Proces vytvárania galvanizovanej vrstvy: metalurgia žiarovo{0}}zinkových povlakov

Prehľad galvanizačnej reakcie

Proces žiarového zinkovania{0}} vytvára metalurgicky viazaný zinkový povlak na oceli prostredníctvom série difúznych reakcií medzi železom a roztaveným zinkom. Keď je oceľový obrobok ponorený do roztaveného zinku pri asi 450 stupňoch, zinok najskôr zmáča čistý oceľový povrch a rozpustí malé množstvo železa, potom železo a zinok interdifundujú, aby sa vytvorila sekvencia intermetalických vrstiev železa-zinku. Na ich vrchole vyrastá vonkajšia vrstva takmer čistého zinku, ktorý dodáva pozinkovaným výrobkom ich charakteristický vzhľad.

Fáza 1: Tvorba tuhého roztoku železa-zinku

V momente ponorenia sa atómy zinku rozpustia do povrchu ocele a vytvoria tuhý roztok alfa-železa, v ktorom je zinok rozpustený v teleso-centrovanej kubickej železnej mriežke. Táto tenká vrstva je základom povlaku: fúzia medzi týmito dvoma kovmi nie je jednoduchá mechanická väzba, ale skutočná metalurgická väzba, a preto povlak tak pevne priľne a vydrží ohyb a náraz.

Fáza 2: Rast intermetalických fáz

Akonáhle je tuhý roztok nasýtený zinkom, ďalšia reakcia prebieha difúziou. Atómy zinku migrujú do železnej mriežky, zatiaľ čo atómy železa difundujú smerom von do roztaveného zinku a na rozhraní sa vytvára séria intermetalických zlúčenín. V bežnom žiarovom-poťahovaní sa štruktúra skladá z fáz gama a delta v blízkosti ocele (bohatej na železo) a z fázy zeta ďalej, pričom každá má charakteristickú tvrdosť a zloženie. Celková intermetalická vrstva je tvrdá a odolná proti opotrebeniu-, zatiaľ čo vonkajšia vrstva zostáva mäkká a ťažná.

Fáza 3: Vytvorenie vrstvy čistého zinku

Keď sa obrobok vyberie z kúpeľa, nesie vrstvu roztaveného zinku, ktorý stuhne do vonkajšej eta fázy: šesťuholníková uzavretá{0}}štruktúra z takmer čistého zinku s obsahom železa maximálne 0,003 %. Vrstva eta je viditeľný, reflexný povrch povlaku. Jeho hrúbka je riadená rýchlosťou odberu a stieraním plynu v súvislých líniách; pri dávkovom zinkovaní sa riadi časom ponorenia, teplotou kúpeľa a chemickým zložením ocele.

Tvorba zinkovej trosky

Nie všetko železo, ktoré sa rozpustí v kúpeli, sa dostane na povrch obrobku. Časť reaguje so zinkom v tavenine za vzniku intermetalických častíc, ktoré sú hustejšie ako roztavený zinok a klesajú na dno galvanizačnej nádoby, kde sa hromadia ako spodná troska. Vrchná troska vzniká oxidáciou na povrchu kúpeľa. Obe formy odstraňujú zinok z užitočnej cirkulácie, takže riadenie kúpeľa, vrátane kontroly teploty, pridávania hliníka a pravidelného odstredenia, je nevyhnutné na udržanie stabilnej kvality náteru a ekonomickej spotreby zinku.

Vplyv chémie ocele a procesných premenných

Rýchlosť reakcie silne závisí od obsahu kremíka a fosforu v oceli, pretože tieto prvky urýchľujú interdifúziu železa-zinku. Moderná prax pridáva do kúpeľa malé množstvo hliníka, zvyčajne 0,1-0,3 % pre dávkovú prácu, čím sa vytvorí tenká inhibičná vrstva, ktorá spomaľuje reakciu železo-zinok a vytvára tenší, ťažnejší povlak. Teplota kúpeľa, čas ponorenia, rýchlosť vyťahovania a drsnosť povrchu ocele ovplyvňujú konečnú hrúbku a štruktúru náteru.

Štruktúra a vlastnosti povlaku

Kompletný povlak je preto vrstvený kompozit: tenký alfa-pevný roztok železa, tvrdá intermetalická oblasť (fázy gama, delta a zeta), ktorá poskytuje priľnavosť a odolnosť proti opotrebovaniu, a mäkká vrstva čistého -zinku eta, ktorá poskytuje ochranu proti korózii a vzhľad. Tento kompozit sa správa inak ako jednofázový povlak: intermetalické vrstvy sú tvrdé a krehké, zatiaľ čo vrstva eta sa ohýba a deformuje spolu s oceľou. Pri listových výrobkoch sa pre tvárnosť uprednostňuje tenký povlak s malou intermetalickou frakciou; pre konštrukčné časti sa volí hrubá vrstva pre maximálnu koróznu životnosť.

Normy a overovanie

Hrúbka a hmotnosť povlaku sú overené podľa produktových noriem: ISO 1461 pre žiarovo pozinkované povlaky na vyrobených železných a oceľových výrobkoch, GB/T 13912 ako čínsky ekvivalent a EN 10346 alebo ISO 3575 pre súvislý pozinkovaný plech. Hrúbka povlaku sa meria magnetickými meradlami alebo gravimetrickou metódou a priľnavosť sa hodnotí skúškami ohybu a nárazu. Vrstvená štruktúra môže byť skúmaná metalograficky, aby sa potvrdilo, že všetky fázy sú prítomné v správnom pomere.

FAQ

Prečo má pozinkovaná oceľ trblietavý vzhľad?

Trblietka sa vytvorí, keď vrstva roztaveného zinku stuhne a kryštály zinku rastú smerom von z nukleačných bodov. Veľkosť trblietok závisí od zloženia kúpeľa, rýchlosti ochladzovania a prítomnosti prvkov podporujúcich trblietky-v tradičných vaniach.

Aký je rozdiel medzi vrstvou eta a vrstvami zliatiny?

Vrstva eta je takmer čistý zinok, mäkký a tvárny. Vrstvy zliatiny pod ňou sú intermetalické fázy železa-zinku, ktoré sú tvrdšie a krehkejšie a poskytujú metalurgickú väzbu s oceľou.

Prečo sa hliník pridáva do galvanizačného kúpeľa?

Hliník vytvára na povrchu ocele tenkú inhibičnú vrstvu, ktorá spomaľuje reakciu železa-zinku a vytvára tenší, rovnomernejší a ťažnejší povlak. To je nevyhnutné pre pozinkovaný plech, ktorý musí byť valcovaný-tvarovaný alebo hlboko ťahaný-.

Ako sa z hrnca odstraňuje zinkový odpad?

Spodná troska sa pravidelne odstraňuje odčerpávaním alebo prečerpávaním pri údržbe nádoby a horná troska sa pravidelne odčerpáva počas výroby. Dobrá regulácia teploty znižuje tvorbu nečistôt.

Môže zákazník špecifikovať hrúbku pozinkovaného povlaku?

áno. Produktové normy definujú triedy náterov podľa hmotnosti na meter štvorcový a zákazník špecifikuje triedu primeranú prostrediu a životnosti, napríklad Z275 pre všeobecné vonkajšie použitie.

Prečo povlak na vsádzkovej-pozinkovanej oceli vyzerá hrubšie ako na plechu?

Dávkové zinkovanie vyrobených výrobkov využíva dlhšie časy ponorenia bez utierania, takže intermetalické a eta vrstvy sú hrubšie. Nepretržité línie listu presne kontrolujú hrúbku pomocou vzduchových nožov, čím poskytujú tenší a rovnomernejší povlak.