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基板表面状态对合金化热镀锌板镀层组织和性能的影响

作　者: 李亚东
导　师: 王胜民；江社明
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 合金化热镀锌表面粗糙度 Zn-Fe合金相划痕粉化
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来随着高档热镀锌及其合金化镀锌钢板在汽车和家电领域的广泛应用,人们对镀锌板的表面质量越来越重视。镀锌板高的表面质量一般是指按后序加工工艺严格控制其表面粗糙度和表面状态,即要求板形平整,尺寸精度高、公差小,无表面缺陷等。研究发现热镀锌钢板表面缺陷的形成原因主要有两个方面,一是由于热镀锌用冷轧基板表面缺陷的遗传使得后续镀锌板表面质量不能满足要求；另一方面是由于在热镀锌生产过程形成的表面缺陷。而表面粗糙度的变化和表面划伤是冷轧基板常见的两种表面缺陷。本课题以不同表面粗糙度和不同类型划痕的冷轧基板为研究对象,并对其进行合金化热镀锌处理。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及辉光光谱(GDOES)等实验方法,观察研究了具有不同粗糙度和不同类型划痕的基板经热镀锌及合金化处理后镀层中Zn-Fe合金相形貌及其生长过程；研究了表面粗糙度和划痕对合金化镀层性能的影响。并用60°V试验、中性盐雾实验和电化学腐蚀等实验方法对不同基板表面状态下的合金化镀层进行了抗粉化性能和耐蚀性能的评价。研究结果表明,在相同的合金化工艺下,随着基板表面粗糙度的增大,基板与锌液之间反应的比表面积增大,镀层中的Zn-Fe反应速度加快；在镀层的合金化过程中锌-铁扩散速度加快,镀层的合金化程度提高。镀层Fe含量的增多提高了镀层的焊接性和耐蚀性,但却降低了镀层的抗粉化性能。试验发现,在510℃,保温15s合金化工艺下,基板粗糙度0.6<Ra≤0.8μm时,合金化镀层具有最佳的综合性能。基板划伤的存在破坏了其表面的连续性和平整性,在热镀锌生产过程中对基板表面锌液的流动产生了阻碍,使镀锌后的镀层表面形成细小的凸起。在合金化过程中,划伤界面较正常界面的合金反应激烈,导致划伤部位锌—铁合金相异常长大,镀层表面形成凸起,凸起的高度与划痕深度和合金化程度有关。镀层凸起的产生降低了镀层的抗粉化性能,并对镀层的耐蚀性产生了不良影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-21
  1.1 引言  9-11
  1.2 合金化热镀锌钢板(GA板)  11-13
    1.2.1 GA板镀层中的相结构  12-13
    1.2.2 GA板镀层剥落与粉化  13
  1.3 GA板表面质量研究现状  13-19
  1.4 研究内容及意义  19-21
    1.4.1 研究内容  19-20
    1.4.2 研究目的  20
    1.4.3 研究意义  20-21
第二章试验材料及方法  21-29
  2.1 试验材料及制备  21-22
    2.1.1 粗糙度基板的制备  21
    2.1.2 基板划痕的制备  21-22
  2.2 试验方案  22-23
    2.2.1 基板粗糙度对GA板镀层影响的试验方案  22-23
    2.2.2 基板划痕对GA板镀层影响的试验方案  23
  2.3 合金化热镀锌试验  23-24
  2.4 镀层组织与性能检测方法  24-29
    2.4.1 扫描电镜(SEM)  25
    2.4.2 X射线衍射(XRD)  25
    2.4.3 辉光光谱分析(GDOES)  25
    2.4.4 电感耦合实验(ICP-AES)  25-26
    2.4.5 60°V弯粉化试验  26
    2.4.6 中性盐雾腐蚀试验  26-27
    2.4.7 电化学试验  27-29
第三章基板粗糙度对镀层组织和性能的影响  29-55
  3.1 基板粗糙度对镀层组织的影响  29-45
    3.1.1 镀层表面粗糙度  29-31
    3.1.2 GA板镀层表面形貌(SEM)  31-35
    3.1.3 镀层断面形貌(SEM)  35-39
    3.1.4 XRD试验分析  39-41
    3.1.5 辉光放电光谱分析(GDOES)  41-42
    3.1.6 基板粗糙度对镀层组织影响分析  42-45
    3.1.7 试验总结  45
  3.2 基板表面粗糙度对镀层性能的影响  45-54
    3.2.1 镀层Fe含量的测定  45-46
    3.2.2 镀层抗粉化性试验(60°V粉化试验)  46-48
    3.2.3 镀层抗粉化性的影响因素分析  48-51
    3.2.4 基板表面粗糙度对镀层抗粉化性能的影响  51-52
    3.2.5 电化学实验  52-53
    3.2.6 试验总结  53-54
  3.3 本章小结  54-55
第四章基板划痕对镀层组织和性能的影响  55-77
  4.1 基板划伤处镀层表面形貌  55-59
    4.1.1 基板划伤与镀层的表面照片  55-56
    4.1.2 镀层凸起的表面微观形貌(SEM)  56-59
    4.1.3 试验总结  59
  4.2 镀层缺陷处断面形貌分析  59-68
    4.2.1 GI板镀层凸起缺陷的断面(OM)分析  59-61
    4.2.2 GA板镀层凸起缺陷的断面OM照片  61-62
    4.2.3 镀层凸起部位的断面SEM  62-65
    4.2.4 GA板镀层凸起原因分析  65-67
    4.2.5 试验总结  67-68
  4.3 基板划痕对镀层性能的影响  68-74
    4.3.1 基板划痕对镀层对粉化性能的影响  68-70
    4.3.2 基板划痕对镀层耐蚀性的研究  70-73
    4.3.3 防止基板划伤的措施  73-74
    4.3.4 试验总结  74
  4.4 本章小结  74-77
第五章结论与展望  77-79
  5.1 结论  77-78
  5.2 展望  78-79
致谢  79-81
参考文献  81-87
附录A 作者在攻读学位期间发表的学术论文  87

基板表面状态对合金化热镀锌板镀层组织和性能的影响

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