Zinc coating deposition with new thermal diffusion process on low carbon steel substrates

• Autorzy: Kania Henryk , Sipa Jacek

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2019.1.1

Warianty tytułu

PL

Osadzanie powłok cynkowych w nowym procesie cynkowania termodyfuzyjnego na podłożu stali niskowęglowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of research on developing an innovative technology of thermal diffusion zinc coating with recirculation of reactive atmosphere. The innovation of that method consists in introducing recirculation of reactive atmosphere and application of powder mixture containing powdered zinc and an activator. Recirculation of reactive atmosphere ensures its homogenous composition while the presence of an activator intensifies saturation of steel surface with zinc, which increases the efficiency of active agents. Coatings were produced at the temperature of 300-450°C and soaking time of 30-240 minutes. Microstructure of coatings was revealed (SEM), chemical composition in microstructures was defined (EDS) and phase composition of coatings was identified (XRD). The kinetics of coating growth was defined. It was found that coatings produced with the innovative thermal diffusion zinc coating technology demonstrated a two-layer structure of Fe-Zn intermetallic phases. A compact layer of phase Γ1 (Fe11Zn40) is created at the substrate which is covered with a layer of phase δ1 (FeZn10). Alterations of soaking time do not influence the structure of coating while they do influence its thickness which a linear function t1/2.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem nowatorskiej technologii cynkowania termodyfuzyjnego z recyrkulacją atmosfery reakcyjnej. Innowacyjność metody polega na wprowadzeniu recyrkulacji atmosfery reakcyjnej oraz wykorzystaniu do pokrywania mieszaniny proszkowej zawierającej proszek cynku oraz aktywator. Recyrkulacja atmosfery reakcyjnej zapewnia ujednorodnienie jej składu, a obecność aktywatora intensyfikuje proces nasycania cynkiem powierzchni stali, co podnosi efektywności wykorzystania czynników aktywnych. Powłoki wytwarzano w temperaturze 300-450°C i czasie wygrzewania 30-240 min. Ujawniono strukturę powłok (SEM), określono skład chemiczny w mikroobszarach (EDS) oraz zidentyfikowano skład fazowy (XRD) powłok. Określono kinetykę wzrostu powłok. Stwierdzono, że powłoki wytworzone innowacyjną technologią cynkowania termodyfuzyjnego posiadają dwuwarstwową budowę faz międzymetalicznych układu Fe-Zn. Przy podłożu powstaje zwarta warstwa fazy Γ1(Fe11Zn40), którą pokrywa warstwa fazy δ1 (FeZn10). Zmiany czasu wygrzewania nie wpływają na strukturę powłoki natomiast wpływają na grubość powłoki, która jest funkcją liniową t1/2.

Słowa kluczowe

EN

thermal diffusion zinc coating; zinc coating; sherardizing

PL

cynkowanie termodyfuzyjne; powłoka cynkowa; szerardyzacja

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 86, nr 1
• Strony: 2--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Kania Henryk

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Sipa Jacek

• REMIX S.A., ul. Poznańska 36, 66-200 Świebodzin

Bibliografia

• [1] ASM Handbook, Diffusion coatings - Surface Treatments, Vol. 6, ASM, New York, 1999 r.
• [2] Chaliampalias D., M. Papazoglou, S. Tsipas, E. Pavlidou, S. Skolianos, G. Stergioudis, G. Vourlias. 2010 „The effect of Al and Cr additions on pack cementation zinc coatings”. Applied Surface Science 256 : 3618-3623.
• [3] Chaliampalias Dimitrios, Nkolas. Pistofidis, George. Vourlias. 2008. „Effect of temperature and zinc concentration on zinc coatings deposited with pack cementation”.. Surface Engineering. 24 : 259–263.
• [4] Chatterjee Benu. 2004. „Sherardizing”. Metal Finishing 102 : 40–46.
• [5] Jiang J.H., A.B. Ma, X.D. Fan, M.Z. Gong, L.Y. Zhang. 2010. „Sherardizing and Characteristic of Zinc Protective Coating on High- Strength Steel Bridge Cable Wires”. Advanced Materials Research 97 : 1368–1372.
• [6] Kania Henryk, Jacek Sipa. 2018. „ Thermal diffusion zinc coating technology with reactive atmosphere recirculation. Part 1: General description of technology and structure of coatings”. Ochrona przed Korozją 11 : 338-345.
• [7] Kania Henryk, Jacek Sipa. 2018. „ Thermal diffusion zinc coating technology with reactive atmosphere recirculationsion resistance of coatings”. Ochrona przed Korozją 12 : 375-382.
• [8] Kania Henryk, Piotr Liberski, Paweł Podolski. 2006. „Kinetyka wzrostu oraz struktura powłok cynkowych otrzymanych w kąpielach stopowych”. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 5 : 233-238
• [9] Konstantinov V.M., I.A. Buloichyk. 2015. „Some aspects of sherardizing implementation during anticorrosion protection of heat-treated metal parts. IOP Conf. Serirs: Materials Science and Engineering, 71 : No. 012063
• [10] Kubaschewski Oswald.: Iron binary phase diagramsgre-Verlag, Berlin 1982.
• [11] Li Liu, Sirong Yu. 2017. „A comparative study on Zn and Zn-Y coatings on 42CrMo steel by pack cementation process”. International Journal of Electrochemical Science 12 : 9575–9587.
• [12] Liberski Piotr, Adam Gierek, Henryk Kania, Paweł Podolski, Adam Tatarek. 2008. „Formation of coatings from a liquid phase on the surface of iron-base alloys”. Archives of Foundry Engineering 8 : 93-98.
• [13] Liberski Piotr, Henryk Kania, Paweł Podolski, Adam Tatarek, Jacek Mendala. 2006. „Rola warstwy zewnętrznej powłoki cynkowej w ochronie stopów żelaza przed korozją”. Ochrona przed Korozją 4 : 132-135
• [14] Marder Arnold. R. 2000. „The metallurgy of zinc-coated steel”. Progress in Materials Science 45 : 191-271.
• [15] Pistofidis N., G. Vourlias, D. Chaliampalias, E. Pavlidou, K. Chrissafis, G. Stergioudis, E. K. Polychroniadis, D. Tsipas. 2006. „DSC study of the deposition reactions of zinc pack coatings up to 550°C”. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 84 : 191–194.
• [16] Porter Frank.C. 1991. Zinc Handbook: properties processing and use in design, New York: Marcel Dekker.
• [17] Smith C.A. 1980. „Sherardizing: Part 2”. Anti-Corrosion Methods and Materials 27 : 6–7.
• [18] Tatarek Adam, Mariola Saternus. 2018. „Badanie zjawisk rozpuszczania dyfuzyjnego stali reaktywnych w kąpieli cynkowej z dodatkiem bizmutu”. Ochrona przed Korozją 7 : 186-190.
• [19] Wołczyński Waldemar, Edward Guzik, Jolanta Janczak-Rusch, Dariusz Kopyciński., Jerzy Golczewski, Mo Lee Hyuck., Jacenty Kloch. 2006. „Morphological characteristics of multi-layer/substrate systems”. Materials Characterization 56 : 274÷280.
• [20] Wortelen Dietbert, Rafael Frieling, Hartmut Bracht, Wolfram Graf, Frank Natrup. 2015. „Impact of zinc halide addition on the growth of zinc-rich layers generated by sherardizing”. Surface & Coatings Technology 263 : 66–77.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).