Značilnosti več različnih vročega cinkanja in prevlek iz cinkove zlitine

Mehanizem nastajanja vroče pocinkane prevleke

 

Vroče cinkanje je metalurški reakcijski proces. Z mikroskopskega vidika sta postopek vročega cinkanja dve dinamični ravnotežji: toplotna bilanca in bilanca izmenjave cink-železo. Ko je obdelovanec iz železa in jekla potopljen v raztopino staljenega cinka pri približno 450 stopinjah, obdelovanec pri normalni temperaturi absorbira toploto raztopine cinka in ko doseže več kot 200 stopinj, postane interakcija med cinkom in železom postopoma očitna in cink prodre v površino železnega obdelovanca.

 

Ko se temperatura obdelovanca postopoma približuje temperaturi raztopine cinka, se na površini obdelovanca oblikujejo plasti zlitine z različnimi razmerji cink-železo, ki tvorijo plastno strukturo cinkove prevleke. Sčasoma različne plasti zlitin v prevleki kažejo različne stopnje rasti. Z makro vidika se zgornji proces kaže, ko je obdelovanec potopljen v cinkovo ​​tekočino in površina cinkove tekočine zavre. Ko se reakcija cink-železo postopoma uravnoteži, se površina cinkove tekočine postopoma umiri. Obdelovanec se dvigne s površine cinkove tekočine in ko temperatura obdelovanca postopoma pade pod 200 stopinj, se reakcija cink-železo ustavi in ​​nastane vroče pocinkana prevleka z določeno debelino.

 

Zahteve glede debeline vroče pocinkane prevleke

 

Glavni dejavniki, ki vplivajo na debelino cinkove prevleke, so: sestava osnovne kovine, površinska hrapavost jekla, vsebnost in porazdelitev aktivnih elementov silicija in fosforja v jeklu, notranja napetost jekla, geometrija. velikost obdelovanca in postopek vročega cinkanja.

 

Trenutni mednarodni in kitajski standardi vročega cinkanja so razdeljeni na dele glede na debelino jekla. Povprečna debelina in lokalna debelina cinkove prevleke morata doseči ustrezno debelino, da se določi protikorozijska učinkovitost cinkove prevleke. Pri obdelovancih z različnimi debelinami jekla je čas, potreben za doseganje toplotnega ravnovesja in ravnovesja izmenjave cink-železo, različen, različna pa je tudi debelina oblikovane prevleke. Povprečna debelina prevleke v standardu temelji na vrednosti izkušenj industrijske proizvodnje zgoraj omenjenega mehanizma za pocinkanje, lokalna debelina pa je empirična vrednost, ki je potrebna za upoštevanje neenakomernosti porazdelitve debeline cinkove prevleke in zahtev za odpornost premaza proti koroziji.

 

Zato imajo standard ISO, ameriški standard ASTM, japonski standard JIS in kitajski standard nekoliko drugačne zahteve glede debeline cinkove prevleke, ki so si podobne. Nato bomo pojasnili več različnih značilnosti vročega cinkanja in premazov.

 

1. Vroče pocinkana jeklena plošča(GI tablica)

 

Trenutno se cinkovi tekočini, ki se uporablja pri proizvodnji plošč z geografskim označevanjem, doda element 0,2 % Al. Vloga dodajanja AI je izboljšati tekočnost raztopine cinka. Elementi aluminija in železa reagirajo prednostno in tvorijo fazno plast zlitine železa in aluminija, ki zavira reakcijo med cinkom in substratom iz jeklene plošče ter tako izboljša oprijem prevleke. Istočasno se cinku doda majhna količina aluminija v raztopini cinka Na površini tekočine se tvori film aluminijevega oksida, ki preprečuje oksidacijsko reakcijo cinka na površini cinkove tekočine in zmanjša porabo cinka. Na površini prevleke lahko aluminij najprej reagira s kisikom in tvori plast zaščitne folije iz aluminijevega oksida, ki preprečuje oksidacijo površine prevleke in poveča površinsko svetlost.

 

GI plošča je tipičen katodni zaščitni mehanizem, ki uporablja žrtveno anodo (cink) za zaščito jeklene podlage pred korozijo, GI plošča pa je najpogostejša in široko uporabljena prevlečena jeklena plošča v različnih panogah, kot so gradbeništvo, gospodinjski aparati, avtomobili, transport , kmetijstvo itd. Veliko aplikacij.

 

Površina prevleke plošče GI je sestavljena iz ploščadi in enotnih jam. Oblikovanje morfologije je predvsem posledica luščenja z določeno hrapavostjo po cinkanju, tako da površina prevleke tvori površino s hrapavostjo približno 1 μm. Plošča GI je sestavljena iz najbolj zunanje plasti čistega cinka, jeklene podlage in srednje plasti tanke inhibitorne plasti, to je fazne plasti železo-aluminijeve zlitine FeAl3 ali Fe2Al5. Faza železo-aluminijeve zlitine preprečuje difuzijo železa na cinkovo ​​plast in preprečuje nastanek prevleke relativno Krhka faza cink-železove zlitine zagotavlja oprijem prevleke.

Vroče pocinkana jeklena pločevina

2. Vroče pocinkana jeklena plošča, prevlečena z zlitino (plošča GA)

 

Plošča GA je prevlečena jeklena plošča, ki je po pocinkanju toplotno obdelana pri 500-550 stopinjah, da omogočita medsebojno difuzijo železa in cinka v jekleni matrici, da tvorita fazno plast zlitine cinka in železa. Vsebnost železa na površini prevleke je približno 10% (masni delež).

 

Ploščo GA je treba po pocinkanju toplotno obdelati, da se cink in železo medsebojno razpršita in tako tvorita fazo zlitine cinka in železa. Zato bo vsebnost Al v raztopini cinka višja od vsebnosti v raztopini cinka na plošči GI, da bi zmanjšali čas legiranja in zmanjšali pregradni učinek inhibicijske plasti. Moral bi biti nizek, na splošno okoli 0,13 %. Element železa v prevleki izboljša celoten korozijski potencial in varivost prevleke, vendar tvorba fazne plasti iz zlitine cinka in železa poveča krhkost prevleke, prevleka pa je med postopkom deformacije nagnjena k drobljenju v prah ali luščenju, kar vpliva na življenjsko dobo kalupa za oblikovanje.

 

Postopek oblikovanja fazne plasti zlitine cinka in železa poveča hrapavost površine prevleke, zmanjša barvo in naredi površino prevleke sivo in temno. Večja hrapavost poveča premazljivost premaza. Hkrati ima površina premaza z večjo trdoto in površinsko hrapavostjo boljšo odpornost proti udarcem peska in kamna. Zato ima plošča GA boljšo odpornost proti koroziji, učinkovitost varjenja, učinkovitost prevleke in odpornost proti udarcem iz peščenjaka kot plošča GI, vendar je njena sposobnost oblikovanja relativno slaba in ni tako svetla kot plošča GI.

 

GA plošče se uporabljajo kot avtomobilske plošče, predvsem za japonske in korejske avtomobile. Proizvodnja plošč GA ima stroge zahteve glede nadzora proizvodnje prevleke iz zlitine cinka in železa, zato so zahteve za nadzor postopka relativno visoke, domača proizvodnja pa je zrela.

 

Površina prevleke plošče GA je sestavljena iz grobe faze δ1p zlitine cinka in železa in majhne količine faze ξ. Najbolj zunanja plast je razmeroma ohlapen stolpični kristal δ1p in gostejša plast δ1k blizu podlage. Na stičišču prevleke in podlage je debelina G približno 1 μm. Plasti.

 

3. Vroče pocinkana jeklena plošča (GL plošča)

 

Vroče pocinkani premazi običajno vključujejo Galfan (GF) premaze, ki vsebujejo 5 % Al, in Galvalume (GL premaze), ki vsebujejo 55 % Al. Trenutno se vroče potopljeni aluminij-cinkovi premazi za neprekinjene trakove na splošno nanašajo na 55.0% Al in 43,4% Zn premaze. , 1,6% Si Galvalume jeklena plošča je GL plošča.

 

Zaradi visoke vsebnosti aluminija v prevleki plošče GL je prevleka odporna na korozijo in visoko temperaturno oksidacijo kot aluminij, zaradi prisotnosti cinka pa ima prevleka katodno zaščito. Trenutno se GL plošče na splošno uporabljajo kot barvno prevlečene plošče v gradbeništvu, avtomobilih, gospodinjskih aparatih, kmetijstvu in drugih industrijah. Hkrati se neposredno uporabljajo v dušilcih zvoka, izpušnih ceveh, hrbtnih ploščah hladilnikov, elektronskih mikrovalovnih pečicah, izmenjevalnikih toplote itd.

 

Premer bleščic na površini GL premazov je običajno {{0}} mm. Ker obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na velikost bleščic, se tudi bleščice prevleke razlikujejo v širokem razponu z vsebnostjo legirnih elementov v cinkovi kopeli ali hitrostjo ohlajanja po galvanizaciji. , Na splošno je velikost bleščic dovoljena tudi v večjem obsegu 0.2-5.0 mm.

 

Prevleka GL je sestavljena iz dveh plasti, zunanja plast je plast zlitine aluminija in cinka, ki je sestavljena iz dendritične trdne raztopine, bogate z aluminijem, in faze, bogate s cinkom, med dendriti. Notranja plast je plast intermetalne spojine Al-Zn-Fe, ki se nahaja med plastjo zlitine Al-Zn in jekleno podlago. Podobna je strukturi prevleke GI. Notranja plast intermetalne spojine Al-Zn-Fe prevleke GL preprečuje, da bi elementi železa vstopili v zlitino Al-Zn. plast, kar poveča oprijem prevleke, medtem ko dodatek silicija omejuje rast krhke plasti intermetalne spojine Al-Zn-Fe.

 

4. Vroče pocinkana jeklena plošča, prevlečena z aluminijem in magnezijem (plošča ZnAlMg)

 

Plošča ZnAlMg izvira iz Japonske. Zaradi morskega podnebja otoške države ter številnih tajfunov in potresov je potrebna visoka trdnost in visoka korozijska odpornost jekla. Hkrati so japonski viri omejeni, ponudba in povpraševanje po proizvodnih surovinah pa sta omejena. Zato je bila plošča ZnAlMg razvita za izboljšanje odpornosti proti koroziji in učinkovitosti. Uporabite vire za zmanjšanje stroškov in zaščito okolja.

 

Zaradi različnih sestavin aluminija in magnezija v ploščah ZnAlMg, ki so jih razvila različna podjetja, je bilo veliko plošč ZnAlMg z različnimi razmerji sestave. Nisshin Steel je na primer razvil izdelke ZAM (Zn{{0}}%Al-3%Mg), ploščo SuperDyma Nippon Steel (Zn-11%Al-3%Mg ), izdelki Thyssen ZnMgEcoprotect (Zn-1%Al-1%Mg), izdelki VAI Corrender (Zn-2%Al-2%Mg), ArcelorMittal Magnelis (Zn{ {8}}.7%Al-3.0%Mg) izdelki itd.

 

Prevleka plošče ZAM je sestavljena iz zunanje plasti in plasti zlitine na stičišču zunanje plasti in substrata. Zunanja plast prevleke je sestavljena iz faze, bogate z aluminijem, in trikomponentne evtektične faze Zn/Al/Zn2Mg. Odpornost proti koroziji prevleke ZnAlMg je močno izboljšana v primerjavi s prevleko GI. Na primer, korozijska odpornost prevleke plošče ZAM lahko doseže celo 16-kratno odpornost proti koroziji prevleke GI.

 

V prevleki ZnAlMg je ključna vloga pri izboljšanju odpornosti proti koroziji, da je Mg2Zn11 ali MgZn2 porazdeljen v kristalno mejo in dendritno režo, ki ima dobro robno korozijsko odpornost in dobro obdelavo ter je primeren za gradbene materiale. Zaradi visoke trdote zunanje površine se lahko upre tudi površinski obrabi med postopkom oblikovanja, kar je koristno, če se uporablja kot okolju prijazen in z viri varčen prevlečen jekleni izdelek.