硅对热浸镀zn-al镀层组织及性能影响的研究

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1、学校代码10530学号201510131302分类号TG146.1密级公开硕士学位论文硅对热浸镀Zn-Al镀层组织及性能影响的研究学位申请人乔翯指导教师李智教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料科学与工程研究方向材料学二〇一八年六月TheStudyontheEffectofSiAdditionontheStructureandPropertyofHot-dipZn-AlCoatingsCandidateHeQiaoSupervisorProf.ZhiLiCollegeSchoolofMaterialScienceandEngineer

2、ingProgramMaterialScienceandEngineeringSpecializationMaterialsScienceDegreeMasterofMaterialScienceandEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune2018Abstract摘要热浸镀锌铝技术结合了热浸镀锌和热浸镀铝的优势，与热浸镀锌相比具有更加优良的耐蚀性和高温抗氧化性，与热浸镀铝相比则具有成本低、耐磨性好和粘附性强的特点。在锌铝熔池中添加微量元素，可以改善镀层组织结构，提高镀层性能。为了解熔

3、池中的微量元素硅对镀层组织及性能的影响，本文将不同含量的硅分别添加至Zn-20%Al熔池和Zn-50%Al熔池中，浸镀不同时间获得镀层样品。对铝含量较高的Zn-50%Al镀层进行高温抗氧化性试验，而对铝含量相对较低的Zn-20%Al镀层进行中性盐雾腐蚀实验。利用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪等设备观察镀层的组织结构，分析物相组成和氧化、腐蚀产物。硅对热浸镀Zn-20%Al镀层的影响实验表明，镀层分为两层，内层是与基体相邻的Fe-Al相中间合金层，外层是富铝枝晶相和枝晶间富锌相构成的自由层。熔池中添加0.1%的硅便可以使中间合金层厚度急

4、剧减薄。当熔池内的Si含量低于0.1%时，镀层中均有周期性层状组织形成。当熔池内Si含量增加至0.8%时，中间合金层中的FeAl3相转变为Fe-Al-Si三元化合物τ4相。盐雾腐蚀试验结果表明，腐蚀环境下的镀层表面有一层致密的化合物Al3.21Si0.47和腐蚀产物Zn0.63Al0.37(OH)2(CO3)0.185·H2O形成，起到隔绝腐蚀环境、提高镀层耐腐蚀性的作用。熔池中Si含量低于1.5%时，镀层的耐腐蚀性能随着Si含量的增加而逐渐提高；而当硅含量高于1.5%时，镀层表面质量变差，镀层的耐腐蚀性逐渐变差。硅对热浸镀Zn-50%A

5、l镀层的影响实验表明，熔池中未添加或添加不超过0.2%的硅时，镀层中均有周期性层片结构产生，该结构由浅灰色的FeAl3相和深黑色的Zn-Al相交替排布构成，且平行于基体与熔池的界面。周期性层片结构的产生需要充足的孕育时间，浸镀时间达到孕育期时中间合金层边缘的FeAl3相不断剥落，并向自由层中扩散，逐渐形成层片状；而当浸镀时间过长时，层片状的FeAl3相又会逐渐破碎，呈游离状分布于镀层中，周期性层片结构消失。熔池中硅的添加量高于0.4%时，由于硅对Fe-Al反应的抑制作用，限制了中间合金层的生长，此时中间合金层厚度由几百微米减薄至20微米左

6、右。高温抗氧化实验结果表明，高温氧化环境下中间合金层中的FeAl3相转变为FeAl相和Fe3Al相。镀层截面能谱分析结果表明，在镀层表面有两层较厚的氧化物带对镀层内部起到保护作用，该氧化物带的主要成分是Al2O3。含硅的Zn-50%Al镀层的高温抗氧化性能与硅含量有关，随着硅含量的增加，镀层的高温抗氧化性能也逐渐提高。关键词：热浸镀锌铝；周期性层片组织；耐蚀性；高温抗氧化性IIIAbstractAbstractHot-dipZn-Alhastheadvantagesofhotdipgalvanizedandaluminum.Compare

7、dwithhot-dipgalvanized,ithasbettercorrosionresistanceandhightemperatureoxidationresistance.Comparedwithhot-dipaluminumplating,ithastheadvantagesoflowcost,goodabrasionresistanceandstrongadhesion.Addingtraceelementsinthezinc-aluminumbathnotonlyimprovesthestructureofthecoati

8、ng,butalsoimprovestheperformanceofthecoating.Inordertounderstandtheeffectoftraceelementsiliconin