Рентгенофазовый анализ Zn+5 %Al покрытия

Full Text

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 CuК_α 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-Fe₂Al₅Zn_X. 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-Fe₂Al₅Zn_X. 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-Fe₂Al₅Zn_X. По итогам рентгенофазового анализа идентифицировано, что покрытия, полученные при температуре цинкования 520 °С действительно содержат фазу η-Fe₂Al₅Zn_X.

About the authors

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Author for correspondence.
Email: korotkova.y.n@gmail.com

студентка, группа 4101-030402D, физический факультет

Russian Federation, Самара

References

Supplementary files