高耐蚀锌铝镁镀层研究现状

从锌铝镁镀层的熔池界面反应、镀层组织、表面和切边腐蚀机理、腐蚀产物类型变化等方面, 对高耐蚀锌铝镁镀层的研究进展进行了详细分析. 根据Al成分含量的不同, 将商用及实验室锌铝镁镀层分为"低铝"、"中铝"和"高铝"锌铝镁三种类型: 不同类型的锌铝镁镀层的金属间化合物层生长动力学存在差异, 为了控制镀层厚度, 应合理控制浸镀时间、温度与熔池成分; 凝固组织也存在差异, "低铝"与"中铝"会析出Al或Zn初晶、Zn/MgZn₂二元共晶组织、Zn/MgZn₂/Al三元共晶组织, "高铝"会产生富Al枝晶、枝晶间富Zn相、Mg₂Si相、MgZn₂相, 不产生共晶组织; 发生表面腐蚀时, "低铝"与"中铝"中MgZn₂相先电离, 并生成碱性锌盐、双层氢氧化物等致密的腐蚀产物, 抑制腐蚀; 发生切边腐蚀时, 锌铝镁会出现自修复现象, 在切边钢基或镀层破损处形成碱性锌盐, 保护基体.      

冷却速度对锌铝镁镀层组织及耐蚀性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电化学工作站、中性盐雾试验等手段研究了3种不同冷却速度(5℃/s、10℃/s和20℃/s)对锌铝镁镀层组织及耐蚀性能的影响.结果表明:热浸镀获得锌铝镁镀层截面组织由块状富Zn相、Zn-MgZn2二元共晶相和细小的Zn-MgZn2-Al三元共晶相组成;随着冷速的提升,锌铝镁镀层表...     

热浸镀低合金高强钢Zn-Al-Mg镀层的组织结构表征

 热浸镀锌铝镁镀层因其具有更优异的切口保护性能和耐腐蚀性能等而被广泛应用于汽车和家电领域,而锌铝镁镀层钢板的耐蚀性与其物相组成密切相关。因此,为了更好地研究热浸镀低合金高强钢Zn-Al-Mg镀层表面与截面的微观组织与物相结构组成,利用聚焦离子束(FIB)对镀层截面进行了微区加工和精抛,制备出了平整光亮无应力的待观察面。首先利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)初步分析了锌铝镁镀层表面与截面的微观组织形貌与成分,再利用电子背散射衍射技术(EBSD)菊池花样标定准确判定了锌铝镁镀层的物相结构与组成。研究表明,锌铝镁镀层表面与截面物相构成相同,均是由粗大枝晶状的初生富Zn相、相对细小鱼骨状或枝晶状的Zn-Mg二元共晶相和更为细小颗粒状或条状Zn-Mg-Al三元共晶相构成。另外还发现,在块状的初生富Zn相中均匀弥散分布着大量的纳米析出颗粒富Al相。经EBSD菊池花样标定准确判定了热浸镀锌铝镁镀层的物相结构,其中粗大枝晶状的初生富Zn相为具有密排六方结构的Zn相,相对细小鱼骨状或枝晶状的Zn-Mg二元共晶相为具有相同密排六方结构的Zn-MgZn₂,更为细小颗粒状或条状Zn-Mg-Al三元共晶相为Zn-MgZn₂-Al。另外,初生Zn相中析出的纳米级富Al相颗粒有效地提升了镀层的表面硬度。同时,在初生Zn相和共晶相的边缘均覆盖着一层MgZn₂相,该相可以有效地延缓腐蚀进程。     

Mg对Zn--11%Al合金镀层凝固组织及合金层生长的影响

将工业纯铁分别在510℃的Zn-11% Al、Zn-11% Al-1.5% Mg、Zn-11% Al-3% Mg和Zn-11% Al-4.5% Mg合金熔池中进行不同时间的热浸镀,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等仪器设备,研究Mg含量对Zn-11% Al合金镀层凝固组织和镀层中Fe-Al合金层生长的影响.结果表明:Zn-11% Al合金镀层凝固组织由富Al相和Zn/Al二元共晶组成;随着Zn-11% Al-x% Mg合金中Mg含量的增加,合金镀层的凝固组织中逐渐出现Zn/Al/MgZn₂三元共晶、块状MgZn₂相和Al/MgZn₂二元共晶.四种合金镀层中合金层主要由Fe₂Al₅Zn_x和FeAl₃Zn_x相组成,合金层的厚度随浸镀时间的增加而增加,Mg含量的增加使Fe-Al合金层生长速率指数和生长速率降低.在Zn-11% Al合金镀层中Fe-Al合金层形成的初期,可形成致密稳定的Fe-Al化合物层;热浸镀120 s后,扩散通道的移动使Fe-Al化合物层失稳破裂.Zn-11% Al-x% Mg合金中Mg元素可明显推迟液Zn进入镀层中Fe-Al合金层的时间,使Fe-Al合金层更加稳定和致密.      

锌铝镁镀层表面黑点耐蚀性能的试验研究

采用中性盐雾试验对锌铝镁镀层表面黑点样品、锌铝镁镀层表面正常样品以及纯锌镀层样品的耐蚀性进行了对比测试,锌铝镁镀层表面黑点样品和锌铝镁镀层表面正常样品经2000 h及4000 h的中性盐雾腐蚀试验后在镀层表面均未出现红锈,而纯锌样品在2000 h已经出现明显红锈,到4000 h红锈量明显增多。使用扫描电镜及能谱仪对锌铝镁镀层的黑点部位和正常部位进行了分析,结果表明黑点部位富集了大量细小、富镁的共晶组织,由于这些细小的共晶组织与正常部位的条片状共晶组织对光的反射存在差异,同时富镁的共晶组织容易被空气中的氧气氧化形成黑色的氧化物,由此导致其目视差异呈黑点。盐雾试验结果表明,黑点部位的耐蚀性能并无恶化,锌铝镁镀层的黑点样品与正常样品同样具有较好的耐蚀性能。     

锌铝镁镀层汽车板镀层相的X射线衍射分析

为了对锌铝镁镀层汽车板镀层相进行表征,进而指导生产现场工艺调整及优化,首先采用X射线衍射仪(XRD)对测试参数进行了优化,然后根据最优测试参数,对7种不同镀层质量的锌铝镁镀层汽车板镀层相组成进行了定性定量分析。结果表明,优化后的锌铝镁镀层XRD相分析的最佳测试参数为小角掠射模式,窄狭缝,步长0.02°~0.04°,扫描速度不大于2°/min,扫描角度范围40°~51.5°。对7种不同镀层质量的锌铝镁镀层试样进行分析,发现物相组成相同,均由Zn、MgZn₂和AlMg₄Zn₁₁组成;镀层质量在50g/m²以下时,随着镀层质量的增加,镀层相中MgZn₂和AlMg₄Zn₁₁的质量分数先增大后减小,但差别不大;镀层质量从50g/m²增加到70g/m²时,镀层相中Zn的质量分数降低,MgZn₂和AlMg₄Zn₁₁的质量分数均增加,且MgZn₂的增长速率大于AlMg₄Zn₁₁。常规的XRD只能进行初步的半定量分析,而实验通过优化仪器参数提高了XRD半定量精度,进而取代了传统的化学法进行定量分析,及时了解了镀层物相组成,实验结果将为生产现场进行镀层工艺优化提供理论指导。     

桥梁缆索用高强度Zn-10%Al-RE合金镀层钢丝耐蚀性能研究与应用

对桥梁缆索用高强度纯锌镀层、Zn-5%Al-RE合金镀层和Zn-10%Al-RE合金镀层钢丝的镀层组织及耐蚀性能进行了对比研究。研究结果表明,Zn-10%Al-RE合金镀层由于Al含量的提高,镀层中Zn-Al共晶相的比例较Zn-5%Al-RE合金镀层更大,且具有更多耐腐蚀的富铝相,说明其具有更好的耐蚀性能。从电化学分析和中性盐雾试验结果来看,纯锌镀层的自腐蚀电流密度约为Zn-10%Al-RE合金镀层的3倍,不同时间下的中性盐雾腐蚀失重为纯锌镀层的3.9～5.7倍,说明其在同一腐蚀环境中的耐蚀性能至少能够达到纯锌镀层的3倍以上。     

锌铝镁钢板表面黑点缺陷原因分析与控制

针对厚镀层锌铝镁产品出现的黑点缺陷,使用光学显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱、微区XRD对缺陷进行分析。结果表明,黑点位置富含共晶相,这是由于局部缺少凸出的先析出富锌相、共晶组织对光反射的特点以及镁化合物在空气中的氧化,导致其目视为黑色。使用中性盐雾试验对黑点样品及正常样品进行测试,并对其耐蚀机理进行了分析。结合现场工艺,通过优化冷却制度,增加镀层在凝固时的过冷度,抑制共晶相的局部富集,使该问题得到解决。     

锌铝镁钢板表面黑点缺陷原因分析与控制

针对厚镀层锌铝镁产品出现的黑点缺陷,使用光学显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱、微区XRD对缺陷进行分析。结果表明,黑点位置富含共晶相,这是由于局部缺少凸出的先析出富锌相、共晶组织对光反射的特点以及镁化合物在空气中的氧化,导致其目视为黑色。使用中性盐雾试验对黑点样品及正常样品进行测试,并对其耐蚀机理进行了分析。结合现场工艺,通过优化冷却制度,增加镀层在凝固时的过冷度,抑制共晶相的局部富集,使该问题得到解决。     

冷却速度对Al-Zn-Si-Mg镀层组织和耐蚀性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电化学试验、中性盐雾试验研究了10℃/s、15℃/s、25℃/s 3种冷却速度对Al-Zn-Si-Mg镀层组织及耐蚀性能的影响。结果表明：Al-Zn-Si-Mg镀层组织由富铝树枝晶(α-Al)、Al-Zn-MgZn2三元共晶相和富Si相组成；冷却速度由10℃/s提高至15℃/s时，Al-Zn-Si-Mg镀层的二次枝晶间距由21μm减少至12μm,共晶组织比例由21%提升至27%,中性盐雾出现红锈时间由4 536 h延长到4 872 h,耐蚀性提高；冷却速度由15℃/s提高至25℃/s时，Al-Zn-Si-Mg镀层的二次枝晶间距反而增大至15μm,且共晶组织比例减少至25%,中性盐雾出现红锈时间减少为3 864 h,耐蚀性下降。综合分析后认为：镀后冷却速度15℃/s的Al-Zn-Si-Mg镀层组织细小均匀，耐蚀性最好。     

Zn-Al-Mg 镀层的微观组织及相组成分析

Zn-Al-Mg镀层钢板具有优异的切口保护性能和耐大气腐蚀性能,但Zn-Al-Mg镀层的相组成至今尚存在争议。为了更好地控制Zn-Al-Mg镀层结构、镀层钢板的成形性和耐蚀性,利用SEM、XRD、GDS和TEM等设备分析了Zn-Al-Mg镀层钢板的微观组织,确定了Zn-Al-Mg镀层是由Zn、Al和MgZn₂三相组成。通过TEM分析发现,Zn-Al-Mg镀层与钢板的界面存在厚度为0.01 μm的Al-Fe合金层和厚度为0.1 μm的Zn-Mg合金层。     

热浸镀锌铝镁镀层开发及应用进展

过去20年,国际上成功商业化了热浸镀锌铝镁镀层。该镀层以Zn、Al、Mg三元合金为主,按Al含量的范围,可分成"低铝"、"中铝"、"高铝"3大类。因锌铝镁镀层具有高平面耐蚀性和高切口耐蚀性的特点,在建筑业和家电业得到了广泛的应用。同时锌铝镁镀层还具有摩擦因数低且稳定、以及镀层冲压磨损量少等特性,因此近年来在汽车工业的应用也正在逐渐拓展。简要回顾了锌铝镁镀层的发展历程,重点围绕镀层成分、组织、性能、应用等方面进行了介绍,并探讨了锌铝镁镀层未来发展趋势。     

Z1.6A1.6M合金镀层组织结构及性能研究

对Z1.6A1.6M合金镀层的组织结构、冷弯性能及抗盐雾腐蚀性能进行了分析。结果表明,Al和Mg元素的加入使镀层中含有富锌相、富铝相和三元共晶相;不同相在力学性能上存在差异,使镀层韧性下降,冷弯过程中镀层层间产生微小开裂;镀层抗盐雾腐蚀性能较强,MgZn2在表面富集提高了镀层的抗盐雾腐蚀能力。     

Mg,Si对热浸镀Zn-22.3Al合金凝固组织及耐蚀性的影响

通过添加少量Si元素配制了Zn-22.3Al-xSi(x=0,0.7,1.1,1.4,1.8,3.8)熔池及添加少量的Mg元素配制了Zn-22.3Al-1.1Si-yMg(y=0,0.2,0.4,0.6)熔池。在热浸镀后加工相应的合金试样,对合金试样进行盐雾实验和电化学实验,应用扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)分析等方法,研究了硅、镁对热浸镀Zn-22.3Al合金凝固组织及耐蚀性能的影响。实验发现,Zn-22.3Al-xSi合金凝固组织由η-Zn相、α-Al相、锌铝共析组织及铝硅共晶组织组成。硅的加入,明显改善了组织分布的均匀性。但是当硅含量超过1.1%时,凝固组织中开始析出块状硅,并随硅含量增加而增多。镁、硅的协同作用使得热浸镀Zn-22.3Al-1.1Si-yMg合金凝固组织中开始出现Zn/Al/Mg_2Zn_(11)三元共晶组织,随着镁含量的增加,锌铝共析组织不断增多,α-Al相、η-Zn相数量减少,尺寸增大;与此同时,Zn/Al/Mg_2Zn_(11)三元共晶组织数量也不断增多。当合金中镁含量达到0.6%时,凝固组织中出现了少量的Zn/Al/MgZn_2三元共晶,且铝硅共晶的尺寸稍有增大。随着镁含量的增加,腐蚀速率逐渐降低,即合金的耐蚀性能逐渐提高。     

热镀锌用锌铝镁合金的制备及组织结构分析

锌铝镁合金镀层具有优异的耐腐蚀性能、较高的切口自愈性和成形性能,高纯度锌铝镁合金的生产制备成为了国内外大型钢企的研究热点。河南豫光锌业有限公司采用工频感应炉制备了Zn-2%Al-2%Mg及Zn-5%Al-5%Mg两种热镀锌用锌铝镁合金,对其组织结构及成分偏析进行分析,表明合金组织呈均匀弥散分布,且无夹杂、氧化物存在; Zn-2%Al-2%Mg凝固组织主要由初生Zn相、Zn/MgZn_2二元共晶组织和Zn/MgZn_2/Al三元共晶组织组成; Zn-5%Al-5%Mg凝固组织中出现较多粗大的Al/MgZn_2二元共晶体和粗大的Mg_2Zn_(11)相。对Zn-2%Al-2%Mg进行重熔实验,结果表明重熔后无氧化渣存在;通过对合金锭横向及纵向进行取样分析,发现铝、镁横向偏析较小,纵向偏析在0.1%左右。本文对此次锌铝镁合金制备试验的详细过程及工艺参数进行了阐述,以期为相关研究人员提供参考。     

Z1．6A1．6M合金镀层组织结构及性能研究

对Z1．6A1．6M合金镀层的组织结构、冷弯性能及抗盐雾腐蚀性能进行了分析。结果表明,Al和Mg元素的加入使镀层中含有富锌相、富铝相和三元共晶相;不同相在力学性能上存在差异,使镀层韧性下降,冷弯过程中镀层层间产生微小开裂;镀层抗盐雾腐蚀性能较强,MgZn2在表面富集提高了镀层的抗盐雾腐蚀能力。     

半连续铸造7136超高强铝合金的组织特征及均匀化处理工艺

以半连续铸造7136铝合金为研究对象, 以铸态组织分析为基础, 采用双级均匀化. 结果表明: 与其他7×××系铝合金相比, 7136铝合金铸态组织没有明显的层片状α(Al)+T共晶相的特征, 也没有发现S相的存在. 基体中的弥散相为微米级的圆形或棒状MgZn₂相, Mg元素和Zn元素随着液态合金的凝固, 在Al基体中以MgZn₂相的形式析出, 为了平衡Mg元素和Zn元素的分配系数, Mg元素和Zn元素从液态向固态迁移, 这也是使得晶内Zn元素和Mg元素偏高的原因. 经过462℃, 24 h单级均匀化, 残留相大致消除. 随着均匀化时间的延长, 残留相有减少的趋势, 但作用相对较小. 经过450℃, 24 h+470℃, 24 h双级均匀化, 差示扫描量热法获取的峰值非常小, 晶间除了少量高熔点Al₇Cu₂Fe相残留, Al₂Cu等其他相已基本消除, 均匀化效果显著.      

烧结NdFeB永磁体磁控溅射镀Al的制备工艺及性能研究

采用直流磁控溅射方法在NdFeB磁体表面沉积纯Al镀层,研究溅射功率、基体温度对Al镀层结构和耐腐蚀性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)观察Al镀层的表面形貌,采用垂直拉伸法测量Al镀层与NdFeB基体之间的结合强度,采用动电位极化曲线和中性盐雾试验(NSS)研究Al镀层的耐腐蚀性能。结果表明,溅射功率越低,基体温度越高,Al镀层性能越好。采用溅射功率2.0kW、基体温度300℃制备的Al镀层表面平整、光滑,晶粒细小、致密,Al镀层与基体的结合强度可达到25.13 MPa;其耐腐蚀性能最佳,经过6d中性盐雾试验后仍完好,表面仅发生轻微点蚀。     

加热制度对锌铝镁镀层结构及耐蚀性的影响

利用光学显微镜、色差仪及盐雾试验箱研究了锌铝镁镀层在高温加热条件下,镀层组织、结构及镀层表面色差、失重量的变化规律。结果表明,加热温度在300℃以下时,镀层结构、色差未发生明显变化,失重量缓慢增长; 400℃加热温度下,锌铝镁共晶组织呈现变粗、片层间距变大的趋势,色差线性上升;500℃加热温度下,共晶组织出现明显沿钢基与镀层界面扩散的现象,试样表面几乎全部腐蚀。加热温度高于300℃后,镀层色差及耐腐蚀性随温度的升高呈现不利的变化趋势。     

镀锌铝镁产线关键设备的改造

介绍了河钢集团唐钢公司利用现有的3#热镀锌线,通过对关键设备的技术改造、功能完善和精度提升,生产镀锌铝镁新产品的全过程。近3年的生产实践表明,锌铝镁镀层产品合格率达到98%以上、防腐性能试验达到预期指标,取得了较好的经济效益和社会效益。