热镀锌层的组织是不均匀的,如要从根本上改变镀层组织,从而改善镀层的耐蚀性、力学性能,则需进行扩散退火,一般是在有保护性气氛的炉中,加热到500~550℃,保温10~15min。退火后的镀锌层, 性能得到提高, 甚至比粉末渗锌的镀层还好。
热镀锌层表面上几乎是纯锌n相,由表向里随着含锌量的降低,其金相组织(见Zn-Fe相图) 依次为f(FeZ nio) 相、8(FeZ n:) 相、T, (FeZ ng) 相和x-Fe(固溶体) 。一般厂相的厚度小于镀锌层的5%或不出现。8和{相的两相层之和大于镀锌层的50%。在457℃时厂、8和{相层的生长速率见图3-39。在短时间内热镀锌,相生长最快,其次是8相,相生长的最慢。在正常镀锌温度(460℃)下,镀锌钢板表面层显微组织和维氏硬度见图3-40。
Zn-1Pb合金是广泛应用的镀层合金,铅不溶于固态锌,因此在合金凝固时,液态铅粒被固态锌包围。当温度降到327.5℃以下时铅粒凝固。当铅含量超过0.1%,凝固层产生特有亮晶晶金属片组织,通常称为锌花,有这种表面镀层的钢铁零件很受欢迎。
铅能减小镀锌合金液体的表面张力,改善钢铁零件的润湿性,还有保护镀锅延长镀锅寿命的作用。为了改善镀层亮度,锌中还加少量铝(0.007%以下)。有时还加少量(0.001%~0.01%)其他元素,如Sn、Cd和Sb等。
Zn-Al系所有锌合金均可用于热镀锌。(0.15~0.25)%Al的低铝锌合金,不加任何其他元素,可作汽车工业用无锌花镀锌钢板。加0.1%Pb后,这种锌合金镀层有受欢迎的锌花。铝的作用很重要,少量时能抑制镀层中金属间化合物生长,保护镀层具有良好的塑性。
含铝量在1%以下时,对钢铁的润湿性有好处。近些年有新的热镀锌上市。如含5%Al及少量稀土元素的Calf an合金, 这种合金镀层塑性好。含55%Al的镀层合金具有优良的耐蚀性,建筑业应用前景广泛。