陈海燕，曾 越，李 艺，吴建新，许世锬，邹燕成

(1 广东工业大学 材料与能源学院，广州 510006；2 谢菲尔德大学数学与统计学院，英国 谢菲尔德S3 7RH；3 惠州市惠阳广杰五金制品有限公司，广东 惠州 516221)

热浸锌镀层致密均匀、综合成本低，可成为铝合金焊接前预处理的预敷焊料合金层。但由于铝与氧具有极大的亲和力，极易在表面生成致密的氧化膜，阻碍镀层与母材之间的冶金反应而直接影响其结合力。为了提高镀层结合力，必须彻底去除铝合金表面的氧化膜，但经打磨和酸碱腐蚀后，在清洗过程中，铝的表面又会迅速被氧化生成一层致密的氧化膜。因此，铝及铝合金的热浸镀与钢铁材料相比，难度更大，条件更为严苛。目前铝合金镀锌一般采用电沉积后再二次热浸镀的方法，电沉积工艺中主要有氰化镀锌、碱性锌酸盐镀锌、铵盐镀锌、氯化物镀锌和硫酸盐镀锌5大类型。电镀液中含有浓硝酸和氰化物等有毒物质，存在着排放污染和日常维护困难等难题，大部分电镀层的厚度较小(<50 μm),在高湿热环境中的防腐蚀性能略逊一筹[1-3]。利用超声在合金熔体中产生的一系列非线性效应，会对金属凝固过程和铝合金除膜过程产生重要影响[4-5]，无须采用电沉积作为预处理工艺，可高效地一次性实现厚度达80 μm左右的镀锌层。然而，利用超声波辅助热浸镀锌工艺鲜见报道，对超声作用机理也缺乏定量的研究[6-11]。本工作采用黏弹性流体模型[12]，耦合Keller-Miksis和Mettin方程，建立球形气泡群内空化泡的生长规律和空化效应的数学模型，阐释空化效应对镀层合金组织和铝合金表面氧化膜的作用调控机制，以期丰富和完善金属熔体超声空化效应的理论基础，以及开拓超声在熔铸和热浸镀技术的应用。

1 实验材料与方法

浸镀基板材料为1050铝合金，尺寸为50 mm×50 mm×1.2 mm，化学组成如表1所示。铝片打磨平整后，放入质量分数为1%的NaOH溶液中浸泡10～15 min，用去离子水冲洗干净，放置在无水乙醇中待用。

表1 1050铝合金的化学组成(质量分数/%)Table 1 Chemical compositions of 1050 aluminum alloy(mass fraction/%)

将ZnAl8合金放入200 ℃的电炉内保温5 min，以除去水蒸气，升温至500 ℃，将合金充分熔化后，撇去浮渣，降温至390 ℃静置待用。在ZnAl8熔融合金中导入充分预热至390 ℃的超声头，并将待镀的铝片置于超声头正下方20 mm处施振15 min。……