Мақаланы E-mail арқылы жіберу Рентгенофазовый анализ Zn+5 %Al покрытия
- Авторлар: 1
-
Мекемелер:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
- Шығарылым: Том 1 (2025)
- Беттер: 198-200
- Бөлім: ЧАСТЬ I. Физика
- ##submission.dateSubmitted##: 20.05.2025
- ##submission.dateAccepted##: 30.05.2025
- ##submission.datePublished##: 02.11.2025
- URL: https://vietnamjournal.ru/osnk-sr2025/article/view/679949
- ID: 679949
Дәйексөз келтіру
Толық мәтін
Аннотация
Обоснование. В зависимости от назначения изделия нужны определенная толщина и свойства цинкового покрытия. Контролировать данные характеристики можно с помощью выбора стали изделия [1], температуры цинкования [2], времени выдержки изделия в цинковом расплаве [3], химического состава расплава цинка [4]. Легирование цинкового расплава — перспективное направление в отрасли горячего цинкования стали. Большой интерес имеет добавка алюминия за счет своей цены, а также оказываемого влияния на покрытие, она уменьшает вязкость расплава, толщину цинкового покрытия; увеличивает коррозионную стойкость; пластичность, тормозит образование железоцинковых сплавов [5].
Цель — изучение влияния добавки алюминия в расплав цинка на строение и фазовый состав покрытия на стали.
Методы. В результате анализа литературных источников были выбраны: температурный диапазон от 390 до 520 °C, время выдержки 2 мин, состав расплава цинка с 5 % алюминия, образцы были изготовлены из марки Ст3сп. Для изучения микроструктуры покрытия использовался сканирующий электронный микроскоп, спектральный анализ проведен с помощью EDS-приставки. Рентгенофазовый анализ проводился с помощью рентгеновского дифрактометра «Дрон-7» в монохроматизированном CuКα излучении.
Результаты. При изменении температуры было установлено, что значительное увеличение толщины покрытия наблюдается при температуре от 480 °С. При подробном рассмотрении структуры покрытие, полученного при температурах от 390 до 450 °С, особых отличий не наблюдается, покрытие в основном состоит из пластинчатой эвтектики и зерен первичной фазы цинка. Толщина покрытия около 10 мкм. При дальнейшем увеличении температуры до 520 °C образуется покрытие (рис. 1), толщина которого достигает 300 мкм.
Рис. 1. Структура покрытия, полученного при 520 °С
При проведении спектрального анализа можно заметить, что покрытие, полученное при 520 °С, преимущественно состоит из алюминия и железа, нежели из цинка (табл. 1).
Таблица 1. Спектральный анализ покрытия, полученного при 520 °C
Точка | Al, мас. % | Fe, мас. % | Zn, мас. % |
1 | 45,81 | 36,18 | 18,01 |
2 | 43,31 | 30,37 | 26,31 |
3 | 7,16 | 3,23 | 89,62 |
4 | 41,42 | 16,54 | 42,04 |
5 | 1,17 | 0,32 | 98,51 |
Обратившись к литературе [6] и тройной диаграмме состояния Zn-Al-Fe можно определить состав образующихся фаз, в нашем случае это η-Fe2Al5ZnX. Для идентификации фазы был проведен рентгенофазовый анализ, по результатам которого была получена зависимость интенсивности излучения от угла дифракции. На рис. 2 представлены дифрактограммы образцов, полученных при температуре цинкования 420 и 520 °C. В результате была идентифицирована фаза Al5Fe2 в покрытии, полученном при 520 °C, что подтверждает результаты спектрального анализа.
Рис. 2. Рентгенофазовый анализ покрытий, полученных при температурах 420 и 520 °C
Выводы. Покрытия, полученные в диапазоне температур от 390 до 450 °C, имеют в основном пластинчатую эвтектическую структуру с включениями зерен на основе Zn, толщиной около 10 мкм. При достижении температуры нанесения цинкового расплава 480 °С наблюдается активный рост толщины покрытия, а также образование крупинок, которые содержат включения, состоящие из фазы η-Fe2Al5ZnX. Дальнейшее увеличение температуры расплава до 520 °С приводит к увеличению толщины покрытия до 300 мкм за счет образования структуры, состоящей в основном из фазы η-Fe2Al5ZnX. По итогам рентгенофазового анализа идентифицировано, что покрытия, полученные при температуре цинкования 520 °С действительно содержат фазу η-Fe2Al5ZnX.
Негізгі сөздер
Толық мәтін
Обоснование. В зависимости от назначения изделия нужны определенная толщина и свойства цинкового покрытия. Контролировать данные характеристики можно с помощью выбора стали изделия [1], температуры цинкования [2], времени выдержки изделия в цинковом расплаве [3], химического состава расплава цинка [4]. Легирование цинкового расплава — перспективное направление в отрасли горячего цинкования стали. Большой интерес имеет добавка алюминия за счет своей цены, а также оказываемого влияния на покрытие, она уменьшает вязкость расплава, толщину цинкового покрытия; увеличивает коррозионную стойкость; пластичность, тормозит образование железоцинковых сплавов [5].
Цель — изучение влияния добавки алюминия в расплав цинка на строение и фазовый состав покрытия на стали.
Методы. В результате анализа литературных источников были выбраны: температурный диапазон от 390 до 520 °C, время выдержки 2 мин, состав расплава цинка с 5 % алюминия, образцы были изготовлены из марки Ст3сп. Для изучения микроструктуры покрытия использовался сканирующий электронный микроскоп, спектральный анализ проведен с помощью EDS-приставки. Рентгенофазовый анализ проводился с помощью рентгеновского дифрактометра «Дрон-7» в монохроматизированном CuКα излучении.
Результаты. При изменении температуры было установлено, что значительное увеличение толщины покрытия наблюдается при температуре от 480 °С. При подробном рассмотрении структуры покрытие, полученного при температурах от 390 до 450 °С, особых отличий не наблюдается, покрытие в основном состоит из пластинчатой эвтектики и зерен первичной фазы цинка. Толщина покрытия около 10 мкм. При дальнейшем увеличении температуры до 520 °C образуется покрытие (рис. 1), толщина которого достигает 300 мкм.
Рис. 1. Структура покрытия, полученного при 520 °С
При проведении спектрального анализа можно заметить, что покрытие, полученное при 520 °С, преимущественно состоит из алюминия и железа, нежели из цинка (табл. 1).
Таблица 1. Спектральный анализ покрытия, полученного при 520 °C
Точка | Al, мас. % | Fe, мас. % | Zn, мас. % |
1 | 45,81 | 36,18 | 18,01 |
2 | 43,31 | 30,37 | 26,31 |
3 | 7,16 | 3,23 | 89,62 |
4 | 41,42 | 16,54 | 42,04 |
5 | 1,17 | 0,32 | 98,51 |
Обратившись к литературе [6] и тройной диаграмме состояния Zn-Al-Fe можно определить состав образующихся фаз, в нашем случае это η-Fe2Al5ZnX. Для идентификации фазы был проведен рентгенофазовый анализ, по результатам которого была получена зависимость интенсивности излучения от угла дифракции. На рис. 2 представлены дифрактограммы образцов, полученных при температуре цинкования 420 и 520 °C. В результате была идентифицирована фаза Al5Fe2 в покрытии, полученном при 520 °C, что подтверждает результаты спектрального анализа.
Рис. 2. Рентгенофазовый анализ покрытий, полученных при температурах 420 и 520 °C
Выводы. Покрытия, полученные в диапазоне температур от 390 до 450 °C, имеют в основном пластинчатую эвтектическую структуру с включениями зерен на основе Zn, толщиной около 10 мкм. При достижении температуры нанесения цинкового расплава 480 °С наблюдается активный рост толщины покрытия, а также образование крупинок, которые содержат включения, состоящие из фазы η-Fe2Al5ZnX. Дальнейшее увеличение температуры расплава до 520 °С приводит к увеличению толщины покрытия до 300 мкм за счет образования структуры, состоящей в основном из фазы η-Fe2Al5ZnX. По итогам рентгенофазового анализа идентифицировано, что покрытия, полученные при температуре цинкования 520 °С действительно содержат фазу η-Fe2Al5ZnX.
Авторлар туралы
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: korotkova.y.n@gmail.com
студентка, группа 4101-030402D, физический факультет
Ресей, СамараӘдебиет тізімі
- Проскуркин Е.В., Горбунов Н.С. Диффузионные цинковые покрытия. Москва: Металлургия, 1972. 247 c.
- Урбанович Н.И., Константинов В.М., Басалай И.А. Влияние температурного параметра и его продолжительности на толщину цинкового покрытия, структуру при термодиффузионном цинковании в порошковых средах на основе цинкосодержащего отхода — гартцинка // Литье и металлургия. 2013. № 3(71). С. 99–102. EDN: SWKMDJ
- Головач А.М., Дмитриева М.О., Бондарева О.С. Влияние времени выдержки в расплаве на морфологию цинкового покрытия на сталях с различным содержанием кремния // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020. №2(52). С. 23–31. doi: 10.18323/2073-5073-2020-2-23-31 EDN: MYSOGG
- Бондарева О.С., Добычина О.С. Обзор систем легирования цинкового расплава для погружного горячего цинкования // Черные металлы. 2022. № 12. С. 76–85. doi: 10.17580/chm.2022.12.11 EDN: LMNYFF
- Емелюшин А.Н., Субботина Ю.М. Применения новых коррозионностойких покрытий на основе цинка и алюминия в линиях АНГЦ ПМП в условиях ПАО «ММК» // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. 2022. № 21. С. 121–127. EDN: ZTRRCW
- McDermid J.R., Kaye M.H., Thompson W.T. Fe Solubility in the Zn-Rich Corner of the Zn-Al-Fe System for Use in Continuous Galvanizing and Galvannealing // Metall Mater Trans B. 2007. Vol. 38, N 2. P. 215–230. doi: 10.1007/s11663-007-9028-3 EDN: DPWWNM
Қосымша файлдар
