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热浸镀锌锌池中的合金元素对镀层质量起到关键作用,其成分相当复杂。研究锌池中合金元素熔体的相平衡、热力学性质及镀层生长动力学,对于控制镀层质量,优化工艺过程和开发新型镀锌合金有着重要意义。本工作重点对含锡镀锌合金进行研究。
锡抑制含硅钢的反应性,含硅钢浸镀时涉及到Zn-Fe-Si-Sn四元系。利用金相显微镜,扫描电镜和能谱仪以及X射线衍射仪等仪器测试了Zn-Fe-Si-Sn四元系450℃等温截面。实验发现,在富锌角,没有三元和四元新相的形成,等温截面存在有5个四相平衡区,含锡量较多的合金水冷后,其中液相冷却下来得到的是锌和锡组成的共晶组织。
通过实验,研究锡加入锌池对Fe-Zn相的生长动力学的影响。锌池中加入一定的锡,会引起了方形基体镀层的迅速生长,最终镀层长成一个十字形状。研究表明,该现象产生的主要原因为: 镀层中ζ相的脆性导致ζ相在基体角部破裂、镀层中存在有液相通道和高温时液相中的锌锡分层,这三者的共同作用导致了镀层在面上的生长速度远大于角部的生长速度,使得镀层的生长由界面反应所控制。
稀土和锡是镀锌合金中重要的添加元素。利用CALPHAD技术对Dy-Sn进行了热力学优化,获得了一套能合理描述该体系各相吉布斯自由能的自洽的热力学模型参数,为锌基高元合金体系的研究打下了基础。