Zn-Fe-Ti和Zn-Al-P三元系450℃等温截面的实验测定

摘要

热浸镀锌是一种常用的提高钢制件耐腐蚀性能的表面处理工艺。锌池中的合金元素对镀层质量起到关键作用。Ti、Al、P是高强度钢连续镀锌过程中经常遇到的合金元素，研究涉及这些合金元素的镀锌合金体系相平衡关系，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。锌池中加入钛可显著改善镀层表面质量、提高镀层耐蚀性。Ti还是一种有效抑制圣德林效应的合金元素。作为研究该机理的前提，本研究利用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪以及X射线衍射仪等手段实验测定了Zn-Fe-Ti三元系450°C等温截面。实验结果证实该体系中存在一个化学式为TiFe2Zn22的三元相T，该相与其周边除α-Fe，α-Ti外的所有相都平衡。TiZn、T和TiZn3之间的平衡抑制了由Gloriant等提出的TiFe与TiZn3和T相之间的平衡。实验过程中发现的Ti-Zn二元化合物只有TiZn16，TiZn8，TiZn3和TiZn四个，未出现TiZn5和TiZn7等二元化合物。Al加入到锌池中，不仅可以抑制镀液的氧化，还可以改善镀层表面质量，减少锌耗；P能有效地抑制暴发式组织的形成和生长。了解磷对含铝热浸镀锌的影响涉及到Zn-Al-P三元系。本工作实验测定了该三元系450°C等温截面。该截面包含有三个三相区：Zn3P2+α-Al+Liq.，Zn3P2+α-Al+ZnP2和ZnP2+α-Al+AlP；三个两相区，即：Zn3P2+Liq.，Zn3P2+α-Al，ZnP2+α-Al；五个个单相区，即：Liq.，Zn3P2，ZnP2，α-Al和AlP。实验中发现，P在液相和α-Al中的溶解度以及Al在Zn3P2和ZnP2中的溶解度都非常小，几乎为零。