扫描电镜及光学显微镜在镀锌板分析中的应用

郑 飞

(山东钢铁集团日照有限公司，山东276806)

某钢厂对新上两条连续酸洗镀锌联合机组生产线试生产的热镀锌SPHC钢板产品进行分析检测，基板产品厚度规格为2.8 mm。主要检测项目包括试样截面夹杂物和组织检测，另外还利用扫描电镜及EDS微区能谱仪对镀锌层厚度及不同位置的成分组成进行线扫描和面扫描综合分析。

1 理化检验

1.1 待检样宏观形貌

待检样整体形貌如图1所示，取样位置为板宽的四分之一位置处。

1.2 金相检验

从图1中所示A、B位置取样进行金相分析和电镜分析。抛光后检测，试样检测面未发现夹杂物；4%硝酸酒精侵蚀后检测组织，镀锌基板组织晶粒较均匀，组织均为F+少量位于晶界处的三次Fe3C，晶粒度为11.2级，见图2。

1.3 电镜能谱检测

1.3.1 镀锌层厚度检测

在实际检测中，可以使用SEM扫描电镜精确测量镀锌层厚度。分别在镀层截面上下两个表面分别取五个位置检测镀层厚度，并取平均值作为实际检测结果。其中上表面镀层平均厚度为41.44 μm，下表面镀层平均厚度为44.90 μm，镀锌层分布较均匀。

图1 待检样整体形貌

图2 基体组织(500×)

Figure 2 Matrix microstructure

1.3.2 点扫描及线扫描

对镀锌层不同位置进行点扫描及线扫描。对镀层截面上下两个表面分别由内到外取不同位置5个点进行点扫描，并由内到外进行线扫描。结果显示：上下两个表面镀层与基体交界处均含有Zn、Fe、Al元素，镀层靠近基体位置含有Zn元素及少量Fe元素，镀层其他位置只含有Zn元素，如图3所示，锌层与基板之间无明显相互渗入现象。

(a)上表面

(b)下表面

图3 上下表面镀层线扫描检测结果

Figure 3 Line scanning detection results of upper and lower surface coating

(a)镀层与基体交界处

(b)镀层内部

(c)镀层近表面

图4 上表面镀层面扫描检测结果

Figure 4 Area scanning detection results of upper surface coating

(a)镀层与基体交界处

(b)镀层内部

(c)镀层近表面

图5 下表面镀层面扫描检测结果

Figure 5 Area scanning detection results of lower surface coating

1.3.3 镀锌层分区域进行面扫描

分别对上下两个表面镀层截面上的3个区域(镀层与基体交界处、镀层内部、镀层近表面)进行面扫描，结果显示镀层与基体交界处含有少量Al元素，镀层其他位置只含有Zn元素，见图4和图5。

2 分析总结

(1)可通过SEM扫描电镜对镀锌层厚度进行精确测量，并利用EDS微区能谱仪对镀锌层不同位置的元素原子百分含量进行检测分析，用以分析镀锌层的均匀性。

(2)镀锌层与基板交接处位置均存在铝元素。由于铝对铁比锌对铁有较大的热力学亲和力。所以在加铝带钢热镀锌中，在温度和时间的影响下，总是优先在钢基表面形成Fe-Al化合物，这个薄而均匀的中间层能够牢固地附着在钢基表面，合金层的吸铝量越高，则镀层的粘附性越好。

(3)在后续生产过程中，可更多关注基板材料的热处理温度、组织与镀锌层均匀性、附着性的关系。