Porównanie odporności korozyjnej powłok cynkowych otrzymanych w kąpielach z dodatkiem Al, Ni, Pb, Bi i Sn

• Autorzy: Kania Henryk , Saternus Mariola , Kudláček Jan , Zoubek Michal

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2022.7.1

Warianty tytułu

EN

Comparison of the corrosion resistance of zinc coatings obtained in baths with the addition of Al, Ni, Pb, Bi and Sn

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu dodatków Al, Ni, Pb, Bi i Sn do kąpieli cynkowej na mikrostrukturę i odporność na korozję powłok cynkowych. Obserwowano mikrostrukturę w dużych powiększeniach (SEM) na powierzchni i przekroju poprzecznym powłok oraz określono skład chemiczny w mikroobszarach. Odporność powłok na korozję została zbadana porównawczo w obojętnej mgle solnej (PN EN ISO 9227) i wilgotnej atmosferze zawierającej związki siarki (PN EN ISO 6988). Określono parametry elektrochemiczne korozji powłok. Stwierdzono, że powłoki otrzymane w kąpielach zawierających dodatki Pb, Bi oraz BiSn wykazują niższą odporność na korozję w porównaniu z powłokami otrzymanymi w kąpieli Zn-AlNi. Badania strukturalne ujawniły występowanie w powłoce wydzieleń Pb, Bi oraz stopu BiSn. Stwierdzono, że wydzielenia te mają bardziej elektrododatni potencjał niż cynk, co sprzyja powstawaniu dodatkowych ogniw korozyjnych.

EN

The article presents the results of research on the influence of Al, Ni, Pb, Bi and Sn additives in a zinc bath on the microstructure and corrosion resistance of zinc coatings. The microstructure at high magnifications (SEM) was revealed on the surface and cross-section of the coatings, and the chemical composition in micro-regions was determined. The corrosion resistance of the coatings was tested comparatively in neutral salt spray (PN EN ISO 9227) and in a humid atmosphere containing sulfur compounds (PN EN ISO 6988). The electrochemical corrosion parameters of the coatings were determined. It was found that the coatings obtained in the baths containing Pb, Bi and BiSn additives showed lower corrosion resistance compared to the coatings obtained in the Zn-AlNi bath. The microstructural tests showed the occurrence of Pb, Bi and BiSn alloy precipitates in the coating. These precipitates have a more electropositive potential in relation to zinc, which favors the formation of additional corrosion cells.

Słowa kluczowe

PL

cynkowanie zanurzeniowe; powłoki cynkowe; odporność korozyjna; badania w obojętnej mgle solnej; badania potencjodynamiczne

EN

hot dip galvanizing; zinc coatings; corrosion resistance; neutral salt spray test; potentiodynamic test

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 7
• Strony: 203--215
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kania Henryk

• Silesian University of Technology,Faculty of Engineering Materials, Department of Metallurgy and Recycling, Krasińskiego 8, Katowice, 40-019 Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1741-3165

autor

Saternus Mariola

• Silesian University of Technology,Faculty of Engineering Materials, Department of Metallurgy and Recycling, Krasińskiego 8, Katowice, 40-019 Poland

• https://orcid.org/0000-0001-8996-1980

autor

Kudláček Jan

• Czech Technical University in Prague

• https://orcid.org/0000-0002-9064-9350

autor

Zoubek Michal

• Czech Technical University in Prague

• https://orcid.org/0000-0002-1458-6300

Bibliografia

• [1] F.C. Porter. 1991. Zinc Handbook: Properties Processing and Use in Design. New York: Marcel Dekker.
• [2] D. Jędrzejczyk, W. Skotnicki. 2021. “Comparison of the Tribological Properties of the Thermal Diffusion Zinc Coating to the Classic and Heat Treated Hot-Dip Zinc Coatings”. Materials 14 (7): 1655. DOI: 10.3390/ma14071655.
• [3] D. Jędrzejczyk. 2012. “Effect of High Temperature Oxidation on Structure and Corrosion Resistance of the Zinc Coating Deposited on Cast Iron”. Archives of Metallurgy and Materials 57: 145–154. DOI: 10.2478/v10172-012-0003-x.
• [4] M. Suliga, R. Wartacz. 2019. “The Influence of the Angle of Working Part of Die on the Zinc Coating Thickness and Mechanical Properties of Medium Carbon Steel Wires”. Archives of Metallurgy and Materials 64 (4): 1295–1299. DOI: 10.24425/amm.2019.130093.
• [5] H. Kania, P. Liberski. 2014.“The Structure and Growth Kinetics of Zinc Coatings on Link Chains Produced of the 23MnNiCrMo5-2 Steel”. Solid State Phenomena 212: 145–150. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.212.145.
• [6] International Lead and Zinc Study Group (ILZSG). http://www.ilzsg.org/static/enduses.aspx?from=1 (dostęp: 31.01.2020).
• [7] H. Kania, J. Mendala, J. Kozuba, M. Saternus. 2020. “Development of Bath Chemical Composition for Batch Hot-Dip Galvanizing – A Review”. Materials 13 (18): 4168. DOI:10.3390/ma13184168.
• [8] N.-Y. Tang. 1995. “Alternative Description of Dross Formation when Galvanizing Steels in Zinc-Nickel Baths”. Journal of Phase Equilibria 16 (2): 110–112.
• [9] R.P. Krepski. 1985. “The Influence of Lead in After-Fabrication Hot Dip Galvanizing”. Proceedings of 14th International Galvanizing Conference. Munich: Zinc Development Association: 6/6–6/12.
• [10] M. Gagné. 1999. “Hot-Dip Galvanizing with Zinc-Bismuth Alloys”. Metall 53 (5): 269–271.
• [11] A. Marek. 2022. “Hot Dip Zn-5Al Coatings with Improved Corrosion Resistance of Reinforcement Steel”. Metalurgija 61 (2): 389–391.
• [12] J. Mendala. 2011. “Influence of the Cooling Method on the Structure of 55AlZn Coatings”. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 22 (1): 012004. DOI: 10.1088/1757-899X/22/1/012004.lag.
• [13] H. Kania, M. Saternus, J. Kudláček. 2020. “Impact of Bi and Sn on Microstructure and Corrosion Resistance of Zinc Coatings Obtained in Zn-AlNi Bath”. Materials 13 (17): 3788. DOI: 10.3390/ma13173788.
• [14] H. Kania, M. Saternus, J. Kudláček. 2020. “Structural Aspects of Decreasing the Corrosion Resistance of Zinc Coating Obtained in Baths with Al, Ni, and Pb Additives”. Materials 13 (2): 385. DOI: 10.3390/ma13020385.
• [15] H. Kania, M. Saternus, J. Kudláček, J. Svoboda. 2020. “Microstructure Characterization and Corrosion Resistance of Zinc Coating Obtained in a Zn-AlNiBi Galvanizing Bath”. Coatings 10 (8): 758. DOI: 10.3390/coatings10080758.
• [16] Z. Moser, L. Zabdyr, W. Gąsior, J. Salawa, W. Zakulski. 1994.“The Pb-Zn (Lead-Zinc) System”. Journal of Phase Equilibria 15 (6): 643–649. DOI: 10.1007/BF02647640.
• [17] T.B. Massalski. 1990. Binary Alloy Phase Diagrams. Materials Park, Ohio: ASM International.
• [18] J. Vizdal, M.H. Braga, A. Kroupa, K.W. Richter, D. Soares, L.F. Malheiros, J. Ferreira. 2007.“Thermodynamic Assessment of the Bi–Sn–Zn System”. Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry 31: 438–448. DOI: 10.1016/ /j.calphad.2007.05.002.
• [19] R.G. Kelly, J.R. Scully, D.W. Shoesmith, R.G. Buchheit. 2003. Electrochemical Techniques in Corrosion Science and Engineering. New York: Marcel Dekker.
• [20] B.J. Lee, C.S. Oh, J.H. Shim. 1996. “Thermodynamic Assessment of the Sn-In and Sn-Bi Systems”. Journal of Electronic Materials 25 (6): 983–991. DOI: 10.1007/BF02666734.
• [21] S.G. Fries, H.L. Lukas. 1998. System Sn-Zn. In: I. Ansara, A.T. Dinsdale, M.H. Rand (eds.). Cost 507: Thermochemical Database for Light Metal Alloys 2: 288.
• [22] H. Ohtani, M. Miyashita, K. Ishida. 1999.“Thermodynamic Study of Phase Equilibria in the Sn-Ag-Zn System”. Journal of the Japan Institute of Metals and Materials 63 (6): 685–694. DOI: 10.2320/jinstmet1952.63.6_685.
• [23] H. Okamoto. 2010. “Bi-Sn (Bismuth-Tin)”. Journal of Phase Equilibria and Diffusion 31 (2): 205. DOI: 10.1007/s11669-010-9659-y.
• [24] D.V. Malakhov. 2000.“Thermodynamic Assessment of the Bi-Zn System”. Calphad 24 (1): 1–14.
• [25] D. Kopyciński. 2010. “The Shaping of Zinc Coating on Surface Steels and Ductile Iron Casting”. Archives of Foundry Engineering 10 (1): 463–468.
• [26] H. Kania, J. Sipa. 2019. “Microstructure Characterization and Corrosion Resistance of Zinc Coating Obtained on High-Strength Grade 10.9 Bolts Using a New Thermal Diffusion Process”. Materials 12 (9): 14000. DOI:10.3390/ma12091400.
• [27] X.G. Zhang. 2013. Corrosion and Electrochemistry of Zinc. New York: Springer-Verlag.
• [28] M. Kutz (ed.). 2005. Handbook of Environmental Degradation of Materials. Oxford: William Andrew Publishing.
• [29] D.R. Lide (ed.). 2010. CRC Handbook of Chemistry and Physics: 90th Edition. Boca Raton, Florida: Taylor and Francis Group.
• [30] J.O’M. Bockris, A.K.N. Reddy 1998. Modern Electrochemistry. New York: Kluwer Academic–Plenum Publishers.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).