镀层与基体界面的化学成分分析

镀层与基体界面处的元素分布如图4-14所示。镀层中主要含有锌、锡、铁三种元素：锌主要来源于镀锌过程添加的锌粉；锡主要来源于基层建立阶段所添加的锡盐与锌粉、基体（铁）发生置换反应生成的金属锡；图中的铁含量包括基体中的铁和镀锌过程沉积性活化剂中的少量铁盐。由图4-14可见：锌的质量分数由很低（小于5%）在界面处陡升至90%以上；铁的质量分数由90%以上在界面处陡降至5%以下；镀层中锡的质量分数很低（低于5%），只有在镀层与基体界面处锡的质量分数才陡升至10%～20%。图4-14中铁、锌、锡含量在界面处发生陡变，没有发现三种元素在界面处的成分梯度变化，因此镀层与基体界面也难以达到扩散结合。

图4-14 镀层与基体界面处的元素分布

图4-15 镀层的XRD衍射图谱(www.xing528.com)

图4-15所示为镀层的XRD图谱。由图4-15可知，镀层主要由金属锌单质组成，并有少量的金属锡单质，镀层中没有化合物，镀层与基体界面处也不存在化合物。单质锌主要来源于金属锌颗粒；金属锡主要来源于镀层沉积、成层过程所添加的少量锡盐，在酸性环境中与锌粉颗粒或基体表面的置换反应产物。图4-15所用衍射试样的锡含量较少，可能导致较大的试验误差^[26]，故人为增加镀层中的含锡量至图4-15所用衍射试样的3倍，分析镀层中是否有化合物相产生，衍射结果如图4-16所示。从图4-16中可看出，镀层由锌、锡、铁金属单质组成，虽然镀层中锡含量明显增加，但镀层中仍没有出现合金相，界面处不存在锌-锡、锌-铁、铁-锡等化合物。

图4-16 镀层（锡含量高）的XRD衍射图谱

由以上分析发现，机械镀锌层/基体间的结合强度约为2MPa，结合力较弱。镀层与基体间存在明显的界线，结合界面不存在固溶体、化合物等合金相。镀层和基体之间的结合为机械咬合结合。