新型含Mg鍍鋅層微觀組織及耐蝕機理研究.pdf

1、為了進一步提高連續(xù)熱浸鍍鋅層的耐蝕性能，本研究以熱力學分析和相圖計算為基礎，結合熔體的流動性測量，設計了新型耐蝕鍍鋅層的成分。以GI（Zn-0.2wt％）生產(chǎn)工藝為基礎，采用連續(xù)熱浸鍍鋅模擬機制備了Zn-0.2wt％Al、Zn-0.2wt％Al-Mg、Zn-0.2wt％Al-La以及Zn-0.2wt％Al-Mg-La四種鍍層，并對鍍層微觀組織進行表征、耐蝕性能進行評價，探討了鍍層耐蝕機理。
　　 Zn-Al-Mg三元計算相圖表明

2、，在常規(guī)鍍鋅溫度(460℃)附近，Zn-Al-Mg三元計算相圖等溫截面富鋅角區(qū)域存在一個液相區(qū)，證實所設計的鍍層成分是適合連續(xù)熱浸鍍鋅的。Al含量為0.2wt％的Zn-Al-Mg計算相圖垂直截面表明鍍鋅層的微觀組織由Zn+(Zn+Mg2Zn11)共晶組織組成。
　　 鋅液流動性測量表明，Mg（1-3wt％）、La（0.04-0.1wt％）加入鋅池中能夠提高鋅液的流動性，從而提高鋼板的可鍍性。
　　 鍍鋅層中Mg含量由1w

3、t％增加到3wt％，Zn-0.2wt％Al-（1-3wt％）Mg(ZM)鍍層表面形貌相同，由平行形貌的(Zn+MgZn2)共晶組織組成，鍍層中(Zn+MgZn2)共晶體的數(shù)量增加;當鋅池中Mg含量達到3wt％時，Zn-0.2wt％Al-3wt％Mg(ZM3)鍍層完全由(Zn+MgZn2)共晶組織組成。
　　 鋅池中的Mg影響Zn和MgZn2的生長。隨著Mg含量增加，Zn的形貌由塊狀變成條狀最后變成網(wǎng)狀，而MgZn2的形貌則由棒狀

4、變成網(wǎng)狀。此外，鋅池中的Mg也影響Fe2Al5抑制層的生長，使其變薄、厚度不均勻。
　　 Mg顯著地提高鍍層的耐蝕性能。在鹽霧實驗條件下，相對GI鍍層，耐蝕性能提高2倍以上。當Mg含量小于2wt％時，ZM鍍鋅層的耐蝕性能隨Mg含量增加，當Mg含量超過2wt％時，由于鍍層中形成富Mg的過共晶區(qū)域，耐蝕性能反而下降。耐蝕性能順序為:ZM2（Zn-0.2wt％Al-2wt％Mg）＞ZM1(Zn-0.2wt％Al-1wt％Mg)＞ZM3

5、＞GI。
　　 ZM鍍鋅層具有優(yōu)異的耐蝕性能的根本原因是由于Mg抑制晶界腐蝕以及形成致密的腐蝕產(chǎn)物。電化學阻抗譜(EIS)實驗結果表明，在整個腐蝕過程中，GI鍍層一直以晶界腐蝕為主，而ZM鍍鋅層的晶界腐蝕受到抑制。隨著鍍鋅層中Mg含量增加，ZM鍍鋅層優(yōu)先腐蝕區(qū)域是不同的。當鍍鋅層中Mg含量為1wt％時，Zn-0.2wt％Al-1wt％Mg(ZM1)在整個腐蝕過程中以Zn晶體腐蝕為主;當Mg含量為2wt％時，ZM2鍍層由腐蝕初期的

6、輕微的局部腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚋g;當Mg含量為3wt％時，ZM3鍍層由腐蝕初期的均勻腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)楦籑g區(qū)域的局部腐蝕。Mg顯著地提高鍍鋅層腐蝕產(chǎn)物的致密性，特別在鹽霧實驗條件下，Mg還有助于致密性腐蝕產(chǎn)物的形成。在線性極化腐蝕條件下，Mg主要提高腐蝕產(chǎn)物的致密性而不改變腐蝕產(chǎn)物的成分;在鹽霧腐蝕條件下，Mg有助于致密的Zn5(OH)8Cl2.H2O的形成，特別是Mg含量為2wt％，腐蝕產(chǎn)物幾乎由片狀的Zn5(OH)8Cl2.H2O組成，當Mg

7、含量小于2wt％時，腐蝕產(chǎn)物不存在剝落，而Mg含量為3wt％時，由于富Mg區(qū)域存在，腐蝕產(chǎn)物成片狀剝落，從而降低腐蝕產(chǎn)物的保護效果。
　　 鋅池中La含量為（0.04-0.1wt％），并不改變GI鍍層相成分及微觀組織，但能提高鍍層的耐蝕性能，鋅池中最佳La含量為0.04-0.07wt％。
　　 微量的稀土La加入ZM鋅池中改變了鍍層的相成分。當鋅池中Mg含量為1wt％時，Zn-Al-Mg-La鍍層由MgZn2、Zn以及L

8、a組成;當鋅池中Mg含量大于1wt％時，Zn-Al-Mg-La鍍層由MgZn2、Mg2Al3、Zn、La組成，其中La偏聚于鍍層表面。隨著鋅池中Mg含量增加，Zn-Al-Mg-La鍍層中(Zn+MgZn2)共晶體的數(shù)量增加，當鋅池中Mg含量達到3wt％時，鍍層完全由(Zn+MgZn2)共晶體組成。鹽霧實驗結果表明，相對GI鍍層，Zn-Al-Mg-La鍍層初出紅銹時間提高2倍以上，當鋅池中La含量為0.07wt％、Mg含量為2wt％時，Z