Charakteristika několika různých žárově zinkovaných a zinkových slitin

Mechanismus tvorby žárově zinkovaného povlaku

 

Žárové zinkování je metalurgický reakční proces. Z mikroskopického hlediska má proces žárového zinkování dvě dynamické bilance: tepelná bilance a bilance výměny zinku a železa. Když je obrobek ze železa a oceli ponořen do roztoku roztaveného zinku při teplotě asi 450 stupňů, obrobek za normální teploty absorbuje teplo roztoku zinku, a když dosáhne teploty nad 200 stupňů, interakce mezi zinkem a železem se postupně stává zřejmou a zinek proniká do povrchu železného obrobku.

 

Jak se teplota obrobku postupně přibližuje teplotě zinkového roztoku, na povrchu obrobku se vytvářejí slitinové vrstvy obsahující různé poměry zinek-železo, které tvoří vrstvenou strukturu zinkového povlaku. Jak čas plyne, různé vrstvy slitiny v povlaku vykazují různé rychlosti růstu. Z makro pohledu se výše uvedený proces projevuje tak, že obrobek je ponořen do zinkové kapaliny a povrch zinkové kapaliny se vaří. Při postupném vyrovnávání reakce zinek-železo se hladina zinkové kapaliny postupně uklidňuje. Obrobek se zvedne z povrchu zinkové kapaliny a když teplota obrobku postupně klesne pod 200 stupňů, reakce zinku a železa se zastaví a vytvoří se žárově pozinkovaný povlak o určité tloušťce.

 

Požadavky na tloušťku žárově zinkovaného povlaku

 

Hlavní faktory ovlivňující tloušťku zinkového povlaku jsou: složení základního kovu, drsnost povrchu oceli, obsah a rozložení aktivních prvků křemíku a fosforu v oceli, vnitřní pnutí oceli, geometrické velikost obrobku a proces žárového zinkování.

 

Současné mezinárodní a čínské normy pro žárové zinkování jsou rozděleny do sekcí podle tloušťky oceli. Průměrná tloušťka a místní tloušťka zinkového povlaku by měla dosáhnout odpovídající tloušťky, aby bylo možné určit antikorozní vlastnosti zinkového povlaku. U obrobků s různou tloušťkou oceli je čas potřebný k dosažení tepelné rovnováhy a rovnováhy výměny zinek-železo rozdílný a rozdílná je i tloušťka vytvořeného povlaku. Průměrná tloušťka povlaku v normě vychází z hodnoty zkušenosti z průmyslové výroby výše uvedeného galvanizačního mechanismu a místní tloušťka je empirická hodnota potřebná pro zohlednění nerovnoměrnosti rozložení tloušťky zinkového povlaku a požadavků na odolnost povlaku proti korozi.

 

Proto normy ISO, americká norma ASTM, japonská norma JIS a čínská norma mají mírně odlišné požadavky na tloušťku zinkového povlaku, které jsou podobné. Dále vysvětlíme několik různých charakteristik žárového zinkování a povlakování.

 

1. Ocelový plech žárově zinkovaný(GI deska)

 

V současnosti se do zinkové kapaliny používané při výrobě GI desek přidává 0,2% Al prvek. Úlohou přidání AI je zlepšit tekutost roztoku zinku. Hliníkové a železné prvky přednostně reagují za vzniku fázové vrstvy slitiny železa a hliníku, která inhibuje reakci mezi zinkem a substrátem z ocelového plechu, čímž zlepšuje adhezi povlaku. Současně se do zinku přidává malé množství hliníku v roztoku zinku. Na povrchu kapaliny se vytváří film oxidu hlinitého, který zabraňuje oxidační reakci zinku na povrchu zinkové kapaliny a snižuje spotřebu zinku. Na povrchu povlaku může hliník nejprve reagovat s kyslíkem a vytvořit vrstvu ochranného filmu oxidu hlinitého, který zabraňuje oxidaci povrchu povlaku a zvyšuje jas povrchu.

 

GI deska je typický katodický ochranný mechanismus, který používá obětní anodu (zinek) k ochraně ocelového substrátu před korozí, a GI deska je nejběžnější a nejrozšířenější potažená ocelová deska v různých průmyslových odvětvích, jako je stavebnictví, domácí spotřebiče, automobily, doprava. , zemědělství atd. Spousta aplikací.

 

Povrch povlaku GI desky se skládá z plošin a stejnoměrných důlků. Tvorba morfologie je způsobena především stahovacím válcem s určitou drsností po zinkování, takže povrch povlaku tvoří povrch s drsností asi 1 μm. GI deska je složena z vnější vrstvy čistého zinku, ocelového substrátu a střední vrstvy z tenké inhibiční vrstvy, tj. z fázové vrstvy slitiny železa a hliníku FeAl3 nebo Fe2Al5 fáze. Fáze slitiny železo-hliník zabraňuje difúzi železa k vrstvě zinku a zabraňuje relativní tvorbě povlaku Křehká fáze slitiny zinek-železo zajišťuje přilnavost povlaku.

Žárově pozinkovaný ocelový plech

2. Žárově pozinkovaný ocelový plech potažený slitinou (GA plech)

 

Deska GA je ocelová deska s povlakem, která je po galvanizaci tepelně zpracována při 500-550 stupni, aby se umožnilo železu a zinku v ocelové matrici vzájemně difundovat a vytvořit fázovou vrstvu slitiny zinku a železa. Obsah železa na povrchu povlaku je asi 10 % (hmotnostní zlomek).

 

Deska GA musí být po galvanizaci tepelně zpracována, aby se zinek a železo vzájemně difundovaly, čímž se vytvořila fáze slitiny zinku a železa. Proto, aby se zkrátila doba legování a snížil se bariérový účinek inhibiční vrstvy, bude obsah Al v roztoku zinku vyšší než v roztoku zinku na GI desku. Měla by být nízká, obecně kolem 0,13 %. Železný prvek v povlaku zlepšuje celkový korozní potenciál a svařitelnost povlaku, ale tvorba fázové vrstvy slitiny zinku a železa zvyšuje křehkost povlaku a povlak je náchylný k rozmělňování nebo odlupování během procesu deformace, což ovlivňuje životnost lisovacího nástroje.

 

Proces tvorby fázové vrstvy slitiny zinku a železa zvyšuje drsnost povrchu povlaku, snižuje barvu a činí povrch povlaku šedý a tmavý. Větší drsnost zvyšuje potahovatelnost povlaku. Zároveň povrch nátěru s větší tvrdostí a drsností povrchu má lepší odolnost proti nárazu písku a kamene. Deska GA má proto lepší odolnost proti korozi, svařovací výkon, povrchovou úpravu a odolnost proti nárazu pískovce než deska GI, ale její tvarovatelnost je relativně špatná a není tak jasná jako deska GI.

 

Desky GA se používají jako automobilové panely, zejména pro japonské a korejské automobily. Výroba desek GA má přísné požadavky na kontrolu výroby povlakové vrstvy slitiny zinku a železa, takže požadavky na řízení procesu jsou poměrně vysoké a domácí výroba je vyspělá.

 

Povrch povlaku GA desky se skládá z hrubé fáze slitiny zinku a železa δ1p a malého množství fáze ξ. Vnější vrstva je relativně volný sloupcový krystal δ1p a hustší δ1k vrstva v blízkosti substrátu. Na styku povlaku a substrátu je asi 1 μm tlustý Г. Vrstvy.

 

3. Žárově pozinkovaný ocelový plech (GL plech)

 

Mezi žárově zinkované povlaky obecně patří povlaky Galfan (GF) obsahující 5 % Al a Galvalume ( povlaky GL) obsahující 55 % Al. V současnosti se žárové hliníkovo-zinkové povlaky pro souvislé pásy obecně týkají povlaků 55{6}} % Al a 43,4 % Zn. , 1,6% Si Galvalume ocelový plech je GL plech.

 

Vzhledem k vysokému obsahu hliníku v povlaku GL desky má povlak odolnost hliníku proti korozi a oxidaci při vysokých teplotách a přítomnost zinku způsobuje, že povlak má katodickou ochranu. V současné době se desky GL obecně používají jako desky s barevným povlakem ve stavebnictví, automobilech, domácích spotřebičích, zemědělství a dalších průmyslových odvětvích. Zároveň se přímo používají do tlumičů výfuku, výfuků, zadních panelů lednic, elektronických mikrovlnných trub, výměníků tepla atd.

 

Průměr flíčků na povrchu GL povlaků je obecně {{0}} mm. Protože existuje mnoho faktorů ovlivňujících velikost trblietek, budou se potahové trblietky také lišit v širokém rozmezí podle obsahu legujících prvků v zinkové lázni nebo rychlosti ochlazování po pokovení. , Obecně řečeno, velikost flitry je také povolena ve větším rozsahu 0.2-5.0 mm.

 

Povlak GL se skládá ze dvou vrstev, vnější vrstva je vrstva slitiny hliníku a zinku, která se skládá z dendritického tuhého roztoku bohatého na hliník a fáze bohaté na zinek mezi dendrity. Vnitřní vrstva je vrstva intermetalické sloučeniny Al-Zn-Fe, která se nachází mezi vrstvou slitiny Al-Zn a ocelovým substrátem. Je podobná struktuře povlaku GI. Vnitřní vrstva intermetalické sloučeniny Al-Zn-Fe povlaku GL zabraňuje vstupu železných prvků do slitiny Al-Zn. vrstvu, zvyšující přilnavost povlaku, zatímco přídavek křemíku omezuje růst křehké vrstvy intermetalické sloučeniny Al-Zn-Fe.

 

4. Žárově pozinkovaný ocelový plech potažený hliníkem a hořčíkem (ZnAlMg plech)

 

ZnAlMg deska pochází z Japonska. Vzhledem k přímořskému klimatu ostrovní země a mnoha tajfunům a zemětřesením je vyžadována vysoká pevnost a vysoká odolnost oceli vůči korozi. Japonské zdroje jsou přitom vzácné a nabídka a poptávka po výrobních surovinách jsou napjaté. Proto byla vyvinuta deska ZnAlMg, aby zlepšila odolnost proti korozi a byla účinná. Využijte zdroje ke snížení nákladů a ochraně životního prostředí.

 

Vzhledem k různým složkám hliníku a hořčíku v ZnAlMg deskách vyvinutých různými společnostmi existuje mnoho ZnAlMg desek s různými poměry složení. Například společnost Nisshin Steel vyvinula produkty ZAM (Zn{0}}%Al-3%Mg), desku SuperDyma společnosti 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-3.0%Mg) produkty atd.

 

Povlak desky ZAM se skládá z vnější vrstvy a vrstvy slitiny v místě spojení vnější vrstvy a substrátu. Vnější vrstva povlaku se skládá z fáze bohaté na hliník a ternární eutektické fáze Zn/Al/Zn2Mg. Odolnost povlaku ZnAlMg proti korozi je výrazně lepší ve srovnání s povlakem GI. Například odolnost proti korozi povlaku ZAM desky může dosáhnout dokonce 16násobku odolnosti proti korozi povlaku GI.

 

V povlaku ZnAlMg hraje klíčovou roli při zlepšování odolnosti proti korozi to, že Mg2Zn11 nebo MgZn2 je distribuován na rozhraní krystalů a mezeře dendritů, což má dobrou odolnost proti korozi hrany a dobrou zpracovatelnost a je vhodné pro stavební materiály. Díky vysoké tvrdosti vnějšího povrchu může také odolat povrchovému opotřebení během procesu tváření, což je výhodné pro použití jako ekologicky šetrný a na zdroje šetřící ocelový výrobek s povlakem.