Mg对热浸镀锌铝合金镀层影响的研究

摘要

热浸镀锌铝镁合金镀层是目前工业制造中出现的一种很有市场前景的新型环保镀层,锌铝镁合金镀层具有优良的耐蚀性能,能适应许多腐蚀严重的地区和环境。近年来,国内外对于锌铝镁合金镀层开展了一定的研究工作,主要集中在了耐蚀性方面,并未对镀层本身做进一步的调查研究,目前,几乎没有关于Zn-Al-Mg镀层合金层的描述在公开文献中。而本文中将借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)、中性盐雾箱、电化学工作站等设备仪器,对热浸镀锌铝镁合金镀层的镀层合金层、镀层凝固组织的形貌成分以及生长规律进行了研究分析,并与其他合金镀层进行了对比,研究这些合金镀层的耐蚀性及原因。
　　通过选用不同的助镀剂及助镀参数确定了不同合金成分镀层的热浸镀工艺,实验表明:Al和Mg加入到纯锌锌池中后,可以增加锌池中的熔体的流动性和光泽度,Zn-6％Al-3%Mg合金镀层平滑光亮,无表面质量缺陷。但Mg的加入量过高后,会使镀层的表面质量很难控制,甚至出现漏镀等现象。本实验中选用成分为ZnCl2:107g/L、NH4Cl:100g/L、SnCl2:80g/L的助镀剂对于锌铝镁合金镀层的助镀效果最好。最佳助镀温度为70℃,最佳助镀时间为120s。
　　通过研究发现,在Zn-6%Al和Zn-6%Al-3%Mg合金镀层中合金界面层组成主要是Fe-Al-Zn化合物,Fe-Al-Zn合金界面层阻碍了脆性Fe-Zn层的形成。Mg加入Zn-6%Al锌池中后促进了界面反应,缩短了合金层出现所需时间,并使合金层的生长更加致密均匀,稳定合金层使其不被液相侵蚀破碎。根据扩散通道理论:Zn-6%Al和Zn-6%Al-3%Mg合金镀层形成初期,扩散通道沿共轭线tie-line穿过合金成分液相与Fe-Al化合物构成的两相区,进入Fe-Al化合物的单相区,使得一定时间内铁基上形成连续层状致密的Fe-Al合金层,而Mg的加入阻碍了扩散通道随着时间延长逐渐向两扩散组元成分点连线移动的趋势,减少了锌液进入合金层,稳定了合金层。Zn-6%Al-3%Mg镀层合金层随着时间延长而增厚,合金层的生长呈抛物线规律,主要受扩散反应控制。
　　锌池中Mg的加入量在3%以内时,Zn-6%Al合金镀层凝固过程为:先出现初生富Al的fcc相,随后富Zn的hcp相作为第二相在镀层中形核生长,当液相成分到达共晶点成分后发生共晶转变,生成了Zn/Al/MgZn2三元共晶。镀层中Mg含量在3%~4%之间,凝固生成的第二相为MgZn2而不再是Zn-hcp;当Mg超过4%,凝固过程中MgZn2作为初生相率先在镀层中形核,第二相为Al-fcc,最后发生共晶反应生成Zn/Al/MgZn2三元共晶。
　　从浸泡腐蚀、电化学腐蚀、中性盐雾腐蚀实验结果发现:Al加入锌池时,镀层的耐蚀性有了的明显提高,而Zn-6%Al镀层的耐腐蚀性能随着加入的Mg含量升高而提高,Zn-6%Al-3%Mg的合金镀层腐蚀速率最低,具拥有的耐蚀性最好,但加入的Mg过高后耐蚀性会有明显下降。通过腐蚀产物对比发现,Mg的加入主要抑制了Zn(OH)2向ZnO而促进了向Zn5(OH)8Cl2·H2O转变,大大提高了镀层的耐腐蚀性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1热浸镀锌工艺

1.2 热浸镀锌合金镀层的种类

1.3 镀层生长动力学

1.4 热浸镀锌合金镀层的耐腐蚀性

1.5 研究意义及内容

第2章 实验方法

2.1 热浸镀实验

2.2 腐蚀实验

2.3 样品观察

第3章 热浸镀锌助镀工艺的研究

3.1 前言

3.2助镀剂及助镀工艺参数的选择

3.3 热浸镀样品观察

3.4 本章小结

第4章 Mg对镀层合金层生长的影响

4.1前言

4.2 合金镀层观察

4.3 浸镀时间对合金镀层的影响

4.4 Zn-6%Al及Zn-6%Al-3%Mg镀层界面层的观察

4.5扩散通道对于合金层形成及变化过程的描述

4.6合金层动力学分析

4.7本章小结

第5章 Mg对镀层凝固组织的影响

5.1前言

5.2 镀层组织形貌

5.3 镀层凝固组织观察

5.4本章小结

第6章 Mg对合金镀层耐蚀性的影响

6.1前言

6.2全浸泡腐蚀

6.3电化学腐蚀试验

6.4中性盐雾腐蚀试验

6.5本章小结

全文总结

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间发表论文