鋅鍋摘要：熱鍍鋅液中加入各種徽全合金元紊，將會(huì)對(duì)鋅鍍層的性能、顯徽結(jié)構(gòu)及外觀等產(chǎn)生重要影響。主要介紹了熱被鋅液中添加鋁、硅、鎂和稀土等11 種常見的徽童元素時(shí)破層的襯腐蝕性能的影響，鋅鍋并介紹了國(guó)內(nèi)外最新理論研究成果，對(duì)熱被鋅合金的研究具有一定的指導(dǎo)意義。
引言
    隨著我國(guó)汽車、建筑及家電等行業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)高抗腐蝕材料的需求正在逐年增加。熱浸鍍鋅作為一種具有優(yōu)良耐腐蝕性能的涂層技術(shù)，在各行業(yè)中得到一r 廣泛的應(yīng)用。熱鍍鋅液中添加微量元素可以有效地提高鋼鐵材料的耐腐蝕性能和改善鍍層質(zhì)量，因此探索和利用各種合金元素，將會(huì)對(duì)熱鍍鋅合金的開發(fā)與應(yīng)用產(chǎn)生重要的指導(dǎo)憊義。
1 熱鍍鋅液中各元紊的作用
1.1 稀土元素
熱鍍鋅液中加人柿斕混合稀土元素后，不僅可以有效改善鍍層表面光澤，提高鍍層耐蝕性能和機(jī)械加工性能，延長(zhǎng)使用壽命，而且還可以減薄鍍層厚度，明顯降低熱鍍鋅液溫度。通常認(rèn)為稀上的加入并不會(huì)改變熱鍍鋅層的結(jié)構(gòu)，稀土元素對(duì)鍍層所起的作用主要有兩方面：l ）在一定的冷卻條件下稀上元素的存在能使鍍層表面組織更細(xì)；2 ）稀土能提高鍍層表面膜的致密性，在其鍍層表面形成致密而均勻的氧化層，從而提高其抗高溫氧化性能。
最近有研究認(rèn)為，稀土元素在金屬化合物中的擴(kuò)散是不均勻進(jìn)行的，其在鋼基和鋅液接觸的相界面上發(fā)生偏析，抑制基體和鍍層合金元家的相互擴(kuò)散，延緩了金屬間化合物的生長(zhǎng)。還有研究認(rèn)為，稀土元素能夠?qū)饘僦械碾s質(zhì)，特別是電負(fù)性較高的S 、O 等（S 、0 等雜質(zhì)的電負(fù)性較高會(huì)加速晶界腐蝕，是加速腐蝕的重要因素）元家起脫除作用，作為表面活性元素富集于鍍層表面，形成致密而均勻的氧化薄膜，限礙了外界原子向鋅鍍層內(nèi)部擴(kuò)散，延緩腐蝕過程，提高了耐蝕性。
熱鍍鋅液中稀土元素對(duì)鍍層厚度有一定的影響，添加適量的稀土元素可以顯著減薄合金層的厚度，當(dāng)稀土為0.03%~0.10%時(shí)，鋅合金層減薄程度最為明顯；但是當(dāng)稀土大于0.20%時(shí)，鍍層出現(xiàn)RE 一Zn 化合物，影響鍍層的性能。
1.2硅元素
當(dāng)熱鍍鋅液中的鐵含量較高時(shí)，硅能與鐵反應(yīng)生成鐵硅化合物將鐵除去。硅除了去除鐵之外，還能抑制鋅合金層的生長(zhǎng)，但是含硅的鍍層往往表現(xiàn)出脆性。由于硅幾乎不溶于鋅合金鍍層而以塊狀單質(zhì)硅碩粒的形式分布于基體之上，而硅顧粒的硬度要比基體高的多，在鋅合金鍍層中硅粒子起著硬質(zhì)點(diǎn)的作用，因此含硅的鋅合金鍍層具有較高的耐磨性能。硅的存在還可以提高鋅合金鍍層的耐高溫和耐腐蝕性。
熱鍍鋅液中加人適量的硅可以抑制Fe 一Zn 或Fe 一Al 合金相的生長(zhǎng)，增強(qiáng)鍍層的附著力。硅的加人還可以提高鍍層的防腐蝕能力，因?yàn)楣柙诰Ы缟掀?，形成硅的氧化物，抑制了戶?Zn 相的氧化。當(dāng)以Si小于0.01%時(shí)，其效果不明顯（受到鋁的抑制作用），硅無(wú)法在晶界上與鋁或鋅發(fā)生共晶反應(yīng)，不能提高鍍層防腐蝕能力；當(dāng)w（si ）大于2.00%時(shí)，超出了其在鋅中的溶解度，在鍍層中呈彌散狀析出，于鍍層表面形成小斑點(diǎn)，使其機(jī)械加工性能受損，所以ω（Si ）應(yīng)為0.02%~1.00%。
1.3錳元素
研究發(fā)現(xiàn)向熱鍍鋅液中添加錳時(shí)，熔鋅鍋底部產(chǎn)生很多粉末狀渣，且隨錳元素添加量的增加，粉末狀渣的量不斷增多，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)此粉末狀渣主要為富錳的芬相。進(jìn)一步研究表明，錳元素能促進(jìn)鋅鍍層中占相層的生長(zhǎng)，抑制‘相層的生長(zhǎng)，并且錳元素能促使占相由破碎狀向致密狀轉(zhuǎn)變。
錳元素能提高鍍層的耐腐蝕性和抗氧化性。鍍層中的錳含量相當(dāng)?shù)停ǔＲ詃 小于2μm的粒子形式存在于鍍層表面，這是因?yàn)殄i沒有充分熔解于鋅中。由于液態(tài)錳的相對(duì)密度小于液態(tài)鋅的相對(duì)密度．致使其在液態(tài)鋅表面附近聚集，當(dāng)試樣提起時(shí)，鍍層表面形成分散細(xì)小的富錳粒子（錳也有一定的表面聚集作用），錳在空氣中會(huì)生成一層連續(xù)致密的氧化物保護(hù)膜，提高鋅鍍層在空氣中的抗氧化和耐腐蝕能力。
隨著熱鍍鋅液中錳的添加量的不同，鋅鍍層的組織結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同的變化。熱鍍鋅液中。ω（Mn ) 低于0 . 50 ％時(shí)，鍍層主要由δ、ζ和η相組成，錳可以促進(jìn)均勻致密的占相和或相的生成，鋅鍍層厚度隨鍍液中，ω( Mn ）的增加而減少；當(dāng)熱鍍鋅液中ω( Mn ）為0 . 5 。％時(shí)，錳進(jìn)人整個(gè)合金層，特別ζ相中，有利于促進(jìn)相δ和ζ相的均勻、緊密，并影響δ/ζ界面的擴(kuò)散過程；當(dāng)熱鍍鋅液中。ω（Mn ）超過0 . 70 % 時(shí)，被層中出現(xiàn)分散狀的8 粒子，鍍層厚度明顯增加；當(dāng)熱鍍鋅液中。（Mn ) > 5 . 00 ％時(shí)，鍍層的耐蝕性、粘附性及延展性可以得到一定的提高。
Mn 的加人曾被認(rèn)為是熱被鋅液中Ni 的有效替代元家。但是，由于熱鍍鋅液中加人Mn 后會(huì)使鍍層粗糙度提高，鍍層發(fā)暗；同時(shí)，Mn 對(duì)活性鋼熱鍍鋅Fe -Zn 反應(yīng)的抑制作用弱于Ni。最新研究結(jié)果表明。錳元素對(duì)Q345 鋼的鍍層過厚生長(zhǎng)沒有明顯的抑制作用，而對(duì)Q235和Fe-0.08% Si的硅反應(yīng)性有明顯的抑制作用。因此，熱鍍鋅液中加人錳，并未獲得廣泛的工業(yè)化應(yīng)用。
1.4錫元素
一般情況下向熱鍍鋅液中添加錫是為了得到較好外觀的鍍層，獲得各種美麗的鋅花，因此通常情況下錫和鋁同時(shí)加入熱鍍鋅液中會(huì)獲得良好的效果，這樣的鍍層不僅有添加鋁帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，又具有添加錫所得的美麗外觀。錫元素的存在不僅可以獲得美麗的鋅花，而且還可以降低熱鍍鋅液的熔點(diǎn)（錫的熔點(diǎn)為217 ℃ ）；因?yàn)殄a對(duì)鐵的侵蝕速度只有鋅對(duì)鐵的一半左右；加錫后熱鍍鋅液枯度會(huì)增加，因此鍍鋅層的厚度也會(huì)增加。有研究表明，當(dāng)熱鍍鋅液中ω（Sn ）超過1.00%時(shí)又可使鍍層變??；當(dāng)ω（Sn ）高于0 . 30 ％時(shí)，錫聚集在鋅的晶粒界面形成鋅一錫的共析體，引起局部微電池，腐蝕后生成坑洞，增加鍍層的腐蝕速度，耐腐蝕能力下降。
在含硅的熱鍍鋅液中，當(dāng)加人ω( Sn ）為3 % - 12 ％后，對(duì)0.37% Si鋼熱鍍鋅層厚度變化情況表明，熱鍍鋅液。ω（Sn ）為3 ％-5 ％時(shí)，能夠顯著抑制高硅活性鋼熱鍍鋅層的異常生長(zhǎng)，鍍鋅層厚度明顯減少，其抑制機(jī)理為：由于sn 較難溶于Fe -Zn 合金相層中，在熱鍍鋅過程伴隨著Fe 一Zn 合金層的生長(zhǎng)，會(huì)把sn 排到Fe 一Zn 相層／液相Zn 的生長(zhǎng)界面上，當(dāng)Sn 達(dá)到足夠量時(shí)就會(huì)在Fe 一Zn 合金層生長(zhǎng)前沿形成一連續(xù)層，阻擋Fe 與Zn 的相互擴(kuò)散，從而抑制Fe 一Zn 合金層的生長(zhǎng)。根據(jù)鋅錫二元相圖可以清晰的看出，在450 ℃ 時(shí)，錫在鋅中的溶解度達(dá)到100 % , 因此錫的加人量可以有很大范圍，但是錫易產(chǎn)生晶界腐蝕，使鍍層耐蝕性下降，因而熱鍍鋅液中錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要嚴(yán)格控制紅。