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第4期 师绍广等：热浸镀锌钢板镀层织构与耐蚀性 ,459. 3分析讨论 s1、2纯锌相消失时的电位分别为E= 一965mV,E.=一900mV,高于表3中列出的镀锌 热浸镀锌合金相的形成主要是通过锌原子和铁 层各相（除「相外）的自腐蚀电位，说明在此电位以 原子的热力学扩散来进行的，因此合金相形成需要 上各相为阳极腐蚀阶段，但腐蚀电流密度在纯锌相 在较高的温度下进行，钢板出锌液后温度迅速下降， 逐渐消失后随电位的增加而下降，说明合金相的耐 合金相很难继续生长，可见合金相的厚度主要与热 蚀性高于纯锌相的耐蚀性，随着腐蚀过程的进行， 镀锌锌液温度和钢板在锌液中的时间有关，两种热 越接近镀锌层和基板的交界面，腐蚀电流密度越低， 镀锌锌液温度、成分和钢板在锌液中的时间基本相 而越接近界面处，合金相的含铁量越高，说明含铁量 同，所以两种热镀锌板合金相厚度相差也很小，钢 越高的合金相耐蚀性越强， 板镀层厚度主要通过控制钢板出锌液后钢板黏附锌 从表2可以得出s1镀锌钢板镀锌层的腐蚀时 液的厚度来控制，此时铁锌原子扩散速率很慢，合金 间高于2镀锌钢板的镀锌层腐蚀时间，表明镀锌层 相生长速率很小，主要是纯锌相的凝固生长过程，因 厚度的增加提高了镀锌层的腐蚀寿命，但腐蚀寿命 此热镀锌镀层厚度增加时，主要增加了纯锌相的厚 并没有随镀锌层厚度而同比增加，腐蚀寿命增加的 度，合金相厚度增加不明显， 比例小于镀层厚度增加的比例，镀锌层厚度增加， 分析图1图3和图4可以得出镀锌层纯锌相 腐蚀速率也随之增加，s1镀锌钢板镀锌层的腐蚀速 厚度增加时，纯锌相{0002}织构密度水平增加.镀 率为2镀锌钢板镀锌层腐蚀速率的1.9倍，由表2 锌层纯锌相中基面{0002}原子具有最高的原子结 中s12纯锌相和合金相的腐蚀时间，也可以得出 合能，破坏基面原子间的结合键和溶解原子所需的 镀锌层厚度的增加，增加了纯锌相在镀锌层厚度中 能量也最大21B-,因此可以推断{0002织构密度 的比例，因为纯锌相的腐蚀速率高于合金相的腐蚀 越大，纯锌相耐蚀性越强，一1200mV~E(E)电 速率)，所以镀锌层厚度的增加，虽然增加了镀层 位范围内动电位扫描实验后的样品XRD(图5)表 的腐蚀寿命，但也增加了镀锌层的平均腐蚀速率， 明A(a)点为s1s2镀锌层中纯锌相消失、合金相开 4结论 始出现的电位，说明在达到E(E)电位前，只是纯 锌相的腐蚀过程，此时影响自腐蚀电位、腐蚀电流密 (1)镀锌层中纯锌相的主要织构为{0002}基 度的因素只能是纯锌层的晶体取向关系，从图1和 面织构，镀锌层厚度增加时，纯锌相厚度增加，纯锌 图4可以看出，s1的{0002}织构水平密度强于2 相中{0002织构密度水平增加，{1010}、{1011}和 {0002织构密度水平，前面分析图2(b)动电位扫 {1012织构密度水平变化不大， 描曲线的局部图时已经得出，在到达E电位前，s1 (2)纯锌相中{0002}织构密度水平增强会使 的耐蚀性强于2的耐蚀性.所以，可以得出纯锌相 纯锌相的自腐蚀电位升高，腐蚀电流密度减小，镀锌 中{0002织构密度水平较高时，纯锌相的耐蚀性较 层中纯锌相耐蚀性增加， 强，证实了晶面结合能变化对耐蚀性影响的推断， (3)热镀锌钢板镀锌层的合金相由内向外依次 用X射线衍射对电化学剥离后的镀锌层做相 为「、ò和纯锌相，镀锌层各合金相的耐蚀性不同， 分析表明，镀锌层由内向外依次为T、δ和纯锌相， 合金相的耐蚀性高于纯锌相，且合金相含铁量越高， 由内向外含铁量依次下降.表3为文献[15]中所测 耐蚀性越强 出的镀锌层各相的初始溶解电位（相对饱和甘汞电 极)对于热镀锌钢板镀锌层而言，除纯锌相较厚 参考文献 外，其他各相都相互镶嵌，因此腐蚀过程中并非一相 [1]MaerA R.The metallurgy of zne-coated steel Pmg Mater Sci 完全溶解，另一相再溶解，一般为几相同时溶解，且 200045(3):191 实验条件不同也会对各相的起始腐蚀电位有影响， [2]Scully JC Fundamentals of Cormosion New York:Pergamon 因此，表3中列出的镀锌层各相的起始溶解电位可 Press 1990 以作为镀锌层合金相开始溶解的参考 [3]Park H.Szpunar J A.The mole of texture and momphobgy in opti m izing the cormosion resistance of zine-based electmogalvan ized coat 表3不同Fe一Zm相的初始溶解电位 ings Corms Sci 1998 40(4):525 Table3 Initial dissoltion potential of different Fe Zn phases [4]Culcasi JD.Sere PR.ElsnerC I et al Control of the grow th of 合金相 zine-imn phases in the hotdip galvanizng process Surf Coat 初始溶解电位N-1.08-1.03-0.97-0.9-0.81 Technol1999122(1):21第 4期 师绍广等： 热浸镀锌钢板镀层织构与耐蚀性 3 分析讨论 热浸镀锌合金相的形成主要是通过锌原子和铁 原子的热力学扩散来进行的因此合金相形成需要 在较高的温度下进行钢板出锌液后温度迅速下降 合金相很难继续生长可见合金相的厚度主要与热 镀锌锌液温度和钢板在锌液中的时间有关两种热 镀锌锌液温度、成分和钢板在锌液中的时间基本相 同所以两种热镀锌板合金相厚度相差也很小．钢 板镀层厚度主要通过控制钢板出锌液后钢板黏附锌 液的厚度来控制此时铁锌原子扩散速率很慢合金 相生长速率很小主要是纯锌相的凝固生长过程因 此热镀锌镀层厚度增加时主要增加了纯锌相的厚 度合金相厚度增加不明显． 分析图 1、图 3和图 4可以得出镀锌层纯锌相 厚度增加时纯锌相｛0002｝织构密度水平增加．镀 锌层纯锌相中基面｛0002｝原子具有最高的原子结 合能破坏基面原子间的结合键和溶解原子所需的 能量也最大 ［213--14］因此可以推断｛0002｝织构密度 越大纯锌相耐蚀性越强．—1200ｍＶ～ＥＡ （Ｅａ）电 位范围内动电位扫描实验后的样品 ＸＲＤ（图 5）表 明 Ａ（ａ）点为 ｓ1、ｓ2镀锌层中纯锌相消失、合金相开 始出现的电位说明在达到 ＥＡ （Ｅａ）电位前只是纯 锌相的腐蚀过程此时影响自腐蚀电位、腐蚀电流密 度的因素只能是纯锌层的晶体取向关系．从图 1和 图 4可以看出ｓ1的｛0002｝织构水平密度强于 ｓ2 ｛0002｝织构密度水平．前面分析图 2（ｂ）动电位扫 描曲线的局部图时已经得出在到达 ＥＯ 电位前ｓ1 的耐蚀性强于 ｓ2的耐蚀性．所以可以得出纯锌相 中｛0002｝织构密度水平较高时纯锌相的耐蚀性较 强证实了晶面结合能变化对耐蚀性影响的推断． 用 Ｘ射线衍射对电化学剥离后的镀锌层做相 分析表明镀锌层由内向外依次为 Γ、δ和纯锌相 由内向外含铁量依次下降．表 3为文献 ［15］中所测 出的镀锌层各相的初始溶解电位 （相对饱和甘汞电 极 ）．对于热镀锌钢板镀锌层而言除纯锌相较厚 外其他各相都相互镶嵌因此腐蚀过程中并非一相 完全溶解另一相再溶解一般为几相同时溶解且 实验条件不同也会对各相的起始腐蚀电位有影响． 因此表 3中列出的镀锌层各相的起始溶解电位可 以作为镀锌层合金相开始溶解的参考． 表 3 不同 Ｆｅ--Ｚｎ相的初始溶解电位 Ｔａｂｌｅ3 ＩｎｉｔｉａｌｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＦｅ-Ｚｎｐｈａｓｅｓ 合金相 η ζ δ Γ1 Γ 初始溶解电位／Ｖ —1∙08 —1∙03 —0∙97 —0∙9 —0∙81 ｓ1、ｓ2纯 锌 相 消 失 时 的 电 位 分 别 为 Ｅａ＝ —965ｍＶＥＡ ＝—900ｍＶ高于表 3中列出的镀锌 层各相 （除 Γ相外 ）的自腐蚀电位说明在此电位以 上各相为阳极腐蚀阶段但腐蚀电流密度在纯锌相 逐渐消失后随电位的增加而下降说明合金相的耐 蚀性高于纯锌相的耐蚀性．随着腐蚀过程的进行 越接近镀锌层和基板的交界面腐蚀电流密度越低 而越接近界面处合金相的含铁量越高说明含铁量 越高的合金相耐蚀性越强． 从表 2可以得出 ｓ1镀锌钢板镀锌层的腐蚀时 间高于 ｓ2镀锌钢板的镀锌层腐蚀时间表明镀锌层 厚度的增加提高了镀锌层的腐蚀寿命但腐蚀寿命 并没有随镀锌层厚度而同比增加腐蚀寿命增加的 比例小于镀层厚度增加的比例．镀锌层厚度增加 腐蚀速率也随之增加ｓ1镀锌钢板镀锌层的腐蚀速 率为 ｓ2镀锌钢板镀锌层腐蚀速率的 1∙9倍．由表 2 中 ｓ1、ｓ2纯锌相和合金相的腐蚀时间也可以得出 镀锌层厚度的增加增加了纯锌相在镀锌层厚度中 的比例因为纯锌相的腐蚀速率高于合金相的腐蚀 速率 ［9］所以镀锌层厚度的增加虽然增加了镀层 的腐蚀寿命但也增加了镀锌层的平均腐蚀速率． 4 结论 （1） 镀锌层中纯锌相的主要织构为｛0002｝基 面织构．镀锌层厚度增加时纯锌相厚度增加纯锌 相中｛0002｝织构密度水平增加｛101 — 0｝、｛101 — 1｝和 ｛101 — 2｝织构密度水平变化不大． （2） 纯锌相中｛0002｝织构密度水平增强会使 纯锌相的自腐蚀电位升高腐蚀电流密度减小镀锌 层中纯锌相耐蚀性增加． （3） 热镀锌钢板镀锌层的合金相由内向外依次 为 Γ、δ和纯锌相镀锌层各合金相的耐蚀性不同 合金相的耐蚀性高于纯锌相且合金相含铁量越高 耐蚀性越强． 参 考 文 献 ［1］ ＭａｒｄｅｒＡＲ．Ｔｈｅｍｅｔａｌｌｕｒｇｙｏｆｚｉｎｃ-ｃｏａｔｅｄｓｔｅｅｌ．ＰｒｏｇＭａｔｅｒＳｃｉ 200045（3）：191 ［2］ ＳｃｕｌｌｙＪＣ．ＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆＣｏｒｒｏｓｉｏｎ．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ1990 ［3］ ＰａｒｋＨＳｚｐｕｎａｒＪＡ．Ｔｈｅｒｏｌｅｏｆｔｅｘｔｕｒｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｉｎｏｐｔｉ- ｍｉｚｉｎｇｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｚｉｎｃ-ｂａｓｅｄｅｌｅｃｔｒｏｇａｌｖａｎｉｚｅｄｃｏａｔ- ｉｎｇｓ．ＣｏｒｒｏｓＳｃｉ199840（4）：525 ［4］ ＣｕｌｃａｓｉＪＤＳｅｒｅＰＲＥｌｓｎｅｒＣＩｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆ ｚｉｎｃ-ｉｒｏｎｐｈａｓｅｓｉｎｔｈｅｈｏｔ-ｄｉｐｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ＳｕｒｆＣｏａｔ Ｔｅｃｈｎｏｌ1999122（1）：21 ·459·