铝硅熔体与镀覆Q235钢的润湿行为

目的 探究锡锌合金镀层对铝硅熔体与Q235钢润湿行为的影响。方法 通过磁控溅射法和热浸镀法在Q235钢基底表面镀覆不同厚度(190~5 500 nm)的锡锌合金镀层。采用改良座滴法测试700 ℃下铝硅熔体与不同表面处理的Q235钢基底的润湿行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对凝固润湿试样截面和表面组织及成分进行表征分析。结果 700 ℃时铝硅熔体与未镀覆基底为部分润湿,初始接触角和终态接触角分别为88°和66°。施加190 nm锡锌合金镀层后,初始铺展速率明显增大,终态接触角约为13°,并在铺展前沿形成前驱膜;随着镀层厚度的增加,终态接触角减小,熔体铺展速率及前驱膜宽度增大,1 680 nm时趋于完全润湿(终态接触角约为2°)。铝硅熔体与未镀覆钢基底界面反应产物为Fe2Al5相和Al8Fe2Si相,反应层垂直界面向熔体侧快速生长而隔离熔体铺展前沿与基底的接触。施加镀层会促进反应层(Fe2Al5相和Al8Fe2Si相)沿铺展前沿快速生长,前驱膜表层主要为Al8Fe2Si相。镀层过厚(5 500 nm)的凝固润湿试样界面附近存在分离的低熔点锡相。结论 锡锌合金镀层主要通过改变界面反应层生长及润湿三相线组态而影响铝硅熔体与Q235钢的润湿行为。锡锌合金镀层能有效改善铝硅熔体与Q235钢的润湿性,有助于铺展前沿前驱膜的形成。随着镀层厚度的增加,熔体铺展速率增大,终态接触角减小。趋于完全润湿(1 680 nm镀层)后继续增大镀层厚度对润湿行为无明显影响,但过厚的镀层会促进低熔点锡相在凝固界面附近形成,这会弱化界面结合。