Charakteristika niekoľkých rôznych žiarovo zinkovaných a zinkových zliatin

Mechanizmus tvorby žiarovo zinkovaného povlaku

 

Žiarové zinkovanie je proces metalurgickej reakcie. Z mikroskopického hľadiska má proces žiarového zinkovania dve dynamické rovnováhy: tepelnú bilanciu a bilanciu výmeny zinku a železa. Keď je obrobok zo železa a ocele ponorený do roztoku roztaveného zinku pri teplote asi 450 stupňov, obrobok pri normálnej teplote absorbuje teplo roztoku zinku a keď dosiahne teplotu vyššiu ako 200 stupňov, interakcia medzi zinkom a železom sa postupne prejaví a zinok preniká do povrchu železného obrobku.

 

Keď sa teplota obrobku postupne približuje teplote zinkového roztoku, na povrchu obrobku sa vytvoria zliatinové vrstvy obsahujúce rôzne pomery zinku a železa, čím sa vytvorí vrstvená štruktúra zinkového povlaku. Ako čas plynie, rôzne zliatinové vrstvy v povlaku vykazujú rôzne rýchlosti rastu. Z makro hľadiska sa vyššie uvedený proces prejavuje tak, že obrobok je ponorený do zinkovej kvapaliny a povrch zinkovej kvapaliny vrie. Keď sa reakcia zinku a železa postupne vyrovnáva, hladina zinkovej kvapaliny sa postupne upokojuje. Obrobok sa zdvihne z povrchu zinkovej kvapaliny a keď teplota obrobku postupne klesne pod 200 stupňov, reakcia zinku a železa sa zastaví a vytvorí sa žiarovo pozinkovaný povlak s určitou hrúbkou.

 

Požiadavky na hrúbku žiarovo zinkovaného povlaku

 

Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi hrúbku zinkového povlaku sú: zloženie základného kovu, drsnosť povrchu ocele, obsah a rozloženie aktívnych prvkov kremíka a fosforu v oceli, vnútorné napätie ocele, geometrické rozmery veľkosť obrobku a proces žiarového zinkovania.

 

Súčasné medzinárodné a čínske normy žiarového zinkovania sú rozdelené do sekcií podľa hrúbky ocele. Priemerná hrúbka a lokálna hrúbka zinkového povlaku by mala dosiahnuť zodpovedajúcu hrúbku, aby sa určila antikorózna účinnosť zinkového povlaku. Pre obrobky s rôznou hrúbkou ocele je čas potrebný na dosiahnutie tepelnej rovnováhy a rovnováhy výmeny zinok-železo odlišný a odlišná je aj hrúbka vytvoreného povlaku. Priemerná hrúbka povlaku v norme vychádza z hodnoty skúseností z priemyselnej výroby vyššie uvedeného galvanizačného mechanizmu a miestna hrúbka je empirická hodnota potrebná na zohľadnenie nerovnomernosti rozloženia hrúbky zinkového povlaku a požiadaviek na odolnosť povlaku proti korózii.

 

Preto normy ISO, americká norma ASTM, japonská norma JIS a čínska norma majú mierne odlišné požiadavky na hrúbku zinkového povlaku, ktoré sú podobné. Ďalej vysvetlíme niekoľko rôznych charakteristík žiarového zinkovania a povrchovej úpravy.

 

1. Oceľový plech žiarovo pozinkovaný(GI doska)

 

V súčasnosti sa do zinkovej kvapaliny používanej pri výrobe GI dosiek pridáva 0,2% Al prvok. Úlohou pridania AI je zlepšiť tekutosť roztoku zinku. Hliníkové a železné prvky reagujú prednostne tak, že vytvárajú fázovú vrstvu zliatiny železa a hliníka, ktorá inhibuje reakciu medzi zinkom a substrátom oceľového plechu, čím sa zlepšuje priľnavosť povlaku. Súčasne sa do zinku pridáva malé množstvo hliníka v roztoku zinku. Na povrchu kvapaliny sa vytvára film oxidu hlinitého, ktorý zabraňuje oxidačnej reakcii zinku na povrchu zinkovej kvapaliny a znižuje spotrebu zinku. Na povrchu povlaku môže hliník najskôr reagovať s kyslíkom za vzniku vrstvy ochranného filmu oxidu hlinitého, ktorý zabraňuje oxidácii povrchu povlaku a zvyšuje jas povrchu.

 

GI doska je typický katódový ochranný mechanizmus, ktorý používa obetnú anódu (zinok) na ochranu oceľového substrátu pred koróziou a GI doska je najbežnejšia a najrozšírenejšia potiahnutá oceľová doska v rôznych priemyselných odvetviach, ako je stavebníctvo, domáce spotrebiče, automobily, doprava. , poľnohospodárstvo atď. Veľa aplikácií.

 

Povrch povlaku GI dosky sa skladá z plošín a rovnomerných jamiek. Tvorba morfológie je spôsobená hlavne kožným valcom s určitou drsnosťou po galvanizácii, takže povrch povlaku tvorí povrch s drsnosťou asi 1 μm. GI doska sa skladá z vonkajšej vrstvy čistého zinku, oceľového substrátu a strednej vrstvy z tenkej inhibičnej vrstvy, to znamená z fázovej vrstvy zliatiny železa a hliníka FeAl3 alebo Fe2Al5. Fáza zliatiny železa a hliníka zabraňuje difúzii železa do vrstvy zinku a zabraňuje relatívnemu vytváraniu povlaku Krehká fáza zliatiny zinku a železa zabezpečuje priľnavosť povlaku.

Oceľový plech pozinkovaný za tepla

2. Oceľový plech potiahnutý žiarovo pozinkovanou zliatinou (doska GA)

 

Doska GA je potiahnutá oceľová doska, ktorá je po galvanizácii tepelne spracovaná pri 500-550 stupňoch, aby sa umožnilo železu a zinku v oceľovej matrici vzájomne sa difundovať a vytvoriť fázovú vrstvu zliatiny zinku a železa. Obsah železa na povrchu povlaku je asi 10 % (hmotnostný zlomok).

 

Doska GA musí byť po galvanizácii tepelne spracovaná, aby sa zinok a železo vzájomne difundovali, čím sa vytvorí fáza zliatiny zinku a železa. Preto, aby sa skrátil čas legovania a znížil sa bariérový účinok inhibičnej vrstvy, obsah Al v roztoku zinku bude vyšší ako v roztoku zinku s GI platňou. Mala by byť nízka, vo všeobecnosti okolo 0,13 %. Železný prvok v povlaku zlepšuje celkový korózny potenciál a zvárateľnosť povlaku, ale tvorba fázovej vrstvy zliatiny zinku a železa zvyšuje krehkosť povlaku a povlak je náchylný na práškovanie alebo odlupovanie počas procesu deformácie, čo ovplyvňuje životnosť lisovacej formy.

 

Proces tvorby fázovej vrstvy zliatiny zinku a železa zvyšuje drsnosť povrchu povlaku, znižuje farbu a robí povrch povlaku sivým a tmavým. Väčšia drsnosť zvyšuje nanášateľnosť náteru. Zároveň povrch náteru s väčšou tvrdosťou a drsnosťou povrchu má lepšiu odolnosť proti nárazu piesku a kameňa. Preto má doska GA lepšiu odolnosť proti korózii, zvárací výkon, výkon povlaku a odolnosť proti nárazu pieskovca ako doska GI, ale jej tvárnosť je relatívne zlá a nie je taká svetlá ako doska GI.

 

GA dosky sa používajú ako automobilové panely, hlavne pre japonské a kórejské autá. Výroba dosiek GA má prísne požiadavky na kontrolu výroby povlakovej vrstvy zliatiny zinku a železa, takže požiadavky na kontrolu procesu sú relatívne vysoké a domáca výroba je vyspelá.

 

Povrch povlaku GA dosky sa skladá z hrubej fázy zliatiny zinku a železa δ1p a malého množstva fázy ξ. Vonkajšia vrstva je relatívne voľný stĺpcový kryštál δ1p a hustejšia δ1k vrstva blízko substrátu. Na styku povlaku a substrátu je hrúbka asi 1 μm Г. Vrstvy.

 

3. Žiarovo pozinkovaný oceľový plech (GL doska)

 

Žiarovo zinkované povlaky vo všeobecnosti zahŕňajú povlaky Galfan (GF) s obsahom 5 % Al a Galvalume (povlaky GL) s obsahom 55 % Al. V súčasnosti sa žiarové hliníkovo-zinkové povlaky pre súvislé pásy vo všeobecnosti vzťahujú na povlaky s obsahom Al 55{6}} % a 43,4 % Zn. , 1,6% Si Galvalume oceľový plech je GL plech.

 

Vďaka vysokému obsahu hliníka v povlaku GL dosky má povlak odolnosť hliníka proti korózii a oxidácii pri vysokej teplote a prítomnosť zinku spôsobuje, že povlak má katódovú ochranu. V súčasnosti sa GL dosky všeobecne používajú ako farebne potiahnuté dosky v stavebníctve, automobiloch, domácich spotrebičoch, poľnohospodárstve a iných priemyselných odvetviach. Zároveň sa priamo používajú v tlmičoch, výfukoch, zadných paneloch chladničiek, elektronických mikrovlnných rúrach, výmenníkoch tepla atď.

 

Priemer fliaš na povrchu GL povlakov je vo všeobecnosti {{0}} mm. Pretože existuje veľa faktorov ovplyvňujúcich veľkosť trblietok, trblietky sa budú tiež líšiť v širokom rozsahu s obsahom legujúcich prvkov v zinkovom kúpeli alebo rýchlosťou ochladzovania po pokovovaní. , Vo všeobecnosti je veľkosť fliaš povolená aj vo väčšom rozsahu 0.2-5.0 mm.

 

Povlak GL sa skladá z dvoch vrstiev, vonkajšia vrstva je vrstva zliatiny hliníka a zinku, ktorá sa skladá z dendritického tuhého roztoku bohatého na hliník a fázy bohatej na zinok medzi dendritmi. Vnútorná vrstva je vrstva intermetalickej zlúčeniny Al-Zn-Fe, ktorá sa nachádza medzi vrstvou zliatiny Al-Zn a oceľovým substrátom. Je podobná štruktúre povlaku GI. Vnútorná vrstva intermetalickej zlúčeniny Al-Zn-Fe povlaku GL zabraňuje vstupu železných prvkov do zliatiny Al-Zn. vrstvu, čím sa zvyšuje priľnavosť povlaku, zatiaľ čo pridanie kremíka obmedzuje rast krehkej vrstvy intermetalickej zlúčeniny Al-Zn-Fe.

 

4. Žiarovo pozinkovaný oceľový plech potiahnutý hliníkom a horčíkom (ZnAlMg plech)

 

ZnAlMg platňa pochádza z Japonska. Kvôli morskej klíme ostrovnej krajiny a mnohým tajfúnom a zemetraseniam je potrebná vysoká pevnosť a vysoká odolnosť ocele voči korózii. Zároveň sú japonské zdroje vzácne a ponuka a dopyt po výrobných surovinách sú napäté. Preto bola doska ZnAlMg vyvinutá, aby zlepšila odolnosť proti korózii a bola účinná. Využívajte zdroje na zníženie nákladov a ochranu životného prostredia.

 

V dôsledku rôznych zložiek hliníka a horčíka v ZnAlMg doskách vyvinutých rôznymi spoločnosťami existuje veľa ZnAlMg platní s rôznymi pomermi zloženia. Napríklad spoločnosť Nisshin Steel vyvinula produkty ZAM (Zn{{0}}%Al-3%Mg), dosky SuperDyma spoločnosti Nippon Steel (Zn-11%Al-3%Mg ) produkty, produkty Thyssen ZnMgEcoprotect (Zn-1%Al-1%Mg), produkty VAI Corrender (Zn-2%Al-2%Mg), produkty ArcelorMittal Magnelis (Zn{ {8}}.7%Al{10}}.0%Mg) produkty atď.

 

Povlak ZAM dosky sa skladá z vonkajšej vrstvy a vrstvy zliatiny na spojení vonkajšej vrstvy a substrátu. Vonkajšia vrstva povlaku pozostáva z fázy bohatej na hliník a ternárnej eutektickej fázy Zn/Al/Zn2Mg. Odolnosť proti korózii povlaku ZnAlMg je výrazne lepšia v porovnaní s povlakom GI. Napríklad odolnosť proti korózii povlaku ZAM dosky môže dokonca dosiahnuť 16-násobok odolnosti proti korózii povlaku GI.

 

V povlaku ZnAlMg je kľúčovou úlohou pri zlepšovaní odolnosti proti korózii to, že Mg2Zn11 alebo MgZn2 je distribuovaný na hranici kryštálov a dendritovej medzere, ktorá má dobrú odolnosť proti korózii hrán a dobrú spracovateľnosť a je vhodná pre stavebné materiály. Vzhľadom na vysokú tvrdosť vonkajšieho povrchu môže tiež odolávať povrchovému opotrebovaniu počas procesu tvárnenia, čo je výhodné na použitie ako ekologicky šetrný a na zdroje šetriaci výrobok z ocele s povlakom.