热镀Zn-0.2％Al镀层中Fe-Al抑制层失稳机理及其热力学评估

金属学报, 2016, 52(5): 614-624. doi: 10.11900/0412.1961.2015.00416

热镀Zn-0.2％Al镀层中Fe-Al抑制层失稳机理及其热力学评估

刘力恒 ^1, , 车淳山 ^2, , 孔纲 ^3, , 卢锦堂 ^4, , 张双红 ^5,

1.华南理工大学材料科学与工程学院,广州,510640

2.华南理工大学材料科学与工程学院,广州,510640

3.华南理工大学材料科学与工程学院,广州,510640

4.华南理工大学材料科学与工程学院,广州,510640

5.华南理工大学材料科学与工程学院,广州,510640

基金项目: 国际铅锌研究组织资助项目ILZRO/IZA/CN201212,广东省教育部产学研结合项目2012B091100312和中央高校基本科研业务费项目2012ZM0011资助 Supported by International Lead and Zinc Research Organization Funded Projects (No.ILZRO/IZA/CN201212),Project on the Integration of Industry,Education and Research of Guangdong Province (No.2012B091100312) and Fundamental Research Funds for the Central Universities of China (No.2012ZM0011)

关键词：热镀锌 , Fe2Al5 , 金属间化合物 , 热力学 , Miedema模型 , Toop模型

DESTABILIZATION MECHANISM OF Fe-Al INHIBITION LAYER IN Zn-0.2％Al HOT-DIP GALVANIZING COATING AND RELATED THERMODYNAMIC EVALUATION

Keywords： hot dip galvanized , Fe2Al5 , IMC , thermodynamics , Miedema model , Toop model

在450℃镀锌条件下,锌浴中加入质量分数为0.2％的Al,采用SEM观察镀层的结构特征,利用EDS定量分析相的微区成分,利用其线扫描和面扫描定性分析镀层截面元素变化情况.借助Miedema模型和Toop模型,计算了镀层中各二元Fe-Al,Fe-Zn和三元Fe2Al5Znx(η)金属间化合物(IMC)的热力学值,分析了随镀锌时间的延长,出现Fe2Al5抑制层失稳破坏而产生Fe-Zn反应的根本原因.结果表明,因为Fe-Al IMC比Fe-Zn IMC具有更稳定的热力学性质,钢基体与锌浴界面优先产生连续的Fe2Al5金属间化合物抑制层,抑制Fe-Zn反应,但随镀锌时间的延长,Fe2Al5的失稳破坏丧失对Fe-Zn反应的抑制作用,生成FeZn10(δ)相.Fe2Al5抑制层的失稳机制有两种:一种是Fe2Al5/锌浴界面处Al的局部贫化导致Zn对Fe2Al5的侵蚀,形成Fe2Al5Znx,造成系统热力学稳定性降低,从而导致Fe2Al5被Zn侵蚀分解,同时在Fe2Al5/锌浴界面产生FeZn10(δ)相;另一种是Zn通过Fe2Al5晶界向钢基体扩散,直接在Fe2Al5/钢基体界面产生δ相,并引起Fe2Al5的迸发失稳.

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