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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 500 次 發布時間: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。
結果表明:在430～520℃的范圍內,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,向純鋅浴中添加了質量分數為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,在含0.2%鋁的鋅浴基礎上添加了質量分數為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量分數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，實驗結果還揭示了元素間交互作用對鋅浴表面張力的復雜影響。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，而是表現出一定的協同效應。特別是在較高溫度區間（接近520℃），這種協同效應尤為顯著，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性質，如抗氧化性、流動性及潤濕性產生積極影響，這對于提高熱浸鍍鋅材料的性能至關重要。
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，如分子動力學模擬，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在聯系。同時，考察不同元素組合及濃度對鋅浴長期穩定性和使用壽命的影響，也將為優化熱浸鍍鋅工藝提供寶貴的實驗依據。