合金化鍍鋅板鍍層抗粉化性能及相關(guān)工藝研究.pdf

1、鋼鐵材料工業(yè)上應(yīng)用廣泛，但在使用過程中，接觸到大氣、液態(tài)水、土壤及特種介質(zhì)，會(huì)發(fā)生不同程度的腐蝕。為了防止鋼鐵材料腐蝕，常常采用涂鍍保護(hù)層的方法將鋼鐵與其它腐蝕介質(zhì)隔離開來。鋅的最重要的應(yīng)用是鋼鐵的防腐蝕，主要是以涂層的形式，因?yàn)橥夸\的鋼在自然環(huán)境中有出色的耐蝕性。最早采用電鍍的方法，但電鍍方法具有成本高，有逐漸為熱鍍鋅取代的趨勢。熱鍍鋅是將金屬產(chǎn)品浸入熔融鋅液中從而獲得鋅鍍層。
　　 鋅是比鐵更為活潑的一種金屬元素，更容易被氧

2、化腐蝕。鋅在干燥的空氣中不起變化。但在潮濕空氣的腐蝕環(huán)境中，鋅的表面會(huì)生成一層致密的耐腐蝕的碳酸鋅薄膜，它能保護(hù)鋅內(nèi)部不再受到腐蝕，從而延長材料使用壽命。
　　 鋅鐵合金層電極電位(-0.59V～-0.66V)介于鐵和純鋅之間，所以電化學(xué)腐蝕速度比純鋅慢。鋅鐵合金通過在熱浸鍍后退火處理，鍍層發(fā)生合金化形成多種合金相得到。另外，鋅鐵合金層具有更好的焊接性及涂裝性，所以逐漸得到越來越廣泛的應(yīng)用。但其在沖壓成型時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)粉化及脫落

3、問題。鍍層粉化及脫落降低鍍層的耐蝕性能，影響涂裝后的外觀，而且因剝落的鋅粉粘附于模具上，并在模具中積聚，影響模具的使用壽命。因此，提高合金化鍍鋅板鍍層的抗粉化性能，一直是國內(nèi)外鍍鋅學(xué)者的研究熱點(diǎn)。而合金化鍍鋅板鍍層的抗粉化性能，與鍍層的相結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
　　 為了研究合金化鍍鋅板鍍層的相結(jié)構(gòu)，以提高某鋼廠現(xiàn)有產(chǎn)品抗粉化及剝落性能，進(jìn)行了系統(tǒng)的比較及模擬研究，主要工作及結(jié)論如下：
　　 1)首次運(yùn)用動(dòng)態(tài)拉伸觀察合金化鍍鋅板

4、鍍層在持續(xù)拉伸狀態(tài)下的斷裂演變過程。并通過掃描電鏡及能譜儀分析，發(fā)現(xiàn)鍍層和基板的剝離發(fā)生在基板/Γ相界面。Γ相斷口呈鋸齒狀，約數(shù)百個(gè)納米厚度。鍍層厚度上主要為δ相。
　　 2)通過對鍍層抗粉化性及附著力的分析，發(fā)現(xiàn)某鋼廠早期生產(chǎn)的合金化熱鍍鋅鋼板(主要是DX54D+ZF)鍍層的抗粉化性能不穩(wěn)定，部分產(chǎn)品的粉化量偏大。通過輝光光譜分析發(fā)現(xiàn)，原因是合金化鋼板鍍層中r相的含量較其它幾種合金化鋼板中的Γ相的含量要多。用掃描電鏡觀對比觀察

5、了不同合金化鍍層的表面形貌，發(fā)現(xiàn)DX54D+ZF鍍層表面的相結(jié)構(gòu)是比較單一柱狀鋅鐵合金相，并且鍍層表面較脆，未見明顯光整壓痕，鍍層內(nèi)部在變形前已經(jīng)產(chǎn)成了大量的合金化預(yù)裂紋。在此分析基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)方法。
　　 3)通過對DX54D+ZF在不同溫度、不同合金化時(shí)間下進(jìn)行模擬合金化退火實(shí)驗(yàn)，并采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、輝光光譜儀及XRD等方法揭示了DX54D+ZF抗粉化及剝落性能與相關(guān)工藝參數(shù)的對應(yīng)規(guī)律：合金化溫度在450℃時(shí)，在比

6、較長的時(shí)間范圍內(nèi)，粉化量都比較小；合金化溫度在500℃時(shí)，合金化溫度在120s以內(nèi)，粉化量隨合金化時(shí)間的變化也不大；合金化溫度超過550℃時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)，鍍層的粉化量急劇增加。
　　 4)通過對DX56D+ZF在不同溫度、不同合金化時(shí)間下進(jìn)行模擬合金化退火實(shí)驗(yàn)采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、輝光光譜儀及XRD等方法揭示了DX56D+ZF抗粉化及剝落性能與相關(guān)工藝參數(shù)的對應(yīng)規(guī)律：在480℃左右合金化時(shí)，鍍層粉化量很小，且隨合金化時(shí)間

7、的延長，鍍層粉化量變化很??；在480℃合金化且時(shí)間不超過25s時(shí)，Zn/Fe界面A1元素富集明顯，有利于抑制脆性相的形成，鍍層抗粉化性能較好，當(dāng)合金化溫度更高，合金化時(shí)間更長時(shí)，鍍層中開始出現(xiàn)脆性相，并不斷增厚，鍍層抗粉化性能逐漸下降。
　　 5)通過對H180 BD+ZF在不同溫度、不同合金化時(shí)間下進(jìn)行模擬合金化退火實(shí)驗(yàn)采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、輝光光譜儀及XRD等方法揭示了H180BD+ZF抗粉化及剝落性能與相關(guān)工藝參數(shù)的對

8、應(yīng)規(guī)律：合金化時(shí)間小于25s時(shí)，450℃、480℃合金化鍍層的抗粉化性能均較好，較低溫度450℃時(shí)效果更佳；大于25s時(shí)，480℃合金化鍍層粉化量急劇增加；而450℃合金化鍍層粉化量略有下降，當(dāng)合金化時(shí)間超過30s時(shí)，鍍層粉化量才開始較緩慢地增加；合金化溫度為510℃及540℃時(shí)，即使合金化時(shí)間極短，粉化量也較大，且隨合金化時(shí)間的延續(xù)，粉化量急劇增加。
　　 6)不同鍍鋅板在合金化剛開始時(shí)A1元素均富集于鍍層/基體界面，隨著合金