论文部分内容阅读
在钢铁材料的使用历史中,腐蚀一直是破坏钢铁材料的主要原因之一,因此,保护钢材也是许多人研究课题和努力的方向,热镀锌技术作为一种有效且简单的钢材防腐技术,在现代生活产品上应用广泛。研究发现,在热浸镀锌时,含硅钢中Si的含量会使得镀层过厚、镀层质量变差。研究者们进一步发现对于含硅钢在热浸镀锌时,不仅受到钢材本身Si含量的影响,熔池中添加的微量元素同样会影响镀层的厚度及质量。因此,在钢铁的保护中,为了获得性能优异的镀层,人们一般在锌池里面加入Al、Ni、Ti、V等元素,以达到抑制工件浸镀时圣德林效应的目的。随着现代生活质量的提升,不仅对镀层质量有了更高的要求,外表美观的镀层也日益受到人们的喜爱。值得注意的是,如果在熔池里加入Sn、Pb、Sb等元素,由于镀件表面会出现“锌花”,因此可以提高工件的观赏性能。目前对Al、Ni两种元素在镀层的影响的研究已有很多,但是对于Sb元素的加入,即Al、Ni、Sb三种元素同时加入对镀层组织及性能的影响还未见报告,而为了研究Al、Ni、Sb三种元素在镀锌时的相互作用,Zn-Al-Ni-Sb四元系的相平衡就有必要进行研究。为了更好的探讨Zn-Al-Ni-Sb四元系在镀锌时的机理,本工作过程中采用平衡合金的研究方法,利用扫描电子显微镜和能谱仪。(SEM-EDS)以及X射线衍射仪(XRD)等一系列仪器对Zn-Al-Ni三元系富锌角在450℃的等温截面和Zn-Al-Ni-Sb四元系富锌角(93at.%Zn)在450℃与600℃的等温截面相关系进行了研究。通过实验结果分析发现,Zn-Al-Ni三元系450℃等温截面里面存有2个三相平衡区:L+γ+δ和L+Al3Ni2+γ,3个二相平衡区:L+γ、L+δ、L+Al3Ni2。在Zn-Al-Ni-Sb四元系450℃等温截面里面仅有2个四相平衡区:L+Al3Ni2+Al Sb+Sb2Zn3和L+Al3Ni2+Sb2Zn3+γ,6个三相平衡区:L+Al3Ni2+Al Sb、L+Al Sb+Sb2Zn3、L+Sb2Zn3+γ、L+Al3Ni2+Sb2Zn3、L+γ+δ和L+Al3Ni2+γ。在Zn-Al-Ni-Sb四元系600℃等温截面中测定出来1个四相平衡区:L+Al Ni+Al Sb+γ,3个三相平衡区:L+Al Ni+Al Sb、L+Al Ni+γ和L+γ+Al Sb。在本次研究中的三元体系和四元体系,并没有发现新的二元、三元、亦或是四元化合物。本工作还研究了加入不同含量的Al、Ni、Sb元素,以及不同浸镀时间对热浸镀锌中Q235钢的镀层外观、厚度、镀层硬度、耐腐蚀性能的影响。实验结果显示:适量的Al、Ni元素的加入可以对Zn-Fe反应起到抑制作用,Sb元素的加入会减弱Al、Ni对镀层厚度的抑制作用,在所设计的熔池中,同时向熔池中添加含量为0.04wt.%Al、0.1wt.%Ni和0.08wt.%Sb能获得综合性能最为优秀的镀层。