新型含Mg鍍鋅層微觀組織及耐蝕機(jī)理研究.pdf

1、為了進(jìn)一步提高連續(xù)熱浸鍍鋅層的耐蝕性能，本研究以熱力學(xué)分析和相圖計(jì)算為基礎(chǔ)，結(jié)合熔體的流動(dòng)性測(cè)量，設(shè)計(jì)了新型耐蝕鍍鋅層的成分。以GI（Zn-0.2wt％）生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，采用連續(xù)熱浸鍍鋅模擬機(jī)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(duì)鍍層微觀組織進(jìn)行表征、耐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，探討了鍍層耐蝕機(jī)理。
　　 Zn-Al-Mg三元計(jì)算相圖表明

2、，在常規(guī)鍍鋅溫度(460℃)附近，Zn-Al-Mg三元計(jì)算相圖等溫截面富鋅角區(qū)域存在一個(gè)液相區(qū)，證實(shí)所設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)性測(cè)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(dòng)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(dāng)鋅池中Mg含量達(dá)到3wt％時(shí)，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(zhǎng)。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(zhǎng)，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(shí)驗(yàn)條件下，相對(duì)GI鍍層，耐蝕性能提高2倍以上。當(dāng)Mg含量小于2wt％時(shí)，ZM鍍鋅層的耐蝕性能隨Mg含量增加，當(dāng)Mg含量超過2wt％時(shí)，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?yàn)?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(xué)阻抗譜(EIS)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在整個(gè)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(dāng)鍍鋅層中Mg含量為1wt％時(shí)，Zn-0.2wt％Al-1wt％Mg(ZM1)在整個(gè)腐蝕過程中以Zn晶體腐蝕為主;當(dāng)Mg含量為2wt％時(shí)，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(dāng)Mg含量為3wt％時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(dāng)Mg

7、含量小于2wt％時(shí)，腐蝕產(chǎn)物不存在剝落，而Mg含量為3wt％時(shí)，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(hù)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(dāng)鋅池中Mg含量為1wt％時(shí)，Zn-Al-Mg-La鍍層由MgZn2、Zn以及L

8、a組成;當(dāng)鋅池中Mg含量大于1wt％時(shí)，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(dāng)鋅池中Mg含量達(dá)到3wt％時(shí)，鍍層完全由(Zn+MgZn2)共晶體組成。鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)GI鍍層，Zn-Al-Mg-La鍍層初出紅銹時(shí)間提高2倍以上，當(dāng)鋅池中La含量為0.07wt％、Mg含量為2wt％時(shí)，Z