锌铝钼体系450℃等温截面测定和耐液锌腐蚀不锈钢渗铝层的研究

摘要

热浸镀锌是防止钢铁产品腐蚀的有效办法，每年超过50％的锌用于此目的，目前国内镀锌行业每年增长的速度达50％。镀锌工艺可以分为一般镀锌和连续镀锌两种，在连续镀锌过程中，铝是一种重要的添加元素，可以抑制中间相的产生，减少镀层脆性。而钼是高强钢中一个重要的添加元素，可以提高钢的强度，降低氢脆。在高强钢的镀锌时，钼被从钢中溶解出来并且覆盖在镀层表面，可以改变涂层的热力学和动力数据并影响镀层质量。弄清锌铝钼三元体系的相关系，对于优化镀锌工艺，提高镀层质量具有重要意义。本文利用金相技术、SEM-EDS和X射线衍射等方法测定了Zn-Al-Mo体系的450℃等温截面。实验结果表明：Zn-Al-Mo三元系450℃等温截面中有八个三相平衡：MoZn7 + MoZn22 +β-Zn, MoZn7 + AlMo3 +β-Zn, Mo + MoZn7 + AlMo3, AlMo3 + Al8Mo3 +β-Zn, Al8Mo3 +β-Zn +α-Al, Al8Mo3 + Al4Mo +α-Al, Al4Mo + Al5Mo +α-Al, Al5Mo + Al12Mo +α-Al；十六个两相平衡：MoZn22 +β-Zn, MoZn22 + MoZn7, MoZn7 +β-Zn, Mo + MoZn7, AlMo3 + MoZn7, AlMo3 +β-Zn, Al8Mo3 +β-Zn, Al8Mo3 +α-Al, Al4Mo +α-Al, Al5Mo +α-Al, Al12Mo +α-Al, Mo + Al8Mo3， Al8Mo3 + AlMo3， Al8Mo3 + Al4Mo， Al4Mo + Al5Mo， Al5Mo + Al12Mo；四个单相区：MoZn22, MoZn7, AlMo3, Al8Mo3。 在热镀锌生产线上的工作零件，如沉没辊、支撑辊和轴承等经常会因为液态锌的腐蚀而失效，本文提出了对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行渗铝，提高不锈钢耐锌液腐蚀性能的思路。采用固体粉末包埋法和热氧化法在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面原位生成Al2O3薄膜，利用SEM-EDS对渗铝层的显微组织和化学成分进行了分析，并对渗铝前后的不锈钢进行了耐锌液腐蚀实验。实验结果表明：（1）渗铝层表面呈较粗大的结晶状致密组织，主要由FeAl相组成；渗铝层呈多层结构，界限分明，渗层组织分为渗层外层(约250μm)，过渡层(约为50μm)和渗层内层(约为300μm)，各亚层间及渗层与基体间结合紧密无裂缝。（2）渗铝层发生选择性氧化，在渗铝层表面生成一层厚度约为20μm的均匀致密的Al2O3膜，渗层中铝的浓度由表向内逐渐降低，而镍含量在内外渗层之间达到极大值。（3）渗铝层具有良好的耐锌液腐蚀性能，可作为阻止锌液与不锈钢接触的良好隔层。