Kelių skirtingų karštojo cinkavimo ir cinko lydinio dangų charakteristikos

Karštai cinkuotos dangos formavimo mechanizmas

 

Karštas cinkavimas yra metalurginės reakcijos procesas. Mikroskopiniu požiūriu karštojo cinkavimo procesas yra du dinaminiai balansai: šilumos balansas ir cinko-geležies mainų balansas. Kai geležies ir plieno ruošinys panardinamas į išlydytą cinko tirpalą maždaug 450 laipsnių temperatūroje, ruošinys normalioje temperatūroje sugeria cinko tirpalo šilumą, o kai ji pasiekia daugiau nei 200 laipsnių, cinko ir geležies sąveika tampa akivaizdi palaipsniui. cinkas prasiskverbia į geležies ruošinio paviršių.

 

Ruošinio temperatūrai pamažu artėjant prie cinko tirpalo temperatūros, ruošinio paviršiuje susidaro lydinio sluoksniai, turintys skirtingą cinko ir geležies santykį, suformuojantys sluoksniuotą cinko dangos struktūrą. Laikui bėgant skirtingi lydinio sluoksniai dangoje rodo skirtingą augimo greitį. Makro požiūriu aukščiau minėtas procesas pasireiškia tuo, kad ruošinys panardinamas į cinko skystį, o cinko skysčio paviršius užverda. Palaipsniui susibalansavus cinko ir geležies reakcijai, cinko skysčio paviršius pamažu nurimsta. Ruošinys pakeliamas nuo cinko skysčio paviršiaus, o ruošinio temperatūrai pamažu nukritus žemiau 200 laipsnių, cinko ir geležies reakcija sustoja ir susidaro tam tikro storio karštai cinkuota danga.

 

Karštai cinkuotos dangos storio reikalavimai

 

Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos cinko dangos storiui, yra šie: netauriojo metalo sudėtis, plieno paviršiaus šiurkštumas, aktyviųjų elementų silicio ir fosforo kiekis ir pasiskirstymas pliene, vidinis plieno įtempis, geometrinis ruošinio dydis ir karštojo cinkavimo procesas.

 

Šiuo metu galiojantys tarptautiniai ir kiniški karštojo cinkavimo standartai skirstomi į sekcijas pagal plieno storį. Vidutinis cinko dangos storis ir vietinis storis turėtų pasiekti atitinkamą storį, kad būtų galima nustatyti cinko dangos antikorozines savybes. Skirtingo plieno storio ruošiniams laikas, reikalingas šiluminei pusiausvyrai ir cinko-geležies mainų pusiausvyrai pasiekti, skiriasi, taip pat skiriasi ir suformuotos dangos storis. Vidutinis dangos storis standarte yra pagrįstas minėto cinkavimo mechanizmo pramoninės gamybos patirties verte, o vietinis storis yra empirinė vertė, reikalinga atsižvelgiant į cinko dangos storio pasiskirstymo netolygumą ir reikalavimus. dangos atsparumas korozijai.

 

Todėl ISO standartas, Amerikos ASTM standartas, Japonijos JIS standartas ir Kinijos standartas kelia šiek tiek skirtingus cinko dangos storio reikalavimus, kurie yra panašūs. Toliau paaiškinsime keletą skirtingų karštojo cinkavimo ir dengimo charakteristikų.

 

1. Karštai cinkuota plieno plokštė(GI plokštė)

 

Šiuo metu į GI plokščių gamyboje naudojamą cinko skystį dedama 0,2 % Al elemento. AI pridėjimo tikslas yra pagerinti cinko tirpalo sklandumą. Aliuminio ir geležies elementai pirmiausia reaguoja sudarydami geležies-aliuminio lydinio fazės sluoksnį, kuris slopina cinko ir plieno plokštės pagrindo reakciją ir taip pagerina dangos sukibimą. Tuo pačiu metu į cinką pridedamas nedidelis cinko tirpale esančio aliuminio kiekis. Skysčio paviršiuje susidaro aliuminio oksido plėvelė, kuri apsaugo nuo cinko oksidacijos reakcijos cinko skysčio paviršiuje ir sumažina cinko sunaudojimą. Dangos paviršiuje aliuminis pirmiausia gali reaguoti su deguonimi, sudarydamas apsauginės aliuminio oksido plėvelės sluoksnį, kuris apsaugo nuo dangos paviršiaus oksidacijos ir padidina paviršiaus ryškumą.

 

GI plokštė yra tipiškas katodinės apsaugos mechanizmas, kuriame naudojamas aukojamas anodas (cinkas), kad apsaugotų plieno pagrindą nuo korozijos, o GI plokštė yra labiausiai paplitusi ir plačiausiai naudojama dengta plieno plokštė įvairiose pramonės šakose, tokiose kaip statyba, buitinė technika, automobiliai, transportas. , žemės ūkis ir tt Daug programų.

 

GI plokštės dangos paviršių sudaro platformos ir vienodos duobės. Morfologijos formavimąsi daugiausia lemia tam tikro šiurkštumo lupimas po cinkavimo, todėl dangos paviršius sudaro apie 1 μm šiurkštumo paviršių. GI plokštė sudaryta iš išorinio gryno cinko sluoksnio, plieno pagrindo ir plono slopinamojo sluoksnio vidurinio sluoksnio, tai yra, geležies ir aliuminio lydinio fazės sluoksnio FeAl3 arba Fe2Al5 fazės. Geležies-aliuminio lydinio fazė apsaugo nuo geležies difuzijos į cinko sluoksnį ir neleidžia dangai susidaryti santykinei Trapi cinko ir geležies lydinio fazė užtikrina dangos sukibimą.

Karštai cinkuoto plieno lakštas

2. Karštai cinkuoto lydinio dengta plieno plokštė (GA plokštė)

 

GA plokštė yra dengta plieno plokštė, kuri po cinkavimo yra termiškai apdorojama 500-550 laipsniu, kad plieno matricoje esantis geležis ir cinkas galėtų išsklaidyti vienas kitą ir sudaryti cinko ir geležies lydinio fazinį sluoksnį. Geležies kiekis dangos paviršiuje yra apie 10% (masės dalis).

 

GA plokštę po cinkavimo reikia termiškai apdoroti, kad cinkas ir geležis išsisklaidytų ir susidarytų cinko ir geležies lydinio fazė. Todėl, siekiant sutrumpinti legiravimo laiką ir sumažinti slopinamojo sluoksnio barjerinį poveikį, Al kiekis cinko tirpale bus didesnis nei GI plokštelės cinko tirpale. Jis turėtų būti mažas, paprastai apie 0,13%. Geležies elementas dangoje pagerina bendrą korozijos potencialą ir dangos suvirinamumą, tačiau cinko-geležies lydinio fazinio sluoksnio susidarymas padidina dangos trapumą, o deformacijos proceso metu danga linkusi susmulkinti arba nusilupti. turi įtakos liejimo štampo tarnavimo laikui.

 

Cinko ir geležies lydinio fazinio sluoksnio susidarymo procesas padidina dangos paviršiaus šiurkštumą, sumažina spalvą, o dangos paviršius tampa pilkas ir tamsus. Didesnis šiurkštumas padidina dangos dengimą. Tuo pačiu metu dangos paviršius, turintis didesnį kietumą ir paviršiaus šiurkštumą, turi didesnį atsparumą smėlio ir akmens smūgiams. Todėl GA plokštė turi geresnį atsparumą korozijai, suvirinimo našumą, dangos efektyvumą ir atsparumą smiltainio smūgiams nei GI plokštė, tačiau jos formavimas yra gana prastas ir nėra toks ryškus kaip GI plokštė.

 

GA plokštės naudojamos kaip automobilių plokštės, daugiausia japoniškiems ir korėjietiškiems automobiliams. GA plokščių gamybai taikomi griežti cinko ir geležies lydinio dangos sluoksnio gamybos kontrolės reikalavimai, todėl proceso kontrolės reikalavimai yra gana aukšti, o vidaus gamyba yra subrendusi.

 

GA plokštės dangos paviršių sudaro neapdorota cinko ir geležies lydinio fazė δ1p ir nedidelis kiekis ξ fazės. Išorinis sluoksnis yra gana laisvas stulpelinis kristalas δ1p ir tankesnis δ1k sluoksnis, esantis arti pagrindo. Dangos ir pagrindo sandūroje yra apie 1 μm storio Г. Sluoksniai.

 

3. Karštai cinkuota plieno plokštė (GL plokštė)

 

Karštai cinkuotos dangos paprastai apima Galfan (GF) dangas, kuriose yra 5% Al, ir Galvalume (GL dangos), kuriose yra 55% Al. Šiuo metu karšto panardinimo aliuminio-cinko dangos, skirtos ištisinėms juostoms, paprastai reiškia 55.{6}}% Al ir 43,4% Zn dangą. , 1,6% Si Galvalume plieno plokštė yra GL plokštė.

 

Dėl didelio aliuminio kiekio GL plokštės dangoje danga turi atsparumą korozijai ir aukštą aliuminio atsparumą oksidacijai, o dėl cinko danga turi katodinę apsaugą. Šiuo metu GL plokštės dažniausiai naudojamos kaip dažytos plokštės statybų, automobilių, buitinės technikos, žemės ūkio ir kitose pramonės šakose. Tuo pačiu metu jie tiesiogiai naudojami duslintuvuose, išmetimo vamzdžiuose, šaldytuvų galinėse plokštėse, elektroninėse mikrobangų krosnelėse, šilumokaičiuose ir kt.

 

GL dangų paviršiaus spangelių skersmuo paprastai yra {{0}} mm. Kadangi yra daug veiksnių, turinčių įtakos spangelių dydžiui, dangos tvarsčiai taip pat labai skirsis priklausomai nuo legiruojamųjų elementų kiekio cinko vonioje arba aušinimo greičio po padengimo. , Paprastai galima naudoti ir didesnį 0.2-5,0 mm diapazoną.

 

GL danga sudaryta iš dviejų sluoksnių, išorinis sluoksnis yra aliuminio-cinko lydinio sluoksnis, sudarytas iš dendritinio aliuminio turtingo kieto tirpalo ir cinko turtingos fazės tarp dendritų. Vidinis sluoksnis yra Al-Zn-Fe intermetalinio junginio sluoksnis, esantis tarp Al-Zn lydinio sluoksnio ir plieno pagrindo. Jis panašus į GI dangos struktūrą. GL dangos vidinis Al-Zn-Fe intermetalinio junginio sluoksnis neleidžia geležies elementams patekti į Al-Zn lydinį. sluoksnis, padidinantis dangos sukibimą, o silicio pridėjimas riboja trapaus Al-Zn-Fe intermetalinio junginio sluoksnio augimą.

 

4. Karštai cinkuota aliuminiu ir magniu dengta plieno plokštė (ZnAlMg plokštė)

 

ZnAlMg plokštelė kilusi iš Japonijos. Dėl salos šalies jūrinio klimato ir daugybės taifūnų bei žemės drebėjimų reikalingas didelis plieno stiprumas ir atsparumas korozijai. Tuo pačiu metu Japonijos ištekliai yra menki, o gamybos žaliavų pasiūla ir paklausa yra nedidelė. Todėl ZnAlMg plokštė buvo sukurta siekiant pagerinti atsparumą korozijai ir būti efektyvi. Naudokite išteklius, kad sumažintumėte išlaidas ir apsaugotumėte aplinką.

 

Dėl skirtingų aliuminio ir magnio komponentų ZnAlMg plokštėse, kurias sukūrė skirtingos įmonės, buvo daug ZnAlMg plokščių su skirtingais sudėties santykiais. Pavyzdžiui, Nisshin Steel sukūrė ZAM (Zn{{0}}%Al-3%Mg) produktus, Nippon Steel SuperDyma plokštę (Zn-11%Al-3%Mg ) produktai, Thyssen ZnMgEcoprotect (Zn-1%Al-1%Mg) produktai, VAI Corrender (Zn-2%Al-2%Mg) produktai, ArcelorMittal Magnelis (Zn{ {8}}.7 %Al-3.0 %Mg) produktai ir kt.

 

ZAM plokštės dangą sudaro išorinis sluoksnis ir lydinio sluoksnis, esantis išorinio sluoksnio ir pagrindo sandūroje. Išorinis dangos sluoksnis sudarytas iš aliuminio turtingos fazės ir Zn/Al/Zn2Mg trinarės eutektinės fazės. ZnAlMg dangos atsparumas korozijai yra žymiai geresnis, palyginti su GI danga. Pavyzdžiui, ZAM plokščių dangos atsparumas korozijai gali siekti net 16 kartų didesnį nei GI dangos atsparumas korozijai.

 

ZnAlMg dangoje pagrindinis vaidmuo gerinant atsparumą korozijai yra tai, kad Mg2Zn11 arba MgZn2 pasiskirsto kristalų ribose ir dendrito tarpelyje, kuris turi gerą krašto atsparumą korozijai ir gerą apdirbamumą ir yra tinkamas statybinėms medžiagoms. Dėl didelio išorinio paviršiaus kietumo jis taip pat gali būti atsparus paviršiaus nusidėvėjimui formavimo proceso metu, o tai naudinga naudoti kaip aplinkai nekenksmingą ir išteklius taupantį dengtą plieno gaminį.