锌涂层

锌涂层的金相制备

锌涂层广泛用于钢和铁的防腐。但锌涂层变化很大,金相制备可能是一个挑战。本应用笔记演示了经过验证和优化的方法,将有助于快速可靠地制备锌涂层,从而获得用于结构解释的高质量图像。

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锌涂料的主要特点

在钢或铁表面镀锌,这一过程称为镀锌,主要用于保护铸铁、低碳钢和低合金钢免受腐蚀。锌涂层提供阴极腐蚀保护,即当暴露在空气和水中时,锌会形成碳酸锌,保护下面的钢材免受腐蚀。

为了增加镀锌钢板的防腐或装饰元素,可以在锌涂层上涂上箔或油漆等有机涂层。因此,镀锌产品通常用于许多行业,如汽车、家居用品、爱游戏北京赛车电器和建筑行业。

锌镀层的金相

锌的金相是产品研发、质量控制和失效分析的重要工具。在处理锌涂层时,金相主要用于:
  • 失效分析
  • 测量锌镀层的厚度
  • 分析涂层和基材的微观结构
  • 检查附着力

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图1:Galvalume, 1% nitital蚀刻,500倍

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图2:热浸锌镀层表面,SEM

生产:钢的镀锌

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图3:热浸涂层原理

电镀锌

锌涂层电解沉积在钢板上,产生非常薄,均匀的纯锌层。

热浸镀

钢板在一个连续的过程中通过锌熔浴。所得到的涂层厚度通常在7-15 μm之间,但也可以厚至20 μm。在制造完成后,一些热浸镀锌部件可能会进行进一步的处理,包括热处理或静态浸入熔融锌浴中。

有几种非常具体的镀锌方法。有关这些方法的详细信息,请参见完整的申请说明

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图4:电解沉积锌镀层,抛光至1 μm。最后用纯酒精清洗/抛光,1000倍

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图5:加工后的锌涂层,0.5% Nital蚀刻,与母材交界的γ相和锌基体中的大δ柱,200x

制备用于金相分析的锌涂层时遇到的挑战

由于锌镀层的硬度和厚度不同,它们在金相制备过程中的表现也不同。此外,一些锌涂层与水反应,这使得制备特别具有挑战性。

攀爬过程中的挑战
镀锌标本的安装可能是一个挑战,特别是当时间是一个问题。为了避免收缩间隙,必须确保安装材料和试样之间有适当的附着力。

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图6:试样和树脂之间的收缩间隙会导致水渍和酒精渍,以及边缘圆角和困住的研磨碎片,200x

研磨和抛光步骤中的挑战
锌涂层因锌的纯度而变得更加柔软和水敏感,特别是普通热浸和电解沉积涂层的锌含量较高。这使它们变得柔软,容易发生机械变形。它们不能用水清洗。

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图7:软涂层,研磨和抛光步骤中可见的划痕,500倍

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图8:与水的反应导致变色和锌攻击,1000倍

切割锌涂层的建议

切割钢板相对简单,可以用合适的氧化铝砂轮来完成。用断头台或锡剪切割会使板材严重弯曲,并使涂层开裂。

镀锌涂层的安装建议

最大的挑战是越来越多的锌涂层试样避免了安装树脂和涂层试样之间的收缩间隙。解决方法是在安装前用丙酮除去标本的油脂,并使用适当的安装树脂。

推荐使用以下安装树脂:
  • 慢干冷安装环氧树脂,具有可忽略不计的收缩和粘附非常好地试样。
  • 用含有碳纤维的酚醛树脂热压缩安装(PolyFast)是强烈推荐的,因为它没有留下收缩间隙,并具有适当的硬度,以保持试样平整。
如何安装大量的锌涂层
当安装薄片标本时,建议将标本直立塑料夹子.然而,标本夹只能容纳几张纸,这对于高容量质量控制实验室来说太慢了。因此,建议执行以下流程:
  • 用速溶胶把多张纸粘在一起。
  • 热载粘好了的纸PolyFast
你可以找到一个更详细的说明如何安装锌涂层试样完整的申请说明

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推荐用于锌涂层的研磨和抛光

镀锌钢板传统上是用各种磨砂研磨的碳化硅箔或纸,然后是两到三个钻石抛光步骤。若要缩短此过程,可将碳化硅箔或纸张上的细磨改为使用专用细磨盘(MD-Largo).

制备方法

以下制备方法可根据工艺要求进行优化。
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五步研磨抛光法包括:
  1. 平面磨削SiC箔碳化硅纸#320
  2. 细磨MD-Largo而且9 . DiaPro快板µm /DiaPro Largo 9微米悬架。
  3. 钻石抛光MD-Dac而且DP悬架A, 3 μ m悬浮液与黄色的润滑剂
  4. 钻石抛光MD-DurDP悬浮液A, 1 μ m悬浮液,黄色润滑剂。
  5. 为避免在表面清洁时出现问题,在表面清洁时再加一步用异丙醇变性的乙醇MD-Chem抛光布建议。
锌涂层研磨和抛光的一般建议:
  • 对于自动加药系统,无水金刚石悬浮液和润滑剂将消除染色。
  • 在没有自动加药系统的情况下使用研磨和抛光设备时,金刚石喷雾不含水,效果非常好。
  • 丝质布料使标本保持平整(尽管不能完全避免划伤)。
  • 应该避免用柔软的、起皱的布料抛光,因为它会导致一些浮雕。

清洗和干燥锌涂层

由于锌与水发生反应,清洗样品可能很困难。在研磨过程中,水的影响是无关紧要的,但在随后的抛光步骤中,水会导致涂层变色,这可能会影响分析。

如何避免变色:
  • 钻石抛光步骤之间不要用水清洗。相反,用异丙醇变性的乙醇擦拭并冲洗标本。用干净的压缩空气吹干。
  • 对于最后的清洁,在MD-Chem抛光布上用异丙醇变性的乙醇进行非常简短的抛光。冲洗并晾干标本。
  • 如果使用自动加药系统,请设置加药系统,在最终抛光后立即给予大剂量的无水润滑剂。这将使后续的清洁更容易。

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图9:热浸涂层用水清洗,500x

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图10:用酒精清洗的热浸涂层,500x

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蚀刻锌涂层的建议

锌涂层最常用的腐蚀剂是0.5- 2%的酒精硝酸。蚀刻时间非常短,只有几秒钟。过蚀刻很容易发生,所以蚀刻时要小心。

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图11:Galfan涂层,0.5% Nital蚀刻。初级树突状结构,500倍

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图12:涂层与图9相同。高倍倍率下可见富锌固溶体α和由α和富铝相β组成的层状共晶结构,约为1000倍

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图13:1% nitital蚀刻的galvanal涂层。在钢基体和锌涂层之间有一层薄的富铁扩散层γ。涂层的结构是锌铁,不同的浓度取决于与母金属的距离,1000倍

深入调查

在制备用于材料分析的镀锌试样时,更详细地描述了挑战和建议。

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总结

钢的镀锌层通常用于汽车、电器和建筑行业,以保护铸铁、低碳钢和低合金钢免受腐蚀。

镀锌层的硬度和厚度因镀锌方法的不同而不同。因此,它们在金相制备过程中表现不同。此外,一些锌涂层与水反应,这使得制备特别具有挑战性。一般情况下,锌涂层要求:
  • 可靠的安装技术与适当的安装树脂。
  • 精细研磨与钻石悬浮在刚性圆盘(MD-Largo)。
  • 用异丙醇变性的乙醇进行抛光和彻底清洁。
  • 刻蚀时间非常短。

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Holger Schnarr

所有图片来自Ólafur Ólafsson,应用专家,丹麦。
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