钢铁材料工业上应用广泛,但在使用过程中,接触到大气、液态水、土壤及特种介质,会发生不同程度的腐蚀。为了防止钢铁材料腐蚀,常常采用涂镀保护层的方法将钢铁与其它腐蚀介质隔离开来。锌的最重要的应用是钢铁的防腐蚀,主要是以涂层的形式,因为涂锌的钢在自然环境中有出色的耐蚀性。最早采用电镀的方法,但电镀方法具有成本高,有逐渐为热镀锌取代的趋势。热镀锌是将金属产品浸入熔融锌液中从而获得锌镀层。锌是比铁更为活泼的一种金属元素,更容易被氧化腐蚀。锌在干燥的空气中不起变化。但在潮湿空气的腐蚀环境中,锌的表面会生成一层致密的耐腐蚀的碳酸锌薄膜,它能保护锌内部不再受到腐蚀,从而延长材料使用寿命。锌铁合金层电极电位(-0.59V--0.66V)介于铁和纯锌之间,所以电化学腐蚀速度比纯锌慢。锌铁合金通过在热浸镀后退火处理,镀层发生合金化形成多种合金相得到。另外,锌铁合金层具有更好的焊接性及涂装性,所以逐渐得到越来越广泛的应用。但其在冲压成型时,常常会出现粉化及脱落问题。镀层粉化及脱落降低镀层的耐蚀性能,影响涂装后的外观,而且因剥落的锌粉粘附于模具上,并在模具中积聚,影响模具的使用寿命。因此,提高合金化镀锌板镀层的抗粉化性能,一直是国内外镀锌学者的研究热点。而合金化镀锌板镀层的抗粉化性能,与镀层的相结构密切相关。为了研究合金化镀锌板镀层的相结构,以提高某钢厂现有产品抗粉化及剥落性能,进行了系统的比较及模拟研究,主要工作及结论如下：1)首次运用动态拉伸观察合金化镀锌板镀层在持续拉伸状态下的断裂演变过程。并通过扫描电镜及能谱仪分析,发现镀层和基板的剥离发生在基板/r相界面。r相断口呈锯齿状,约数百个纳米厚度。镀层厚度上主要为6相。2)通过对镀层抗粉化性及附着力的分析,发现某钢厂早期生产的合金化热镀锌钢板(主要是DX54D+ZF)镀层的抗粉化性能不稳定,部分产品的粉化量偏大。通过辉光光谱分析发现,原因是合金化钢板镀层中r相的含量较其它几种合金化钢板中的r相的含量要多。用扫描电镜观对比观察了不同合金化镀层的表面形貌,发现DX54D+ZF镀层表面的相结构是比较单一柱状锌铁合金相,并且镀层表面较脆,未见明显光整压痕,镀层内部在变形前已经产成了大量的合金化预裂纹。在此分析基础上提出了改进方法。3)通过对DX54D+ZF在不同温度、不同合金化时间下进行模拟合金化退火实验,并采用光学显微镜、扫描电镜、辉光光谱仪及XRD等方法揭示了DX54D+ZF抗粉化及剥落性能与相关工艺参数的对应规律：合金化温度在450℃时,在比较长的时间范围内,粉化量都比较小；合金化温度在500℃时,合金化温度在120s以内,粉化量随合金化时间的变化也不大；合金化温度超过550℃时,在极短的时间内,镀层的粉化量急剧增加。4)通过对DX56D+ZF在不同温度、不同合金化时间下进行模拟合金化退火实验采用光学显微镜、扫描电镜、辉光光谱仪及XRD等方法揭示了DX56D+ZF抗粉化及剥落性能与相关工艺参数的对应规律：在480℃左右合金化时,镀层粉化量很小,且随合金化时间的延长,镀层粉化量变化很小；在480℃合金化且时间不超过25s时,Zn/Fe界面A1元素富集明显,有利于抑制脆性相的形成,镀层抗粉化性能较好,当合金化温度更高,合金化时间更长时,镀层中开始出现脆性相,并不断增厚,镀层抗粉化性能逐渐下降。5)通过对H180BD+ZF在不同温度、不同合金化时间下进行模拟合金化退火实验采用光学显微镜、扫描电镜、辉光光谱仪及XRD等方法揭示了H180BD+ZF抗粉化及剥落性能与相关工艺参数的对应规律：合金化时间小于25s时,450℃、480℃合金化镀层的抗粉化性能均较好,较低温度450℃时效果更佳；大于25s时,480℃合金化镀层粉化量急剧增加；而450℃合金化镀层粉化量略有下降,当合金化时间超过30s时,镀层粉化量才开始较缓慢地增加；合金化温度为510℃及540℃时,即使合金化时间极短,粉化量也较大,且随合金化时间的延续,粉化量急剧增加。6)不同镀锌板在合金化刚开始时A1元素均富集于镀层／基体界面,随着合金化时间的延长,A1元素逐渐向镀层表面扩散,最终均匀分布于镀层中。且合金化温度越高,这一过程越显著。7)合金化温度越高,表面形貌变化也越显著,但当合金化完成后,增加合金化时间,表面形貌变化不明显。