Χαρακτηριστικά αρκετών διαφορετικών επιστρώσεων γαλβανισμού εν θερμώ και κραμάτων ψευδαργύρου

Μηχανισμός σχηματισμού επίστρωσης γαλβανισμένης εν θερμώ

 

Ο γαλβανισμός εν θερμώ είναι μια διαδικασία μεταλλουργικής αντίδρασης. Από μικροσκοπική άποψη, η διαδικασία γαλβανισμού εν θερμώ είναι δύο δυναμικές ισορροπίες: ισορροπία θερμότητας και ισορροπία ανταλλαγής ψευδαργύρου-σιδήρου. Όταν το τεμάχιο εργασίας σιδήρου και χάλυβα βυθιστεί στο τετηγμένο διάλυμα ψευδαργύρου στους 450 βαθμούς περίπου, το τεμάχιο εργασίας σε κανονική θερμοκρασία απορροφά τη θερμότητα του διαλύματος ψευδαργύρου και όταν φτάσει πάνω από τους 200 βαθμούς, η αλληλεπίδραση μεταξύ ψευδαργύρου και σιδήρου γίνεται προφανής σταδιακά, και ο ψευδάργυρος διεισδύει στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας σιδήρου.

 

Καθώς η θερμοκρασία του τεμαχίου προς κατεργασία πλησιάζει σταδιακά τη θερμοκρασία του διαλύματος ψευδαργύρου, σχηματίζονται στρώματα κράματος που περιέχουν διαφορετικές αναλογίες ψευδαργύρου-σιδήρου στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας, σχηματίζοντας μια πολυεπίπεδη δομή της επικάλυψης ψευδαργύρου. Καθώς περνά ο καιρός, διαφορετικά στρώματα κράματος στην επίστρωση παρουσιάζουν διαφορετικούς ρυθμούς ανάπτυξης. Από μακροσκοπική άποψη, η παραπάνω διαδικασία εκδηλώνεται καθώς το τεμάχιο εργασίας βυθίζεται στο υγρό ψευδάργυρου και η επιφάνεια του υγρού ψευδαργύρου βράζει. Όταν η αντίδραση ψευδαργύρου-σιδήρου εξισορροπηθεί σταδιακά, η επιφάνεια του υγρού ψευδαργύρου σταδιακά ηρεμεί. Το τεμάχιο εργασίας ανυψώνεται από την επιφάνεια του υγρού ψευδαργύρου και όταν η θερμοκρασία του τεμαχίου κατεργασίας πέσει σταδιακά κάτω από τους 200 βαθμούς, η αντίδραση ψευδαργύρου-σιδήρου σταματά και σχηματίζεται μια εν θερμώ γαλβανισμένη επίστρωση με ένα ορισμένο πάχος.

 

Απαιτήσεις πάχους επίστρωσης γαλβανισμένης εν θερμώ

 

Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το πάχος της επίστρωσης ψευδαργύρου είναι: η σύνθεση του βασικού μετάλλου, η επιφανειακή τραχύτητα του χάλυβα, η περιεκτικότητα και η κατανομή των ενεργών στοιχείων πυρίτιο και φώσφορος στον χάλυβα, η εσωτερική τάση του χάλυβα, η γεωμετρική μέγεθος του τεμαχίου εργασίας και τη διαδικασία γαλβανισμού εν θερμώ.

 

Τα τρέχοντα διεθνή και κινεζικά πρότυπα γαλβανισμού εν θερμώ χωρίζονται σε τμήματα ανάλογα με το πάχος του χάλυβα. Το μέσο πάχος και το τοπικό πάχος της επίστρωσης ψευδαργύρου πρέπει να φτάσουν το αντίστοιχο πάχος για να προσδιοριστεί η αντιδιαβρωτική απόδοση της επίστρωσης ψευδαργύρου. Για τεμάχια κατεργασίας με διαφορετικά πάχη χάλυβα, ο χρόνος που απαιτείται για την επίτευξη της θερμικής ισορροπίας και της ισορροπίας ανταλλαγής ψευδαργύρου-σιδήρου είναι διαφορετικός και το πάχος της διαμορφωμένης επίστρωσης είναι επίσης διαφορετικό. Το μέσο πάχος της επίστρωσης στο πρότυπο βασίζεται στην τιμή εμπειρίας βιομηχανικής παραγωγής του προαναφερθέντος μηχανισμού γαλβανισμού και το τοπικό πάχος είναι η εμπειρική τιμή που απαιτείται για να ληφθεί υπόψη η ανομοιομορφία της κατανομής πάχους της επίστρωσης ψευδαργύρου και οι απαιτήσεις για την αντοχή στη διάβρωση της επίστρωσης.

 

Επομένως, το πρότυπο ISO, το αμερικανικό πρότυπο ASTM, το ιαπωνικό πρότυπο JIS και το κινεζικό πρότυπο έχουν ελαφρώς διαφορετικές απαιτήσεις στο πάχος της επίστρωσης ψευδαργύρου, οι οποίες είναι παρόμοιες. Στη συνέχεια, θα εξηγήσουμε πολλά διαφορετικά χαρακτηριστικά γαλβανισμού εν θερμώ και επίστρωσης.

 

1. Πλάκα από γαλβανισμένο εν θερμώ χάλυβα(πλάκα GI)

 

Επί του παρόντος, στο υγρό ψευδάργυρου που χρησιμοποιείται στην παραγωγή πλακών GI προστίθεται στοιχείο Al 0,2%. Ο ρόλος της προσθήκης AI είναι να βελτιώσει τη ρευστότητα του διαλύματος ψευδαργύρου. Τα στοιχεία αλουμινίου και σιδήρου αντιδρούν κατά προτίμηση για να σχηματίσουν ένα στρώμα φάσης κράματος σιδήρου-αλουμινίου, το οποίο αναστέλλει την αντίδραση μεταξύ του ψευδαργύρου και του υποστρώματος της χαλύβδινης πλάκας, βελτιώνοντας έτσι την πρόσφυση της επίστρωσης. Ταυτόχρονα, μια μικρή ποσότητα αλουμινίου στο διάλυμα ψευδαργύρου προστίθεται στο ψευδάργυρο Στην επιφάνεια του υγρού σχηματίζεται μεμβράνη οξειδίου του αργιλίου, η οποία εμποδίζει την αντίδραση οξείδωσης του ψευδαργύρου στην επιφάνεια του υγρού ψευδαργύρου και μειώνει την κατανάλωση ψευδαργύρου. Στην επιφάνεια της επικάλυψης, το αλουμίνιο μπορεί πρώτα να αντιδράσει με το οξυγόνο για να σχηματίσει ένα στρώμα προστατευτικής μεμβράνης οξειδίου του αλουμινίου, το οποίο εμποδίζει την οξείδωση της επιφάνειας επίστρωσης και αυξάνει τη φωτεινότητα της επιφάνειας.

 

Η πλάκα GI είναι ένας τυπικός μηχανισμός καθοδικής προστασίας που χρησιμοποιεί θυσιαστική άνοδο (ψευδάργυρο) για την προστασία του χαλύβδινου υποστρώματος από τη διάβρωση και η πλάκα GI είναι η πιο κοινή και ευρέως χρησιμοποιούμενη επικαλυμμένη πλάκα χάλυβα, σε διάφορες βιομηχανίες όπως οι κατασκευές, οι οικιακές συσκευές, τα αυτοκίνητα, οι μεταφορές , γεωργία κλπ. Πολλές εφαρμογές.

 

Η επιφάνεια της επίστρωσης της πλάκας GI αποτελείται από πλατφόρμες και ομοιόμορφα κοιλώματα. Ο σχηματισμός της μορφολογίας οφείλεται κυρίως στο ρολό εκδοράς με κάποια τραχύτητα μετά τον γαλβανισμό, έτσι ώστε η επιφάνεια της επίστρωσης να σχηματίζει επιφάνεια με τραχύτητα περίπου 1 μm. Η πλάκα GI αποτελείται από το εξωτερικό στρώμα καθαρού ψευδαργύρου, το υπόστρωμα χάλυβα και το μεσαίο στρώμα ενός λεπτού ανασταλτικού στρώματος, δηλαδή το στρώμα φάσης σιδήρου-κράματος αλουμινίου FeAl3 ή φάση Fe2Al5. Η φάση κράματος σιδήρου-αλουμινίου εμποδίζει τη διάχυση του σιδήρου στο στρώμα ψευδαργύρου και αποτρέπει το σχηματισμό σχετικής επικάλυψης. Η εύθραυστη φάση κράματος ψευδαργύρου-σιδήρου εξασφαλίζει την πρόσφυση της επικάλυψης.

Λαμαρίνα από γαλβανισμένο εν θερμώ χάλυβα

2. Γαλβανισμένη εν θερμώ επικαλυμμένη με κράμα πλάκα χάλυβα (πλάκα GA)

 

Η πλάκα GA είναι μια επικαλυμμένη χαλύβδινη πλάκα που υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία σε 500-550 βαθμό μετά τον γαλβανισμό για να επιτρέψει στον σίδηρο και τον ψευδάργυρο στη μήτρα του χάλυβα να διαχέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα στρώμα φάσης κράματος ψευδαργύρου-σιδήρου. Η περιεκτικότητα σε σίδηρο στην επιφάνεια της επικάλυψης είναι περίπου 10% (κλάσμα μάζας).

 

Η πλάκα GA πρέπει να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία μετά τον γαλβανισμό για να διαχυθούν ο ψευδάργυρος και ο σίδηρος, σχηματίζοντας έτσι μια φάση κράματος ψευδαργύρου-σιδήρου. Επομένως, προκειμένου να μειωθεί ο χρόνος κράματος και να μειωθεί η επίδραση φραγμού του στρώματος αναστολής, η περιεκτικότητα σε Al στο διάλυμα ψευδαργύρου θα είναι υψηλότερη από αυτή στο διάλυμα ψευδαργύρου της πλάκας GI. Θα πρέπει να είναι χαμηλό, γενικά γύρω στο 0,13%. Το στοιχείο σιδήρου στην επίστρωση βελτιώνει το συνολικό δυναμικό διάβρωσης και τη συγκολλησιμότητα της επίστρωσης, αλλά ο σχηματισμός του στρώματος φάσης κράματος ψευδαργύρου-σιδήρου αυξάνει την ευθραυστότητα της επίστρωσης και η επίστρωση είναι επιρρεπής σε κονιοποίηση ή ξεφλούδισμα κατά τη διαδικασία παραμόρφωσης, η οποία επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του καλουπιού.

 

Η διαδικασία σχηματισμού του στρώματος φάσης κράματος ψευδαργύρου-σιδήρου αυξάνει την επιφανειακή τραχύτητα της επίστρωσης, μειώνει το χρώμα και κάνει την επιφάνεια της επίστρωσης γκρίζα και σκοτεινή. Η μεγαλύτερη τραχύτητα αυξάνει την ικανότητα επικάλυψης της επίστρωσης. Ταυτόχρονα, η επιφάνεια επίστρωσης με μεγαλύτερη σκληρότητα και τραχύτητα επιφάνειας έχει καλύτερη αντοχή σε κρούση άμμου και πέτρας. Επομένως, η πλακέτα GA έχει καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση, απόδοση συγκόλλησης, απόδοση επίστρωσης και αντοχή σε κρούση ψαμμίτη από την πλακέτα GI, αλλά η μορφοποίησή της είναι σχετικά κακή και δεν είναι τόσο φωτεινή όσο η σανίδα GI.

 

Οι πλακέτες GA χρησιμοποιούνται ως πάνελ αυτοκινήτων, κυρίως για ιαπωνικά και κορεάτικα αυτοκίνητα. Η παραγωγή πλακών GA έχει αυστηρές απαιτήσεις για τον έλεγχο παραγωγής του στρώματος επίστρωσης κράματος ψευδαργύρου-σιδήρου, επομένως οι απαιτήσεις ελέγχου της διαδικασίας είναι σχετικά υψηλές και η εγχώρια παραγωγή έχει ωριμάσει.

 

Η επιφάνεια της επίστρωσης της πλάκας GA αποτελείται από ακατέργαστη φάση κράματος ψευδαργύρου-σιδήρου δ1p και μια μικρή ποσότητα ξ φάσης. Το εξώτατο στρώμα είναι σχετικά χαλαρό κιονοειδές κρύσταλλο δ1p και ένα πιο πυκνό στρώμα δ1k κοντά στο υπόστρωμα. Υπάρχει περίπου 1 μm πάχος Γ στη διασταύρωση της επίστρωσης και του υποστρώματος. Επίπεδα.

 

3. Πλάκα από γαλβανισμένο εν θερμώ χάλυβα (πλάκα GL)

 

Οι γαλβανισμένες εν θερμώ επικαλύψεις περιλαμβάνουν γενικά επικαλύψεις Galfan (GF) που περιέχουν 5% Al και Galvalume (επικαλύψεις GL) που περιέχουν 55% Al. Επί του παρόντος, οι επικαλύψεις αλουμινίου-ψευδαργύρου εν θερμώ για συνεχείς λωρίδες αναφέρονται γενικά σε επικαλύψεις 55,0% Al και 43,4% Zn. , 1,6% Si Galvalume χαλύβδινη πλάκα είναι GL.

 

Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε αλουμίνιο στην επίστρωση πλάκας GL, η επίστρωση έχει την αντίσταση στη διάβρωση και την αντίσταση στην οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία του αλουμινίου και η παρουσία ψευδαργύρου κάνει την επίστρωση να έχει απόδοση καθοδικής προστασίας. Επί του παρόντος, οι σανίδες GL χρησιμοποιούνται γενικά ως πίνακες με επίστρωση χρώματος στις κατασκευές, τα αυτοκίνητα, τις οικιακές συσκευές, τη γεωργία και άλλες βιομηχανίες. Ταυτόχρονα, χρησιμοποιούνται απευθείας σε σιγαστήρες, σωλήνες εξάτμισης, πίσω πάνελ ψυγείου, ηλεκτρονικούς φούρνους μικροκυμάτων, εναλλάκτες θερμότητας κ.λπ.

 

Η διάμετρος των σπάγγων στην επιφάνεια των επιστρώσεων GL είναι γενικά {{0}}mm. Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος των σπάγγων, τα λάστιχα επίστρωσης θα ποικίλλουν επίσης σε μεγάλο εύρος με την περιεκτικότητα σε στοιχεία κράματος στο λουτρό ψευδαργύρου ή τον ρυθμό ψύξης μετά την επιμετάλλωση. , Σε γενικές γραμμές, το μέγεθος σπάγγων επιτρέπεται επίσης σε μεγαλύτερο εύρος 0.2-5,0 mm.

 

Η επίστρωση GL αποτελείται από δύο στρώματα, το εξωτερικό στρώμα είναι ένα στρώμα κράματος αλουμινίου-ψευδαργύρου, το οποίο αποτελείται από ένα στερεό διάλυμα πλούσιο σε δενδριτικό αλουμίνιο και μια φάση πλούσια σε ψευδάργυρο μεταξύ των δενδριτών. Το εσωτερικό στρώμα είναι ένα διαμεταλλικό σύνθετο στρώμα Al-Zn-Fe, το οποίο βρίσκεται μεταξύ του στρώματος κράματος Al-Zn και του χαλύβδινου υποστρώματος. Είναι παρόμοια με τη δομή επίστρωσης GI. Το εσωτερικό στρώμα διαμεταλλικής ένωσης Al-Zn-Fe της επικάλυψης GL εμποδίζει τα στοιχεία σιδήρου να εισέλθουν στο κράμα Al-Zn. στρώμα, αυξάνοντας την πρόσφυση της επικάλυψης, ενώ η προσθήκη πυριτίου περιορίζει την ανάπτυξη του εύθραυστου στρώματος διαμεταλλικής ένωσης Al-Zn-Fe.

 

4. Γαλβανισμένη εν θερμώ πλάκα χάλυβα επικαλυμμένη με αλουμίνιο-μαγνήσιο (πλάκα ZnAlMg)

 

Η πλάκα ZnAlMg προέρχεται από την Ιαπωνία. Λόγω του θαλάσσιου κλίματος της νησιωτικής χώρας και πολλών τυφώνων και σεισμών, απαιτείται υψηλή αντοχή και υψηλή αντοχή στη διάβρωση του χάλυβα. Ταυτόχρονα, οι πόροι της Ιαπωνίας είναι σπάνιοι και η προσφορά και η ζήτηση πρώτων υλών παραγωγής είναι περιορισμένη. Ως εκ τούτου, η πλάκα ZnAlMg αναπτύχθηκε για να βελτιώσει την αντοχή στη διάβρωση και να είναι αποτελεσματική. Χρησιμοποιήστε πόρους για τη μείωση του κόστους και την προστασία του περιβάλλοντος.

 

Λόγω των διαφορετικών συστατικών αλουμινίου και μαγνησίου σε πλάκες ZnAlMg που αναπτύχθηκαν από διαφορετικές εταιρείες, έχουν υπάρξει πολλές πλάκες ZnAlMg με διαφορετικές αναλογίες σύνθεσης. Για παράδειγμα, η Nisshin Steel ανέπτυξε προϊόντα ZAM (Zn{{{0}}%Al-3%Mg), την πλάκα SuperDyma της Nippon Steel (Zn-11%Al-3%Mg ) προϊόντα, προϊόντα Thyssen's ZnMgEcoprotect (Zn-1%Al-1%Mg), προϊόντα VAI's Corrender (Zn-2%Al-2%Mg), ArcelorMittal's Magnelis (Zn{ {8}}.7%Al-3.0%Mg) προϊόντα κ.λπ.

 

Η επίστρωση πλάκας ZAM αποτελείται από το εξωτερικό στρώμα και το στρώμα κράματος στη διασταύρωση του εξωτερικού στρώματος και του υποστρώματος. Το εξωτερικό στρώμα της επικάλυψης αποτελείται από μια πλούσια σε αλουμίνιο φάση και μια τριμερή ευτηκτική φάση Zn/Al/Zn2Mg. Η αντίσταση στη διάβρωση της επίστρωσης ZnAlMg είναι πολύ βελτιωμένη σε σύγκριση με αυτή της επίστρωσης GI. Για παράδειγμα, η αντίσταση στη διάβρωση της επίστρωσης της πλάκας ZAM μπορεί να φτάσει ακόμη και το 16 φορές της αντίστασης διάβρωσης της επίστρωσης GI.

 

Στην επίστρωση ZnAlMg, ο βασικός ρόλος στη βελτίωση της αντίστασης στη διάβρωση είναι ότι το Mg2Zn11 ή MgZn2 κατανέμεται στο όριο των κρυστάλλων και στο διάκενο δενδρίτη, το οποίο έχει καλή αντοχή στη διάβρωση και καλή δυνατότητα επεξεργασίας και είναι κατάλληλο για δομικά υλικά. Λόγω της υψηλής σκληρότητας της εξωτερικής επιφάνειας, μπορεί επίσης να αντισταθεί στη φθορά της επιφάνειας κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης, η οποία είναι ευεργετική για χρήση ως φιλικό προς το περιβάλλον και εξοικονομώντας πόρους επικαλυμμένο προϊόν χάλυβα.