热浸镀锌镀层界面结构与性能研究
热浸镀55%al-zn合金镀层钢板的镀层结构及防腐蚀机理
热浸镀55%al-zn合金镀层钢板的镀层结构及防腐蚀机理
热浸镀55%Al-Zn合金镀层钢板是一种防腐蚀涂层，在钢板表
面形成一层由铁和铝与锌的合金组成的镀层。
这种镀层的主要成分是55%的铝，43.5%的锌和1.5%的硅。
镀层结构主要包括两部分：外层由铝和锌组成的合金层，内层是与钢板形成的金属铁素体和铝铁亚相层。
防腐蚀机理主要是通过镀层中的锌和铝的化学反应和电化学原理来起作用。
首先，镀层中的铝会与空气中的氧气和水反应，形成一层致密的氧化物层（铝酸盐层），该氧化物层能够阻断氧气和水的进一步渗透。
其次，镀层中的锌具有更活泼的电位，与钢板发生电化学反应，形成锌离子和电子。
锌离子会与空气中的氯离子等有害物质反应，形成一层稳定的锌盐层（锌铝酸盐层），该锌盐层能够隔离氧气和水的进一步侵蚀。
此外，由于55%Al-Zn合金涂层具有较大的阳极保护电位差，
当涂层受到损伤时，涂层中的铝和锌会优先溶解，形成阳极电流，保护钢板不受腐蚀。
总的来说，热浸镀55%Al-Zn合金镀层钢板通过氧化物层和锌
盐层的形成，以及阳极保护机制，阻止了氧气、水和有害物质对钢板的进一步腐蚀，从而达到了良好的防腐蚀效果。
热浸镀锌铝的界面反应及熔池的热力学研究
热浸镀锌铝的界面反应及熔池的热力学研究热浸镀锌广泛应用于提高钢材的耐蚀性，Zn-55%Al、Zn-5%等锌铝镀层的耐蚀性能要优于单一的锌、铝镀层。
由于锌铝熔池中铝的存在，导致钢基与熔池之间发生激烈的放热反应，同时镀层金属间化合物层快速增厚、熔池中产生大量的锌铝渣。
为控制钢基与熔池之间的快速反应，在熔池中加入硅和铜等合金元素，针对铁、锌、铝和硅之间的相互反应，测定了相应的相关系，研究了合金元素对镀层的影响，明确热浸镀锌铝中的界面反应和熔池中锌铝渣的形成机理，以利于改善镀层的组织结构。
试验测定了Zn-Fe-Cu三元体系450°C、620°C和800°C等温截面，在该体系中未发现三元化合物。
450°C等温截面中存在8个三相区，试验结果表明铜在Γ和δ<sub>Fe</sub>相中的溶解度分别为17.9at.%and15.2at.%，而在液相和ζ相中的溶解度很低。
这个结论证明了在热浸镀锌熔池中加入的铜含量达到1.0at.%时，将促使Γ和δ<sub>Fe</sub>相的形成，同时抑制ζ相生长。
在该体系620°C和800°C等温截面中分别存在4个三相区和3个三相区。
620°C时γ和Γ相形成连续固溶体，该连续固溶体在本研究中被命名为γ/Γ相。
620°C等温截面中δ<sub>Fe</sub>和δ<sub>Cu</sub>相伸入相图内部，所形成的(γ/Γ+δ<sub>Fe</sub>+δ<sub>Cu</sub>)三相区成分范围狭小。
在Zn-Al-Ni三元体系600°C等温截面中存在8个三相区，在该体系中同样未发现三元化合物。
镍在液相中的溶解度非常低，最大值未超过0.8at.%。
共存在该体系中的二元相AlNi和NiZn伸入相图内部，可以清晰的判断三相区(NiZn+AlNi+Ni<sub>3</sub>Zn<sub>14</sub>)和（AlNi<sub>3</sub>+AlNi+NiZn）存在于该等温截面中，同时在本研究中确定了AlNi,Al<sub>3</sub>Ni<sub>5</sub>和AlNi<sub>3</sub>相的三相平衡关系。
低碳钢表面热浸镀锌层的组织_李风
低碳钢表面热浸镀锌层的组织
李 风1 , 李殿凯 1 , 李明喜 1, 汪国华2 , 卜恒妹 2
(1.安 徽工业大学材料科学与工程学院 , 安徽 马鞍山 243002;2.安徽恒兴镀锌有限公司 , 安徽 马鞍山 243011)
摘 要 :利用传统的溶剂工艺在低碳钢表面热浸镀锌 。采用 X射线衍射仪和扫描电镜研究了低碳钢热浸镀 锌层的显微组织及相组成 。结果表明 , 热浸镀锌层的组织由基体向表面依次为 Γ(Fe5 Zn21 )相 、δ1 (FeZn7 )相 、ζ(FeZn13 )相和 η(Zn)相 ;镀层最表层出现异常的 Γ相 , 而 δ1 相合金层存在 η相 ;与基 体结合处的 Γ相呈白亮的线状 , 靠近表面则呈齿状 ;镀层不同部位的块状 δ1 相的致密度不同 , 远离 基体处比较疏松 ;棒状 ζ相分散在 η相中 。
钢铁材料的热浸镀锌处理 , 是使钢件表面镀一 层与基体结合力强 、耐腐蚀性好和装饰效果较好的 镀锌层 [ 1] 。由于 材料的宏观性能与其 微观结构密 切相关 , 而实际生产中锌 镀层的结构极 为复杂 [ 2] ,
因而对镀锌制品的微观结构尤其是镀层的相组成进 行深入 、细致的研究 , 为调整生产工艺 提供理论依 据 , 对促进新产品的开发与产量的扩大是极其有意 义的 。 本文采用 X射线衍射仪和扫描电子显微镜 研究了低碳钢 (Q235)热浸镀锌层的显微组织及相 组成 , 以进一步改进工艺和配方 , 提高镀层的性能 , 为新产品开发提供理论依据 。
表 1 Q235 钢的化学成分 (质量分数 , %) Table1 ChemicalcompositionofQ235 steel(wt%)
C
Mn
S
Si
P
0.14 ～ 0.22 0.30 ～ 0.65 ≤ 0.050 ≤ 0.30 ≤ 0.045
BH390钢热镀锌抑制层及其合金化镀层界面结构
η（ Fe2 Al5 ） θ（ FeAl3 ）
71. 0 － 72. 5 76. 5
Rhombic Monoclinic
VHN / MPa
11500 7600
Melting point / ℃
1173 1157
通过对锌液中铝含量为 0. 13 wt% ～ 0. 16 wt% 的 热镀锌镀层界面的 TEM 分 析 结 果 发 现，TEM 的 暗 场 图像显示（ 如 图 3a） ，底 层 的 结 晶 体 排 列 成 具 有 结 晶 学 取 向 的 晶 团 ，这 些 晶 团 在 它 们 的 边 界 上 有 明 显 的 分 界 线 ，这 些 分 界 线 的 网 络 明 显 地 勾 划 出 其 底 部 钢 基 体 的结构。其上层的晶 粒 因 与 Zn 液 接 触，而 具 有 明 显 的随机结晶取向和形貌。这说明大部分抑制层的结 晶 成 核 对 钢 基 体 有 强 烈 的 取 向 关 系 ，即 形 成 有 序 的 抑 制层结晶的晶团。从图 3（a）中还可以看出抑制层由 两个基本的化合物层构成：（1） 与钢基体表面接触的 是一层晶粒粗大、结 构 粗 糙 的 粒 状 等 轴 的 晶 体，其 直 径为 300 ～ 500 nm，厚 度 约 为 300 nm，衍 射 花 样 分 析 结果为 Fe2 Al5 金属间化合物（ 图 3b） ，如图 3（ a） 钢基 体界面上部明场图像所示。（2） 在靠近镀层一侧的 是一层颜色较暗 的、结 构 致 密 而 细 小 的 密 集 晶 体，其 直径为 60 ～ 100 nm，厚 度 约 为 300 nm。衍 射 花 样 分 析结果 为 FeAl3 金 属 间 化 合 物 （ 图 3c ） ，如 图 3 （ a ） Fe2 Al5 金属间化合物上部暗场图像所示。
热浸镀锌铝镁镀层组织结构与耐蚀机理研究
热浸镀锌铝镁镀层组织结构与耐蚀机理研究热浸镀是一种经济而有效的钢铁材料表面处理方法,热镀锌产品对钢铁的减蚀延寿、节能节材起到十分重要的作用。
随着科学技术的发展和人类社会的进步,随着锌资源的不断消耗,耐蚀性能更高、经济性能更好的新型合金镀层、复合镀层成为研究和开发的重点。
镀层中加入适量的镁元素具有许多显著优点,热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层由于具有良好的耐蚀性和耐损伤性而成为研究的热点。
本论文主要利用钢铁研究总院自主研发制造的模拟机,模拟热浸镀连续生产线上的生产工艺条件,按照优化后的加工工艺,制备出一定成分的锌铝镁镀层钢板。
通过制备得到的Zn11A13Mg0.2Si镀层钢板和其他钢铁厂商业化生产线上生产的纯锌(GI)、铝锌硅(GL)、Zn6Al3Mg等成分的不同镀层钢板进行对比试验和参照,利用扫描电子显微镜及附带能谱仪确定Zn11Al3Mg0.2Si镀层的表面和截面的微观组织形貌与成分；采用腐蚀盐雾试验和全浸试验来对比研究锌铝镁镀层与各类镀层的耐蚀性能；利用X射线衍射仪对Zn11Al3Mg0.2Si镀层表面、切边产生的腐蚀产物进行XRD检测,分析其物相组成成分。
并通过研究对比拉伸变形前后电化学腐蚀特性和杯突、折弯变形前后锌铝镁镀层钢板的耐蚀性,分析了Zn11Al3Mg0.2Si镀层的耐蚀机理。
论文取得以下主要结果：Zn11Al3Mg0.2Si镀层的耐腐蚀特性与其微观形貌有着不可分割的联系,热浸镀锌铝镁合金镀层比普通镀锌层具有更稳定细致的组织结构,更致密的腐蚀产物,这些有益的特征保证了该镀层优异的耐蚀性,并且在恶劣环境下具有更良好的耐蚀性。
拉伸变形与杯突变形对Zn11Al3Mg0.2Si层腐蚀性能的影响较大,变形使镀层表面产生不同程度的裂纹,镀层耐蚀性下降明显；形变改变了镀层的电化学腐蚀特性。
Zn11Al3Mg0.2Si镀层钢板的切边部分同样表现出了优良的耐蚀性,大大优于纯锌(GI)镀层,镁元素的存在是锌铝镁合金镀层切边防腐能力提高的主要原因。
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。
Bi、Ti、Mn对热浸镀锌镀层组织与性能的影响
Bi、Ti、Mn对热浸镀锌镀层组织与性能的影响为了开发性能优异的热浸镀合金,本研究通过在锌液中添加微量Al、Bi、Ti、Mn元素,并对Q235钢进行热浸镀后获得了Zn-xBi(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5wt%)、Zn-0.5%Al-xTi(x=0,0.03,0.05,0.07,0.10,0.12wt%)、Zn-5%Al-xTi(x=0,0.03,0.05,0.07,0.10,0.12wt%)和Zn-0.5%Al-xMn(x=0,0.05,0.12,0.18,0.25wt%)合金镀层,探讨了Bi、Ti、Mn对合金镀层组织、厚度、硬度和耐蚀性的影响规律,得到了以下主要研究结果。
在锌浴中添加微量的Bi能细化晶粒,减少锌渣产生。
随Bi含量提高,锌液流动性增加,镀层表面质量改善,厚度减小,抑制Sandelin效应,但晶粒尺寸增大,硬度降低,耐腐蚀性能变差。
当Bi含量为0.1%-0.3%时,镀层硬度下降速率较小;当铋含量在0.3%-0.5%时,镀层硬度变化速率较大。
添加Ti可提高镀液的流动性,减少热浸镀锌灰、浮渣和锌瘤,改善镀层表面质量,细化晶粒,减小镀层厚度,有效抑制Sandelin效应。
当Al含量一定时,随着Ti含量增加,Zn-0.5%Al-xTi合金镀层的光洁度先升高后降低,晶粒尺寸先减小后增大,显微硬度先增大后减小,镀层厚度先减小后增大,腐蚀速率呈现出先增加后减小再增加的变化规律;随着Ti含量增加,Zn-5%Al-xTi合金镀层的光洁度先升高后降低,晶粒尺寸先减小后增大,显微硬度先增大后减小,镀层厚度逐渐降低,耐蚀性先增加后降低。
当Ti含量一定时,随着Al含量的提高,镀层光亮度提高,厚度增加,晶粒尺寸增大,耐蚀性显著提高。
Zn-5%Al-0.10%Ti合金镀层表面质量好,镀层厚度适中,晶粒尺寸小,硬度高,耐蚀性好,综合性能最优。
添加适量Mn可提高镀浴流动性,减少锌渣,细化晶粒,有效抑制Fe-Zn反应,减少镀层厚度,抑制Sandelin效应,提高镀层耐蚀性。
热浸镀铝锌镀层电化学腐蚀行为的的研究
摘要热浸镀Al-Zn合金镀层已广泛应用于钢铁制品的一种防腐保护。
从国内外目前主要采用的钢铁制品的铝锌合金镀层产品看，55%Al-Zn-Si体系的合金镀层被证明具有良好的防腐蚀性能，特别是美国伯利恒钢铁公司开发的已商品化的55%Al-43.4%Zn-1.6%Si合金镀层防腐效果尤佳。
本论文在分析文献的基础上，在前期摸索国外商品热浸镀55%Al-Zn-Si镀层的结构和制备工艺的基础上，采用自制的热浸镀装置和工艺，对Q235钢的热浸镀铝镀层和55%Al-Zn合金镀层进行了表征和电化学腐蚀性能、机理等方面的研究，并着重从钢的表面处理方式、热浸镀工艺（预热温度、浸镀温度及冷却方式等）及添加稀土元素等因素研究了镀层形貌、组成与其耐蚀性能的影响关系。
主要结论如下：1. 采用自制的热浸镀装置和工艺可以制备出合适的铝镀层及与国外商品热浸镀55%Al-Zn-Si合金镀层成分相似的产品；2、自制的热浸镀铝锌合金镀层产品的组成、结构及形貌对其腐蚀性能有一定的影响；3、通过电化学手段对自制的55%Al-Zn-Si镀层在3.5%NaCl腐蚀介质中的腐蚀演变规律的研究表明，55%Al-Zn-Si镀层在腐蚀过程中，表面形成的致密氧化铝保护层及Al自身的高耐腐蚀可以有效提高235钢基体的耐腐蚀性能，说明镀层的保护效果明显。
4、Q235钢的前处理方式不同，对热浸镀铝镀层的形貌和耐蚀性性能有极大的影响。
在长期浸泡腐蚀实验中，冷水漂洗的钢基热浸镀铝锌镀层要比热水漂洗的钢基热浸镀铝锌镀层具有更好的耐蚀性能。
5、预热温度为640℃和650℃，浸镀温度为640℃时，镀层具有较高的耐蚀性能和较长的腐蚀寿命，过高或过低的预热温度对镀层的耐蚀性能均有不良的影响；水冷方式制备的铝锌合金镀层的耐蚀性能要明显好于空冷方式制备镀层的耐蚀性能。
6、在热浸镀工艺过程中加入一定量的稀土能有效改善热浸镀产品的结构、形貌及其腐蚀性能。
适量添加稀土，能明显抑制镀层的针孔，使镀层表面更加平整光亮，耐腐蚀性能更好。
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。
热浸镀锌反应性润湿及镀层形成研究进展
热浸镀锌反应性润湿及镀层形成研究进展罗龚;曾建民【摘要】对热镀锌过程的反应性润湿模型和镀层的形成进行系统的综述,热镀锌层的厚度包括合金层的厚度和附锌层的厚度,合金层的形成是扩散成相生长得到,而附锌层是由于镀液存在一定的黏度,当镀件提出镀液时部分镀液被带出并凝固得到.主要内容包括:①热镀锌过程中助镀及反应性润湿过程;②镀液与铁基体扩散反应形成合金镀层的过程;③用流体模型分析了附锌层(η相)的形成.助镀效果会直接影响反应性润湿;基体和镀液成分对合金镀层的形成有明显影响;热镀工艺参数会直接影响附锌层的厚度.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(043)003【总页数】6页(P543-548)【关键词】热浸镀;润湿;相【作者】罗龚;曾建民【作者单位】广西大学有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室,广西南宁530004;广西大学有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TQ63;TG17钢材作为重要结构材料，是人类社会和经济发展的基础，大多数钢材在使用中因腐蚀而失效，造成了巨大的资源浪费，也给环境带来了巨大的压力。
根据国家统计局发布的数据显示，2010 年我国全年的钢材产量达到7.96 亿t［1］。
据2000 年的调查结果，仅在美国每年因钢铁材料的腐蚀损坏以及修复所花费的经费大约占到了其国民生产总值的4.7%［2］。
目前应对腐蚀的处理方法主要有两种:①开发新型的耐腐蚀钢材;②在钢材的表面加盖防护涂层。
新型钢材的开发一般会带来高的生产成本和复杂的加工工艺。
表面加盖防护涂层应用的主要涂层材料有:有机材料(漆等)，热浸镀锌、铝合金等。
热浸镀是钢材保护中最基本、最广泛的一种方法，热浸镀简称热镀，是指将预处理好的镀件置于熔融的镀液中，保持一段时间后取出冷却，在镀件表面形成一层金属涂层的工艺。
热镀时，镀层金属的熔点必须比被镀金属的熔点低，故热镀层金属都采用熔点较低的金属及其合金，如锡(231.9 ℃)、铅(327.4 ℃)、锌(419.5 ℃)、铝(660.4 ℃)等，目前应用最为广泛的是锌、铝及其合金。
16Mn钢热浸镀ZnAl合金镀层在海水中应力腐蚀行为研究
中 国 表 面 工程
刘 洋，等：C1H6MINnA钢S热U浸RF镀ACZEnAElN合G金IN镀E层ER在IN海G水中应力腐蚀行为研究
Vol.18 No.3 June 20045
１６Ｍｎ 钢热浸镀 ＺｎＡｌ 合金镀层在海水中应力腐蚀行为研究
刘 洋 1，黄彦良 2，侯保荣 2
2.6 97.4 0.075×10-3
15 <85
<10-6
25 <75
<10-6
55 <45
<10-4
<10-4
1.2 慢应变速率拉伸试验 利用慢应变速率试验技术来确定各种合金镀
层的应力腐蚀敏感性。试验中拉伸试验采用的材料 是镀有 ZnAl 合金的 16Mn 钢，16Mn 钢的化学成分 和机械性能如表 3 和表 4 所示，镀层的主要成分如 表 1 所示。慢应变速率拉伸机为西德产 K- S- M021 试验机，拉伸试样如图 2 所示。试验机横梁运动速 度为 2.5×10-5 mm/s，拉伸的应变速率为 1.66×10-6 s-1，所有试样的初始载荷均为 50 kg。
成分 含量/(g/kg)
溶液中含量/(mol/kg)
表 2 海水成份
Table 2 NaCl 24.7
The composition of seawater
MgCl2·6H2O
Na2SO4·10H2O
13
9.0
0.478Na+
0.064Mg 2+
0.550Cl－
H2O 954 0.028SO4 2－
100 mV 的电位阴极极化 5 min，再进行极化曲线的 测量。
表 1 ZnAl 合金电极成份(w/%)
热浸Zn-Sn-Ni合金镀层研究的开题报告
热浸Zn-Sn-Ni合金镀层研究的开题报告一、研究背景与意义目前，镀锌技术被广泛应用于钢铁行业，已经成为一种工业化的防腐处理方法。
然而，传统的电镀锌方法存在一些弊端，比如对环境污染大、能源消耗高、镀层结构不稳定等。
因此，开发绿色、高效、稳定的防腐镀层技术是当前研究的重要方向。
热浸Zn-Sn-Ni合金镀层是一种新型的防腐镀层技术，具有耐腐蚀性能、环保等优点。
因此，开展热浸Zn-Sn-Ni合金镀层的研究，对提高钢铁产品的抗腐蚀性能以及探索新的防腐镀层技术具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容本次研究旨在探究热浸Zn-Sn-Ni合金镀层的制备工艺、微观结构及物理化学性能。
具体研究内容包括：1. 确定合适的合金配比及热浸条件，制备出质量稳定、连接牢固的热浸Zn-Sn-Ni合金镀层；2. 使用相关仪器对样品进行表面形貌观察，探究合金镀层的微观结构、组织形貌及元素分布情况；3. 利用电化学测试技术，分析合金镀层的电化学性能并进行对比分析；4. 利用腐蚀测试技术，评估热浸Zn-Sn-Ni合金镀层的耐腐蚀性能。
三、研究方法本次研究主要采用以下研究方法：1. 样品制备：采用真空感应热浸法制备热浸Zn-Sn-Ni合金镀层；2. 表面形貌观察：采用扫描电镜（SEM）观察合金镀层的微观结构、组织形貌及元素分布情况；3. 电化学性质测试：采用电化学腐蚀测试技术，分析合金镀层在不同环境条件下的电化学性能；4. 腐蚀测试：使用盐雾腐蚀测试技术，评估热浸Zn-Sn-Ni合金镀层的耐腐蚀性能。
四、预期成果完成本次研究后，预期可以得到以下成果：1. 确定了热浸Zn-Sn-Ni合金镀层的质量稳定性及连接牢固性；2. 研究了合金镀层的微观结构、组织形貌及元素分布情况；3. 分析了热浸Zn-Sn-Ni合金镀层的电化学性能，并与传统的电镀锌进行了对比分析；4. 评估了热浸Zn-Sn-Ni合金镀层的耐腐蚀性能，并与传统的电镀锌进行了对比分析。
热浸ZN-NI-V镀层组织与耐蚀性能的研究
２５７
第八届中国热镀锌技术交流会（中国青岛２００９．１０．３０—２００９．１１．０１）
【刀．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００７，４９：３６６９－３６９５ 【５】Ｖｅｒｍａ Ａ Ｒ Ｂ，ＯｏｉｊＷ Ｊ．Ｈｉｇｈ·ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂａｔｃｈ ｈｏｔ－ｄｉｐ ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ．（Ｐａｒｔ １）：ｇｅｎｅｒａｌ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ
ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒｍｅｄ ａｔ ５６０℃们．Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９７，８９：１３２．１４２ 【６】于兴哲，宋月清，崔舜等．钒基合金的研究现状和进展【刀．材料开发与应用，２００６，２１（６）：６３．６８ 【７］Ｈａｍｌａｏｕｉ Ｙ Ｐｅｄｒａｚａ Ｅ Ｔｆｆｏｕｔｉ Ｌ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
减薄效果最佳；与纯ｚｎ和Ｚｎ一０．０５％Ｎｉ镀层相比，Ｚｎ一０．０５％Ｎｉ．０．０５％Ｖ镀层ｉ；相变得较致密，（毗）
合金相厚度明显减薄；该镀层在５％ＮａＣｌ溶液的电化学阻抗增大，自腐蚀电位正移，极化电阻增大， 腐蚀电流密度减小，延缓了白锈的产生，镀层耐蚀性能提高。 关键词：热浸镀锌：Ｚｎ—Ｎｉ—Ｖ镀层；显微组织；耐蚀性能
曼曩
嘲孵爨零零臻骧释蕊蓉零黟
图１镀层组织照片（ａ）ｚⅡ－００５％Ｎｉ·００１％Ｖ Ｃｏ）ｚｎ－０ ０５％Ｎｉ＿｛）０３％Ｖ（ｃ）Ｚｎ－０ ０５％Ｎｉ４）０５％Ｖ（ｄ） Ｚｎ．００５％Ｎｉ山０８％ｖ
合金元素对热浸镀锌界面反应影响及相关相平衡研究
合金元素对热浸镀锌界面反应影响及相关相平衡研究热浸镀锌用于钢铁防护已有100多年的历史，但含硅钢的硅反应性和热浸镀锌时镀锌设备的腐蚀这两大问题一直困扰着镀锌业。
目前抑制硅反应性的最有效方法是在锌池中添加合金元素，最常用的元素为镍。
但镍仅对硅含量小于0.2%的钢的硅反应性有较好的抑制作用，且镍的价格昂贵，在锌池中会形成大量的锌渣。
因此有必要寻求一种低成本且能抑制高硅钢硅反应性的镀锌合金。
为抑制Fe-Zn界面反应，提高镀层表面质量，降低成本，或使镀层获得更优异的使用性能，所有的热浸镀锌池中均添加了不同含量的铝。
钴基合金因成本低使用性能好被广泛用于热浸镀锌的沉没辊等设备用材料，但随着锌池中铝含量的增加，镀锌设备的使用寿命大大缩短。
因此，有必要了解钴基合金与锌铝熔池的相互作用。
增加锌池中的铝含量可提高镀层的耐蚀性和耐热性，热浸镀55%Al-Zn是应用前景最好的一种镀锌技术，但铝含量高时，铁会与铝锌池中铝发生剧烈的放热反应，快速形成脆性的铁铝化合物，严重影响钢铁制品的性能。
本工作围绕上述问题开展了相关研究工作。
利用平衡合金法和扩散偶相结合的方法，借助扫描电镜-能谱仪-波谱仪、电子探针和X射线衍射等分析技术研究了Zn-Al-Co、Zn-Co-Ni和Zn-Fe-Co-Si系的相平衡。
通过浸镀实验研究了Co、Ni、Si对热浸镀锌界面反应的影响，并对其作用机理进行了研究。
为弄清钴基合金与锌铝熔池的相互作用及锌池中Co、Ni的协同加入对Fe-Zn界面反应的影响，本工作研究了Zn-Al-Co系450、600和800°C及Zn-Co-Ni系600和450°C的相关系。
在Zn-Al-Co系450、600和800°C等温截面中分别存在10个、9个和7个三相区。
除Al3Co外，其它的Al-Co二元化合物均能与液相平衡，AlCo能与所有的Co-Zn二元化合物平衡。
Zn在AlCo和Al13Co4中的溶解度随着温度的升高而增大，在Al5Co2中的溶解度随温度升高而减小，其在AlCo、Al5Co2和Al9Co2中的最大溶解度分别为12.0、18.1和1.6at.%。
热浸镀锌钢管的镀锌层分析
关键词 ：热浸镀锌 ；镀锌层 ；扫描电镜
中图分类号 ：ＴＧ１４１；ＴＧ１５１ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００２－５０６５（２０１８）１７－０１５６－２
Analysis of zinc coating on hot-dip galvanized steel pipe
CHEN Li-yun, YANG Lin-tao,JIANG Xing-guo, SUN Tong-jin, ZHOU Peng,
相层、γ 相层、Γ 相层、δ1 相层、ξ 相层和 η 相层。热浸
镀锌层一般是由纯锌层和 Fe-Zn 合金层组成，在实际热浸
图 1 1# 样品外壁和内壁形貌 图 2 2# 样品外壁和内壁形貌 1.2 镀层截面微观形貌
在样品上取截面制样，置于扫描电镜下观察样品截面形 貌 ：1# 样品表面为镀锌层，厚度约为 2μm（见图 3）；2# 样 品表面为镀锌层，厚度约为 6μm（见图 4）。
图 7 内壁表面镀层成分分析谱图 2-2
图 8 内壁表面镀层成分分析谱图 2-3
通 过 分 析 结 果 表 明，2# 样 内 壁 表 面 镀 锌 层 中 含 有 C、
O、Al、Si、S、Fe、Zn 元 素，分 析 位 置 示 意 图 及 谱 图 见 图
5 ～ 8，其镀层成分分析结果见表 1。
表 1 2# 样品内壁表面镀层成分分析结果
图 5 2# 样品内壁表面镀层成分分析位置图
收稿时间 ：２０１８－０８ 作者简介 ：陈立云，生于 １９８４ 年，男，江苏盐城人，工程师，研究方向 ： 机械产品失效分析。
156 世界有色金属 2018年 9月上
图 6 内表面镀层成分分析谱图 2-1
L 前沿技术 eading-edge technology
Al_Zn合金热浸镀层的电化学腐蚀行为研究
Al2Zn合金热浸镀层的电化学腐蚀行为研究主沉浮 魏云鹤 牟善良 张长桥3(山东大学化学与化工学院,山东济南 250061)摘 要:在制备不同配比的热镀Al2Zn合金镀层基础上,于不同介质中测定了有关电化学参数。
可知铝含量为5%和55%的两种样品具有良好的耐腐蚀性能,而铝含量为25%的样品防腐蚀性能最差。
对所得电化学参数的分析证实了上述差别,说明了耐腐蚀性能与铝含量不成线性关系。
关键词:物理化学;Al2Zn合金;热浸镀;电化学参数;耐腐蚀性中图分类号:TG174.3 文献标示码:A 文章编号:1001-7119(2003)04-0334-03Studies on E lectrochemical Corrosion B ehavior ofthe Al2Z n Alloy H ot2Dip CoatingZHU Chen2f u WEI Yun2he MU Shan2liang ZH ANG Chang2qiao3(School of Chem istry and Chem ical Engineering,Shandong University,Jinan250061,China)Abstract:The electrochemical parameters of hot2dip Al2Zn alloy coating of different alloying com ponents have been measured in three media.T w o sam ples contained5%and55%aluminum respectively have a g ood corrosion resistance.The results show that the relation between corrosion resistance and content of aluminum is not linear.K ey w ords:physical chemistry;Al2Zn alloy;hot2dip;electrochemical parameter;corrosion resistance0 引 言钢铁表面热浸镀金属或合金是预防钢铁发生腐蚀的有效手段之一,发展和应用最早的是热镀纯锌。
热浸镀锌技术的研究进展
参考内容二
基本内容
热镀锌钢板是一种具有优异防腐性能和良好外观的钢材，被广泛应用于建筑、 家电、汽车等领域。近年来，随着我国经济的快速发展，热镀锌钢板的需求量不 断增加，推动了我国热镀锌钢板生产及镀锌技术的不断发展。
一、热镀锌钢板的生产
热镀锌钢板的生产工艺流程包括准备材料、轧制、镀锌等阶段。首先，需要 按照一定的比例将钢板基材和锌锭混合，以便在镀锌时能够形成均匀的镀层。然 后，通过大型轧机进行多道次轧制，使钢板基材变形并达到所需厚度。最后，利 用镀锌机将熔融的锌液涂覆在钢板表面，形成一层均匀的镀锌层。
四、结论
综上所述，我国热镀锌钢板生产及镀锌技术的发展取得了长足的进步。然而， 随着市场的不断扩大和技术的不断更新，未来的发展仍需几个方面：
1、提高生产效率和产品质量：通过引进先进的生产设备和工艺技术，提高 生产效率和质量水平，以满足市场需求。
2、推动技术创新和自主研发：加强电镀锌等新技术的研发和应用，提高我 国镀锌技术的整体水平。
热浸镀锌技术的研究进展
基本内容
摘要：
热浸镀锌是一种重要的金属表面处理技术，在防止腐蚀、提高耐久性和美观 度方面具有重要作用。本次演示主要综述了热浸镀锌技术的研究现状、应用前景 以及最新研究成果，旨在推动该领域的发展和进步。
引言：
热浸镀锌是一种将金属工件浸泡在熔融的锌浴中，通过锌与工件表面的反应 形成一层致密的锌镀层的过程。该技术广泛应用于桥梁、建筑、汽车、船舶等领 域，对于提高金属结构的耐腐蚀性能和延长其使用寿命具有重要意义。本次演示 旨在综述热浸镀锌技术的研究进展，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
3、优化合金成分：通过调整合金元素的种类和含量，优化镀锌层的性能， 以满足不同领域对耐腐蚀性和耐磨性的需求。
热浸镀锌池合金体系相关相平衡及界面反应研究
热浸镀锌池合金体系相关相平衡及界面反应研究热浸镀是一种经济而有效的钢铁防腐技术,由于其工艺简单、防腐蚀性能优良而得到广泛应用,但仍受困于两大问题:1)热浸镀锌工艺中含硅钢的硅反应性问题,导致镀层变厚、脆性增大、粘附性变差。
需要在锌浴中加适量的合金元素(Al、Co、Zr、Cu、Ni、Ti等)来控制钢中的Si、P对镀层的不良影响,但其作用机理尚不明朗;2)Zn-Al熔体对材料的腐蚀问题。
Co基超合金具有优良的耐Zn-Al熔体腐蚀性能而备受关注,但其Zn-Al/Co 界面反应有待研究。
本文围绕锌池合金体系中与Fe-Zn反应、Co-Zn反应密切相关的Zn-Fe-Al-Zr、Zn-Fe-Al-Sn、Zn-Fe-Co-Cu 和 Zn-Co-Al-Fe 四元系相关的界面反应及其相关系展开研究。
综合运用平衡合金法、扩散偶法及相图计算法研究了Al-Zn-Zr三元系;利用平衡合金法实验测定了 Zn-Co-Cu三元系600和450℃等温截面、Al-Fe-Sn 三元系 320、700 和 1000℃等温截面和 Zn-Co-Al-Fe(93 at.%Zn)四元系450℃等温截面;通过热浸镀实验,研究了 Al/Co、Zn-Al/Co界面反应以及Co基合金耐Al 液腐蚀机理。
研究结果表明,实验测定的Al-Zn-Zr三元系800℃等温截面有13个三相平衡区;存在1个三元化合物T相,其成分范围与450℃时相比有所缩小,为16.84～55.1 at.%Zn、18.02～56.3 at.%Al;T相能与所有的二元化合物保持平衡。
800℃时,Zn 在 8 个 Al-Zr 化合物 Zr3Al、Zr2Al、Zr3Al2、Zr4Al3、ZrAl、Zr2Al3、ZrAl2 和 ZrAl3 中的最大溶解度分别为 7.5、0.84、0.33、0.89、0.91、1.12、0.64和3.8 at.%。
Al在Zn3Zr、Zn2Zr和ZnZr中的最大溶解度分别是1.6、1.3和13.6 at.%。
热浸Zn-Ti合金镀层组织及耐腐蚀性能的研究的开题报告
热浸Zn-Ti合金镀层组织及耐腐蚀性能的研究的开题报告一、选题背景钢铁材料在工业生产中扮演着重要的角色，但钢铁材料的腐蚀问题一直存在着，这会极大地缩短钢铁材料的使用寿命，甚至危及工业生产的安全。
因此，研究钢铁材料的防腐性能是非常必要且有意义的。
目前，人们常常采用热浸镀层的方法来对钢铁材料进行防腐处理。
其中，热浸Zn-Ti合金镀层是一种性能优良的镀层，具有优异的机械性能、良好的耐腐蚀性能以及良好的耐磨性能，是一种非常有发展前途的材料。
二、研究内容及目的本文旨在通过研究热浸Zn-Ti合金镀层的组织及其耐腐蚀性能，探究不同工艺条件下Zn-Ti合金镀层的组织结构变化以及抗腐蚀性能的差异，并对研究结果进行分析和总结，为热浸Zn-Ti合金镀层的工艺优化提供依据。
具体研究内容包括：1.优化热浸Zn-Ti合金镀层的工艺条件，确定最优工艺参数；2.采用扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对不同工艺条件下的Zn-Ti 合金镀层的组织结构进行观察和分析，并将其与普通Zn镀层进行对比；3.采用电化学测试方法，测试不同工艺条件下的Zn-Ti合金镀层的耐腐蚀性能，分析不同工艺参数的影响；4.对研究结果进行分析和总结，为热浸Zn-Ti合金镀层的工艺优化提供依据。
通过本次研究，将为提高热浸Zn-Ti合金镀层的防腐性能、提高钢铁材料的使用寿命和降低生产成本提供参考。
三、研究方法1.优化热浸Zn-Ti合金镀层的工艺条件，确定最优工艺参数。
2.制备不同工艺条件下的Zn-Ti合金镀层试样。
3.采用SEM和TEM对不同工艺条件下的Zn-Ti合金镀层的组织结构进行观察和分析。
4.采用电化学测试方法，测试不同工艺条件下的Zn-Ti合金镀层的耐腐蚀性能。
5.对研究结果进行分析和总结。
四、预期成果1.确定热浸Zn-Ti合金镀层的最优工艺参数。
2.对热浸Zn-Ti合金镀层的组织结构进行深入研究，探究不同工艺条件下的组织结构变化及其对性能的影响。
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热浸镀锌镀层界面结构与性能研究
电力铁塔是高压输电线路的承重结构,其防护镀层在服役过程中会受静态和动态力以及大气腐蚀的共同作用而发生裂纹、撕裂或脱落,使钢铁基体失去保护而遭受腐蚀,甚至导致铁塔的断裂倒塌,直接影响供电系统的稳定性,威胁人们的生产和生命财产安全。
表面热浸镀锌是铁塔常用的防腐蚀保护方法。
镀液的成分、纯净度、Sandelin效应以及在静动态力作用下镀层的电化学性能和力学行为都将影响对铁塔的防护效果。
尽管热浸镀锌是一项传统的表面防护技术,但人们对镀层的研究还远非深入。
例如对镀层各子层的腐蚀性能的研究尚不深入;Sandelin效应的产生机理仍存在较大的分歧,缺乏完整和统一的认识;镀层的疲劳、蠕变和阻尼方面也鲜有研究。
针对以上问题,本工作通过在镀液中添加微量的Mn来提高镀层的抗腐蚀性及减弱Sandelin效应;从镀层的结构入手,研究Mn对镀层氧化膜的干涉现象及Sandelin效应的影响机理;采用电化学法分析Mn对镀层表面膜及各子层抗腐蚀性的影响;研究了镀层的断裂和蠕变性能以及镀层对镀件阻尼性能的影响;提出了新的镀液净化处理技术。
主要研究结果如下:1.发现镀层表面的富Mn氧化层对可见光具有干涉作用,使镀层呈现不同的色彩。
Mn能使镀层ζ子层的厚度变薄且细小致密;Mn的添加能增加子δ层的厚度。
镀液中的Mn可以取代镀层中ζ-FeZn<sub>13</sub>相的部分Fe原子形成ζ-（Fe,Mn）Zn<sub>13</sub>相,而不会取代δ-FeZn<sub>10</sub>子层中的Fe,并据此提出了含Si活性钢热浸镀时Sandelin效应的作用机理。
Mn可减弱含Si 活性钢的Sandelin效应,因为在ζ-（Fe,Mn）Zn<sub>13</sub>子层中会优先形
成Mn-Si化合物,从而降低了Fe-Si化合物对热浸镀反应的不良影响。
2.着重从镀层界面结构的角度,探讨了Mn元素对镀层各子层腐蚀行为的影响。
Mn的添加能显著提高镀锌层的表面富Mn氧化层的抗腐蚀性能。
通过逐层剥离各子层的方法,发现Mn不仅能够降低η子层的腐蚀电流,而且也能提高ζ子层的腐蚀电位,主要是因为含Mn镀层形成的腐蚀产物较致密,能阻碍腐蚀反应的继续进行。
镀层的电化学剥离曲线显示含Mn镀层的整体抗腐蚀性能要优于纯Zn镀层。
在镀层的溶解过程中,在纯Zn镀层的ζ子层中只选择腐蚀周围的Zn相,导致部分FeZn<sub>13</sub>相颗粒未经腐蚀即脱落,未起到阻碍腐蚀作用;而含Mn 镀层ζ子层的大部分（Fe,Mn）Zn13颗粒能有效阻碍腐蚀的进行。
3.揭示了在应力作用下裂纹在镀层内部各子层的产生和扩展机理。
镀层裂纹首先在δ子层中产生并沿垂直基体的方向扩展;向下扩展到钢基体后停止,向上在ζ子层中裂纹沿着FeZn<sub>13</sub>/Zn的相界面扩展;最后裂纹在η子层沿晶界扩展直至镀层发生完全断裂,在镀层的表面出现大量的Ⅰ型裂纹;拉应力继续增大时,镀层FeZn<sub>10</sub>/Fe界面在剪切力的作用下开裂,使δ子层与钢基体分离形成Ⅱ型裂纹。
在镀件处于弹性变形范围内的低应变疲劳时,镀层不会出现裂纹;镀层裂纹仅与镀件的塑性变形有关。
4.研究了镀层对镀件阻尼性能的影响,在相同的应变、频率和温度条件下,镀件的阻尼性能明显大于钢基体的阻尼性能,这主要是由于镀层的引入产生较多的可动位错使位错阻尼增加,以及镀层/基体界面所产生的界面阻尼。
镀件阻尼性能的提高可以使铁塔在风载振动时起到减振的作用。
按照镀件阻尼随应变量的变化规律,其阻尼应变谱可分为4个阶段,每个阶
段对应不同的阻尼机理。
5.采用压痕法表征了镀层η子层的压痕蠕变,其蠕变应力指数随Mn含量的增加而变大,数值大小在14-46之间;η子层蠕变机制主要为位错滑移和孪晶,Mn的添加能提高η子层的抗蠕变性能,其主要原因是Mn的添加所形成的弥散ZnMn<sub>13</sub>相颗粒抑制位错的滑移,减少η子层孪晶的形成。
6.提出了多孔吹头喷吹法净化镀液中锌渣的低成本技术原型。
制备了多孔材料吹头,并设计了多孔吹头喷吹净化装置,使喷吹出的气体形成细小的气泡。
经企业近一年的生产实践表明,该方法对于去除镀液内部的悬浮渣,效果显著。