热浸镀锌助镀剂及其助镀工艺的研究进展

综述了近年来热浸镀锌助镀剂及其助镀工艺的发展现状,给出了热浸镀锌常用助镀剂及其选择标准和作用机理,分析了助镀剂浓度、温度、铁盐含量和pH值等因素对热浸镀效果的影响,介绍了热浸镀中Zn-Al合金助镀剂、无铵助镀剂和电解活化助镀剂等新型助镀剂及其助镀工艺,指出了热浸镀助镀技术存在的问题和未来的发展方向。     

助镀剂中稀土盐含量对热浸镀锌层组构及性能的影响

以往少见将稀土加入到助镀剂中对热浸镀锌层组构及性能影响的研究报道。为此,在助镀剂中添加混合稀土盐(主要成分为Ce和La)助镀后再热浸镀锌,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试及全浸腐蚀方法考察了助镀剂中稀土盐含量对热浸镀锌层组织结构及耐蚀性能的影响。结果表明:助镀剂中添加稀土盐能够使镀锌层减薄,有利于改善镀层的微观组织结构,抑制脆性相ζ相的生长,获得由塑性较好的δ相组成的镀层;添加稀土盐有助于改善镀层的耐蚀性能,且耐蚀性能随着稀土盐含量的增加而增强,在稀土盐含量为0.2%时镀层的耐蚀性能最好,之后随着稀土盐含量的增加,镀层的耐蚀性能反而下降。     

3种热浸镀锌助镀剂成膜的均匀性

为了探讨热浸镀锌中不同助镀剂成膜的均匀性,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、千分尺等研究了锌铵助镀剂、氯化锌助镀剂及自制无铵助镀剂盐膜的形貌、成分及厚度。结果表明:与氯化锌助镀剂相比,传统的锌铵助镀剂和自制的无铵助镀剂更有助于在钢铁基体表面形成成分、厚度均匀的助镀剂盐膜。     

合金元素锑对热浸镀锌层组织的影响

热浸镀锌中合金元素锑的含量对镀层性能有极大的影响,但对其添加量目前尚无统一标准.对硅含量为0.049%的Q215工业用钢在含0.04%,0.10%,0.30%,0.80%,1.20%Sb的锌池中浸镀0.5～5.0 min获得锌镀层,研究了锌池中添加微量锑对钢铁热镀锌的影响.利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等测试方法分析了浸镀时间、锌池中锑含量对热浸镀锌合金层组织和厚度的影响.结果表明:添加少量(0.30%以下)的锑对合金层的组织无影响,随浸镀时间延长,镀层厚度呈线性增加;当锌池中添加0.80%Sb以后,合金层组织显著改变,化合物粒子变大,镀层耐蚀性变差;锌池中以锑添加量0.10%～0.30%为佳.     

超声波对热浸镀锌的影响

研究了超声波介入下热浸镀锌的镀层组织和性能。结果表明：功率超声使镀层中不出现脆性的Ｆｅ－Ｚｎ金属间化合物层，镀层组织致密，表面光滑、可显著地提高镀层的粘附性、变形性和耐蚀性。并以声学为基础，对超声的作用机理进行了理论探讨。     

热浸Zn-Al合金镀层的研究进展

综述了近年来国内外对热浸Zn-Al合金镀层的研究,包括含Al量不同时镀层的组织与性能特点以及添加元素RE,Mg,Si的作用.介绍了Zn-5Al-RE、Zn-5Al-Mg、Zn-55%Al-1.6Si镀层和Zn-23%Al-Si镀层的组织结构、性能和防腐蚀机理及其应用场合以及Zn-Al合金镀层应用于批量热镀锌的研究与进展.     

Zn-Al-Ni热浸镀液中Ni含量对镀层形貌、硬度及耐磨性的影响

为了提高热浸镀锌层表面的光洁度、硬度和耐磨性,在Zn-0.01%Al镀液中添加少量Ni,制备了Zn-0.01%Al-(0.02～0.12)%Ni镀层。利用金相显微镜、维氏硬度计和摩擦磨损试验机对镀层的表面形貌和性能进行了表征。结果表明,随Ni含量增加,Zn-0.01%Al-xNi镀层的晶粒先减小后增大,硬度先增大后减小;当Ni含量为0.05%时镀层的晶粒最小,硬度最大,摩擦系数最小,耐磨时间较长;Ni含量为0.12%的镀层的耐磨时间虽然最长,但摩擦系数较大。     

Si含量对热浸镀Zn-15% Al层组织的影响

为了解合金浴中Si含量对低Al含量的热浸镀Zn-Al层组织的影响,将Q235钢浸入不同Si含量的Zn-15%Al合金浴中浸镀不同时间,制备了热浸镀Zn-15%Al层。利用扫描电镜、能谱仪等观察镀层形貌结构、分析镀层成分,研究了Si含量对镀层组织的影响。结果表明:Zn-15%Al合金镀层分为Fe-Al界面反应所形成的金属间化合物层和由富Al枝晶和枝晶富Zn相组成的自由层;少量的Si就能强烈地抑制Fe-Al反应,使化合物层减薄,并使自由层晶粒细化;随Si含量的增加,化合物层由Fe2Al5相和FeAl3相向Fe-Al-Si三元化合物4相转变;化合物层厚度随Si含量的增加总体呈减薄趋势,但略有波动;合金浴中含Si时,化合物层主要受扩散控制,其厚度呈抛物线生长规律。     

钢材热浸镀低铝含量锌铝合金层的形成、影响因素及性能评价

热浸镀低铝含量锌铝合金的耐蚀性优良,铝含量对锌铝合金镀层的性能有较大影响。总结了热浸镀锌铝合金镀层的组成,对热浸镀锌铝合金低铝含量时镀层的形成过程进行了描述,分析了钢中Si,Mn,P等常规元素对锌铝合金镀层中Fe-Al金属间化合物形成的影响;阐述了热镀锌铝合金层的工艺特点及性能评价方法;指出了今后热镀锌铝系多元合金层的研究方向。     

表面预氧化温度对球墨铸铁热浸镀锌层组织的影响

为提高球墨铸铁件热浸镀锌层质量,利用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）等手段研究了预氧化处理对球墨铸铁表面氧化物形成、表面硅含量及热浸镀锌层组织的影响。结果表明：预氧化处理球墨铸铁表面生成了选择性SiO₂氧化物层,预氧化后球墨铸铁表面硅含量明显增加,碱洗酸洗后球墨铸铁表面硅含量减少,在800℃预氧化5 h后,球墨铸铁表面硅含量下降到1.86%（质量分数）。采用表面预氧化的方法可使球墨铸铁热浸镀锌合金层厚度明显减少,在800℃预氧化5 h后,球墨铸铁热浸镀锌层中合金层组织最为致密且其厚度最小,仅为20.1μm。合金层厚度随预氧化温度的变化规律与碱洗酸洗后球墨铸铁表面硅含量随预氧化温度的变化规律基本一致。     

热浸镀Zn-Ti及Zn-Ti-Al合金层的耐蚀性能

针对三元合金耐腐蚀机理研究不足的问题,制备了Zn-Ti和zn-Ti-Al热浸镀合金层,运用电化学极化、中性盐雾试验等方法对比研究了2种镀层的耐腐蚀性能.结果表明:Zn-Ti合金镀层平均腐蚀速率仅约为纯锌镀层的1/3:合金镀层自腐蚀电位正移,其中Zn-0.06%Ti镀层的自腐蚀电位较纯Zn镀层正移了37.1 mV,腐蚀电流密度也减小了近40%,Zn-Ti-Al镀层耐蚀性能降低不大.加入微量Ti可明显改善镀层的耐蚀性能,而Al的进一步增加虽可以改善合金流动性能,但对镀层耐蚀性能的提高不明显.     

铝锌硅热浸镀液的侵蚀性及镀层结构与性能研究

为了解热浸镀铝锌硅钢板的耐蚀机制,通过试验考察了普通低碳冷轧钢板在600℃的铝锌硅(55?43.4%Zn1.6%Si)热浸镀液中的失重减薄规律,利用扫描电镜及能谱仪对镀层的微观结构及微区成分进行了分析,并利用X射线物相分析技术对合金层进行了物相分析.结果表明:钢板在镀液中的质量损失与浸镀时间大致呈线性关系;镀层主要由富铝的树枝晶、树枝晶问的铝锌共晶、针状富硅相以及合金层4个部分组成,这种独特的结构决定了铝锌硅镀层钢板具有优良的防腐蚀、耐热性能.     

稀土在金属表面处理工艺中的应用技术(6)——稀土热浸镀锌

稀土在热浸镀锌工艺中的应用包括2个方面:热镀锌工件下锌锅前助镀时加入助镀剂中;加入熔融锌液中进行热浸镀锌.对这2个方面的应用试验表明,稀土在热浸镀锌工艺中的应用可以改善镀锌液的流动性,减少工件的上锌量,避免和减少厚边的产生;能净化热镀锌液,减少锌瘤和锌灰的产生,降低锌的无效损失;能提高钢铁件表面对锌的吸附性和结合力,提高热镀锌工件的整体耐腐蚀性和表面光洁度.同时简要介绍了稀土热镀锌的实际使用操作技术和注意事项.     

锌浴中Sb、Co、Ni对热浸镀锌合金层组织的影响

为了研究Q235钢热浸镀锌浴中Sb,Co,Ni元素的添加对合金镀层组织的影响,配制了 19种不同的锌浴对Q235钢进行3 min热浸镀.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等测试方法研究了锌浴中Sb,Co,Ni单组元的添加和多组元同时添加对合金镀层厚度的影响以及组织形貌的变化.结果表明:单独向锌浴添加Sb不能有效降低镀层厚...     

锌浴中Ni-Bi协同作用对铁硅合金热浸镀锌层中间相组织的影响

目前,对热镀锌浴中加入Ni,Bi后的协同作用研究不多,且认识不一致。利用光学显微镜、SEM-EDS研究了锌池中的Ni和Bi的协同作用对Fe-Si合金基体热浸镀锌中间相组织的影响。结果表明:对于纯铁基体,Ni或Ni-Bi的协同作用可以减缓Fe-Zn反应速度;对于含硅量为0.1%(质量分数,下同)的基体,Ni能完全控制硅反应性;对于高硅合金基体,Ni只能部分控制其硅反应性,而Ni-Bi协同作用对硅反应性的控制效果明显;对于含硅钢镀锌,为了控制硅反应性,在锌浴中加入0.1%Ni+0.5%Bi效果较理想。     

锌浴中镍含量对热浸锌镀层厚度的影响

应用SEM,EPMA等方法研究了锌浴中镍含量对热浸锌镀层厚度的影响,试验结果表明,当锌浴中镍含量小于0．12％（wt)时,镀层随镍含量增加而减薄,当镍含量大于0．12％时,镀层则随镍含量增加而增厚,在热镀锌生产线上对0．10％以下的不同镍含量锌浴的应用结果表明,为了兼顾不同产品对最低镀层厚度的要求,镍含量可在0．04％－0．10％间选择,这时由于减少镀层超厚,节锌效果明显。     

热浸镀Al－2％Si钢带界面化合物层的组成和结构

本文利用俄歇电子谱（ＡＥＳ）及透射电镜（ＴＥＭ）对比分析了国产、日本、和西德热浸镀Ａｌ－２％Ｓｉ钢带界面化合物层的厚度、结构和组成。结果表明，Ｓｉ以Ｆｅ＿２（ＡｌＳｉ）＿５的形式存在于Ｆｅ＿２Ａｌ＿５结构的界面化合物中。与热浸镀Ａｌ相比，添加Ｓｉ后导致界面化合物层厚度下降的原因在于Ｓｉ填充了Ｆｅ＿２Ａｌ＿５结构中原子空位、阻碍了Ａｌ原子的扩散。     

表面活性剂和亚铁盐对无铵助镀液润湿性的影响

针对批量热浸镀锌传统氯化锌+氯化铵复盐助镀过程的氨氮烟尘污染和助镀液中亚铁盐引起的漏镀、渣量增加等问题,采用钾盐、钠盐、稀土盐,添加三类表面活性剂和不同含量的亚铁盐配制了18种无铵助镀液,测试了不同种类助镀液的表面张力以及助镀液在基体表面的润湿角,分析了表面活性剂和亚铁盐含量对无铵助镀液润湿性能的影响。结果表明:无氨助镀液中不添加表面活性剂和亚铁盐时表面张力为44.3mN/m,添加表面活性剂能一定程度降低助镀液的表面张力,添加FC-3c和FC-3d时的效果优于添加FC09-Ⅱ的效果。三类表面活性剂系列助镀液中随着亚铁盐浓度的增加,助镀液的表面张力呈先显著下降,然后降至20mN/m左右趋于稳定。无铵助镀剂中FC09-Ⅱ和FC-3c表面活性剂对接触角影响不明显,添加FC-3d后接触角由39.366°降至25.51°。FC09-Ⅱ系列和FC-3c系列无铵助镀剂中添加亚铁盐后助镀液的接触角呈下降趋势,之后随着亚铁盐含量的增加接触角数值趋于稳定。FC-3d系列无铵助镀剂中添加亚铁盐时随着亚铁盐含量的增加,接触角呈先下降后上升的趋势,当添加亚铁盐含量为50g/L时助镀液的接触角又变为不添加亚铁盐时的情况。