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镀锌薄板金相样品制备

拓普思实验室系统 2020-05-01

 

1热浸镀锌(锌合金)薄板的工艺流程

钢板以连续前进的方式通过熔融的锌(锌合金)浴槽实现表面热浸镀,其钢板表面酸清洗预处理、温度控制和镀层厚度控制都是以自动化方式进行的。

2各种热浸镀锌(锌合金)薄板的工艺

2.1 热浸镀锌层:

含锌量可达百分之99,厚度可控制在7~15微米;根据工艺需要,两者可以进行调整。

应用:大量用于汽车生产,建筑构件和家庭用具,如洗衣机等。

2.2 GALVANEAL镀层:

热镀锌钢板进行适当加热(退火)处理,锌元素发生扩散,生成含铁量约百分之10的锌-铁表面薄膜镀层,可以改善热镀锌层的强度、耐磨性和焊接性能。

因为表面粗糙度增加,可以改善油漆涂装性能以及镀层耐腐蚀性。

应用:建筑物的装饰立面,需涂装的汽车压延成形零件,内外仪表盘

2.3 GALVALUME镀层

这种钢板镀层含有百分之55铝,百分之43.4锌和1.6百分之硅,具有良好的耐热氧化性。

应用:建筑物的装饰立面,汽车部件

2.4 GALFAN镀层:

这是一种含有5百分之铝及痕量稀土元素的热浸镀锌层,这种镀层具有细致的共晶组织,适用于深度拉拔,弯折,焊接,涂装后耐腐蚀性很好。

应用:建筑业,汽车制造业以及家用电气业。

2.5 电镀锌:

通过电镀方法在薄钢板上镀锌,可以得到很薄的均匀镀锌层,厚度在2~6微米,特别适合后续的油漆涂装,在汽车行业应用广泛。

 

3镀锌钢板的防腐蚀机理:

镀锌在工业上广泛应用于在大气腐蚀环境中铸铁、碳钢和合金钢制件表面防护,其基本耐腐蚀机理是金属锌因其化学电位低,暴露在大气和水里的镀锌制件表面还会形成碳酸锌薄膜提供附加耐腐蚀作用。

为了增加防腐蚀作用,改善装饰效果,镀锌制件还可以进行进一步的涂装,使用材料通常是油漆及一些有机薄膜。

 

4镀锌钢板的金相检测:

镀锌钢板质量控制除依靠在线物理性能检测以外,金相检测非常重要,可以获得别的检测方法不能得到的质量数据信息。金相显微组织分析可以为产品的成形、焊接和精饰,为新产品的研发工作和失效分析提供不可或缺的信息。

如果镀锌层过厚,会产生焊接工艺问题;如果镀锌层出现擦痕或裂纹,随后的油漆涂装以及耐腐蚀性要受损。因此,金相检测在改善产品和提高镀锌工艺水平方面具有十分重要的作用。

金相检测的项目包括镀锌层硬度、基体和镀锌层的显微组织分析、结合力测定和失效分析。

 

5镀锌钢板金相检测的特点:

因为镀锌层的制备工艺方法不同,镀锌层的硬度和厚度变化很大,对金相试样的制备要求是不同的。制备过程中,锌与水的反应带来额外的困难。

 

5.1 镶嵌收缩缝:

冷却后在镀锌层与镶嵌树脂之间形成收缩缝,造成样品清洗困难,在制作冲压镀锌钢板镶嵌样品特别容易发生。原因是金相检测用于在线生产控制,因此要保证足够的样品数量。为保证镶嵌质量,镶嵌时间长为佳,但在线检测要求即时检测结果,镶嵌时间不能太长,因此操作不当易生成收缩缝,导致水渍、酒精污渍、边缘倒角、磨粒嵌入等制备缺陷,影响镀锌层厚度检测和组织分析的效果。

5.2 磨抛划痕

镀锌层硬度相对较低,以及易与水反应,可以在镀层中产生划痕,变色甚至受浸蚀。镀层中锌纯度越高,镀层越软,对水反应越敏感。因此,热镀锌和电镀锌通常硬度低,易于发生塑性变形,不能用水清洗,一般用酒精或异丙醇清洗。在添加铝元素以及相应热处理后,GALFAN镀层, GALVALUME镀层和GALVANEAL镀层的硬度大于热浸镀锌层和电镀锌层,相对问题较少,与水反应不太严重。

 

6镀锌层的金相制备

6.1 切割:可以用常规的氧化铝切割盘, 很薄的钢板可以裁纸刀切割。

6.2 镶嵌:收缩缝问题可以通过用丙酮除油和选择合适的镶嵌树脂解决,用延长老化时间和环氧树脂冷镶嵌可以基本避免。含碳纤维酚醛树脂热压镶嵌(POLYFAST)可作为优选方法,从而避免收缩缝并保持样品表面平整。镶嵌时,少量样品可以用塑料夹子定位;在线控制检测要求快速完成,数量较多镀锌层样品可以用钢夹子固定起来,但是会留下一些缝隙,清洗有一定的困难,使得厚度检测和组织检测因酒精渗出受到影响。使用快速胶粘合多个样品后热镶嵌(POLYFAST)可以排除缝隙,得到合格的样品。

6.3 磨和抛光:常规的镀锌钢板用不同粒度SiC砂纸,再经2~3道金刚砂抛光。推荐用特殊的细磨盘(MDLargo)代替SiC砂纸,使用金刚砂喷雾剂或悬浮剂,缩短操作时间。MD-Largo方法可以保持样品边缘不倒角,这对于高倍观察特别重要。随后的抛光过程,用3微米和1微米的金刚砂抛光剂就足够了。总的磨抛步骤可从6步减少到4步。不同的工艺生产的镀锌层硬度不同,但自动磨抛制备方法均适用。如果不用自动加料的磨抛系统,金刚砂喷雾剂因为不含水,也可以获得好的效果。自动加料磨抛系统需要使用无水金刚砂悬浮剂和润滑剂避免污染镀锌层。绸布可以保持样品平整,有时也会产生划痕。起毛绒布会产生表面浮突,要避免使用。自动加料磨抛系统(如RotoSystem)具有可靠的,重复性好的优点。

 

7镀锌层金相制备方法

7.1 研磨

7.2 抛光

8样品清洗

●  锌与水的反应使样品清洗困难。在磨制过程可以不考虑,但是在金刚砂抛光时清洗剂推荐用添加异丙醇的酒精,用清洁的压缩空气干燥。

●  清洗用添加异丙醇的酒精在MDChem抛光布短暂轻抛,再漂洗和干燥,效果很好。如果使用自动加料磨抛系统,可用大剂量的无水润滑剂,抛光数秒钟,可以使随后清洗方便。

 

9浸蚀和实例

常用浸蚀剂:0.5~百分之2硝酸酒精(Nital),浸蚀数秒,过长易浸蚀过度。

10结论

为了使制备镀锌层金相样品更方便,重现性好,改善金相组织质量,使用自动加料磨抛系统建议掌握如下制备要点:

●  尽管硬度不同,各种镀锌层可以用相同的自动制样系统制备;

●  无收缩缝的镶嵌是磨制抛光的必要前提;

●  硬盘金刚砂细磨可获得优良的表面平整度;

●  无水金刚砂悬浮剂和润滑剂可以使样品无污渍;

●  绸布可以使样品表面抛光时保持平整;

●  抛光时所有的清洗要用添加异丙醇的酒精