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,能適應許多腐蝕嚴重的地區(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一步的調(diào)查研究,目前,幾乎沒有關于Zn-Al-Mg鍍層合金層的描述在公開文獻中。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、電化學工作站等設備儀器

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)律進行了研究分析,并與其他合金鍍層進行了對比,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,實驗表明: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。本實驗中

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鋅池中后促進了界面反應,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)擴散通道理論:Zn-6%Al和Zn-6%Al-3%Mg合金鍍層形成初期,擴散通道沿共軛線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的加入阻礙了擴散通道隨著時間延長逐漸向兩擴散組元成分點連線移動的趨勢,減少了鋅液進入合金層,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,主要受擴散反應控制。
　　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,當液相成分到達共晶點成分后發(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)生共晶反應生成Zn/Al/MgZn2三元共晶。
　　從浸泡腐蝕、電化學腐蝕、中性鹽霧腐蝕實驗結(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而促進了向Zn5(OH)8Cl2