热浸镀新型Zn-Al-Mg合金镀层耐蚀性能研究

许红 冀英杰 中国核电工程有限公司河北分公司 石家庄 050021

热浸镀新型Zn-Al-Mg合金镀层耐蚀性能研究

许红 冀英杰 中国核电工程有限公司河北分公司 石家庄 050021

研究了Zn-1%Al-2.5%Mg合金镀层微观形貌并通过中性盐雾试验、Na2SO4溶液全浸试验测定其腐蚀失重速率，从而确定其耐蚀性能。结果表明Zn-1%Al-2.5%Mg合金镀层耐蚀性能远优于纯Zn镀层，接近Zn-5%Al镀层。

热浸镀；Zn-1%Al-2.5%Mg合金；耐蚀性能

引言

热浸镀是一种经济而有效的钢铁材料表面处理方法[1]，由于其工艺简单、防腐蚀性能良好而被普遍使用，随着科学技术的发展和人类社会的进步，传统的镀层种类已不能满足防腐蚀的需要，这就需要开发出性能优良的新型合金镀层。

在镀层中加入铝、镁元素具有很多优点，可以改善镀层表面外观和耐蚀性能。以往的研究主要集中在纯锌镀层、Zn-5%合金镀层、Zn-55%Al合金镀层。本文在以往研究的基础上开发了新型的Zn-Al-Mg耐蚀合金镀层，研究了Zn-Al-Mg合金镀层的耐蚀性能，并分析了镀层的耐蚀机理。

1 新型Zn-Al-Mg合金镀层耐蚀性能研究

1.1 扫描电镜观测镀层形貌

合金镀层样品加工成10mm×10mm大小，截面分别用粗、中、细砂纸打磨，用丙酮或乙醇清洗试样，自然晾干，观察镀层表面和截面的微观形貌；用1：1盐酸腐蚀镀层表面，观察镀层表面腐蚀后形貌。

由各镀层样品的微观形貌图可以看出，纯锌表面为粗大的晶粒，当加入Al、Mg元素后，发现金属晶粒明显细化[2,3]，主要是由于Mg与Zn结合生成金属间化合物Zn2Mg。同时正是由于Mg元素的存在使镀层组织形成以Zn/Al/Zn2Mg三元共晶体为主体的镀层结构，且镀层结构致密，有效地阻止晶间腐蚀的发生，这也是镀层耐蚀性能提高的重要因素。通过比较各镀层样品腐蚀后表面微观形貌，可以看出纯锌镀层发生了明显的晶间腐蚀，并且镀层表面也出现了大量的蚀孔。当加入Al、Mg元素后，镀层表面的蚀孔消失，只发生了轻微的晶间腐蚀，这是由于Zn/Al/Zn2Mg三元共晶组织的存在，镀层结构致密，有效地阻止了孔蚀的发生，镀层耐蚀性能明显增强。

1.2 中性盐雾腐蚀试验（NNS试验）

试样用丙酮或乙醇浸泡擦洗除去表面油污，自然晾干，在样片无镀层处用清漆覆盖，将样品放置与垂直方向成25±5°角，试样上边缘与盐雾收集器顶端平行放入盐雾箱，避免盐雾直接喷射到试样表面。试验使用（50±5）g/L NaCl溶液，pH 6.5～7.2，试验时盐雾箱内温度控制在35±2℃，连续喷雾96小时，取出计算试样腐蚀速率。

由表1结果可以看出，在NaCl中性盐雾试验中，Zn-1%Al-2.5%Mg合金镀层的耐蚀性能介于纯Zn和Zn-5%Al合金之间，约为纯Zn镀层的2.3倍，这是由于合金镀层的腐蚀产物及腐蚀产物的水合物附着在镀层表面，形成一层致密的保护膜，减缓了合金镀层的腐蚀速度。

表1 镀层中性盐雾试验结果

表2 全浸腐蚀试验结果

1.3 Na2SO4溶液全浸腐蚀试验

试样上端钻一个小孔，用丙酮或乙醇浸泡擦洗除去表面油污，自然晾干，用棉线拴在橡皮塞上，置于盛有（50±5）g/L Na2SO4溶液的广口瓶中，试样全部浸入溶液中，上端距液面2cm，橡皮塞上开一小孔以促进空气流通，放入恒温箱中，试样在保温118小时后取出，试验结束后取出试样，计算腐蚀速率。

由表2结果可以看出，在Na2SO4溶液全浸腐蚀试验中，Zn-1%Al-2.5%Mg合金耐蚀性能比纯Zn镀层有了很大提高，约为纯Zn镀层的2.2倍，耐蚀性能接近Zn-5%Al。合金镀层在Na2SO4溶液全浸腐蚀试验中腐蚀速率远小于纯Zn镀层，这是由于合金镀层少量的腐蚀产物及腐蚀产物的水合物附着在镀层表面，形成一层致密的保护膜，有效地减缓了合金镀层的点蚀和晶间腐蚀，减缓了合金镀层的腐蚀速度。

2 结论

根据以上试验结果可得出如下结论：

（1）当加入Al、Mg元素后，金属晶粒明显细化，主要是由于Mg与Zn结合生成金属间化合物Zn2Mg，且镀层结构致密，有效地阻止晶间腐蚀的发生，这也是镀层耐蚀性能提高的重要因素。

（2）由腐蚀试验结果可知：Zn-1%Al-2.5%Mg合金镀层耐蚀性能接近Zn-5%Al镀层，比传统纯Zn镀层有了很大提高。

[1]顾国成，刘邦津.热浸镀[M]. 北京：化学工业出版社.1991

[2]陈冬，项长祥，韩其勇. 热镀锌合金及其在钢丝中的应用[J]. 金属制品.1986，12(4)：27-34

[3]龚鸣明，庄金榜. 铝、镁、稀土对低铝锌合金镀层性能的影响[C]. 全国第二届热浸镀学术交流会.株洲，1992

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.095