Ogólne zasady racjonalnego doboru składu chemicznego stopów do cynkowania zanurzeniowego

• Autorzy: Zasada Jacek , Liberski Piotr

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2020.5.2

Warianty tytułu

EN

General rules for rational selection of chemical composition zinc alloys for galvanizing process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zgodny z wiedzą (racjonalny) dobór składu chemicznego stopów do cynkowania zanurzeniowego należy przeprowadzać biorąc pod uwagę szereg aspektów mających wpływ na właściwości użytkowe wytworzonych w nich powłok jak i technologiczną przydatność kąpieli do procesu metalizacji. Wybrany skład stopu cynkowego winien zapewnić odpowiednią temperaturę topienia, wytworzenie na powierzchni metalizowanego elementu odpowiedniej powłoki ochronnej, lepkość itp., a przede wszystkim odpowiednią ochronę powierzchni obrabianego wyrobu Pod pojęciem ochrona należy rozumieć odpowiednie właściwości antykorozyjne, dobrą przyczepność do podłoża oraz podatność na dalszy proces uszlachetniania powierzchni otrzymanej powłoki. Stop do cynkowania zanurzeniowego dobiera się do stosowanej technologii cynkowania. Czyli do wytwarzania powłok cynkowych metodą ciągłą należy stosować kąpiel o odpowiednim składzie, innym niż do wytwarzania powłok metodą indywidulnego zanurzania. Normy obowiązujące w technologii wytwarzania zanurzeniowych powłok cynkowych (głównie norma PN EN 1461) nie precyzują składu kąpieli a jedynie maksymalną ilość dodatków stopowych. W artykule przedstawiono analizę dostępnej wiedzy na temat oddziaływania najczęściej stosowanych pierwiastków stopowych dodawanych do cynkowej kąpieli metalizującej. Na podstawie analizy literatury oraz wyników badań i doświadczeń własnych przedstawiono oddziaływania wybranych pierwiastków jako indywidualny dodatek do czystego cynku jak i w synergicznym oddziaływaniu z innymi dodatkami stopowymi. Powyższe przedstawiono na tle ich oddziaływania w kąpieli cynkowej z stopami żelaza o charakterystycznym udziale krzemu.

EN

Knowledge-based (rational) selection of the chemical composition of immersion galvanizing alloys should be carried out taking into account a number of aspects affecting the functional properties of the coatings produced in them as well as the technological suitability of the bath for the metallization process. The selected composition of the zinc alloy should provide the appropriate melting temperature on the process of the metallized, viscosity, etc. And above all, adequate protection of the surface of the workpiece. Protection should be understood as adequate anti-corrosion properties, good adhesion to the substrate and susceptibility to further surface refining process shell. The hot dip galvanizing alloy is selected for the galvanizing technology used. That was, for the production of zinc coatings of continuous method, it is necessary to use a bath with the appropriate composition, other than for the production of coatings by the individual immersion method. The standards applicable in the technology of immersed zinc coatings (mainly PN EN 1461) do not specify the bath composition but only the maximum amount of alloy additives. The paper presents the analysis of available knowledge on the impact of the most commonly used alloying elements added to the zinc bath. Based on the literature analysis and the results of tests and own experiments, the interaction of selected elements to the iron is presented as an individual addition to pure zinc as well as in synergic interaction with other alloy additions. The above are presented against the background of their interaction in a zinc bath with iron alloys with a characteristic share of silicon.

Słowa kluczowe

PL

cynkowanie zanurzeniowe; powłoki cynkowe; kąpiel cynkowa

EN

hot dip galvanizing; zinc coatings; zinc bath

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 5
• Strony: 144--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 66 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Zasada Jacek

• Ocynkownia Śląsk Sp. z o.o. , 32-500 Chrzanów, ul. Kroczymiech 38

autor

Liberski Piotr

• Politechnika Śląska, Gliwice, Wydział Inżynierii Materiałowej, 40-019 Katowice, Krasińskiego 8

Bibliografia

• [1] Adachi Y., M. Arai. 1998: „Transformation of Fe-Al phase to Fe-Zn phase on pure iron during galvanizing”. Materials Science and Engineering A 254 : 305–310.
• [2] Avettand-Fenoel Marie-Noelle, Guy Reumont, Frank E. Goodwin, Pierre Perrot, Jacqest Foct. 2006. “Effect of Tin added to the Zinc Bath on the Formation and the Microstructure of Hot-Dip Galvanized Coatings”. International Journal of Materials Research (formerly Zeitschrift fuer Metallkunde) 97(08) : 1183-1192.
• [3] Beguin P., M. Bosschaerts, D. Dhaussy, R. Pankert, M. Gilles. 2000. „Galveco a solution for galvanizing reactive steel”. Proceedings of 19th International Galvanizing Conference, Berlin: EGGA : paper 3 : 1-8.
• [4] Chang, S. J.C. Shin. 1994. „The Effect of Antimony Additions on Hot Dip Galvanized Coatings”. Corrosion Science 36 : 1425-1436.
• [5] Chen W., N.F. Kennon, J.B. See, M.A. Barter. 1992. „Technigalva and Other Developments in Batch Hot-Dip Galvanizing”. The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society 1 :22-26.
• [6] Chen Z.W., J.B. See. 1993. „Dross phases formed in galvanizing baths containing 0-0,1 wt. % nickel at 450°C”. ISIJ International 33 (2) : 307-312.
• [7] DASt-Richtlinie 022 – Feuerverzinken von tragenden Stahlkonstruktionen. Wytyczna Niemieckiej Komisji Budownictwa Stalowego DASt (Deutscher Ausschus fur Stahlbau), 2009.
• [8] Di Coccoa Vittorio, Francesco Iacovielloa, Laura D’Agostinoa, Stefano Natali. 2017. „Sn and Ti influence on damage of bent hot-dip galvanizing phases”. Procedia Structural Integrity 3 : 224–230.
• [9] Elvins J., J.A. Spittle, J.H. Sullivan, D.A. Worsley. 2008. „The Effect of Magnesium Additions on the Microstructure and Cut Edge Corrosion Resistance of Zinc Aluminium Alloy Galvanised Steel”. Corrosion Science 50 : 1650- 1658.
• [10] Fasoyinu Festus A., Fred Weinberg. 1990. „Spangle formation in galvanized sheet steel coatings”. Metallurgical and Materials Transactions B 21 : 549-558.
• [11] Gilles M.; R. Sokolowski.1997. „In The Zinc–Tin Galvanizing Alloy: A Unique Zinc Alloy for Galvanizing any Reactive Steel”. Proceedings of the 18th International Galvanizing Conference Intergalva’97. Birmingham: EGGA.
• [12] Gutman H., P. Niessen. 1975. „Galvanizing of silicon steels in aluminum containing baths”. Proceedings of Seminar on Galvanizing Silicon Containing Steels, Liege: ILZRO : 198–216.
• [13] Hanna Farid, Nabil Nassif. 1984. „Factors affecting the quality of hot-dipgalvanized steel sheets”. Surface Technology 21(1) : 27-37.
• [14] Huebner U., F. Nilmen. 1979. „Galvanizing of Si-containing steel”. Proceedings 12th International Galvanizing Conference Intergalva’79. Paris : ZDA : 156.
• [15] Kania Henryk, Anna Skupińska. 2016. „Wpływ dodatku Pb do kąpieli cynkowej na odporność korozyjną powłok”. Ochrona przed Korozją 10 : 368-371.
• [16] Kania Henryk, Anna Skupińska. 2017. „Structures of coatings obtained in a ZnAl23Mg3Si0.4 bath by the batch hot dip method”. Kovové materially – Metallic Materials 55 (6) :105-111.
• [17] Kania Henryk, Jacek Sipa, Mariola Saternus. 2019. „Zanurzeniowe powłoki aluminiowe na stali zbrojeniowej B500SP”. Ochrona przed Korozją 62 (4) : 140-145.
• [18] Kania Henryk, Jacek 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) : No. 14000.
• [19] Kania Henryk, Marzena Bierońska. 2014. „Corrosion Resistance of Zn- 31AlMg Coatings Obtained by Batch Hot Dip Method”. Solid State Phenomena 212 : 167-172.
• [20] Kania Henryk, Piotr Liberski, Paweł Podolski, Adam Gierek. 2006. „Cynkowanie stali z rożną zawartością krzemu w kąpieli z dodatkiem niklu i bizmutu”. Inżynieria Materiałowa 151 (3) : 418-421.
• [21] Kania Henryk, Piotr Liberski, Paweł Podolski, Jacek Mendla. 2005. „Struktura powłok otrzymanych w kąpieli cynkowej zawierającej nikiel na stalach z krzemem”. Inżynieria Materiałowa 147 (5) : 763-765.
• [22] Kania Henryk, Piotr Liberski. 2008. Struktura i kinetyka wzrostu zanurzeniowych powłok cynkowych otrzymywanych w kąpielach z dodatkiem cyny. Inżynieria Materiałowa 3 : 149-153.
• [23] Kania Henryk, Piotr Liberski. 2012. „Synergistic influence of Al, Ni, Bi and Sn addition to a zinc bath upon growth kinetics and the structure of coatings”. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 35 : No 012004.
• [24] Kania Henryk, Piotr 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.
• [25] Kania Henryk, Piotr Liberski. 2014. „Synergistic Influence of the Addition of Al, Ni and Pb to a Zinc Bath upon Growth Kinetics and Structure of Coatings”. Solid State Phenomena 212 : 115-120.
• [26] Kania Henryk. 2017. Kształtowanie struktury oraz odporność korozyjna powłok Zn-Al otrzymanych metodą metalizacji zanurzeniowej Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• [27] Katiforis N., G. Papadimitriou. 1996. „Influence of copper, cadmium and tin additions in the galvanized bath on the structure, thickness and cracking behavior of the galvanized coatings. Surface and Coatings Technology 78 : 185-195.
• [28] Komorowski Leszek, Agnieszka Krolikowska. 2015. „Wpływ dodatkow stopowych bizmutu i ołowiu na odporność korozyjną powłok cynkowych zanurzeniowych - Morfologia powłok”. Ochrona przed Korozją 58 (10) : 350-357.
• [29] Krepski R.P. 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.
• [30] Leroy V., C. Emond, P. Cosse, L. Habraken. 1975. „Study of the surface of silicon- killed steels in relation to hot dip galvanizing”. Proceedings of Seminar on Galvanizing of Silicon Containing Steels, Liege: ILZRO Inc : 97–113.
• [31] Lewis G.P., N. Pederson. 1996. „Optimizing the nickel-zinc process for hot dip galvanizing”. Proceedings of the 3rd Asian Pacific General Galvanizing Conference, Queensland, Australia.
• [32] Li B., A. Dong, G. Zhu, S. Chu, H. Qian, C. Hu, B. Sun, J. Wang. 2012. „Investigation of the Corrosion Behaviors of Continuously Hot-Dip Galvanizing Zn-Mg Coating”. Surface and Coatings Technology 206 : 3989-3999.
• [33] Liberski Piotr, Henryk Kania, Paweł Podolski. 2006. „The structure and corrosion resistance of Zn-Al. coatings obtained in batch double dip process”. Physico Chemical Mechanics of Materials 5 : 673-679.
• [34] Liu Y.H., N.-Y. Tang. 2004. Thermodynamic Explanation of Spangle Formation. International conference; 6th, Zinc and zinc alloy coated sheet steel; Galvatech `04; 2004; Chicago, USA : 941-950.
• [35] Maffoni F. 2009. „High aluminium alloying for general galvanizing”. Proceedings 15th Hot Dip Galvanizing Conference, Sliac : ACSZ : 116–119.
• [36] Memmi C., U. Bottanelli, M. Cecchini. 2009. „Surflux: a new technology for batch hot dip galvanizing with a low-Al zinc alloy”. session: Bath Metallurgy, paper 2, Proceedings of 22th International Galvanizing Conference Intergalva’ 2009, Madrid : EGGA.
• [37] Mendala Jacek, Piotr Liberski. 2014. „Liquid metal embrittlement of steel with a coating obtained by batch hot dip method in a Zn + 2% Sn bath”. Solid State Phenomena, 212, 107-110.
• [38] Mendala Jacek. 2011. „Influence of the cooling method on the structure of 55AlZn coatings”. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 22 (1) : No 012004.
• [39] Mendala Jacek. 2011. „The influence of Si addition in 55AlZn bath on the coating structures obtained in the batch hot-dip metallization”. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 22 (1) : No 012005.
• [40] Mendala Jacek. 2012. „Liquid metal embrittlement of steel with galvanized coatings, IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering, 35, No. 012002.
• [41] Mendala Jacek. 2015. „The Possibility of the LME Phenomenon in Elements Subjected to Metallization in Zn Bath with Bi Addition, Solid State Phenomena, 226, 167-172.
• [42] Peng Shu, Jintang Lu, Chunshan Che, Gang Kong, Qiaoyu Xu. 2010. „Morphology and antimony segregation of spangles on batch hot-dip galvanized coatings. Applied Surface Science 256 : 5015–5020.
• [43] Pistofidis Nikolaos, George Vourlias, S. Konidaris, George Stergioudis. 2007. „The effect of bismuth on the structure of zinc hot-dip galvanized coatings”. Materials Letters 61 : 994-997.
• [44] Porter Frank.C. 1991. Zinc Handbook: properties processing and use in design, New York: Marcel Dekker.
• [45] Reumont G., P. Perrot, J. Foct. 1998. „Thermodynamic study of the galvanizing process in a Zn–0.1%Ni bath”. Journal of Materials Science 33: 4759 – 4768.
• [46] Reumont Guy, Pierre Perrot. 1994. Proceedings of 17th International Galvanizing Conference Intergalva 1994, Paris : EGGA.
• [47] Reumont Guy, Pierre Perrot. 1997. „Fundamental Study of Lead Additions in Industrial Zinc”. Proceedings of 18th International Galvanizing Conference, Birmingham: EGGA : 1-7.
• [48] Schulz Wolf-Dieter, Marc Thiele. 2012. Feuerverzinken von Stückgut. Bad Saulgau: Eugen G. Leuze Verlag KG.
• [49] Schulz Wolf-Dieter, Roger Pankert. 2012. „Melts for hot dip galvanizing containing lead and „lead free” – what we should know about them”. Proceedings of 18th Hot Dip Galvanizing Conference, Senecc: ACSZ : 73-82.
• [50] Schulz Wolf-Dieter. 2009. „What are advantages and disadvantages of alloyed zinc bath”. Proceedings of 15th Hot Dip Galvanizing Conference, Sliac: ACSZ : 92-105.
• [51] Sere Pablo R., Jose D. Culcasi, Cecilia I. Elsner, Alejandro R. Di Sarli. 1999 „Relationship between texture and corrosion resistance in hot-dip galvanized steel sheets”. Surface and Coating Technology 122 : 143-149.
• [52] Strutzenberger Johann, Josef Faderl. 1998. „Solidification and spangle formation of hot-dip-galvanized zinc coatings”. Metallurgical and Materials Transactions A 29 : 631-646.
• [53] Su Xuping, Changjun Wu, Daniel Liu, Fucheng Yin, Zhongxi Zhu, Sui Yang. 2010. „Effect of vanadium on galvanizing Si-containing steels”. Surface and Coatings Technology 205 : 213–218.
• [54] Suliga Maciej, Radosław 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.
• [55] Szymański Krzysztof, Bożena Szczucka-Lasota, Marek Gdesz. 2016. „Zastosowanie nowoczesnych metod natryskiwania cieplnego, jako klucz do uzyskania wysokich własności użytkowych powłok”. Ochrona przed Korozją 59 (11) : 399-401.
• [56] Tang N.Y. 1995. „Alternative Description of Dross Formation When Galvanizing Steels in Zinc-Nickel Baths. Journal Phase Equilibria 16 (2) : 110-112.
• [57] Tang N-Y. 1995. „Modeling of enrichment in galvanized coatings”. Metallurgical and Materials Transactions A 26 : 1699–1704.
• [58] Tang N-Y., G.R. Adams, P.S. Kolisnyk. 1995. „On determining effective Al in continuous galvanizing baths. Conference Proceedings GALVATECH’95. Chicago: Iron and Steel Society : 777.
• [59] Tatarek Adam, Henryk Kania, Piotr Liberski, Paweł Podolski. 2010. „Rozpuszczanie dyfuzyjne stali reaktywnych w kąpieli cynkowej z dodatkiem cyny”. Inżynieria Materiałowa 177 (5) :1362-1365.
• [60] Tatarek Adam, Mariola Saternus. 2018. „Badanie zjawisk rozpuszczania dyfuzyjnego stali reaktywnych w kąpieli cynkowej z dodatkiem bizmutu”. Ochrona przed Korozją 67 (7) : 186-190.
• [61] Taylor M., S. Murphy S. 1997. „A decade of Technigalva”. Proceedings of the 18th International Galvanizing Conference Intergalva’97, Birmingham UK : EGGA.
• [62] Urednicck M., J.S. Kirkaldy. 1973. „An Investigation of the Phase Constitution of Iron-Zinc-Aluminium at 450°C”. Zeitschrift für Metallkunde 64 : 419–427.
• [63] Krolikowska A., Zubielewicz M., Komorowski L. 2012. „HGD coatings for the infrastructure constructions”. Ochrona przed Korozją 6 (2012) 269-271;
• [64] Krolikowska, Agnieszka, Leszek Komorowski. 2015. “The Corrosion of HDG Zinc Coatings on the Road and Urban Infrastructures”. Solid State Phenomena 227 : 217-220.
• [65] Kwiecień J., Kwiatkowski L.: Zanurzeniowe powłoki stopowe Al-Zn, Materiały pokonferencyjne Sympozjum Cynkownikow Polskich, Jachranka, 5-7 września 1996, s.45-56.
• [66] O’Donell P.: Blachy powlekane stopem 55% Al-Zn. 1986. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 6 : 189-201.