热浸Al-Zn-Mg镀层显微组织及耐蚀性能的研究

热浸Al-Zn-Mg镀层显微组织及耐蚀性能的研究热浸镀铝锌镀层因其兼具镀锌的牺牲阳极保护和镀铝的隔离防护的优点,在工业生产中有着广阔的应用前景。在铝锌熔池中添加不同的合金元素,可获得满足不同使用要求的合金镀层。

铝锌熔池中添加镁元素可以大大改善镀层的耐腐蚀性能。至今为止,对铝锌镁合金镀层的研究工作主要集中在低铝含量镀层,镁对高铝含量铝锌镀层的影响则少有研究。

本课题组前期在研究镁对45Al-Zn高铝合金镀层的影响时,发现了周期层状组织,此外,盐雾腐蚀结果表明,镀层的耐蚀性能得到了提高。为深入了解这种周期层状组织,本工作借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、电化学工作站等设备仪器,通过改变热浸镀铝锌镁熔池中的铝和镁含量以及浸镀时间,对镀层中周期层状组织的组织结构、形成条件和耐蚀性能进行了系统研究。

对铝锌镁镀层中典型的周期层状组织进行深入分析后发现,周期层状组织由交替排列的浅灰色FeAl3Znx层和深灰色的(Al+Zn)层构成,此外,在基体与周期层状组织之间还有一层较薄的Fe2Al5Znx层。浸镀时间较短时镀层中不会形成周期层状组织,随着浸镀时间增加达到其形成所需的孕育期,周期层状组织开始形成,然而浸镀时间过长时,周期层状组织开始被液相破坏。

熔池中铝含量在15-25 wt.%之间时,镀层为常见铝锌镁镀层,由靠近基体的铁铝合金层和与之相邻的(Al+Zn)层构成,并没有周期层状组织的出现。当铝含量增加至35 wt.%时,镀层中开始形成了周期层状组织,且随着铝含量增加,周期层状组织形成的孕育期缩短,然而当铝含量过高,周期层状组织反而开始被破坏。

在铝锌熔池中添加镁元素,当铝含量在35-55 wt.%之间时,随着镁含量增加,周期层状组织的孕育期缩短,同样,镁含量超过一定范围时,周期层状组织开始被破坏。对周期层状组织中的FeAl3Znx层和层片对总厚度进行测定分析,分析结果表明FeAl3Znx层随浸镀时间增加呈线性增长,受界面反应控制;层片对总厚度随时间变化先缓慢生长后快速生长。

此外,熔池中铝、镁含量变化同样会对FeAl3Znx层和层片对总厚度产生影响。对镀层总厚度相近的周期层状组织的样品与一般铝锌镁镀层样品进行电化学测试,结果表明周期性层状组织的耐蚀性能较优。