กระบวนการสร้างชั้นสังกะสี: โลหะผสมของการเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-

ภาพรวมของปฏิกิริยาการชุบสังกะสี

กระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-ทำให้เกิดการเคลือบสังกะสีด้วยพันธะทางโลหะบนเหล็กผ่านชุดปฏิกิริยาการแพร่กระจายระหว่างเหล็กและสังกะสีหลอมเหลว เมื่อชิ้นงานเหล็กจุ่มลงในสังกะสีหลอมเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 450 องศา สังกะสีจะทำให้พื้นผิวเหล็กที่สะอาดเปียกก่อน และละลายเหล็กจำนวนเล็กน้อย จากนั้นจึงกระจายเหล็กและสังกะสีเพื่อสร้างลำดับชั้นของเหล็ก-ชั้นระหว่างโลหะสังกะสี ยิ่งไปกว่านั้น ชั้นนอกของสังกะสีที่เกือบจะบริสุทธิ์ยังเติบโตอีกด้วย ซึ่งทำให้ผลิตภัณฑ์สังกะสีมีลักษณะเฉพาะตัว

ขั้นที่ 1: การก่อตัวของเหล็ก-สารละลายของแข็งสังกะสี

ในช่วงเวลาของการแช่ อะตอมของสังกะสีจะละลายไปบนพื้นผิวของเหล็ก ทำให้เกิดสารละลายของแข็งของเหล็กอัลฟ่า- โดยที่สังกะสีจะถูกละลายในตัว-โครงตาข่ายเหล็กลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลาง ชั้นบางนี้เป็นรากฐานของการเคลือบ: การเชื่อมระหว่างโลหะทั้งสองไม่ใช่พันธะทางกลธรรมดา แต่เป็นพันธะทางโลหะวิทยาที่แท้จริง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสารเคลือบจึงติดแน่นมากและทนทานต่อการโค้งงอและแรงกระแทก

ขั้นที่ 2: การเติบโตของเฟสระหว่างโลหะ

เมื่อสารละลายของแข็งอิ่มตัวด้วยสังกะสี ปฏิกิริยาเพิ่มเติมจะเกิดขึ้นโดยการแพร่กระจาย อะตอมของสังกะสีจะอพยพเข้าสู่โครงตาข่ายเหล็ก ในขณะที่อะตอมของเหล็กจะกระจายออกไปด้านนอกไปยังสังกะสีหลอมเหลว และกลุ่มของสารประกอบระหว่างโลหะจะก่อตัวขึ้นที่ส่วนต่อประสาน ในการเคลือบแบบจุ่มร้อน-แบบปกติ โครงสร้างจะประกอบด้วยเฟสแกมมาและเดลต้าที่อยู่ใกล้กับเหล็ก (มีธาตุเหล็กสูง) และเฟสซีต้าที่อยู่ไกลออกไป โดยแต่ละเฟสจะมีความแข็งและองค์ประกอบที่มีลักษณะเฉพาะ ชั้นอินเตอร์เมทัลลิกโดยรวมมีความแข็งและทนต่อการสึกหรอ- ในขณะที่ชั้นนอกยังคงนุ่มและเหนียว

ขั้นตอนที่ 3: การก่อตัวของชั้นสังกะสีบริสุทธิ์

เมื่อนำชิ้นงานออกจากอ่าง จะมีชั้นของสังกะสีหลอมเหลวที่แข็งตัวในระยะกทพ. ภายนอก: โครงสร้างปิดหกเหลี่ยม-เป็นสังกะสีที่เกือบบริสุทธิ์โดยมีปริมาณเหล็กไม่เกินประมาณ 0.003 % ชั้น eta เป็นพื้นผิวสะท้อนแสงที่มองเห็นได้ของสารเคลือบ ความหนาของมันถูกควบคุมโดยความเร็วในการดึงออกและโดยการเช็ดแก๊สเป็นเส้นต่อเนื่อง ในการชุบสังกะสีแบบแบตช์จะขึ้นอยู่กับเวลาในการแช่ อุณหภูมิอ่าง และเคมีของเหล็ก

การก่อตัวของขี้สังกะสี

เหล็กบางชนิดที่ละลายในอ่างน้ำไม่ถึงพื้นผิวของชิ้นงาน ส่วนหนึ่งทำปฏิกิริยากับสังกะสีในการหลอมเพื่อสร้างอนุภาคระหว่างโลหะที่มีความหนาแน่นมากกว่าสังกะสีหลอมเหลว และจมลงสู่ก้นหม้อชุบสังกะสี ซึ่งพวกมันจะสะสมเป็นขี้เถ้าด้านล่าง ขี้เถ้าด้านบนเกิดจากการออกซิเดชั่นที่พื้นผิวอ่างอาบน้ำ ทั้งสองรูปแบบจะกำจัดสังกะสีออกจากการไหลเวียนที่เป็นประโยชน์ ดังนั้นการจัดการอ่างอาบน้ำ รวมถึงการควบคุมอุณหภูมิ การเติมอะลูมิเนียม และการสกิมมิงเป็นประจำ จึงเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาคุณภาพการเคลือบให้คงที่และการบริโภคสังกะสีอย่างประหยัด

ผลกระทบของเคมีเหล็กและตัวแปรกระบวนการ

อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับปริมาณซิลิคอนและฟอสฟอรัสในเหล็กเป็นอย่างมาก เนื่องจากองค์ประกอบเหล่านี้เร่ง-การแพร่กระจายของสังกะสีของเหล็ก แนวทางปฏิบัติสมัยใหม่จะเพิ่มอะลูมิเนียมจำนวนเล็กน้อยลงในอ่าง โดยทั่วไปแล้ว 0.1-0.3 % สำหรับงานแบทช์ ซึ่งสร้างชั้นยับยั้งบางๆ ซึ่งจะทำให้ปฏิกิริยาเหล็ก-สังกะสีช้าลง และทำให้เกิดการเคลือบที่บางและเหนียวกว่า อุณหภูมิอ่าง เวลาในการแช่ ความเร็วในการดึงออก และความหยาบของพื้นผิวเหล็ก ล้วนส่งผลต่อความหนาและโครงสร้างการเคลือบขั้นสุดท้าย

โครงสร้างและคุณสมบัติการเคลือบ

ดังนั้นการเคลือบที่สมบูรณ์จึงเป็นคอมโพสิตแบบหลายชั้น: สารละลายของแข็งอัลฟ่า-เหล็กแข็ง พื้นที่ระหว่างโลหะแข็ง (เฟสแกมมา เดลต้า และซีตา) ที่ให้การยึดเกาะและความต้านทานการสึกหรอ และชั้นสังกะสีเอตา-บริสุทธิ์ที่อ่อนนุ่มซึ่งให้การป้องกันและรูปลักษณ์ภายนอกที่ป้องกันการกัดกร่อน คอมโพสิตนี้มีพฤติกรรมแตกต่างจากการเคลือบเฟสเดียว-: ชั้นระหว่างโลหะมีความแข็งและเปราะ ในขณะที่ชั้น eta จะโค้งงอและเสียรูปตามเหล็ก สำหรับผลิตภัณฑ์แผ่น แนะนำให้ใช้การเคลือบบางที่มีเศษระหว่างโลหะขนาดเล็กเพื่อให้ขึ้นรูปได้ สำหรับส่วนโครงสร้าง จะมีการเลือกใช้การเคลือบแบบหนาเพื่ออายุการใช้งานการกัดกร่อนสูงสุด

มาตรฐานและการตรวจสอบ

ความหนาและมวลการเคลือบได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์: ISO 1461 สำหรับการเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-บนผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเหล็กและเหล็กกล้า, GB/T 13912 เทียบเท่ากับของจีน และ EN 10346 หรือ ISO 3575 สำหรับแผ่นสังกะสีต่อเนื่อง ความหนาของชั้นเคลือบวัดโดยเกจแม่เหล็กหรือโดยวิธีกราวิเมตริก และประเมินการยึดเกาะโดยการทดสอบการโค้งงอและการกระแทก สามารถตรวจสอบโครงสร้างชั้นต่างๆ ได้ในเชิงโลหะวิทยาเพื่อยืนยันว่าทุกเฟสอยู่ในสัดส่วนที่ถูกต้อง

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมเหล็กชุบสังกะสีถึงมีลักษณะแพรวพราว?

แพรวพราวเกิดขึ้นเมื่อชั้นสังกะสีหลอมเหลวแข็งตัวและผลึกสังกะสีงอกออกมาจากจุดนิวเคลียส ขนาดแพรวพราวขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของอ่าง อัตราการทำความเย็น และการมีอยู่ของแพรวพราว-องค์ประกอบที่ส่งเสริมในการอาบน้ำแบบดั้งเดิม

ความแตกต่างระหว่างชั้น eta และชั้นโลหะผสมคืออะไร?

ชั้น eta เป็นสังกะสีที่เกือบบริสุทธิ์ อ่อนนุ่มและเหนียว ชั้นโลหะผสมที่อยู่ด้านล่างเป็นเหล็ก-เฟสระหว่างโลหะสังกะสีซึ่งมีความแข็งและเปราะมากกว่า และให้พันธะทางโลหะวิทยากับเหล็ก

เหตุใดจึงเติมอะลูมิเนียมลงในอ่างชุบสังกะสี?

อลูมิเนียมจะสร้างชั้นยับยั้งบางๆ ที่พื้นผิวเหล็กซึ่งจะทำให้ปฏิกิริยาสังกะสีของเหล็ก-ช้าลง ทำให้เกิดการเคลือบที่บางขึ้น สม่ำเสมอขึ้น และเหนียวมากขึ้น นี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแผ่นสังกะสีที่ต้องม้วน-หรือดึงลึก-

ขี้สังกะสีถูกกำจัดออกจากหม้ออย่างไร?

กากตะกอนด้านล่างจะถูกกำจัดออกเป็นระยะๆ โดยการพายหรือการปั๊มเมื่อมีการซ่อมบำรุงหม้อ และกากตะกอนด้านบนจะถูกกำจัดออกเป็นประจำในระหว่างการผลิต การควบคุมอุณหภูมิที่ดีช่วยลดการเกิดขี้เถ้า

ลูกค้าสามารถระบุความหนาของการเคลือบสังกะสีได้หรือไม่?

ใช่. มาตรฐานผลิตภัณฑ์กำหนดประเภทการเคลือบตามมวลต่อตารางเมตร และลูกค้าระบุประเภทที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมและอายุการใช้งาน เช่น Z275 สำหรับการใช้งานกลางแจ้งในอาคารทั่วไป

เหตุใดการเคลือบบนเหล็กชุบสังกะสีแบทช์-จึงดูหนากว่าบนแผ่น

การชุบสังกะสีเป็นชุดสำหรับสิ่งของที่ประดิษฐ์ขึ้นจะใช้เวลาในการแช่นานขึ้นโดยไม่ต้องเช็ด ดังนั้นชั้นระหว่างโลหะและเอทจะหนาขึ้น เส้นแผ่นต่อเนื่องควบคุมความหนาอย่างแม่นยำด้วยมีดลม ทำให้การเคลือบบางลงและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น