李凯良等：Mg对Z一11%Al合金镀层凝固组织及合金层生长的影响 ·1125· 表面：采用质量分数为15%的Na0H溶液在70~ 2 结果及分析 80℃下对小铁片进行碱洗除去小铁片表面的油脂： 水洗之后在室温下进行酸洗，酸溶液是质量分数为 2.1Mg对Zn-11%Al合金镀层凝固组织的影响 15%的HC1溶液，用以去除铁片表面铁锈：水洗后进 热浸镀锌合金镀层分为两部分：外层为镀层的凝 行助镀处理，助镀剂采用NHCI+ZnCL,+SnCl,混合 固组织：基体与凝固组织之间的为合金层，纯锌液中添 助镀，使铁片表面在镀前具有一定的活性，增强镀件 加一定含量的A!元素就会在凝固组织与基体之间形 基体与镀层的结合力：将助镀好的铁片放在鼓风干 成Fe-Al合金层.图1(a)中颜色较深的中间层即为 燥箱中干燥，在中频感应镀锌炉中重熔Zn-11%A一 Fe一Al合金层，外层即为锌合金凝固组织. x%Mg(x=0,1.5,3.0,4.5)合金，合金总质量为 由Zn一Al二元相图可以知道，A1质量分数为11% 1000g,将镀锌池的温度控制在(510±2)℃，浸镀时 的成分点处于过共晶区，因此Zn-11%Al合金的凝固 间分别为10、30、60、90、120和180s.为了更好地观 组织中除了Zn/l二元共晶组织还有富Al-fc心相. 察镀层的凝固组织，将浸镀30s后的浸镀样品进行 Zn-11%A1合金镀层截面扫描电子显微镜照片如 空冷：为了保持浸镀温度下镀层中Fe-Al合金化合 图1(a)所示.图中灰色的相为富Al相，靠近基体的为 物的状态，以便研究合金层的生长规律，将热浸镀后 比较细小的层片状Z/A1二元共晶组织，远离基体的 的镀件迅速投入水中进行冷却. 部位为大量的粗大Z/A1二元共晶组织，表现为离异 1.3镀层组织观察与分析 共晶组织特征.Z-l1%Al合金镀层表面X射线衍射 使用金相镶样机对制备的镀锌样品进行镶样，对 分析显示镀层中只有Al和Zn相，如图2(a)所示. 样品进行预磨、抛光和腐蚀，使用型号为JSM6510的 图1(b)是Zn-11%A-1.5%Mg合金镀层组织.由图 扫描电子显微镜和能谱分析仪对样品进行微观组织观 可见，该合金镀层组织中除了富A1相外，存在明显的 察和成分分析，并将样品进行X射线衍射测试，以确 离异Zn/Al二元共晶组织，即出现大量的白色富Zn 定Zn-11%Alr%Mg合金镀层的相组成. 相.此外，该合金镀层中还存在较多非常细小的Z/ (a) Fe-AI合金层 b) Fe-A合金层 富铝相 元共品组织 三元共品组织 铁基体 铁基体 50 gm 504m Fe-A哈金层 富铝 d Fe-Al合金房 m0/Mg7,豆元共品组9 g相 铁基体 铁基体 m/AMm三元共品组织 50 utn S0μm 图1不同Mg含量Zn-11%Al合金镀层截面扫描电镜照片（浸镀30s后空冷）.(a)0%Mg:(b)1.5%Mg:(c)3.0%Mg:(d)4.5%Mg Fig.1 Cross-sectional SEM images of Zn-11%Al alloy coatings containing different amounts of Mg (air cooling after immersing for 30s):(a)0% Mg:(b)1.5%Mg:(c)3.09%Mg:(d)4.5%Mg李凯良等: Mg 对 Zn--11% Al 合金镀层凝固组织及合金层生长的影响 表面; 采 用 质 量 分 数 为 15% 的 NaOH 溶 液 在70 ～ 80 ℃ 下对小铁片进行碱洗除去小铁片表面的油脂; 水洗之后在室温下进行酸洗，酸溶液是质量分数为 15% 的 HCl 溶液，用以去除铁片表面铁锈; 水洗后进 行助镀处理，助镀剂采用 NH4 Cl + ZnCl2 + SnCl2 混合 助镀，使铁片表面在镀前具有一定的活性，增强镀件 基体与镀层的结合力; 将助镀好的铁片放在鼓风干 燥箱中干燥，在中频感应镀锌炉中重熔 Zn--11% Al-- x% Mg ( x = 0，1. 5，3. 0，4. 5) 合金，合金总质量为 1000 g，将镀锌池的温度控制在( 510 ± 2) ℃ ，浸镀时 间分别为 10、30、60、90、120 和 180 s． 为了更好地观 察镀层的凝固组织，将浸镀 30 s 后的浸镀样品进行 空冷; 为了保持浸镀温度下镀层中 Fe--Al 合金化合 物的状态，以便研究合金层的生长规律，将热浸镀后 的镀件迅速投入水中进行冷却． 图 1 不同 Mg 含量 Zn--11% Al 合金镀层截面扫描电镜照片( 浸镀 30 s 后空冷) ． ( a) 0% Mg; ( b) 1. 5% Mg; ( c) 3. 0% Mg; ( d) 4. 5% Mg Fig． 1 Cross-sectional SEM images of Zn--11% Al alloy coatings containing different amounts of Mg ( air cooling after immersing for 30 s) : ( a) 0% Mg; ( b) 1. 5% Mg; ( c) 3. 0% Mg; ( d) 4. 5% Mg 1. 3 镀层组织观察与分析 使用金相镶样机对制备的镀锌样品进行镶样，对 样品进行预磨、抛光和腐蚀，使用型号为 JSM--6510 的 扫描电子显微镜和能谱分析仪对样品进行微观组织观 察和成分分析，并将样品进行 X 射线衍射测试，以确 定 Zn--11% Al--x% Mg 合金镀层的相组成． 2 结果及分析 2. 1 Mg对 Zn--11%Al 合金镀层凝固组织的影响 热浸镀锌合金镀层分为两部分: 外层为镀层的凝 固组织; 基体与凝固组织之间的为合金层，纯锌液中添 加一定含量的 Al 元素就会在凝固组织与基体之间形 成 Fe--Al 合金层． 图 1( a) 中颜色较深的中间层即为 Fe--Al 合金层，外层即为锌合金凝固组织． 由 Zn--Al 二元相图可以知道，Al 质量分数为 11% 的成分点处于过共晶区，因此 Zn--11% Al 合金的凝固 组织中除了 Zn /Al 二元共晶组织还有富 Al--fcc 相． Zn--11% Al 合金镀层截面扫描电子显微镜照片如 图 1( a) 所示． 图中灰色的相为富 Al 相，靠近基体的为 比较细小的层片状 Zn /Al 二元共晶组织，远离基体的 部位为大量的粗大 Zn /Al 二元共晶组织，表现为离异 共晶组织特征． Zn--11% Al 合金镀层表面 X 射线衍射 分析显示 镀 层 中 只 有 Al 和 Zn 相，如 图 2 ( a) 所 示． 图 1( b) 是 Zn--11% Al--1. 5% Mg 合金镀层组织． 由图 可见，该合金镀层组织中除了富 Al 相外，存在明显的 离异 Zn /Al 二元共晶组织，即出现大量的白色富 Zn 相． 此外，该合金镀层中还存在较多非常细小的 Zn / · 5211 ·