Nowe możliwości kształtowania budowy powłoki ochronnej w procesie cynkowania zanurzeniowego

• Autorzy: Kopyciński D. , Guzik E.

Warianty tytułu

EN

New possibilities of shaping anticorrosion zinc coatings in hot-dip galvanizing process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opisano mechanizm kształtowania się struktury powłoki podczas cynkowania zanurzeniowego. Natychmiast po zanurzeniu wyrobu w ciekłym cynku tworzy się na jego powierzchni, w pierwszej kolejności warstwa namrożonego cynku. Warstwa ta roztapia się po pewnym czasie. Następnie tworzy się warstwa stopowa powłoki, składająca się z cząstkowych warstw faz międzymetalicznych Fe-Zn. W początkowym okresie krystalizacji warstwy stopowej na powierzchni wyrobu wprowadzonego do ciekłego cynku powstaje warstwa przechłodzonej cieczy o grubości dx i stężeniu nominalnym N0 i w wyniku reakcji perytektycznych w warunkach metastabilnych kształtują się poszczególne fazy, tworząc podwarstwy faz w oczekiwanej kolejności: ?1, ? oraz ?. Uwalniane ciepło krystalizacji powstających faz międzymetalicznych jest odprowadzane przez cynkowany materiał. Krystalizacja egzogeniczna (kierunkowa) faz międzymetalicznych Fe-Zn wynika z istniejącego gradientu temperatury G, którego przyczynami są między innymi, okresowe "dochodzenie" temperatury ścianki cynkowanego wyrobu do technologicznej temperatury kąpieli cynkowej po zaniku namrożonej warstwy cynku. Stwierdzono, że skład chemiczny podłoża istotnie wpływa na kinetykę wzrostu i budowę warstwy Fe-Zn. Ocenę powyższego wpływu przeprowadza się przy wykorzystaniu równoważnika krzemu ESi,P = Si + 2,5P. Sterowanie strukturą powłoki cynkowej na wyrobach o niekorzystnym współczynniku E stanowi interesujące zagadnienie, które wymaga prostego i praktycznego rozwiązania. Wskazano także możliwości sterowania budową powłoki cynkowej przez zmianę składu chemicznego kąpieli cynkowej oraz zwrócono uwagę na wpływ zabiegu topnikowania w technologii cynkowania zanurzeniowego. Wykazano to w opracowaniu teoretycznym i zasugerowano, że modyfikacja zabiegu pokrywania powierzchni wyrobu roztworem soli topnika jest najprostszą metodą (jak dotąd niedocenianą i mało poznaną) sterowania grubością powłoki. Może to być prosty sposób osiągnięcia korzystnego efektu ekonomicznego w zakładzie cynkowniczym.

EN

The study describes the mechanism of structure formation in a coating during hot galvanizing. Immediately after introducing the galvanized product into a zinc bath, first, a layer of frozen zinc crystallizes on its surface. This layer melts down after a while. This stage of hot galvanizing is called the thermal stage. Next, an alloyed layer composed of Fe-Zn intermetallic phase sub-layers forms. In the initial stages of the crystallization of the alloyed layer which takes place on the surface of the iron introduced into the liquid zinc, a layer of undercooled liquid with a thickness of dx and a nominal concentration N0 is formed. As a result of peritectic reactions under metastable conditions, the individual phases constituting the successive sub-layers form in the expected sequence of ?1, ? and ?. The heat from the crystallization of the intermetallic phases released in the course of their formation is carried away by the galvanized object. The unidirectional crystallization of the intermetallic Fe-Zn phases results from the existing temperature gradient G, the existence of which is caused by, among other things, the temperature of the wall of the galvanized element gradually reaching the process temperature of the zinc bath after the decay of the frozen zinc layer. The study proved that the chemical composition of the substrate affects in a significant manner the growth kinetics and the structure of the Fe-Zn layer. An evaluation of the above influence can be performed using index ESi,P = Si + 2.5P. Controlling the structure of the zinc coating on products with an unfavourable value of parameter E is a very interesting issue which requires a simple and practical solution. In addition, the possibilities of controlling the structure of the zinc coating by altering the chemical composition of the zinc bath have been indicated, and the influence of fluxing in the technology of hot galvanizing has been emphasized. This has been stated in the theoretical presentation and suggested that a modification introduced to the operation of coating the surface of an element with a solution of the flux salt is the simplest method (which has been underestimated so far and little known) of controlling the coating growth. This may prove to be a simple way of achieving a beneficial economic effect by a galvanizing plant.

Słowa kluczowe

PL

krystalizacja; powłoka cynkowa; cynkowanie zanurzeniowe; fazy międzymetaliczne Fe-Zn; topnik

EN

crystallization; zinc coatings; hot-dip galvanizing; Fe-Zn intermetallic phases; flux

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 11
• Strony: 426--430
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Kopyciński D.

autor

Guzik E.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie,

Bibliografia

• 1. Gervais E., Wasemael J., Crocq G.: Creating our future. Developing the market for galvanizing. Nineteenth International Galvanizing Conference – Intergalva. Berlin 2000, 1-4
• 2. Guzik E., Kopyciński D., Miodowski Z., Winiarski M.: Proces kształtowania antykorozyjnej powłoki cynkowej. Ochrona przed Korozją, nr 11A/2002, 153-156
• 3. Polskie Towarzystwo Cynkowników. Biuletyn – Cynkowanie Ogniowe. Aspekty Ekonomiczne, nr 4, 2001, 1-2
• 4. Guzik E., Kopyciński D.: Oddziaływanie jakości kąpieli cynkowej w aspekcie kształtowania powłoki cynkowej. Ochrona przed Korozją, nr 11s/A/2003, 257-262
• 5. Ghoniem M.A., Löhberg K.: Über die bei der Feuerverzinkung entstehenden δ1p und δ1k Schichten. Metall 26, 1972, s.1026-1030
• 6. Gelliings P.J., Gierman G., Koster D., Kuit J.: Synthesis and characterization of homogeneous intermetallic Fe-Zn compounds (part III, phase diagram). Zeitschrift fűr Metallkunde 71, 1980, s. 70-75
• 7. Massalski T.B.: Binary Alloy Phase Diagrams. ASM International, 1990
• 8. Su X. Tang N.Y., Toguri J.M.: Thermodynamic evaluation of the Fe-Zn system. Journal of Alloys and Compounds 325, 2001, s. 129- 136
• 9. Hong M.N., Saka H.: Transmission electron microscopy of the iron-zinc δ1 intermatallic phase. Scripta Materialia 36, 1997, s. 1423- 1426
• 10. Hong M.N., Saka H.: Plasticity and grain boun-dary structure of δ1K and δ1P intermetallic phases in the Fe-Zn system. Acta Metallurgica 45, 1997, s. 4225-4230
• 11. Mackowiak J., Short N.R.: Metallurgy of galvanized coating. International Metals Reviews 1, 1979, 1-19
• 12. Horstmann D.: Der Einfl uss der Arbeitsweise beim Feuerverzinken von allgemeinen Baustählen auf die Dicke und die Gefügeaufbau des Zinküberzuges. Stahl und Eisen 90, 1970, v. 11, s. 571-579
• 13. Pelerin J., Hoffmann J., Leroy V.: The influence of silicon and phosphorous on the commercial galvanization of mild steels. Metall 35, 1981, s. 879-873.
• 14. Hansel G.: Beitrag zur Feuerverzinkung von aluminiumberuhigten, unlegierten Stählen. Metall 37, 1983, s. 883-890
• 15. Reumont G., Foct J., Perrot P.: New possibilities for the galvanizing process: the addition of manganese and titanium to the zinc bath. XIX International Galvanizing Conference - Intergalva 2000. Understanding steel composition and zinc alloys in galvanizing (Part 1). Berlin 2000
• 16. Zervouidis J.: Reactive steel galvanizing with Zn-Sn-V-(Ni) alloys. XIX International Galvanizing Conference – Intergalva 2000. Understanding steel composition and zinc alloys in galvanizing (Part 1). Berlin 2000
• 17. Beguin Ph., Bosschaerts M., Dhaussy D., Pankert R, Gilles M.: Galveco, a solution for galvanizing reactive steel. XIX International Galvanizing Conference – Intergalva 2000. Understanding steel composition and zinc alloys in galvanizing (Part 1). Berlin 2000
• 18. Fratesi R., Ruffini N.: Use of Zn-Bi-Ni alloy to improve zinc coating appearance and decrease zinc consumption in hot dip galvanizing. XIX International Galvanizing Conference – Intergalva 2000. Understanding steel composition and zinc alloys in galvanizing (Part 2). Berlin 2000
• 19. Spittle J.A., Elvins J., Worsley D.A.: The influence of Mg on the solidification behaviour and cut edge corrosion resistance of Galfan coatings on steel. Proceedings of the 5th Decennial International Conference on Solidification Processing, Sheffield, July 2007, 239-242