熱鍍鋅鋅層附著性的研究
發(fā)布時間:2008-03-10
發(fā)布者: 張力 專家
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  熱浸鍍鋅(或簡稱為熱鍍鋅)是將被鍍的緊固件浸入熔點(diǎn)較低的液態(tài)金屬鋅或其合金中進(jìn)行鍍覆的方法。

  緊固件熱浸鍍鋅多采用熔劑法。凈化過的緊固件浸入鍍鍋之前,其表面先形成一層熔劑層,以防止氧化并進(jìn)一步清除表面殘留物。浸鍍時此熔劑層受熱揮發(fā),使工件表面與熔融金屬直接接觸,發(fā)生浸潤、溶解、化學(xué)反應(yīng)、擴(kuò)散,在工件表面順序形成γ相、δ1相和ζ相合金層并附著一層熔融金屬鋅,經(jīng)冷卻后形成η相鋅鍍層。各相合金中鋅含量由77%至99.97%逐漸增加?,F(xiàn)代熱浸鍍鋅生產(chǎn)中,通常在熔融鋅液中添加少量鋁以提高鍍鋅層的附著力。此時合金層中的主相為Fe2Al5,而δ1相和ζ相的數(shù)量很少。不存在脆性的γ相。

  熱鍍鋅的主要目的就是緊固件上鍍一層牢固的鋅層,這種鍍鋅層在使用中耐腐蝕性的好壞,主要取決于鍍層性能。因此,檢驗鍍層的粘附性具有重要的意義。鍍層和基體之間的粘附強(qiáng)度,可以采用使基體分離所需要的力,即結(jié)合力來衡量。

  在現(xiàn)代化熱鍍鋅生產(chǎn)中,鋅液中Al的含量正逐步提高,以利于Fe2Al5 優(yōu)先形成。

  Fe2Al5 中間層的形成是保證鍍層粘附性的必要條件,然而只有當(dāng)鋅在Fe2Al5 中間層的溶解不飽和而形成貧鋅固溶體時,此中間層才能起到粘附作用,并能夠有效阻止鐵鋅原子的進(jìn)一步擴(kuò)散。如果鋅在Fe2Al5 中間層過飽和而生成富鋅固溶體,則不僅使中間層中有效鋁的相對含量下降,而且大量分布的鋅固溶體破壞了均勻性,使其阻止Fe、Zn原子擴(kuò)散的能力和黏附鍍層的能力下降,鍍層的附著性能也隨之降低。

  由此可見,保證鍍層黏附性的充分必要條件是:緊固件浸入鋅液之后,在緊固件表面首先形成含鋁多、含鋅少的較薄的Fe2Al5 中間黏附層,才能黏附鍍層和阻止Fe-Zn 擴(kuò)散反應(yīng),從而達(dá)到提高鍍層黏附性的作用。
鋁在鍍鋅過程中有著極其重要的作用;由黏附機(jī)制可知,只有通過Fe2Al5 中間黏附層的黏附作用,鍍層才能緊緊地黏附在緊固件表面。通常,鋅液中鋁的含量為0.12%-0.18%。

  當(dāng)鋅液溫度為450℃時,鐵在鋅液中的最大溶解度為0.03%。如鋅液中的鐵含量繼續(xù)增加,這多余的鐵會與鋅反應(yīng)生成Fe-Zn或Fe-Al化合物,成為鋅液中的底渣,失去形成粘附層的充分條件。

  其影響因素還包括:鋅液溫度,緊固件浸入鋅液的溫度,緊固件浸鋅時間和鍍后及時冷卻情況。

  溫度的影響;鋅液溫度升高會促進(jìn)鐵鋅原子擴(kuò)散速度加大,并增大鐵在鋅液中的溶解度,鍍鋅過程對鍍層黏附性的影響是多方面的,應(yīng)予以綜合考慮。

  實(shí)踐證明,鍍層黏附性的好壞與基體的成分和鍍層厚度有關(guān)?;w含Al 量越高,則中間層越容易形成,鍍層黏附性好;其他元素如Cu、Mg、Si等對黏附力都有影響。鋅液溫度越高,鍍層黏附力越好。

  通過彎曲試驗和敲擊檢查,觀察鍍鋅層出現(xiàn)的裂紋,結(jié)果表明,鍍鋅層的黏附力與鍍鋅層厚度、鋅液溫度及基體成分等因素密切相關(guān),生產(chǎn)中應(yīng)對鍍鋅工藝過程進(jìn)行嚴(yán)格控制。

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