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Wilhelmy吊板法測試溫度、鋁元素和稀土元素對鋅浴表面張力的影響

來源: 瀏覽 638 次 發(fā)布時間:2025-02-21

利用Wilhelmy吊板法測試原理,自制了表面張力測定儀,測定了Zn、Zn-Al、Zn-Al-Re鋅浴在430~520℃下的表面張力,研究了溫度、鋁元素和稀土元素對鋅浴表面張力的影響。


結(jié)果表明:在430~520℃的范圍內(nèi),純鋅浴的表面張力為0.744~0.782N·m-1,隨著溫度的升高而降低。與真空環(huán)境下純鋅浴表面張力相比,本實驗測得值略小。在430~520℃范圍內(nèi),向純鋅浴中添加了質(zhì)量分數(shù)為0.05%~0.5%的鋁,與純鋅浴的表面張力相比下降了1.66%~36.07%。在相同溫度下,隨著鋁含量的增加,鋅浴的表面張力降低。在430~520℃的范圍內(nèi),在含0.2%鋁的鋅浴基礎(chǔ)上添加了質(zhì)量分數(shù)為0.2%和0.3%的稀土(Re),表面張力進一步降低了12.81%~16.11%。在相同溫度下,隨著稀土含量的增加,鋅合金浴表面張力降低。在鋅浴中添加相同質(zhì)量分數(shù)元素的情況及相同溫度下,相比于稀土,鋁更能降低鋅浴的表面張力。

此外,實驗結(jié)果還揭示了元素間交互作用對鋅浴表面張力的復(fù)雜影響。當鋁和稀土元素共存于鋅浴中時,并非簡單疊加各自對表面張力的降低效果,而是表現(xiàn)出一定的協(xié)同效應(yīng)。特別是在較高溫度區(qū)間(接近520℃),這種協(xié)同效應(yīng)尤為顯著,使得鋅合金浴的表面張力下降到一個更低的水平。


值得注意的是,盡管鋁元素在降低表面張力方面展現(xiàn)出更大的潛力,但稀土元素的加入不僅進一步降低了表面張力,還可能對鋅浴的其他物理和化學(xué)性質(zhì),如抗氧化性、流動性及潤濕性產(chǎn)生積極影響,這對于提高熱浸鍍鋅材料的性能至關(guān)重要。


為了更深入地理解這些元素如何影響鋅浴的表面張力,未來的研究可考慮采用更先進的表征技術(shù),如分子動力學(xué)模擬,來探究元素在鋅浴中的微觀分布及其與表面張力變化之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時,考察不同元素組合及濃度對鋅浴長期穩(wěn)定性和使用壽命的影響,也將為優(yōu)化熱浸鍍鋅工藝提供寶貴的實驗依據(jù)。

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