Mitme erineva kuumtsinkimis- ja tsingisulamist katete omadused

Kuumtsingitud katte moodustamise mehhanism

 

Kuumtsinkimine on metallurgilise reaktsiooni protsess. Mikroskoopilisest vaatepunktist on kuumtsinkimise protsessis kaks dünaamilist tasakaalu: soojusbilanss ja tsingi-raua vahetuse tasakaal. Kui rauast ja terasest toorik on sukeldatud sulatsingi lahusesse umbes 450 kraadi juures, neelab toorik normaaltemperatuuril tsingilahuse soojust ja kui see jõuab üle 200 kraadi, muutub tsingi ja raua koostoime järk-järgult ilmseks ja tsink tungib rauast tooriku pinda.

 

Kui töödeldava detaili temperatuur läheneb järk-järgult tsingilahuse temperatuurile, tekivad tooriku pinnale erinevat tsingi-raua vahekorda sisaldavad sulamikihid, mis moodustavad tsinkkatte kihilise struktuuri. Aja möödudes näitavad katte erinevad sulamikihid erinevat kasvukiirust. Makro vaatenurgast väljendub ülaltoodud protsess selles, et toorik sukeldub tsingivedelikku ja tsingivedeliku pind keeb. Kui tsingi-raua reaktsioon on järk-järgult tasakaalus, rahuneb tsingi vedeliku pind järk-järgult. Toorik tõstetakse tsingi vedeliku pinnalt üles ja kui tooriku temperatuur langeb järk-järgult alla 200 kraadi, peatub tsingi-raua reaktsioon ja moodustub teatud paksusega kuumtsingitud kate.

 

Kuumtsingitud katte paksuse nõuded

 

Peamised tsinkkatte paksust mõjutavad tegurid on: mitteväärismetalli koostis, terase pinnakaredus, aktiivsete elementide räni ja fosfori sisaldus ja jaotus terases, terase sisepinge, geomeetriline töödeldava detaili suurus ja kuumtsinkimisprotsess.

 

Kehtivad rahvusvahelised ja Hiina kuumtsinkimise standardid jagunevad terase paksuse järgi osadeks. Tsinkkatte keskmine paksus ja lokaalne paksus peaksid jõudma vastava paksuseni, et määrata tsinkkatte korrosioonivastane toime. Erineva terase paksusega toorikute puhul on termilise tasakaalu ja tsingi-raua vahetuse tasakaalu saavutamiseks kuluv aeg erinev ning erinev on ka moodustunud katte paksus. Katte keskmine paksus standardis põhineb ülalmainitud tsinkimismehhanismi tööstusliku tootmise kogemuse väärtusel ja lokaalne paksus on empiiriline väärtus, mis on vajalik tsinkkatte paksuse jaotuse ebaühtlase arvestamiseks ja tsingikihile esitatavate nõuete täitmiseks. katte korrosioonikindlus.

 

Seetõttu on ISO standardil, Ameerika ASTM standardil, Jaapani JIS standardil ja Hiina standardil tsinkkatte paksusele veidi erinevad nõuded, mis on sarnased. Järgmisena selgitame mitmeid erinevaid kuumtsinkimise ja katmise omadusi.

 

1. Kuumtsingitud terasplaat(GI-plaat)

 

Praegu lisatakse GI-plaatide tootmisel kasutatavale tsingivedelikule 0,2% Al-elementi. AI lisamise roll on parandada tsingilahuse voolavust. Alumiinium ja raudelemendid reageerivad eelistatavalt, moodustades raua-alumiiniumisulami faasikihi, mis pärsib tsingi ja terasplaadi substraadi vahelist reaktsiooni, parandades seeläbi katte nakkumist. Samal ajal lisatakse tsingile väike kogus tsingilahuses olevat alumiiniumi Vedeliku pinnale tekib alumiiniumoksiidkile, mis takistab tsingi oksüdatsioonireaktsiooni tsingivedeliku pinnal ja vähendab tsingi kulu. Katte pinnal saab alumiinium reageerida esmalt hapnikuga, moodustades alumiiniumoksiidist kaitsekile kihi, mis takistab kattepinna oksüdeerumist ja suurendab pinna heledust.

 

GI-plaat on tüüpiline katoodkaitsemehhanism, mis kasutab kaitseanoodi (tsinki), et kaitsta terasest aluspinda korrosiooni eest, ja GI-plaat on kõige levinum ja laialdasemalt kasutatav kaetud terasplaat erinevates tööstusharudes, nagu ehitus, kodumasinad, autod, transport. , põllumajandus jne. Palju rakendusi.

 

GI-plaadi katte pind koosneb platvormidest ja ühtlastest süvenditest. Morfoloogia kujunemine on peamiselt tingitud nülgimisrullist, millel on pärast tsinkimist teatud karedus, nii et katte pind moodustab pinna, mille karedus on umbes 1 μm. GI-plaat koosneb välimisest puhtast tsingikihist, terasest aluspinnast ja õhukese inhibeeriva kihi keskmisest kihist, st raua-alumiiniumisulami faasikihist FeAl3 või Fe2Al5 faasist. Raua-alumiiniumisulami faas takistab raua difusiooni tsingikihile ja takistab katte moodustumist suhteliselt Hapra tsingi-raua sulami faas tagab katte nakkumise.

Kuumtsingitud terasplekk

2. Kuumtsingitud sulamiga kaetud terasplaat (GA plaat)

 

GA-plaat on kaetud terasplaat, mida kuumtöödeldakse pärast tsinkimist 500-550 kraadi juures, et terasmaatriksis olev raud ja tsink saaksid teineteisest difundeeruda, moodustades tsingi-raua sulami faasikihi. Katte pinnal on rauasisaldus umbes 10% (massiosa).

 

GA-plaati tuleb pärast tsinkimist kuumtöödelda, et tsink ja raud omavahel hajutada, moodustades seeläbi tsingi-raua sulami faasi. Seetõttu on legeerimisaja vähendamiseks ja inhibeerimiskihi barjääriefekti vähendamiseks tsingilahuse Al-sisaldus suurem kui GI-plaadi tsingilahuses. See peaks olema madal, üldiselt umbes 0,13%. Katte raudelement parandab katte üldist korrosioonipotentsiaali ja keevitatavust, kuid tsingi-raua sulami faasikihi moodustumine suurendab katte haprust ning kate on deformatsiooniprotsessi käigus altid peenestumis- või koorumisele. mõjutab vormimisvormi kasutusiga.

 

Tsingi-raua sulami faasikihi moodustumise protsess suurendab katte pinna karedust, vähendab värvi, muudab katte pinna halliks ja tumedaks. Suurem karedus suurendab katte katvust. Samas on suurema kõvaduse ja pinnakaredusega kattepinnal parem liiva ja kivi löögikindlus. Seetõttu on GA-plaadil parem korrosioonikindlus, keevitusjõudlus, kattevõime ja liivakivi löögikindlus kui GI-plaadil, kuid selle vormitavus on suhteliselt halb ja see pole nii hele kui GI-plaat.

 

GA-plaate kasutatakse autopaneelidena, peamiselt Jaapani ja Korea autode jaoks. GA-plaatide tootmisel on tsingi-rauasulamist kattekihi tootmiskontrolli suhtes ranged nõuded, seega on protsessi juhtimise nõuded suhteliselt kõrged ja kodumaine tootmine on küps.

 

GA-plaadi katte pind koosneb töötlemata tsingi-raua sulami faasist δ1p ja väikesest kogusest ξ faasist. Kõige välimine kiht on suhteliselt lahtine sammaskristall δ1p ja tihedam δ1k kiht substraadi lähedal. Katte ja aluspinna liitumiskohas on paksus Г umbes 1 μm. Kihid.

 

3. Kuumtsingitud terasplaat (GL-plaat)

 

Kuumtsingitud katted hõlmavad üldiselt Galfani (GF) katteid, mis sisaldavad 5% Al ja Galvalume (GL katted), mis sisaldavad 55% Al. Praegu viitavad pidevribadele mõeldud kuumsulatusalumiinium-tsinkkatted üldiselt 55.0% Al- ja 43,4% Zn-katetele. , 1,6% Si Galvalume terasplaat on GL-plaat.

 

GL-plaadi katte kõrge alumiiniumisisalduse tõttu on kattekihil alumiiniumi korrosioonikindlus ja kõrge temperatuuri oksüdatsioonikindlus ning tsingi olemasolu muudab katte katoodkaitse. Praegu kasutatakse GL-plaate üldiselt värvikattega plaatidena ehituses, autodes, kodumasinates, põllumajanduses ja muudes tööstusharudes. Samal ajal kasutatakse neid otse summutites, väljalasketorudes, külmiku tagapaneelides, elektroonilistes mikrolaineahjudes, soojusvahetites jne.

 

GL-katete pinnal olevate spanglite läbimõõt on üldiselt {{0}} mm. Kuna spanglite suurust mõjutavad paljud tegurid, varieeruvad ka kattekihid laias vahemikus, sõltuvalt legeerelementide sisaldusest tsingivannis või jahutuskiirusest pärast plaatimist. , Üldiselt on spangli suurus lubatud ka suuremas vahemikus 0.2-5,0 mm.

 

GL-kate koosneb kahest kihist, välimine kiht on alumiinium-tsingisulami kiht, mis koosneb dendriitsest alumiiniumirikkast tahkest lahusest ja dendriitidevahelisest tsingirikkast faasist. Sisemine kiht on Al-Zn-Fe intermetalliline ühendikiht, mis asub Al-Zn sulamikihi ja terasest aluspinna vahel. See sarnaneb GI-katte struktuuriga. GL-katte sisemine Al-Zn-Fe intermetalliline ühendikiht takistab raudelementide sattumist Al-Zn sulamisse. kiht, suurendades katte nakkuvust, samas kui räni lisamine piirab hapra Al-Zn-Fe intermetallilise ühendikihi kasvu.

 

4. Kuumtsingitud alumiinium-magneesiumiga kaetud terasplaat (ZnAlMg plaat)

 

ZnAlMg plaat pärineb Jaapanist. Saareriigi merelise kliima ning paljude taifuunide ja maavärinate tõttu on teraselt nõutav kõrge tugevus ja kõrge korrosioonikindlus. Samal ajal on Jaapani ressursid napid ning tootmistoorme pakkumine ja nõudlus on kitsad. Seetõttu töötati välja ZnAlMg plaat, et parandada korrosioonikindlust ja olla tõhus. Kasutage ressursse kulude vähendamiseks ja keskkonna kaitsmiseks.

 

Erinevate ettevõtete poolt välja töötatud ZnAlMg plaatide alumiiniumi ja magneesiumi erinevate komponentide tõttu on erineva koostise suhtega ZnAlMg plaate olnud palju. Näiteks Nisshin Steel töötas välja ZAM (Zn{{0}}%Al-3%Mg) tooted, Nippon Steeli SuperDyma plaadi (Zn-11%Al-3%Mg ) tooted, Thysseni ZnMgEcoprotect (Zn-1%Al-1%Mg) tooted, VAI Corrender (Zn-2%Al-2%Mg) tooted, ArcelorMittali Magnelis (Zn{ {8}}.7%Al-3.0%Mg) tooted jne.

 

ZAM-plaadi kate koosneb väliskihist ja sulamikihist väliskihi ja aluspinna ristumiskohas. Katte välimine kiht koosneb alumiiniumirikkast faasist ja Zn/Al/Zn2Mg kolmekomponendilisest eutektilisest faasist. ZnAlMg katte korrosioonikindlus on võrreldes GI-kattega oluliselt parem. Näiteks ZAM-plaadi katte korrosioonikindlus võib ulatuda isegi 16-kordse GI-katte korrosioonikindluseni.

 

ZnAlMg kattes on korrosioonikindluse parandamisel võtmeroll sellel, et Mg2Zn11 või MgZn2 jaotub kristalli piiril ja dendriidivahes, millel on hea servakorrosioonikindlus ja hea töödeldavus ning mis sobib ehitusmaterjalidele. Tänu välispinna suurele kõvadusele talub see vormimisprotsessi käigus ka pinna kulumist, mida on kasulik kasutada keskkonnasõbraliku ja ressursse säästva kaetud terastootena.