热浸镀锌铝镁合金镀层组织及耐腐蚀性能的研究

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一直以来,改善热浸镀层质量,提高镀层耐腐蚀性能等都是人们关注和研究的重点。为此,本文研究了在纯锌浴中添加镁、铝元素时,低碳钢热浸镀层组织结构及耐腐蚀性能的变化,并探讨了合金元素对镀层产生影响的作用机理。 研究表明,在锌浴中添加一定量的镁(≤0.2wt%)以后,随着镁含量的增加,6相的厚度增大,而(δ+ξ)合金层厚度则减小。锌浴中的铝含量≤0.05wt%时,Zn-Al合金镀层由г、δ、ξ、η相组成,镀层光亮性好。铝含量在0.08~0.1wt%时,δ、ξ相厚度增大,且ξ相内晶体粗大。铝含量≥0.15wt%后,合金层由 г相和疏松δ相构成。在Zn-0.05wt%Al锌浴中添加≤0.2wt%Mg时,镀层内存在着г、δ、ξ、η相,且随着镁含量的增加,镀层厚度增大,但合金层总厚度仍小于纯锌镀层。 结合扫描电镜、电子探针和铁锌铝三元相图的分析表明,镁进入ξ相中,使ξ相变得稳定,生长速度减缓,同时促进了δ相的致密长大。铝含量≤0.05wt%时,优先生成的Fe-Al化合物相能阻滞Fe-Zn反应进行。锌浴中含铝0.08~0.1wt%时,随着Fe-Al化合物阻碍层的分解破裂,在Fe-Al化合物分解处,铁、铝的浓度较高,易满足ξ相形核及长大的需要,促进了ξ相内晶体粗大生长。铝含量≥0.15wt%后,先形成的Fe<,2>Al<,5>Znx阻碍层随后与锌反应,生成Fe-Zn相,锌浴中较高的铝含量使镀层的组织结构完全发生变化。在Zn-0.05wt%Al锌浴中添加≤0.2wt%Mg时,铝、镁共同添加到锌浴中可促进铝、镁原子向合金层内扩散。镁分布于ξ相内起到减缓ξ相层生长的作用,铝扩散至铁基附近优先与铁反应生成Fe-Al化合物,阻滞铁锌反应进行。 在5wt%NaCl溶液中的浸泡和电化学极化实验表明,低镁镀层(≤0.08wt%Mg)表面形成的氧化物层较疏松,易形成腐蚀微电池,导致镀层的耐腐蚀效果不明显。高镁镀层(0.1~0.2wt%Mg)内部的晶粒细小,表层的氧化膜连续致密,在电化学极化实验中,腐蚀体系的自腐蚀电流密度值小,极化电阻值大,表明镀层可有效阻滞外部环境的腐蚀。Zn-Mg镀层表面膜主要由MgO和ZnO构成。 锌浴中的铝含量≤0.1wt%时,镀层均匀致密、光亮性好,腐蚀体系的阴极极化效果好。且镀层表面连续致密的氧化膜层和腐蚀产物的保护作用使镀层具有较好的耐腐蚀性。铝含量大于0.1wt%以后,镀层结构疏松,表面漏镀微区的存在使腐蚀性介质很容易向内部深入,导致镀层的耐腐蚀性变差。 在锌浴中加入0.05wt%Al及≤0.08wt%Mg以后,由于镀层表面成分的不均一性,易导致表面腐蚀微电池的形成,因而镀层的腐蚀速度相对较快,但随后腐蚀产物的隔离保护使镀层的腐蚀逐渐减缓。加入的镁含量为0.2wt%时,连续致密的锌铝镁氧化物膜层及腐蚀产物的保护作用能显著提高镀层耐腐蚀性能。zn-Al-Mg镀层表面生成的氧化物可能以znO、MgO、A1<,2>O<,3>和MgAl<,2>O<,4>的形式存在。
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