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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 1118 次 發(fā)布時(shí)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(shí)驗(yàn)測得值略小。在430～520℃范圍內(nèi),向純鋅浴中添加了質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)為0.2%和0.3%的稀土（Re）,表面張力進(jìn)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?jǐn)?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(shí)驗(yàn)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(dāng)鋁和稀土元素共存于鋅浴中時(shí)，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(gè)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(jìn)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(jìn)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(shí)，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(shí)驗(yàn)依據(jù)。