热浸镀工艺作为目前应用最为广泛的防腐工艺之一,现如今对其的研究多以镀层组织、防腐性能等工艺末端为出发点,来确定锌浴成分、浸镀温度、浸镀时间等工艺参数,反而忽略了作为工艺源头对镀层有重要影响的锌浴状态。本文提出以锌浴特征为出发点,分析锌浴表面张力、锌浴流动性、锌浴中铝、稀土对镀层的影响,为热浸镀锌的源头设计、镀层质量的预控制提供新的思路与基础理论。论文在课题组前期对不同参数下锌浴特征测量与分析的基础上,设定一系列的浸镀温度和浸镀时间,将基体分别在Zn、Zn-0.05%A1、Zn-0.1%A1、Zn-0.2%A1、Zn-0.3%A1、Zn-0.5%A1、Zn-0.2%A1-0.2%RE、Zn-0.2%A1-0.3%RE 等八个成分的锌浴中浸镀。采用扫描电子显微电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)等方法对所制备镀层的组织结构及其物相进行观察、分析,研究了锌浴表面张力、锌浴流动性、锌浴中铝元素和稀土元素对镀层组织及其形成过程的影响,论文通过研究得出以下结论:锌浴的表面张力和流动性对纯锌热浸镀和锌铝稀土合金的热浸镀层表面质量影响较小,对锌铝合金的热浸镀层表观质量影响较大。较高的表面张力导致了锌铝合金热浸镀镀层漏镀率的增加,较好的锌浴流动性促使锌铝合金热浸镀镀层的表面附着减少。锌浴表面张力的降低在浸镀初期对纯锌热浸镀镀层中合金相的生长有较为明显的促进作用,对锌铝合金热浸镀和锌铝稀土合金热浸镀镀层中合金相的生长虽然同样存在促进作用,但是其促进作用相对较小。同时较高的表面张力将导致热浸镀锌层合金相组织生长不均。锌浴流动性的改善可以促使η层的厚度减薄,但是当纯锌热浸镀和Zn-0.1A1合金热浸镀浸镀温度在460℃以上、Zn-0.2A1-0.2RE合金热浸镀浸镀温度在450℃以上时,锌浴流动性较强,镀层中η层厚度更多的受浸镀过程操作的影响;同时锌浴流动性的改善可以细化锌铝合金热浸镀层和锌铝稀土合金热浸镀层中的合金相组织。锌浴中的铝元素导致热浸镀过程初期合金相生长从主要受界面反应速度控制,变为主要受锌元素扩散速度控制;铝元素抑制热浸镀过程中的ζ相生长,促进δ相的形成;随着浸镀温度的升高,铝元素对镀层合金相生长的影响效果减弱,同时晶粒组织得到细化。铝元素含量影响镀层中合金相生成顺序,纯锌热浸镀和Zn-0.05A1热浸镀首先形成的合金相为ζ相,镀层形层顺序为ζ→δ+ζ→δ+ζ+η,Zn-0.1A1热浸镀和Zn-0.2A1热浸镀首先形成的是δ,镀层形层顺序为δ→δ+ζ→δ+ζ+η。RE不直接参与热浸镀中的各种反应,但是其本身具有较高的活性,在镀层组织间发生偏聚和扩散,促进锌液相铁基体的扩散,从而缩短浸镀过程的孕育期,加快镀层中合金相的生长速度,细化镀层组织中合金相的晶粒尺寸,其中对ζ相层影响尤为明显,RE含量的升高促使ζ相层和δ相层之间的结合更为紧密。不过随着浸镀温度的升高,锌浴中RE含量对镀层组织的影响被削弱。在锌铝合金浴中添加RE的合金层形层顺序为:δ→δ+ζ→δp+δk+ζ→δp+δk+ζ+η。