稀土型助镀剂提高热镀高铝镁锌基合金与基体的润湿机理

The hot-dip zinc-aluminum- magnesium alloy coating is a new type of coatings which has excellent corrosion resistance, paint performance, ductility and high surface strength, has been numerous applied in industry in recent years. Poor coating surface quality such as bare point defects is caused due to the addition of aluminum and magnesium. This problem will be resolved from the mechanisms of plating flux. The process of the plating film and the surface of the steel before and after flux pretreatment will be studied. The wetting and reactive wetting during hot-dip Zn-Al-Mg alloy on steel will be researched. The multiple physical, chemical reactions between the flux film and the molten Zn-Al-Mg alloy and its effects on the wetting behavior and surface quality of the coating will be explored in this project. The elements distribution and phases at the interface between the steel and hot –dip coating and the influence factors will be investigated. According to above theory, the wetting mechanisms during hot-dip Zn-Al-Mg alloy on steel by Rare earths flux pretreatment will be determined and the interface bonding will be resolved. This study will be very important significance for promoting the development of hot-dip galvanizing industry.

Zn-Al-Mg合金镀层具有优良的耐蚀性能、涂装性能、延展性能和高的表面强度，是近几年工业制造中应用越来越广泛的一种很有市场前景的新型镀层。高铝、镁元素的加入，造成施镀困难、漏镀、镀层表面质量等问题。本研究拟从助镀机理入手研究溶剂法助镀剂的成膜规律以及助镀前后钢基表面状态变化，助镀剂对钢基表面润湿性、浸镀效果的影响规律以及钢基助镀后浸入镀液发生的多元物理、化学反应及其对合金润湿性的影响。研究热镀合金界面层的元素分布、相组成及影响因素。确定稀土型助镀剂提高热镀高铝镁锌基合金与基体的润湿机理，解决合金镀液与钢基表面界面结合问题。该项目的研究对于制备性能优良的Zn-Al-Mg合金镀层具有重要的理论和实际意义。

锌铝镁合金镀层具有优良的耐蚀性能、涂装性能、延展性能和高的表面强度，是近几年工业制造中应用越来越广泛的一种很有市场前景的新型镀层。锌铝镁合金中由于高铝、镁元素的加入，造成施镀困难、漏镀、镀层表面质量和粘附性差，耐腐蚀性能下降，使用寿命降低等问题。这些问题大大影响其应用和推广。本项目从助镀机理入手解决镀层与钢基体的界面结合问题,研究了稀土型助镀剂的成膜规律。助镀剂成膜的影响因素。镀液中的Al、Mg元素对钢基表面与镀液之间界面润湿性的影响。从物理化学、热力学和金属学上分析Al、Mg元素与助镀剂膜及钢基的相互作用。系统的研究了溶剂法热浸镀合金层（抑制层）形成动力学以及形成机制。.助镀是影响界面状态以及能否成功施镀的关键。助镀剂的膜层是“牺牲层”，它的熔化、分解实现钢基体/助镀剂膜层——钢基/镀液界面的转化。钢基体表面助镀剂膜与合金液接触后，会还原合金液表面的ZnO和Al2O3 。助镀的原理为界面活性理论和界面润湿理论。熔融 锌铝镁合金液与钢基体润湿过程分为初始接触阶段、孕育期及界面反应阶段。助镀剂对前两个阶段影响显著。孕育期之后助镀剂完全分解，界面反应润湿速率将不受助镀剂种类影响。.镀液中的加Al后，界面反应相发生了改变，由Fe-Zn相变为Fe-Al相。但界面层厚度及整个镀层组织不受助镀剂种类影响。界面层包含FeAl3ZnX和Fe2Al5ZnX。动力学研究表明，镀液加Al后，浸镀初期，基体中熔解的铁与锌液中的Al在液固界面处聚集，在界面优先生成FeAl3ZnX。随着浸镀时间的延长， FeAl3ZnX的量越来越少，Fe2Al5ZnX的量越来越多。.Mg的加入使镀液流动性变差，造成基体与镀液间的润湿性下降；反应层厚度和晶粒尺寸均随Mg含量增加而减小；但未影响其物相组成。Mg元素促进Fe4Al13相形核与生长，随着Mg含量的增加， Fe4Al13相增多。反应层的生长主要受反应扩散控制，随着Mg含量的增加，反应层的生长速率常数减小，Al原子在Fe-Al化合物中的扩散激活能增大。Mg元素的加入，改变了Fe-Al化合物的晶格常数，使Fe-Al化合物产生晶格畸变，抑制了Fe2Al5Zn0.4相的生长。