» » Рентгеновский анализ диффузионных цинковых покрытий
12.12.2014

Цель рентгенографических исследований заключалась в том, чтобы определить природу железоцинковых фаз, образующихся в результате диффузионного отжига.
Порядок рентгеновского фазового анализа общеизвестен: производят съемку рентгенограмм исследуемых образцов, по которым рассчитывают величину d/n где d — межплоскостное расстояние кристаллической решетки; n — порядок отражения.
Для всех линий рентгенограмм по основному уравнению дифракции
2d sin υ = nλ

выписывают таблицу значений d/n и против каждого значения проставляют интенсивность линий I. Интенсивность самой сильной линии принимают за 100 и по отношению к этой линии оценивают интенсивность всех остальных. Полученную таким образом таблицу сравнивают с таблицами межплоскостных расстояний известных химических соединений и элементов. Такое сравнение позволяет найти типы химических соединений (фаз), которые содержатся в данном исследуемом образце. Таблицы межплоскостных расстояний различных веществ сведены в специальные справочники.
Наиболее полные данные содержатся в Американской рентгенометрической картотеке ASTM (более 50 тыс. неорганических соединений). Однако даже в этой картотеке отсутствуют рентгенографические данные для предполагаемых фаз системы железо—цинк в цинковых покрытиях. Это в значительной степени усложнило фазовый анализ исследуемых оцинкованных образцов.
В работах Шрамма приведена схема расположения рентгеновских линий в различных фазах системы железо — цинк и отмечена их интенсивность. Так как съемку в наших исследованиях производили в излучении хрома, а схема рентгенограмм в работах приведена для кобальтового излучения, то данные этой схемы пришлось пересчитывать в общепринятые таблицы d/n. Для трех фаз (Г, ζ, δ1), присутствие которых наиболее вероятно в исследуемых оцинкованных образцах, эта таблица приведена ниже (табл. 22).
Рентгеновский анализ диффузионных цинковых покрытий

Для рентгеновских исследований были взяты образцы из стали 10 в виде проволоки диаметром 1 и длиной 15 мм. Цинкование осуществляли жидким методом (в расплаве цинка) при 460° С с выдержкой в течение 1 мин. Часть образцов (1—3, 5, 6) цинковали в расплаве с добавкой 0,04% Al, а другую (4, 7, 8, 9) с добавкой 0,12% Al. Затем образцы подвергали термической обработке в электрической камерной печи по различным режимам (табл. 23).
Рентгеновский анализ диффузионных цинковых покрытий

Съемку рентгенограмм производили в камерах Дебая с диаметром барабана 57,4 мм в фильтрованном хромовом излучении. В процессе съемки (экспозиция 3 ч) образцы вращались с тем, чтобы получились сплошные линии на рентгенограммах. Было установлено три типа рентгенограмм. Величины d/n для этих рентгенограмм приведены в табл. 24, а характерные рентгенограммы образцов — на рис. 90.
Рентгеновский анализ диффузионных цинковых покрытий

Курсивом в таблице отмечены линии, расположение которых примерно одинаково на рентгенограммах образцов 1 и 6. Однако межплоскостные расстояния в образце 1 для системы линий, отмеченных курсивом, больше, чем в образце 6. Это свидетельствует о том, что параметр решетки фазы, образующей систему линий, отмеченных курсивом, может изменяться в связи с образованием твердого раствора.
Образец 3 имеет только три общие линии с образцами 1 и 6, отмеченные жирным шрифтом. Из этого следует, что фазовый состав образца 3 существенно отличается от состава образцов 1 и 6.
Сопоставление данных табл. 24 и 22 не дает возможности однозначно определить, какие именно из фаз (δ1, ζ, Г) присутствуют в цинковых покрытиях исследуемых образцов.
Рентгеновский анализ диффузионных цинковых покрытий

В то же время наиболее сильные линии δ1-фазы с межплоскостными расстояниями 2,20; 2,165; 2,13 наиболее четко проявляются на рентгенограмме образца 6. Этой группы нет в случае образца 3 и только две из этих линий (2,21 и 2,15) обнаруживаются на рентгенограмме образца 1. Исходя из этого, можно предположить, что δ1-фаза, вероятно, — основной компонент в цинковом покрытии образца 6 (диффузионный отжиг при температуре 550°С и выдержке 10 мин).
Недостаточно хорошее совпадение остальных линий, по-видимому, можно объяснить тем, что элементарная ячейка δ1-фазы искажается с изменением содержания железа в цинке и совпадения межплоскостных расстояний, привычного для обычного рентгеновского качественного фазового анализа, добиться трудно.