Mg對熱浸鍍鋅鋁合金鍍層影響的研究.pdf

1、熱浸鍍鋅鋁鎂合金鍍層是目前工業(yè)制造中出現(xiàn)的一種很有市場前景的新型環(huán)保鍍層,鋅鋁鎂合金鍍層具有優(yōu)良的耐蝕性能,能適應(yīng)許多腐蝕嚴(yán)重的地區(qū)和環(huán)境。近年來,國內(nèi)外對于鋅鋁鎂合金鍍層開展了一定的研究工作,主要集中在了耐蝕性方面,并未對鍍層本身做進(jìn)一步的調(diào)查研究,目前,幾乎沒有關(guān)于Zn-Al-Mg鍍層合金層的描述在公開文獻(xiàn)中。而本文中將借助掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、X射線衍射分析儀(XRD)、中性鹽霧箱、電化學(xué)工作站等設(shè)備儀器

2、,對熱浸鍍鋅鋁鎂合金鍍層的鍍層合金層、鍍層凝固組織的形貌成分以及生長規(guī)律進(jìn)行了研究分析,并與其他合金鍍層進(jìn)行了對比,研究這些合金鍍層的耐蝕性及原因。
　　通過選用不同的助鍍劑及助鍍參數(shù)確定了不同合金成分鍍層的熱浸鍍工藝,實(shí)驗(yàn)表明:Al和Mg加入到純鋅鋅池中后,可以增加鋅池中的熔體的流動性和光澤度,Zn-6％Al-3%Mg合金鍍層平滑光亮,無表面質(zhì)量缺陷。但Mg的加入量過高后,會使鍍層的表面質(zhì)量很難控制,甚至出現(xiàn)漏鍍等現(xiàn)象。本實(shí)驗(yàn)中

3、選用成分為ZnCl2:107g/L、NH4Cl:100g/L、SnCl2:80g/L的助鍍劑對于鋅鋁鎂合金鍍層的助鍍效果最好。最佳助鍍溫度為70℃,最佳助鍍時間為120s。
　　通過研究發(fā)現(xiàn),在Zn-6%Al和Zn-6%Al-3%Mg合金鍍層中合金界面層組成主要是Fe-Al-Zn化合物,Fe-Al-Zn合金界面層阻礙了脆性Fe-Zn層的形成。Mg加入Zn-6%Al鋅池中后促進(jìn)了界面反應(yīng),縮短了合金層出現(xiàn)所需時間,并使合金層的生長更

4、加致密均勻,穩(wěn)定合金層使其不被液相侵蝕破碎。根據(jù)擴(kuò)散通道理論:Zn-6%Al和Zn-6%Al-3%Mg合金鍍層形成初期,擴(kuò)散通道沿共軛線tie-line穿過合金成分液相與Fe-Al化合物構(gòu)成的兩相區(qū),進(jìn)入Fe-Al化合物的單相區(qū),使得一定時間內(nèi)鐵基上形成連續(xù)層狀致密的Fe-Al合金層,而Mg的加入阻礙了擴(kuò)散通道隨著時間延長逐漸向兩擴(kuò)散組元成分點(diǎn)連線移動的趨勢,減少了鋅液進(jìn)入合金層,穩(wěn)定了合金層。Zn-6%Al-3%Mg鍍層合金層隨著時間

5、延長而增厚,合金層的生長呈拋物線規(guī)律,主要受擴(kuò)散反應(yīng)控制。
　　鋅池中Mg的加入量在3%以內(nèi)時,Zn-6%Al合金鍍層凝固過程為:先出現(xiàn)初生富Al的fcc相,隨后富Zn的hcp相作為第二相在鍍層中形核生長,當(dāng)液相成分到達(dá)共晶點(diǎn)成分后發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,生成了Zn/Al/MgZn2三元共晶。鍍層中Mg含量在3%~4%之間,凝固生成的第二相為MgZn2而不再是Zn-hcp;當(dāng)Mg超過4%,凝固過程中MgZn2作為初生相率先在鍍層中形核,第二

6、相為Al-fcc,最后發(fā)生共晶反應(yīng)生成Zn/Al/MgZn2三元共晶。
　　從浸泡腐蝕、電化學(xué)腐蝕、中性鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):Al加入鋅池時,鍍層的耐蝕性有了的明顯提高,而Zn-6%Al鍍層的耐腐蝕性能隨著加入的Mg含量升高而提高,Zn-6%Al-3%Mg的合金鍍層腐蝕速率最低,具擁有的耐蝕性最好,但加入的Mg過高后耐蝕性會有明顯下降。通過腐蝕產(chǎn)物對比發(fā)現(xiàn),Mg的加入主要抑制了Zn(OH)2向ZnO而促進(jìn)了向Zn5(OH)8Cl2