热浸镀锌的基本原理(5)

热浸镀锌的基本原理

紧固件热浸镀锌工艺技术

一 热浸镀锌的基本原理

1 热浸镀锌层的形成及结构 1.1 铁-锌二元合金状态图

在热浸镀锌时，钢铁表面与锌液发生一系列复杂的物理化学过程，诸如锌液对钢基体表面的浸润、铁的溶解、铁原子与锌原子之间的化学反应与相互扩散。其中由铁与锌结合形成的铁-锌合金层（即金属间化合物）的过程最为重要。这些在同一系统中成分都均匀的部分称作“相”。这些均匀的物质为液态时称做溶液（用L表示）；为固态时存在三种形式，即固溶体、金属间化合物和机械混合物。

合金状态图是根据合金的冷却曲线绘制而成的，它不考虑时间因素，即在足够的时间内达到相的平衡，它表示合金成分任意的浓度，处于任意的温度下，保持着平衡状态时的每个相的种类和相之间比量关系。因为它表示着不同相的平衡关系，所以也可以称作平衡图或相图。

图1（a）所示为2002年版本的铁-锌二元合金状态图，由图中可以看出，从钢基体（α-Fe）起，按锌浓度增加的方向（从左向右），在782℃以下随着温度的降低，形成Fe-Zn合金依次为：Г1、Г2、δ、ζ相。

镀层各合金相的排列顺序为：Г1、Г2、δ、ζ、η。表层的η相是镀件从锌液中提出时，附着在ζ 相上的纯锌层（含Fe量极微的固溶体）。传统理论认为（Г1+Г2）是一个薄层相，当浸镀时间较短时通常不会形成Г相。δ相呈柱状形态，是垂直于基体或Г相界面，成栅栏状，故又称栅栏层。ζ相位于δ相与纯锌层η相之间，它呈柱状或针束状，但没有δ相那么致密，在热浸镀锌过程中，随着时间的延长ζ结晶会部分地从合金层上脱落下来，并漂于锌液中，故被称为漂移层；在液态锌中这

（a）铁-锌二元合金状态图 （b）富锌端放大图

图1 铁-锌二元合金状态图及富锌图放大图

些ζ晶粒由于密度大于纯锌（液态锌）而沉于锌锅底部，称为底渣，漂浮于锌液中的称为浮渣，统称为锌渣。表层η相层的形成几乎与Fe-Zn状态图无关，只是随着冷却而凝固于δ相或ζ相层上，通常