Karakteristike nekoliko različitih premaza za vruće pocinčavanje i prevlake od legura cinka

Mehanizam formiranja toplo pocinkovanog premaza

 

Vruće pocinčavanje je proces metalurške reakcije. Sa mikroskopske tačke gledišta, proces vrućeg pocinčavanja je dva dinamička balansa: ravnoteža toplote i ravnoteža razmene cink-gvožđe. Kada se radni komad gvožđa i čelika uroni u rastvor rastopljenog cinka na oko 450 stepeni, radni komad na normalnoj temperaturi apsorbuje toplotu rastvora cinka, a kada dostigne temperaturu iznad 200 stepeni, interakcija između cinka i gvožđa postaje očigledna postepeno, i cink prodire u površinu željeznog obratka.

 

Kako se temperatura obratka postepeno približava temperaturi otopine cinka, na površini obratka se formiraju slojevi legure koji sadrže različite omjere cink-gvožđe, formirajući slojevitu strukturu cinkovog premaza. Kako vrijeme prolazi, različiti slojevi legure u premazu pokazuju različite stope rasta. Sa makro tačke gledišta, gornji proces se manifestuje tako što se radni komad uranja u tečnost cinka, a površina tečnosti cinka ključa. Kada se reakcija cink-gvožđe postepeno izbalansira, površina tečnosti cinka se postepeno smiruje. Radni predmet se podiže sa površine cink tečnosti, a kada temperatura radnog komada postepeno padne ispod 200 stepeni, reakcija cink-gvožđe prestaje i formira se toplo pocinkovani premaz određene debljine.

 

Zahtjevi za debljinu premaza za vruće pocinčavanje

 

Glavni faktori koji utiču na debljinu cinkanog premaza su: sastav osnovnog metala, hrapavost površine čelika, sadržaj i distribucija aktivnih elemenata silicija i fosfora u čeliku, unutrašnje naprezanje čelika, geometrijska veličina. veličina obratka i proces vrućeg pocinčavanja.

 

Trenutni međunarodni i kineski standardi vrućeg pocinčavanja podijeljeni su u sekcije prema debljini čelika. Prosječna debljina i lokalna debljina cinkanog premaza trebale bi dostići odgovarajuću debljinu kako bi se odredila antikorozivna svojstva premaza cinka. Za radne komade različitih debljina čelika, vrijeme potrebno za postizanje toplinske ravnoteže i ravnoteže izmjene cink-gvožđe je različito, a različita je i debljina formiranog premaza. Prosječna debljina prevlake u standardu je zasnovana na iskustvenoj vrijednosti u industrijskoj proizvodnji gore navedenog mehanizma za pocinčavanje, a lokalna debljina je empirijska vrijednost potrebna da se uzme u obzir neravnomjernost distribucije debljine prevlake cinka i zahtjeva za otpornost premaza na koroziju.

 

Stoga ISO standard, američki ASTM standard, japanski JIS standard i kineski standard imaju malo različite zahtjeve za debljinu cinkanog premaza, koji su slični. Zatim ćemo objasniti nekoliko različitih karakteristika vrućeg pocinčavanja i premaza.

 

1. Toplo pocinkovana čelična ploča(GI ploča)

 

Trenutno se u tečnost cinka koja se koristi u proizvodnji GI ploča dodaje element 0.2% Al. Uloga dodavanja AI je da poboljša fluidnost rastvora cinka. Aluminij i željezni elementi preferirano reaguju kako bi formirali fazni sloj legure željeza i aluminija, koji inhibira reakciju između cinka i podloge čelične ploče, čime se poboljšava adhezija premaza. Istovremeno, mala količina aluminija u otopini cinka se dodaje u cink Aluminij oksidni film se formira na površini tekućine, što sprječava reakciju oksidacije cinka na površini tekućine cinka i smanjuje potrošnju cinka. Na površini premaza, aluminij prvo može reagirati s kisikom i formirati sloj zaštitnog filma od aluminij oksida, koji sprječava oksidaciju površine premaza i povećava sjaj površine.

 

GI ploča je tipičan mehanizam katodne zaštite koji koristi žrtvu anodu (cink) za zaštitu čelične podloge od korozije, a GI ploča je najčešća i široko korištena obložena čelična ploča, u različitim industrijama kao što su građevinarstvo, kućanski aparati, automobili, transport , poljoprivreda, itd. Mnogo aplikacija.

 

Površina premaza GI ploče sastoji se od platformi i jednoličnih jama. Formiranje morfologije uglavnom je posljedica valjka za ljuštenje određene hrapavosti nakon pocinčavanja, tako da površina premaza formira površinu hrapavosti od oko 1 μm. GI ploča se sastoji od krajnjeg čistog sloja cinka, čelične podloge i srednjeg sloja tankog inhibitornog sloja, odnosno faznog sloja legure željeza i aluminija FeAl3 ili Fe2Al5 faze. Faza legure gvožđa-aluminijuma sprečava difuziju gvožđa u sloj cinka i sprečava formiranje prevlake. Krta faza legure cink-gvožđe obezbeđuje prianjanje premaza.

Vruće pocinčani čelični lim

2. Čelična ploča presvučena vrućim pocinčavanjem (GA ploča)

 

GA ploča je obložena čelična ploča koja je termički obrađena na 500-550 stepeni nakon pocinčavanja kako bi se omogućilo željezo i cink u čeličnoj matrici da difundiraju jedni druge i formiraju fazni sloj legure cink i željeza. Sadržaj gvožđa na površini premaza je oko 10% (maseni udio).

 

GA ploču treba termički obraditi nakon pocinčavanja kako bi se cink i željezo međusobno difuzirali, čime se formira faza legure cink-gvožđe. Stoga, kako bi se smanjilo vrijeme legiranja i smanjio efekat barijere inhibicionog sloja, sadržaj Al u otopini cinka bit će veći od onog u otopini cinka GI ploče. Trebao bi biti nizak, općenito oko 0.13%. Gvozdeni element u prevlaci poboljšava ukupni potencijal korozije i zavarljivost prevlake, ali formiranje faznog sloja legure cink-gvožđe povećava lomljivost prevlake, a premaz je sklon prahu ili ljuštenju tokom procesa deformacije, što utiče na vijek trajanja kalupa za kalupljenje.

 

Proces formiranja faznog sloja legure cink i željeza povećava hrapavost površine premaza, smanjuje boju i čini površinu premaza sivom i tamnom. Veća hrapavost povećava sposobnost premaza. Istovremeno, površina premaza veće tvrdoće i hrapavosti površine ima bolju otpornost na udarce pijeska i kamena. Stoga, GA ploča ima bolju otpornost na koroziju, performanse zavarivanja, performanse premaza i otpornost na udarce od pješčenjaka od GI ploče, ali je njena sposobnost oblikovanja relativno loša i nije tako svijetla kao GI ploča.

 

GA ploče se koriste kao automobilske ploče, uglavnom za japanske i korejske automobile. Proizvodnja GA ploča ima stroge zahtjeve za kontrolu proizvodnje sloja prevlake od legure cink i željeza, tako da su zahtjevi kontrole procesa relativno visoki, a domaća proizvodnja je zrela.

 

Površina prevlake GA ploče sastoji se od grube faze legure cink i željeza δ1p i male količine ξ faze. Najudaljeniji sloj je relativno labav stupasti kristal δ1p i gušći sloj δ1k blizu supstrata. Na spoju premaza i podloge nalazi se G debljine oko 1 μm. Slojevi.

 

3. Vruće pocinčana čelična ploča (GL ploča)

 

Toplo pocinčani premazi uglavnom uključuju Galfan (GF) premaze koji sadrže 5% Al i Galvalume (GL premaze) koji sadrže 55% Al. Trenutno, premazi aluminijum-cink vrućim potapanjem za kontinuirane trake općenito se odnose na 55.0% Al i 43,4% Zn premaze. , 1,6% Si Galvalume čelična ploča je GL ploča.

 

Zbog visokog sadržaja aluminija u premazu GL ploče, premaz ima otpornost na koroziju i visoku temperaturnu otpornost na oksidaciju aluminija, a prisustvo cinka čini premaz katodnom zaštitnom funkcijom. Trenutno, GL ploče se uglavnom koriste kao ploče premazane u boji u građevinarstvu, automobilima, kućanskim aparatima, poljoprivredi i drugim industrijama. Istovremeno se direktno koriste u prigušivačima, izduvnim cijevima, stražnjim pločama hladnjaka, elektronskim mikrovalnim pećnicama, izmjenjivačima topline itd.

 

Prečnik šljokica na površini GL premaza je uglavnom {{0}} mm. S obzirom da postoji mnogo faktora koji utiču na veličinu šljokica, šljokice za premazivanje će takođe varirati u širokom opsegu sa sadržajem legirajućih elemenata u cinkovom kupatilu ili brzinom hlađenja nakon oblaganja. , Općenito govoreći, veličina sjaja je također dozvoljena u većem rasponu od 0.2-5.0 mm.

 

GL premaz se sastoji od dva sloja, vanjski sloj je sloj legure aluminija i cinka, koji se sastoji od dendritnog krutog rastvora bogatog aluminijumom i faze bogate cinkom između dendrita. Unutrašnji sloj je sloj Al-Zn-Fe intermetalne smjese, koji se nalazi između sloja legure Al-Zn i čelične podloge. Slična je strukturi GI premaza. Unutrašnji sloj Al-Zn-Fe intermetalne smjese GL premaza sprječava ulazak željeznih elemenata u Al-Zn leguru. sloj, povećavajući prionjivost premaza, dok dodatak silicijuma ograničava rast sloja lomljivog Al-Zn-Fe intermetalnog spoja.

 

4. Toplo pocinkovana čelična ploča presvučena aluminijumom i magnezijumom (ZnAlMg ploča)

 

ZnAlMg ploča potiče iz Japana. Zbog morske klime otočne zemlje i mnogih tajfuna i potresa, potrebna je visoka čvrstoća i visoka otpornost na koroziju čelika. Istovremeno, japanski resursi su oskudni, a ponuda i potražnja za proizvodnim sirovinama su male. Stoga je ZnAlMg ploča razvijena da poboljša otpornost na koroziju i da bude efikasna. Koristite resurse za smanjenje troškova i zaštitu životne sredine.

 

Zbog različitih komponenti aluminija i magnezija u ZnAlMg pločama koje su razvile različite kompanije, postojalo je mnogo ZnAlMg ploča s različitim omjerima sastava. Na primjer, Nisshin Steel je razvio ZAM (Zn{{0}}%Al-3%Mg) proizvode, Nippon Steel SuperDyma ploču (Zn-11%Al-3%Mg) ) proizvodi, Thyssen ZnMgEcoprotect (Zn-1%Al-1%Mg) proizvodi, VAI Corrender (Zn-2%Al-2%Mg) proizvodi, ArcelorMittal Magnelis (Zn{ {8}}.7%Al-3.0%Mg) proizvodi, itd.

 

ZAM pločasti premaz se sastoji od vanjskog sloja i sloja legure na spoju vanjskog sloja i podloge. Spoljni sloj prevlake sastoji se od faze bogate aluminijumom i ternarne eutektičke faze Zn/Al/Zn2Mg. Otpornost na koroziju ZnAlMg premaza je znatno poboljšana u poređenju sa GI premazom. Na primjer, otpornost na koroziju ZAM pločastog premaza može doseći čak 16 puta otpornost na koroziju GI premaza.

 

U prevlaci ZnAlMg ključna uloga u poboljšanju otpornosti na koroziju je da se Mg2Zn11 ili MgZn2 raspoređuje u kristalnoj granici i dendritnom razmaku, koji ima dobru otpornost na ivicu na koroziju i dobru obradivost, te je pogodan za građevinske materijale. Zbog velike tvrdoće vanjske površine, može se oduprijeti i trošenju površine tokom procesa oblikovanja, što je korisno za korištenje kao ekološki prihvatljiv čelični proizvod koji štedi resurse.