熔池中钛对热浸镀镀层组织与性能的影响研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MaoZeDongDaShaBi2005
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热浸镀因生产效率高、成本低且有效防护期长等优点,成为全球应用最为广泛的钢铁防腐技术。但实际生产中,由于合金层中存在较多脆性相,且镀层过厚,导致镀件难以加工成型。解决该问题最有效、直接的方法就是在熔池中添加合金元素。为获得熔池中Ti元素对镀层组织及性能的影响规律,本文将不同含量的Ti(00.7 wt.%)分别添加至纯Zn熔池、纯Al熔池和30 wt.%Al-Zn熔池中,浸镀不同时间获得镀层样品,并对镀层进行氧化及腐蚀实验,利用SEM-EDS仪器观察镀层组织,以及氧化与腐蚀后的表面形貌,并通过X射线衍射仪分析镀层组织的物相、氧化产物及腐蚀产物。纯锌熔池中热浸镀的实验结果表明,未添加Ti元素的镀层厚度随着浸镀时间增加近乎呈直线生长,其生长主要受到界面反应控制;随着Ti元素的添加,镀层厚度明显减薄,合金层各相较为致密,其生长主要受扩散控制。在本实验添加范围内,Ti元素的加入一定程度上缩短了δ相和Γ相的孕育期,且当Ti含量为0.4 wt.%时,镀层中开始出现T相,相同浸镀时间下,镀层厚度呈先减薄后增加再减薄的规律。电化学的测试结果表明,在5%NaCl溶液中,Zn-0.5 wt.%Ti镀层腐蚀电流密度最小,腐蚀速率最慢,即耐蚀性最好。纯铝熔池中热浸镀的实验结果表明,在本实验添加范围内,熔池中添加Ti元素,镀层中合金层厚度逐渐减薄。在高温氧化性能测试中发现,镀层的氧化速率随着Ti元素增加而减小,高温抗氧化性能提高。结合镀层表面面扫描及XRD结果,镀层表面氧化层中形成了白色条状的TiAl相,该相与镀层氧化层结合紧密并提高氧化层的致密性,镀层的高温抗氧化性能得到提高。30 wt.%Al-Zn熔池中热浸镀的实验结果表明,未添加Ti元素时,浸镀90 s之后的镀层中出现周期性层片组织,并且镀层的宏观形貌出现马耳他十字结构,镀层厚度随浸镀时间增加而增加;随熔池中Ti含量的增加,相同浸镀时间下,镀层合金层厚度呈先减少后增加的变化规律,Ti含量为0.6 wt.%时,镀层厚度最小,马耳他十字结构现象得到一定程度的缓解。随着Ti元素的添加,氧化后的镀层表面变得平整,且Ti元素在氧化过程中形成TiO2膜为镀层提供保护,镀层高温抗氧化性能提高。盐雾腐蚀实验表明,在本实验的添加范围内,随着Ti含量的增加,镀层的腐蚀速率呈先减小后增加的规律,Ti含量为0.6 wt.%时,腐蚀速率最小。腐蚀产物主要为Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn0.63Al0.37(OH)2(CO30.185·H2O。腐蚀过程中生成的TiO2为镀层提供物理保护,而提高镀层的耐腐蚀性能。
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