热镀锌铝镁镀层的组织结构及应用浅析

热镀锌铝镁镀层的组织结构及应用浅析
摘要：本文介绍了国内外锌铝镁镀层的发展、应用情况，锌铝镁镀层的在应用中具有耐腐蚀性好、自愈性的优点，相对于纯锌镀层具有更好耐蚀性能。

对热镀锌铝镁镀层的组织和耐蚀原理进行探究，镀层中的铝、镁更易形成化合物，减小镀层腐蚀面积，有效抑制腐蚀进度。

关键字：热镀锌铝镁；耐蚀性能；镀层
1.引言
在日常的生活和工作中，热浸镀是钢铁耐蚀防护的一种主要方法，但随着技术水平的进步和对耐蚀性要求的提高，传统的热镀锌已经不能满足实际的需要，在锌液中添加铝、镁、稀土、镍、钛、锰、铋等合金镀层以及特殊性能的镀层，也受到了不同程度的重视，这些镀层的耐蚀性要比传统热镀锌有很大的提高，但生产工艺较为复杂，且生产和研究成本较高，在国内的运用还不是特别广泛，因此，研究生产成本与传统热镀锌相当、耐蚀性较高的新镀层是非常有必要的，也是该领域发展的方向之一。

2.热镀锌铝镁的发展及应用
2.1国外热镀锌铝镁发展情况
近年来，日本、欧美国家针对锌铝镁合金镀层方面进行的大量的研究，并取得了大量的成果。

关于锌铝镁的初次尝试是在20世纪60年代左右，由美国一公司进行的，但是第一批大型试验生产线是在日本建立，因此国外锌铝镁合金镀层方面的发展较早，时间较长，也较为成熟。

为了进一步研究新型镀层锌铝镁体系的合金镀层腐蚀机理和耐蚀性，提高镀锌层的防护作用，开发新型的合金镀层，各国学者专家对此类镀层进行了各种各样的研究，并取得了多方面的进展。

2.2国内热镀锌铝镁研究进程
我国对于合金镀层的应用多数为锌铁、铝锌和铝硅等合金镀层，锌铝镁镀层的应用较为少见，对于同时加入多种合金元素领域涉及并不广泛。

近年来，我国对新型镀层的开发与研究逐渐发展起来，但还的落后于发达国家，且在实际生产中的应用少有厂家推广。

所以，在开发新型镀层方面需要科研人员不断的探索，从新型镀层和各种耐蚀机理两方面着手，为我国新型镀层的开发、研究及应用奠定坚实的基础。

2.3锌铝镁镀层的应用与优势
锌铝镁镀层的应用具有广泛前景，其镀层基板生产的彩涂板较传统纯锌镀层基板生产的彩涂板具有更长的使用寿命，并在耐蚀性、点焊性、涂装性、成形性方面更加适用于汽车板的应用，能够减少异种材料间实施粘合时容易出现的电偶腐蚀问题。

除了在汽车行业的应用，锌铝镁镀层在电力设备、铁路、高速公路护栏、电缆管道、仓储设备、太阳能电池支架以及空调地板等领域均具有广泛的应用意义，其优势除了以上提到的性质外，还具有高平面耐蚀性、高切口耐蚀性的特点，可以应用于各种冷弯型钢、焊管以及开孔率较大的部件等领域。

尽管锌铝镁镀层的研究应用还处于初级阶段，但成效已经较为明显，并在未来一段时间内具有更加广阔的发展空间。

3.镀层组织结构及防腐原理
3.1热浸镀锌铝镁镀层组织结构分析
锌铝镁镀层组织结构主要受退火温度、入锅温度以及热浸镀时间等工艺条件
的影响，通常情况下，镀层的厚度会取决于锌液温度和热镀时间，会随着锌液的
温度升高而升高，随着热镀时间的增加而增加，但如果低于或者高于这个界限，
反而会出现镀层表面状态变差的情况。

锌铝镁镀层是由典型的共晶相、块状相以
及针状相组成，同时还存在一定的典型粒状相，共晶相位树枝晶结晶组织，有两
相间隔组成，占据了镀层表面的大部分面积。

3.2热浸镀锌铝镁镀层防腐原理
热浸镀锌铝镁镀层的防腐原理主要包含热浸镀锌铝镁镀层电化学腐蚀、热浸
镀锌铝镁镀层加速腐蚀以及热浸镀锌铝镁镀层的切边腐蚀三个方面。

第一个方面
主要是由于锌铝镁镀层表面组织和变化使纯锌相的面积缩小，由于锌铝镁镀层中
铝与镁更容易形成能够减缓腐蚀进行的化合物，这样就减少了锌铝镁镀层中腐蚀
电极的有效作用面积，并且降低了锌的溶解速度和腐蚀电流的密度；第二方面主
要是指通过对镀层表面产生的腐蚀产物及腐蚀产物的化合物的分析结果得知，其
能够有效的降低合金镀层的腐蚀效率，也验证了锌铝镁镀层具有良好的耐蚀性能；最后一方面指的是锌铝镁镀层中合金元素的存在有效的抑制了阴极反应，切边在
长期腐蚀中更少的溶解，从而使得表面分层扩散驱动力变小，提高了防腐效率。

锌铝镁镀层钢板的边部具有自愈性，能够改善纯锌镀层钢板边部耐蚀性不足的弱点。

4.工艺特点
热度锌铝镁可采用美钢联法工艺，锌铝镁镀液温度一般不应超过600 ℃。

锌
铝镁镀液中铝、镁的活性较强，需要保持镀液表面不被氧化，进而保证锌铝镁镀
层钢板的表面质量。

锌铝镁镀层结构对其耐蚀、加工性能的影响很大，需要在镀
后进行控制冷却。

另外，可对锌铝镁镀层采取钝化、预磷化等后处理来获取更好
的表面质量。

由于热镀锌铝镁镀层中含有二元共晶相和三元共晶相，主要由枝晶状组织和
合金层组成，枝晶状分布于镀层的整个截面上，合金层较薄；其次，热镀锌铝镁
镀层中由于铝、镁元素的存在，使得纯锌相的面积缩小，腐蚀时镀层中的铝、镁
更易形成化合物，只有纯锌相发生腐蚀，因此镀层腐蚀的有效面积减小，从而使
腐蚀电流密度降低，相比较纯锌镀层具有更好的耐蚀性；再次，镁的存在加强切
边腐蚀过程中的阴极保护作用，形成氧化铝薄膜减少锌液的氧化，减少反应所需
要的温度和能量，改善加工性能，但对反应所需要的温度、湿度等条件有了更高
层次的要求，即对反映环境的要求较为苛刻。

5.结语
对于热镀锌铝镁镀层的组织和耐蚀性能的研究，是我国板带热镀领域发展的
主要方向之一，利用先进的科技手段和实验方法，促进锌铝镁镀层工艺的发展，
得到更好的耐腐蚀板带产品，从而有效的提高板带制品的耐蚀性能，增强使用寿命，为节约资源，绿色发展做出贡献，进一步实现我国可持续发展战略。

参考文献：
[1]林源.热镀锌铝镁镀层的组织和耐蚀性能[J].金属热处理，2014
[2]袁训华.热镀锌铝镁镀层的切边保护性能和耐腐蚀机理[J].中国有色金属学报，2015
[3]林源.热浸镀锌铝镁镀层组织结构与耐蚀机理研究[J].昆明理工大学，2014
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[5]李峰.锌铝镁镀层钢板的研究进展[J].轧钢，2013。