锌和镁对Al-Si镀层微观组织和耐蚀性的影响

安赛乐-米塔尔公司研究人员与巴黎文理大学（PSL University）研究人员共同研究了锌和镁对Al-Si镀层微观组织和耐蚀性能影响。研究结果发表在近期的《Corrosion Science》（https://doi.org/10.1016/j.corsci.2018.10.037）

Al-Si镀层被广泛用于生产热成形高强钢，但是Al-Si镀层在低氯环境中缺乏对钢基体的阳极保护作用，而在高氯环境中又容易发生点蚀等局部腐蚀，因此进行合金化是长期研究方向。而锌则是传统的牺牲阳极保护金属材料，而镁也能够提高铝的耐蚀性。不过Al、Mg、Zn、Si这几种元素之间容易形成多种稳定的化合物，因此合金的微观组织比较复杂。

在研究中，作者以Zn和Mg含量较低的合金为研究对象，Zn不超过30%，Mg不超过10%。耐蚀性评价采用电化学技术和循环腐蚀试验。

作者发现，添加Zn之后镀层中形成了Al(Zn)固溶体而没有出现二元组织，固溶体大部分分布在Si相周围。加入Zn和Mg之后，镀层中出现Mg2Si和Zn2Mg两种化合物，随着Mg含量增加，化合物从镀层表面分布逐步扩展到镀层中间。

电化学分析结果表明，加入Zn能显著降低开路电位。同时，加入Zn能显著降低阳极电流，但对阴极电流没有什么影响。加入Mg，刚开始的开路电位显著降低，浸泡一段时间后开路电位达到AlSiZn水平，而极化曲线也是在开始阶段显著不同，阴极电流明显减小，而浸泡一段时间后则与AlSiZn的极化曲线接近。

循环腐蚀试验评价发现，AlSi镀层的失重反而是最小的，但是其中可溶解部分腐蚀产物的比例最高。加入Mg后明显抑制了Al和Zn的可溶性腐蚀产物的形成，尤其是抑制Al的可溶性腐蚀产物的形成。作者分析对比了腐蚀产物中的元素含量与原始镀层中的元素含量，发现AlSi和AlSiZn腐蚀产物中富含Al，而且AlSi镀层可溶腐蚀产物中Si的含量很高，AlSiZn的可溶腐蚀产物中Zn含量较高，而添加Mg之后腐蚀产物中则是富含Mg和Zn。

作者认为，添加Zn会使得Al(Zn)固溶体的电位显著增加，从而导致更加正的开路电位，因此在腐蚀中虽然达到了牺牲阳极保护钢基板的作用，但是并没有形成具有保护作用的腐蚀产物，腐蚀产物中出现大量的Zn，这可能与Al(Zn)与Si之间的电偶作用更强有关。而加入Mg则改变了Si相的分布和形态，部分Si转变为Mg2Si，比Si的电位更正，这就意味着在开始腐蚀时会迅速溶解，但是溶解的Mg离子能阻碍溶液pH值上升，稳定Zn和Al，溶解之后形成的SiO2也更加稳定。