鋅鎂合金鍍層是一種具有優異防腐蝕性能的新型鋼板保護鍍層, 真空鍍由于其優良的鍍層性能正逐步發展為鋅鎂合金鍍層的重要制備工藝。本文在鍍鋅鋼板表面采用真空熱蒸發鍍鎂, 再由快速退火工藝形成鋅鎂合金鍍層。通過X 射線衍射、二次離子質譜和掃描電鏡分析了在退火過程中鋅、鎂層的擴散過程, 并通過鹽霧試驗和電化學測試研究擴散過程對鋅鎂合金鍍層腐蝕性能的影響。研究發現: 退火過程中鎂快速向鋅層擴散, 并在鋅層內一定深度處富集, 而鋅逐漸向鎂層擴散, 這種相互擴散形成了鋅鎂合金。同時鐵也會向鋅層擴散, 形成鋅鐵合金。鎂富集區具有擴散阻擋作用, 阻止鎂進一步向內擴散的同時也阻止鐵向表面的擴散。腐蝕性能測試表明, 370 􀀁 下退火60~ 120 s 的樣品具有較好防腐蝕性能。

　　鋅鎂合金鍍層作為一種新的鋼板防護鍍層由于其優異的耐腐蝕性能而受到廣泛關注。真空鍍由于其鍍層具有良好的附著力、致密度、硬度和耐腐蝕性正逐漸取代傳統的熱浸鍍和電鍍成為制備鋼板鋅鎂合金鍍層的新技術。日本神戶制鋼所和德國蒂森克虜伯鋼鐵公司對真空鍍制備鋼板鋅鎂合金鍍層的研究表明鋅鎂合金鍍層具有優異的耐腐蝕性能。

　　目前采用的技術路線包括在鍍鋅鋼板上蒸鍍鎂層再通過快速退火形成鋅鎂合金鍍層以及直接在鋼板上鍍鋅鍍鎂兩種。Shimogori 等提出了一種鋅鎂雙源共蒸流水線, 通過調整蒸發源的位置、流水線行速和蒸發速率, 可以得到不同的鍍層結構。福居康等的專利是在鋼板表面分別依次蒸鍍不同厚度的鋅單質、鎂單質和鋅單質, 蒸鍍結束后退火使鎂層和鋅層相互擴散形成3 層或5 層的結構。德國蒂森克虜伯鋼鐵公司考慮到與現今成熟的鍍鋅鋼板工藝相銜接, 采用鍍鋅鋼板上蒸鍍鎂再快速退火形成鋅鎂合金的工藝, 在中試線上獲得了成功。

　　目前對耐蝕機理的研究初步表明, 鋅鎂金屬間化合物的形成可能是其耐腐蝕性能提高的主要原因 , 而對真空蒸發制備鋅鎂合金的形成過程中鋅和鎂的擴散行為未見報道, 而這恰恰是形成鋅鎂合金的一個關鍵因素。曾報道過退火工藝對鋅鎂合金晶相結構的影響, 得到了形成鋅鎂合金的最佳退火條件。在此基礎上, 對鋅層和鎂層的擴散行為進行了研究, 發現鋅與鎂的擴散行為并不完全相同,鎂會在鋅層中形成一個高濃度的阻擋層, 該阻擋層能有效地阻止基板上的鐵向外層擴散, 避免了退火過程中由于鋅鐵合金層的形成而引起的防腐蝕性能的下降。

　　結論

　　鍍鋅鋼板真空蒸發鍍鎂之后快速退火形成鋅鎂合金的過程中, 鎂快速擴散進入鋅層并在一定深度富集, 而鋅逐漸向鎂層擴散, 這種相互擴散形成了鋅鎂合金。同時鐵也會向鋅層擴散, 形成鋅鐵合金。鎂富集區具有擴散阻擋作用, 阻止鎂進一步向內擴散的同時也阻止鐵向表面的擴散。

　　鹽霧腐蝕研究表明: 退火時間較短時, 鋅鎂合金使得生成紅銹的時間大大增加, 退火時間120 s 的樣品出現紅銹的時間約為純鋅樣品的7 倍, 隨著退火時間的增長, 出現紅銹時間減少。電化學過程研究表明腐蝕分為鈍化層形成, 鈍化層溶解和鋅層溶解三個階段。如果表面還有較多鎂單質存在時, 則首先有鎂的溶解過程。鈍化膜溶解后則進入鋅保護鋼板的階段。