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现有的热镀锌用钢中,大多含有一定量的硅元素。钢中硅的存在,会影响热镀锌镀层中合金相层的生长,降低了镀层的外观质量和性能。为了抑制热镀锌过程中因含硅活性钢引起的镀层超厚生长,本文研究了在纯锌浴中添加钛元素时,含硅钢(0.04、0.09、0.18和0.36wt%Si)热浸镀层组织的变化;并采用浸泡、盐雾腐蚀实验,电化学极化,交流阻抗以及x射线光电子能谱等方法,对Zn和Zn-Ti镀层的耐蚀性能进行了研究。
研究结果表明,在纯锌浴中加入一定量的钛(=0.1wt%)能不同程度地抑制含硅钢(0.04-0.18wt%Si)热浸镀锌的反应活性,获得使ζ相变得稳定,同时促进连续致密的d相增厚,厚度合适的镀层;随着锌浴中钛含量的增加,合金相层逐渐减薄。锌浴中添加0.03-0.05wt%Ti时,能完全抑制含0.09wt%Si钢在常规热浸镀锌时的圣德林效应。但对于含0.36wt%Si钢,钛的作用不明显。
锌浴中钛的添加量=0.05wt%时,四种含硅钢的热浸镀层在η相层中都出现Γ<,2>粒子并随浸镀时间增加而长大。
能谱和面扫描分析表明,在锌钛合金镀层中,钛分布在各相层,并主要聚集在在Γ<,2>粒子中。Fe、Zn和Ti元素在Γ<,2>粒子中均匀分布。Γ<,2>相晶核通过吸收η相中的钛原子和ζ相前沿溶解出来的铁原子而长大。钛、铁原子在ζ相前沿液相中的聚集和Γ<,2>相的形核、生长过程,抑制了镀层中ζ相向液相方向的生长。
不同加钛量锌浴中的析出相为ζ和Γ<,2>相,其中钛含量较低为ζ相,钛含量较高的为Γ<,2>相。随着加钛量增加,ζ相粒子数量逐渐减少,Γ<,2>相粒子逐渐增多。
热浸镀锌及锌钛合金镀层在5%NaCl溶液中的浸泡、盐雾腐蚀实验和电化学极化、交流阻抗谱结果表明,Zn-Ti合金镀层的耐蚀性比纯锌镀层的耐蚀性要好,且Zn-0.05wt%Ti合金镀层具有较好的耐蚀性。锌钛合金镀层的腐蚀速率小于纯锌镀层,其极化电阻和交流阻抗增大,腐蚀电流密度减小,耐蚀性能提高。
XPS分析结果表明,锌钛合金镀层表面存在ZnO和TiO<,2>两种氧化物。锌钛合金镀层的耐腐蚀性能优于纯锌镀层是由于在镀层表面形成了更加稳定的TiO<,2>膜。