高铝类铝锌镁镀层的组织特点？

1）GALVALUME的组织构成
高铝类铝锌镁可以说是GALVALUME的改良性产品，或者说是在GALVALUME的成分里面增加了镁，由于镁含量相对较低，对GALVALUME的组织骨架影响较小。

GALVALUME是一种过共晶的锌铝合金，而且是离共晶点很远的成分，其主要组织组成是枝晶非常发达的先共晶富铝相和在枝晶之间的共晶成分的富锌相组成。

2）高铝类铝锌镁的组织构成
低铝或中铝的锌铝镁，加入镁以后，镁是与锌组成金属化合物MgZn2，以MgZn2与锌、铝组成二元、三元共晶成分的形式存在的。那么，高铝的铝锌镁中的镁是以什么形式存在的呢？

如下图所示是一种典型的高铝铝锌镁镀层组织结构。从中可以看出，GALVALUME组织的骨架，即枝晶非常发达的先共晶富铝相和在枝晶之间的共晶成分的富锌相并没有改变，而镁以两种化合物的形式存在：

一种是中铝和低铝锌铝镁均有的镁锌金属化合物MgZn2，其数量很少，而大部分都是以另一种镁硅金属化合物Mg2Si的形式出现。

表面组织分布如下图所示：

 截面组织构成如下图所示：

这说明，硅在形成金属化合物方面是一种比锌更加活泼的金属，加入的镁优先与硅反应生成镁硅化合物，而少量与锌反应生成镁锌化合物。

3）高铝类铝锌镁镀层元素的分布
进一步的对铝锌镁镀层截面的元素分布分析，与金相组织分析的结果完全一致，如下一组图所示：

如何进行铝锌镁镀层组织分析？

1）铝锌镁镀层组织数量及形态的分析
大量的研究试验表明，由于镀层从基板到表面的纵向组织结晶的顺序问题，对截面的组织分析并不能十分准确判断出其比例，如果直接对镀层表面进行金相分析也不能准确判断出其比例。其截面组织构成的示意图如下所示：

对此，日铁公司的专利方法是对镀层表面进行与水平呈5°的角度的研磨，所得到的断面为逐步由表面深入到内部的组织，他们认为这是最为准确的方法。按照这种方法观察到的金相组织构成如下图所示。

2）高铝类铝锌镁组织的定量分析
为了提高GALVALUME的耐腐蚀性能，在其中加入镁，在原来枝晶非常发达的先共晶富铝相和在枝晶之间的共晶成分的富锌相的基础上，增加了镁的化合物，大部分是镁硅金属化合物Mg2Si，少部分是镁锌金属化合物MgZn2。

从这里也可以看出，远离共晶成分的高铝锌铝镁镀层成分中含镁 量不再与共晶成分附近中铝和低铝一样，不能超过3%的界限。

日铁公司的研究表明，对于高铝类锌铝镁镀层的耐腐蚀性能和加工性能与Mg2Si相的含量、大小、形态有着显著的关系，因此重点研究化学成分对Mg2Si相的含量及形态的影响。

如何制定高铝铝锌镁镀层生产工艺？

高铝类铝锌镁镀层的生产工艺比中铝和高铝锌铝镁更加难，只要是因为镀浴温度高了，镁的挥发性更强，而且会产生大量的锌渣，对镀后冷却速度要求也很高。

1）快冷段锌灰的预防
与镀锌等低熔点的镀层不一样，铝锌硅和铝锌镁的镀浴温度比较高，带钢入锅温度也比较高，相应地炉鼻、热张辊室、均衡段等处的炉气温度和炉臂、炉辊温度都比较高，一般在550℃以上，超过了锌的凝固点，所以在在这些地方锌蒸汽不会凝华成锌灰，而在快冷段炉气和炉壁、冷却风箱等温度会低于锌的凝固点，所以必须在快冷段采取除锌灰措施。

2）炉鼻内镀浴氧化的预防
由于铝锌镁镀浴温度在锌铝镁类镀层中最高，所以美的氧化性也最为强烈，因此防止炉鼻灰类的缺陷是铝锌镁工艺的重点。为此，有的国外企业进行了大量的研究，采取了一些有效的措施，形成了专利技术。

比如有一家企业进行了在炉鼻内镀浴表面通SF6气体的试验，SF6气体是一种惰性气体，可以用于高压开关灭弧，因此可以发挥低露点氮气一样的效果。与氮气不同的是其比重较重，通进炉鼻内以后，会下沉在镀浴表面，不会流向炉内，就将镀浴与炉内保护气体隔离开来，有利于形成炉鼻内低露点气体的小循环，防止炉鼻内镁的氧化。

3）镀浴与带钢入锅温度
铝锌镁的镀浴温度基本与GALVALUME相同，在600℃左右。如果温度偏低，镀浴黏度增加，造成热浸镀困难；如果温度偏高，热浸镀和凝固前铁铝反应激烈，镀层与基板之间的化合物层厚度增加，产品加工性能和耐腐蚀性能都会收到影响。带钢入锅温度也基本与GALVALUME相同，比镀浴略低，以减轻铁铝反应，减少渣的产生。

4）镀层附着量
高铝类铝锌镁镀层的附着量也有合适的范围，如果低于20g/m2，固然耐腐蚀性能不好；如果高于130 g/m2，则会因镀层过厚，影响产品的焊接和加工性能。

5）镀后冷却速度
铝锌镁带钢经过热浸镀以后，表面液态镀层凝固过程的组织控制非常重要，也就是说镀后冷却速度对产品质量的影响很大，GALVALUME本来就需要比较高的镀后冷却速度，加入镁后镀后冷却速度要求更高，试验表明必须大于15℃/s ~20℃/s。