热浸镀锌镍合金镀层工艺及其耐蚀机理的研究

摘要

热浸镀简称热镀,是一种无论从经济型还是实用性都较高的钢铁表面处理方法,由于其在工艺上的简单易实施,而防腐性能又较为优良而被普遍使用,但随着人类社会的不断发展,人类不断探知未知的领域和对钢铁表面防护要求的提高,寻求高性能的合金镀层的要求就应运而生。
　　 为了克服纯锌镀层固有的耐蚀性能、机械加工性能等方面的缺陷,人们开始研究性能更为优良的合金镀层,其中主要包括Zn-55％Al合金镀层、Zn-Mg合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层等,本文主要研究在纯Zn镀层中添加镍元素后形成的新合金镀层的生产工艺及耐蚀性能的分析和耐蚀机理的探讨,在镀层中加入镍元素有比较多的优点,不但可以改善镀层的表面形貌还能一定程度的增强镀层的耐蚀性能,对减薄镀层厚度节省锌液质量也能起到很好的作用。
　　 金属镍密度为8.902g/cm3,熔点为1453℃,锌的密度为7.14g/cm3,熔点为419.5℃,如果采用直接将二种金属熔解的方式来进行热浸镀操作,则金属锌将先熔解转变为液态,而镍会有很长一段时间仍以固态存在,锌液会在表面发生剧烈氧化,造成浪费和对熔液的污染,从而使合金熔液配比较难确定,而且氧化物会对镀层将产生不利影响,所以提出以锌镍合金代替镍单质,在锌液中加入金属Ni薄片,用覆盖保护层防止锌液的剧烈氧化,加热至750℃-800℃保温30min后浇注成Zn-Ni合金锭,在试样热浸镀前,再配置所需浓度的镀浴成分,并开发复配新型隔离覆盖药剂,覆盖于合金熔液表面,减少表面氧化,并且使产生的残渣产生聚集效应以便于去除。
　　 对不同镍含量的Ni-Zn合金镀层通过全浸实验和中性盐雾试验测定腐蚀失重速率,对Zn-Ni镀层耐蚀性能的研究表明,Zn-Ni镀层随着Ni含量的增加,耐蚀性能提高;通过电子扫描显微镜观察了镀层的表面形貌,发现Zn-Ni合金镀层随着Ni含量的增加,晶粒出现细化现象,细化的晶粒组织结构阻止了腐蚀环境中晶间腐蚀的深入发生,从而增强了镀层的抗腐蚀能力。
　　 由于新型合金镀层中Ni的含量较少,其合金的熔点与纯锌相差不大,因此热镀温度、热镀时间等工艺参数与热镀纯锌镀层也较为接近,原有的镀锌机组可以直接通过设备改造、原料和工艺的改进来生产这种新型的合金镀层,不需要重新制造或大面积的更换原有设备,所以说该合金镀层的生产工艺还是具有较为广阔的市场前景的。