热浸镀铝锌硅合金工艺.docx

职工培训教材

目录

一．热浸镀铝锌硅合金的特点及其应用
二．热浸镀铝锌硅合金的化学成分、组织及形成机理
三．热浸镀铝锌硅合金的工艺特点和要求

2006年6月1．热浸镀铝锌硅合金的特点及其应用

热浸镀铝锌硅合金是在热浸镀锌和热浸镀铝两种钢铁防腐方法的基础上综合两者的优点发展起来的，因而有必要从镀锌和镀铝的特点谈起。

问：与热浸镀铝相比热浸镀锌有什么特点？
有化合物层是热浸镀工艺共同的特点，由于镀层金属不是直接与钢基接触，不像电镀一样镀层与钢基之间的结合力是原子之间的吸引力，而是形成化合物结合在一起的。化合物的特点是硬度高，塑性差，因而这层化合物的存在使镀层产品在加工折弯变性时的加工性能以及后期的防腐性能受到很大的影响。
在热浸镀锌、镀铝、镀铝锌合金这三种镀层中，热浸镀锌的化合物层是最薄的，也是最容易控制其厚度的，在加入微量的铝之后可以更薄，因而其加工性能是最好的。
当然，镀层产品的抗腐蚀性能主要取决于镀层。一般分两种情况讨论，即在镀层完好的情况下和在使用中经常出现的镀层划伤的情况下研究其防腐性能。
在镀层完好的情况下，镀锌层的防腐性能不是很好，因为其腐蚀后的产物是很疏松的，不能形成致密的氧化膜保护层防止内部的组织进一步腐蚀掉，但也基本能满足各种用途的需要，特别是在进行钝化处理以后，镀锌层的防腐性能得到了大幅度的提高。
镀锌层的防腐能力在镀层被划伤，钢基裸露出来之后的牺牲防腐作用中表现出其独有的优越性。镀层被划伤之后镀层对钢基的物理保护作用消失，就必须靠电化学保护作用。由于镀层金属与钢基的电极电位不同，在潮湿的环境之中会形成原电池，镀层一般失去电子作为阳极被氧化，而钢基得到电子，作为阴极被保护。由于锌的氧化物不是很致密，所以这种牺牲防腐作用较强，能一直保护钢基，直至镀锌层全部被腐蚀掉。
正是热镀锌这种较好的工艺性能和镀锌板这种较强的阴极保护性能以及经济性能，使其在工业、农业和建筑业等各个领域得到广泛应用，成为当今用途最为广泛的镀层产品。

问：热浸镀铝层的结构和防腐性能有什么特点？
热浸镀铝工艺是在20世纪50年代随着汽车工业的发展，人们寻求具有一定耐温状态下抗腐蚀的材料开始发展起来的。与热浸镀锌层相似，热浸镀铝层也分为外层和内层两部分。外层是纯铝结晶层，内层是Fe－Al原子相互扩散化合形成的Fe－Al化合物层。见图1。

图1热浸镀铝层组织结构
由于Al的原子半径与Fe相似，Al的活动能力强，液态的Al与固态的Fe之间的扩散和化合作用很强烈，因而其化合物层是最厚的，也是最难控制的。这就使其加工性能受到影响，在进行拉伸和深冲压时，往往会造成镀层龟裂甚至脱落。
镀铝层的防腐蚀性能在镀层没有划伤的情况下充分体现出来。一方面由于Al表面能形成致密的保护模，使其在非常恶劣的情况下也不致进一步腐蚀，因而其抗腐蚀作用非常强。另一方面。镀铝层的抗高温氧化性能也很强，在温度低于450℃时，镀铝钢板保持着光亮的外观，500℃以上开始氧化和变色，铝和铁相互扩散，增厚其难熔而又致密的铁铝合金层，其耐热性与409不锈钢相当。
一旦镀层被划破，钢基裸露在环境介质中，镀铝层的保护作用就大大减弱。虽然镀铝层像镀锌层一样有一定的阴极保护作用，但铝表面形成的致密氧化物使镀层的牺牲保护作用减弱，钢基反而先于镀层被腐蚀掉。如图2所示。

图2镀铝层被划伤后的牺牲防腐原理

镀铝板这种耐高温氧化性好，而耐电化学腐蚀差和加工性能差的特点使其用途和发展受到一定的限制，镀铝硅板主要用作汽车的排气管和消音器，镀纯铝板用于建筑的屋顶和外墙。

问：热浸镀铝锌硅镀层的结构及防腐性能有什么特点？
镀锌层和镀铝层各有其优点和缺点，而镀55％Al－Zn－Si镀层可以说综合了两者的优点，而且又克服了两者的缺点，这是因为其特殊的镀层组织结构决定的。
热浸镀55％Al－Zn－Si合金镀层的组织如图3所示，同样分为外层和内层两大部分。

图3热浸镀铝锌硅层组织结构
由于其Al的重量比和体积比都大于Zn，所以其结构更接近与镀铝层，但比镀锌层和镀铝层都更为复杂。
其中间化合物层除了与镀铝层一样具有Al－Fe扩散形成的Al－Fe化合物层以外，由于加入了一定数量的Si，Si优先在钢基表面上形成Fe－Si的化合物层，使Al－Fe化合物层变得很薄，从而改善了其加工性能。如图4所示。

图4镀铝锌硅层被划伤后的牺牲防腐原理

这样表面镀层也很复杂，又恰到好处。大量的铝先形成了极细的富铝的树枝状晶体，体积约占80％，在整个镀层中形成了微细的网络骨架，在其剩下的只有约20％的晶间空隙内是富锌的共晶组织。这两种特性各有千秋的组织的有机组合，就使得镀层具有良好的综合性能。富铝的树枝状网络奠定了镀层具有镀铝较良好的耐蚀性能和耐热氧化性能。