層中鋁鎂含量的檢測技術的方法原理，

校準規(guī)范等進行總結和歸納;XXXX負責對國內外鋅鋁鎂鍍層中鋁鎂含量的檢測技術的現(xiàn)

狀與發(fā)展情況進行全面調研，XXXX負責對各方面的意見及建議進行歸納、整理。

2標準編制原則

本標準在制定過程中，遵循“面向市場、服務產業(yè)、自主制定、適時推出、及時修

訂、不斷完善”的原則，注重標準制訂與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產業(yè)推進、應用推廣相

結合，本著先進性、科學性、合理性和可操作性，以及標準的目標性、統(tǒng)一性、協(xié)調性、

適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標準的制定/修訂工作。

本標準在起草過程中主要按GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件

的結構和起草規(guī)則》的要求編寫。在確定本標準主要檢驗方法步驟時，綜合考慮實驗高

效性，結果準確性、精準性、再現(xiàn)性、環(huán)保性、科學性，充分體現(xiàn)了標準在技術上的先

進性和合理性。

3主要內容說明

3.1標準主要內容

3.1.1適用范圍

本標準規(guī)定了鋅鋁鎂合金鍍層中鋁鎂含量測定的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法的

原理、試劑與材料、儀器與設備、分析步驟、分析結果計算、精密度、質量保證和控制

及試驗報告。

本標準適用于鋼基產品上鋅鋁鎂合金鍍層中鋁鎂含量檢測，鋁元素含量測定范圍：

0.0005%~15.0%、鎂元素含量測定范圍：0.005%~5.0%。

本標準適用于團體標準《橋梁纜索用鋅鋁鎂合金鍍層鋼絲鋼絲》中鋅鋁鎂合金鍍層

中鋁和鎂含量測定范圍，鋁含量4.0%~12.0%、鎂含量0.5%~3.0%。

本標準適用于團體標準《鋅鋁鎂合金鍍層鋼絲纜索》中鋅鋁鎂合金鍍層中鋁含量在

4.2~7.2%、鎂含量在0.5~2%。

3.1.2規(guī)范性引用標準

本標準制定中，引用的標準有GB/T1839鋼產品鍍鋅層質量試驗方法；GB/T12689.12

鋅及鋅合金化學分析方法鉛、鎘、鐵、銅、錫、鋁、砷、銻、鎂、鑭、鈰量的測定電

感耦合等離子體-發(fā)射光譜法；GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法：GB/T

40342-2021鋼絲熱鍍鋅鋁合金鍍層中鋁含量的測定；GB/T8170數值修約規(guī)則與極限數

值的表示和判定。

3.1.3定義

本標準沒有需要界定的術語和定義。

3.1.4原理僅供參考

通過褪鍍液將鋼基產品表面的鋅鋁鎂合金鍍層溶解下來，用電感耦合等離子發(fā)射光

譜測試溶液中的鋁、鎂含量。

不同元素的原子在激發(fā)或電離時可發(fā)射出特征光譜，特征光譜的強弱與樣品中原子

濃度有關，即可測定各元素含量。溶液中鋁含量除以鋼基產品褪鍍前后的重量差即為鍍

層中鋁含量，溶液中鎂含量除以鋼基產品褪鍍前后的重量差即為鍍層中鎂含量。

3.1.5儀器和設備

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）、分析天平（精確到0.0001g）、馬弗爐、

烘箱、干燥器。

3.1.6分析步驟

鋅鋁鎂合金鍍層試料量應控制在0.4g~0.8g內，各類樣品按以下方式計算制取試樣。

試樣溶解后驗算試料量超過此范圍的應重新制樣。

鋼絲樣品按公式（1）長度剪取試樣，試樣褪鍍時可卷曲。

鋼管樣品按公式（1）長度剪取試樣，或按公式（2）面積切取長方形試樣，試樣褪

鍍時可切開管圈。

鋼板樣品按公式（2）面積切取長方形試樣，或按公式（3）直徑切取圓形試樣。

其他型材樣品按公式（2）面積切取試樣。

L(0.6105)/(dG)……………（1）

S(0.6104)/G……………（2）

D（40.6104）（/G）……………（3）

式中：

L——切取試樣長度，單位為厘米（cm，計算結果保留整數）；

d——樣品直徑，單位為毫米（mm）；

G——樣品鍍層重量，單位為克/平方米（g/m2）；

S——切取試樣面積，單位為平方厘米（cm2）；

D——切取試樣直徑，單位為厘米（cm，計算結果保留整數）。

以上各類試樣應在完好的樣品上制取，表面不應損傷，試樣褪鍍時可再分若干份。

試樣鋼基體裸露面積不應超過溶解面積的20%，否則應貼透明膠等密封處理到溶解面積

的20%以下。對不參與反應或不計入面積內的鍍層面貼透明膠等密封處理。

本標準對線材、管材、板材及型材制樣給出了3種不同的制樣計算公式，其原理根

據試料量控制在0.4g~0.8g內，以0.6g中位值為標準計算出不同形狀的產品取樣的長

度或面積或直徑，可操作性較強，計算所得的試樣量合理。拓寬了適用范圍及測定的成

功率和準確度。根據上述的方法取樣后試樣溶解后驗算試料量在0.4g~0.8g內的概率較

高，偶爾超過范圍，經過一次調整，就可以控制在所需的試樣的范圍內，當試樣中的鋁

鎂含量較高時，我們可以減少取樣量，控制在接近0.4g的范圍內；當試樣中的鋁鎂含

量較低時，我們可以適當加大取樣量，控制在接近0.8g的范圍內。

試樣表面先用適宜的清洗液（如丙酮、正庚烷、汽油等）僅供參考清洗干凈并晾干，再用無

水乙醇擦凈試樣并用電熱風吹干，稱重得m1，精確至0.1mg，隨后放入100mL褪鍍溶

液中褪鍍，再用蒸餾水洗凈試樣，再用無水乙醇擦凈試樣并用電熱風吹干，稱重得m2，

精確至0.1mg,合金鍍層重量為m1-m2，隨后把褪鍍液移入100mL容量瓶中，以水稀至

刻度，搖勻備用。

按公式（4）計算試料質量

△m=m1-m2……………(4)

式中：

△m——鋅鋁鎂合金鍍層重量，單位為克（g）；

所得結果保留5位小數，按GB/T8170修約。

為了解決溶樣時不可避免的從鋼基體溶解下來的鐵被計算在試料總質量里，這里引

入了試料質量計算公式，增加了根據溶樣時間和反應面積計算鐵量的項。鋼基體在鹽酸

緩蝕液中腐蝕速率40g/m2·h是根據《材料開發(fā)與應用》2005年12月第20卷第6期

《高效鹽酸緩蝕抑霧劑的研究》和長江大學工程技術學院《容量法與失重法測定碳鋼腐

蝕速率的比較研究》等有關資料以及大量的實驗數據適當取大值而確定的?！督饘僦破贰?/p>

期刊中有關報道該試驗方法中溶解下來的鐵含量占鍍層1.6%以上，其只考慮了鋅鋁合金

原料中的含鐵量最多0.075%，而實際生產中特別是雙鍍法生產的產品，從熱鍍鋅鋅層結

構中可知鍍層必然存在鋅鐵合金層，與鋼基體緊鄰的粘附層其鐵含量20.5%~28%，與粘

附層緊鄰的柵狀層其鐵含量7.0%~11.5%，鋅層中鋅鐵合金層占比在20%~70%，其后繼鍍

鋅鋁合金時由于分子熱運動鍍層中鐵元子還會向鍍層內擴散。所以鍍層中固有的鐵含量

不應扣除。

另考慮到鍍層偏心、不均引起反應未結束時局部鋼基體先暴露了，其往往只是點和

線的狀態(tài)，這部份的溶鐵的時間和面積相較于直接暴露的鋼基體要小的多，腐蝕速率上

已取偏大值就足夠了。

根據鍍層的重量和大約的鋁、鎂含量粗略估算出待測試樣上機待測溶液的Al濃度、

Mg濃度和Zn濃度。標準曲線中應加入中位值鋅基體溶液，以保持基體的匹配，從而消

除基體對結果的影響，然后再加入Al和Mg混合標準溶液。Al和Mg混合標準系列溶液

中元素的濃度根據實際情況選擇。可根據實際樣品情況適當調整Al和Mg混合標準系列

溶液的濃度。

本標準不指定特殊的分析線，推薦使用的Al分析線為394.4、Mg分析線為279.0。

在使用時，應仔細檢查譜線的干擾情況。

鋅鋁鎂合金鍍層的原材料中的中Cd、Cu、Fe、Pb、Sb、Sn含量均在0.1%以下，故

形成的鍍層中的Cd、Cu、Fe、Pb、Sb、Sn含量均較低，不干擾鍍層中Al、Mg的測定。

鍍層中Al、Mg含量較高，主要考慮Al和Mg之間相互干擾的情況的發(fā)生。經試驗論證

本標準鋅鋁鎂合金中Al、Mg互相不干擾測定。（詳見4）

3.1.7分析結果的計算

根據校準曲線，將試液的凈強度或凈強度比轉化為相應被測元素的濃度，以μg/mL

表示。

被測Al鋁元素的含量以質量分數WAl計，數值以%表示，按下列公式（5）計算;

(Al0)V

W100………………(5)

Al△m106僅供參考

被測Mg鎂元素的含量以質量分數WMg計，數值以%表示，按下列公式（6）計算;

(Mg0)V

W100………………(6)

Mg△m106

式中：

試液中鋁元素濃度的數值，單位為微克每毫升（）

Al————Alμg/mL;

試液中鎂元素濃度的數值，單位為微克每毫升（）

Mg————Mgμg/mL;

0————空白溶液中分析元素濃度的數值，單位為微克每毫升（μg/mL）;

V————被測試液體積的數值，單位為毫升（mL）;

△m————扣除褪鍍時帶入的鐵后合金鍍層重量，單位為克（g）；

所得結果保留兩位小數，按GB/T8170修約，若Al鋁元素、Mg鎂元素大于1.00%

時表示至小數點后二位。

3.1.8質量保證和控制

質量保證和控制至少采用以下方式之一進行：

分析時，用標準樣品或控制樣品進行校核；

每年至少用標準樣品或控制樣品對分析方法校驗一次。

當過程失控時，應找出原因。糾正錯誤后重新進行校核。

3.1.9試驗報告

試驗報告應包括下列內容：

產品名稱；

本文件編號；

試樣形狀、尺寸；

異形試樣表面積計算方法；

分析結果及其表示；

測試過程差異情況；

測試過程中觀察到的異?，F(xiàn)象；

測試人員和日期。

3.2主要技術差異

無。

4主要試驗(或驗證)情況

本標準方法檢測Al和Mg元素含量的檢出限。

以不溶解鋅鋁鎂合金鍍層的褪鍍液溶液為空白溶液測定11次的標準偏差的3倍所

對應的濃度作為檢出限。試驗測定Al元素的檢出限為0.0004μg/mL，Mg元素的檢出限

為0.0014μg/mL。均低于本標準設定的檢出限，因本標準的檢測對象為鋅鋁鎂的合金鍍

層，合金鍍層中的鋁鎂為添加的主要合金元素，均不會太低，所以本標準就沿用了GB/T

12689.12《鋅及鋅合金化學分析方法鉛、鎘、鐵、銅、錫、鋁、砷、銻、鎂、鑭、鈰

量的測定》標準中Al和Mg元素含量的檢出限。僅供參考

鍍層褪鍍液中鋅基體干擾情況的驗證。

鍍層褪鍍液中鋅為基體元素，鋁和鎂為添加的主要合金元素，基體干擾情況的驗證方法

如下，吸取（0、1.0、2.0、3.0）mL鋅基體溶液于100mL容量瓶中，加入1mLAl、

Mg標準儲備液，用退鍍液稀釋至刻度，搖勻待測，實驗結果如表1。

表1基體干擾實驗/（μg/mL）

加入鋅基體量/mL