热浸镀锌铝镁镀层微观组织试验

　第４

８卷　第６期　２　０　１　

３年６月钢铁

Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　

Ｓｔｅｅｌ　Ｖ

ｏｌ．４８，Ｎｏ．６Ｊｕｎｅ　２

０１３热浸镀锌铝镁镀层微观组织试验

吕家舜１，２

，　李　锋１，　杨洪刚１，　康永林２

（１．鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山１１４００９；　２．北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３）摘　要：研究了热浸镀工艺对于镀层的微观结构的影响，利用扫描电镜（ＳＥＭ）及能谱分析（ＥＤＸ）观察了Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ镀层表面以及截面的微观结构、合金层的形貌、镀层中各相的成分组成，利用辉光放电发射光谱仪（ＧＤＳ）分析了镀层中各元素沿深度方向的分布，利用电子探针（ＥＰＭＡ）分析了镀层中各元素的分布，利用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）分析了镀层表面元素，利用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析了镀层的相组成。结果表明，镀层中各元素沿镀层的深度方向的分布并不均匀，Ｍｇ在镀层表面富集，镀层组织呈现多相混合结构，以Ｚｎ晶粒、ＭｇＺｎ２与Ｚｎ组成的共晶为主，同时存在块状富铝相以及一层较薄的合金层。

关键词：热浸镀；Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ镀层；Ｘ射线光电子能谱；镀层微观组织文献标志码：Ａ 文章编号：０４４９－７４９Ｘ（２０１３）０６－００７５－

０５Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆＧａｌｖａｎｉｚｅｄ　Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ　

Ｃｏａｔｅｄ　Ｓｔｅｅｌ　ＳｈｅｅｔＬ Ｊｉａ－ｓｈｕｎ１，

２，　ＬＩ　Ｆｅｎｇ１，　ＹＡＮＧ　Ｈｏｎｇ－ｇａｎｇ１，　ＫＡＮＧ　Ｙｏｎｇ

－ｌｉｎ２

（１．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ａｎｇａｎｇ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　

Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ａｎｓｈａｎ　１１４００９，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　

ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　

１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆａｃｔｓ　ｏｆ　ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｈｏｔ－ｄｉｐｐｅｄ　Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ　ｃｏａｔｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｅｔ　ｗｅｒｅ　ｉｎ－ｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｄ　ｃｒｏｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎａｌ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ　ｃｏａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ａｌｌｏｙ　ｌａｙｅｒ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ＳＥＭ　ａｎｄ　ＥＤＸ．Ｔｈｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｔ－ｉｎｇ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ＧＤＳ．Ｔｈｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　

ＥＰＭＡ．Ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆｃｏａｔｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ＸＲＤ．Ｔｈｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ’ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｗａｓ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ　ｂｙ　ＸＰＳ．Ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉ－ｂｕｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ａｒｅ　ａｓｙｍｍｅｔｒｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏａｔｉｎｇ，ａｎｄ　ｚｉｎｃ　ａｎｄ　ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ｉｓ　ｅｎｒｉｃｈｅｄ　ｉｎ　ｃｏａｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ．Ｃｏａｔｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔａｋｅｓ　ｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ　ｃｏｍｍｉｘ，ＭｇＺｎ２ａｎｄ　ｐｕｒｅ　ｚｉｎｃ　ｂｉｎａｒｙ　ｅｕｔｅｃｔｉｃ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｏｍｅ　ｚｉｎｃ－ｒｉｃｈ　ｎｕｂｂｙ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ａ　ｆｉｌｍｙ　ａｌｌｏｙ　ｌａｙｅｒ．Ｋｅｙ　

ｗｏｒｄｓ：ｈｏｔ　ｄｉｐ　ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ；Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ　ａｌｌｏｙ　ｃｏａｔｉｎｇ；ＸＰＳ；ｃｏａｔｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ作者简介：吕家舜（１９７８—），男，博士； Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｖｊ

ｉａｓｈｕｎ９４７＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ； 收稿日期：２０１２－０８－２１ 随着汽车在节能、

环保和安全性等方面要求的不断提高，必须保证其在服役期内钢铁材料不被严重腐蚀，传统的镀锌处理已经不能满足汽车工业的耐蚀性要求。在过去的几十年中，相继开发了Ａｌ－

Ｚｎ－Ｓｉ（Ｇａｌｖａｌｕｍｅ），Ｚｎ－Ａｌ（Ｇａｌｆａｎ），Ｚｎ－Ｆｅ（Ｇａｌ－

ｖａｎｎｅａｌｅｄ

）等具有优良耐蚀性能的镀层品种［１］

。由于Ｚｎ的牺牲阳极保护功能及氧化铝膜层提供的物理隔离保护，这些新型耐蚀镀层产品具有比常规镀锌板更加优良的耐腐蚀性能。近年来，

人们又发现了Ｍｇ元素对于提高锌基镀层耐腐蚀性能的良好作

用，诸如日本Ｎｉｐｐｏｎ　Ｓｔｅｅｌ的Ｓｕｐｅｒ　Ｚｉｎｃ、ＳｕｐｅｒＤｙｍａ和Ｄｙ

ｍａｚｉｎｃ以及Ｎｉｓｓｈｉｎ　Ｓｔｅｅｌ的ＺＡＭ等多种Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ镀层［２－４

］产品被开发应用。

目前Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ镀层研究主要集中在耐腐蚀性

能方面［５－

７］，对于镀层的组织、结构，特别是Ａｌ、Ｍｇ

元素的含量对于组织、结构的影响上的研究尚不多

见。本文重点研究了不同含量的Ａｌ、Ｍｇ对于镀层的影响，

镀层中各元素的存在状态以及镀层与钢板的界面层形貌及组成。

１　试验方法

热浸镀试验在ＨＤＰ　ＳＩＭＵＬＡＴＯＲＳ　

ＥＵ　Ａⅴ热镀锌模拟器上进行，模拟连续热镀锌生产线工艺条件，采用不同的镀液成分进行试验。镀液成分见表１，镀液温度为４５０℃，基板采用普通商业级冷轧钢板。