Bildungsmechanismus der feuerverzinkten Beschichtung

Die Feuerverzinkung ist ein metallurgischer Reaktionsprozess. Aus mikroskopischer Sicht besteht der Prozess der Feuerverzinkung aus zwei dynamischen Gleichgewichten: Wärmebilanz und Zink-Eisen-Austauschbilanz. Wenn das Werkstück aus Eisen und Stahl bei etwa 450 °C in geschmolzene Zinklösung getaucht wird, absorbiert das Werkstück bei Raumtemperatur die Wärme der Zinklösung, und wenn es über 200 °C erreicht, wird die Wechselwirkung zwischen Zink und Eisen allmählich offensichtlich. und Zink dringt in die Oberfläche des Eisenwerkstücks ein.

Wenn sich die Temperatur des Werkstücks allmählich der Temperatur des geschmolzenen Zinks nähert, werden Legierungsschichten mit unterschiedlichen Verhältnissen von Zink und Eisen auf der Oberfläche des Werkstücks gebildet, wodurch eine Schichtstruktur der Zinkbeschichtung gebildet wird. Im Laufe der Zeit zeigen verschiedene Legierungsschichten in der Beschichtung unterschiedliche Wachstumsraten. Aus makroskopischer Sicht zeigt der obige Prozess, dass das Werkstück in die Zinkflüssigkeit eingetaucht wird und die Oberfläche der Zinkflüssigkeit kocht. Wenn sich die Zink-Eisen-Reaktion allmählich ausgleicht, beruhigt sich die Oberfläche der Zinkflüssigkeit allmählich. Das Werkstück wird aus dem Zinkflüssigkeitsspiegel gehoben, und wenn die Temperatur des Werkstücks allmählich unter 200 °C fällt, stoppt die Zink-Eisen-Reaktion, und die feuerverzinkte Beschichtung wird gebildet und die Dicke bestimmt.
Anforderungen an die Dicke der feuerverzinkten Beschichtung

Die Hauptfaktoren, die die Dicke der Zinkschicht beeinflussen, sind: die Zusammensetzung des Grundmetalls, die Oberflächenrauhigkeit des Stahls, der Gehalt und die Verteilung der aktiven Elemente Silizium und Phosphor im Stahl, die Eigenspannung des Stahls, die Geometrie Größe des Werkstücks und das Feuerverzinkungsverfahren.

Die aktuellen internationalen und chinesischen Feuerverzinkungsstandards sind entsprechend der Dicke des Stahls in Abschnitte unterteilt, und die flache Dicke und die lokale Dicke der Zinkbeschichtung sollten die entsprechende Dicke erreichen, um die Korrosionsbeständigkeit der Zinkbeschichtung zu bestimmen. Bei Werkstücken mit unterschiedlichen Stahldicken ist die Zeit, die zum Erreichen des thermischen Gleichgewichts und des Zink-Eisen-Austauschgleichgewichts erforderlich ist, unterschiedlich, und auch die Dicke der gebildeten Beschichtung ist unterschiedlich. Die durchschnittliche Dicke der Beschichtung in der Norm basiert auf dem Erfahrungswert der industriellen Produktion des oben genannten Verzinkungsmechanismus, und die lokale Dicke ist der Erfahrungswert, der erforderlich ist, um die Ungleichmäßigkeit der Dickenverteilung der Zinkbeschichtung zu berücksichtigen und die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung.

Daher haben die ISO-Norm, die amerikanische ASTM-Norm, die japanische JIS-Norm und die chinesische Norm leicht unterschiedliche Anforderungen an die Dicke der Zinkbeschichtung, die ähnlich sind.

Als nächstes werden mehrere unterschiedliche Feuerverzinkungs- und Beschichtungseigenschaften erläutert.
Feuerverzinktes Stahlblech (GI-Blech)

Derzeit werden der bei der Herstellung von GI-Platten verwendeten Zinklösung 0.2 % Al-Element zugesetzt. Die Wirkung der Zugabe von AI besteht darin, die Fließfähigkeit der Zinklösung zu verbessern. Aluminium- und Eisenelemente reagieren bevorzugt, um eine Eisen-Aluminium-Legierungsphasenschicht zu bilden, die die Reaktion zwischen Zink und dem Stahlplattensubstrat hemmt, wodurch die Haftung der Beschichtung verbessert wird.

Gleichzeitig wird dem Zink eine kleine Menge Aluminium in der Zinklösung zugesetzt. Der Aluminiumoxidfilm wird auf der Oberfläche der Flüssigkeit gebildet, was die Oxidationsreaktion von Zink auf der Oberfläche der Zinkflüssigkeit verhindert und den Zinkverbrauch reduziert. An der Oberfläche der Beschichtung kann Aluminium zunächst mit Sauerstoff reagieren und einen Aluminiumoxid-Schutzfilm bilden, der eine Oxidation der Beschichtungsoberfläche verhindert und den Oberflächenglanz erhöht.

GI-Platte ist ein typischer kathodischer Schutzmechanismus, der eine Opferanode (Zink) verwendet, um die Stahlmatrix vor Korrosion zu schützen, und GI-Platte ist die gebräuchlichste und am weitesten verbreitete beschichtete Stahlplatte. Es wird im Bauwesen, in Haushaltsgeräten, Automobilen, im Transportwesen, in der Landwirtschaft und in anderen Branchen eingesetzt. Viele Anwendungen.

Aus den Fig. 1a und 1b ist ersichtlich, dass die Beschichtungsoberfläche der GI-Platte aus Plateaus und gleichförmigen Vertiefungen zusammengesetzt ist und die Morphologie hauptsächlich durch eine glatte Walze mit einer gewissen Rauhigkeit nach dem Galvanisieren gebildet wird, um eine Oberfläche mit einer Rauhigkeit von ungefähr zu bilden 1 µm auf der Beschichtungsoberfläche. Wie aus Fig. 1c ersichtlich, besteht die GI-Platte aus der äußersten reinen Zinkschicht, dem Stahlsubstrat und einer dünnen Hemmschicht in der Mitte, nämlich der Eisen-Aluminium-Legierungsphasenschicht FeAl3- oder Fe2Al5-Phase. Die Eisen-Aluminium-Legierungsphase verhindert die Diffusion von Eisen in die Zinkschicht. , um die Bildung einer relativ spröden Zink-Eisen-Legierungsphase in der Beschichtung zu vermeiden und dadurch die Haftung der Beschichtung sicherzustellen.
Mit feuerverzinkter Legierung beschichtetes Stahlblech (GA-Blech)

GA-Platte ist eine plattierte Stahlplatte mit einer Phasenschicht aus einer Zink-Eisen-Legierung, die durch Wärmebehandlung bei 500–550 °C nach dem Verzinken gebildet wird, sodass Eisen und Zink in der Stahlmatrix ineinander diffundieren und der Eisengehalt auf der Oberfläche der Beschichtung beträgt etwa 10 % (Massenanteil).

Die GA-Platte muss nach dem Galvanisieren wärmebehandelt werden, damit das Zink und das Eisen ineinander diffundieren, um eine Zink-Eisen-Legierungsphase zu bilden. Um die Legierungszeit zu verkürzen und die Sperrwirkung der Sperrschicht zu verringern, wird daher der Al-Gehalt in der Zinklösung höher sein als in der GI-Platte. Er sollte niedriger sein, im Allgemeinen bei etwa 0.13 %. Das Eisenelement in der Beschichtung verbessert das Gesamtkorrosionspotential und die Schweißbarkeit der Beschichtung, aber die Bildung der Zink-Eisen-Legierungsphasenschicht erhöht die Sprödigkeit der Beschichtung, und die Beschichtung neigt während des Verformungsprozesses zum Pulverisieren oder Abblättern, was wirkt sich auf die Lebensdauer des Formwerkzeugs aus.

Der Bildungsprozess der Zink-Eisen-Legierungsphasenschicht erhöht die Oberflächenrauheit der Beschichtung, verringert die Farbe und den Glanz, und die Oberfläche der Beschichtung wird grau und dunkel. Die größere Rauhigkeit erhöht die Lackierbarkeit der Beschichtung. Gleichzeitig weist die Beschichtungsoberfläche mit größerer Härte und Oberflächenrauhigkeit eine bessere Sand- und Kiesschlagfestigkeit auf. Daher hat GA-Platte eine bessere Korrosionsbeständigkeit, Schweißleistung, Beschichtungsleistung und Sandschlagfestigkeit als GI-Platte, aber die Umformleistung ist relativ schlecht und sie ist nicht so hell wie GI-Platte.

GA-Platten werden als Automobilplatten verwendet, die hauptsächlich in japanischen und koreanischen Autos verwendet werden. Die Produktion von GA-Platten hat strenge Produktionskontrollanforderungen für die plattierte Zink-Eisen-Legierungsphasenschicht, so dass die Prozesskontrollanforderungen relativ hoch sind und die Inlandsproduktion ausgereift ist.

Wie in Fig. 2a gezeigt, besteht die Oberfläche der GA-Plattenbeschichtung aus einer rauhen Zink-Eisen-Legierungsphase δ1p und einer kleinen Menge ξ-Phase. Wie in Fig. 2b gezeigt, ist die äußerste Schicht ein relativ lockerer säulenförmiger Kristall δ1p und eine dichtere δ1k-Schicht in der Nähe des Substrats. An der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat befindet sich eine etwa 1 µm dicke Г-Phasenschicht.

Feuerverzinktes Al-Zn-beschichtetes Stahlblech (GL-Blech)

Die Schmelztauch-Al-Zn-Beschichtung umfasst im Allgemeinen eine Galfan- oder GF-Beschichtung, die 5 % Al enthält, und eine Galvalume- oder GL-Beschichtung, die 55 % Al enthält. Gegenwärtig bezieht sich die Schmelztauch-Al-Zn-Beschichtung eines Endlosbandes im Allgemeinen auf einen Gehalt an 55.0 % Al und 43.4 % Zn. , 1.6 % Si Galvalume-Stahlplatte ist GL-Platte.

Aufgrund des hohen Aluminiumgehalts in der Beschichtung der GL-Platte hat die Beschichtung die Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit von Aluminium, und das Vorhandensein von Zink verleiht der Beschichtung kathodische Schutzeigenschaften. Derzeit werden GL-Platten im Allgemeinen als farbbeschichtete Platten im Bauwesen, in Automobilen, Haushaltsgeräten, in der Landwirtschaft und anderen Industrien verwendet und direkt in Schalldämpfern, Auspuffrohren, Kühlschrank-Rückwandplatinen, elektronischen Mikrowellenöfen, Wärmetauschern usw. verwendet.

Der Durchmesser der Flitter auf der Oberfläche der GL-Beschichtung beträgt im Allgemeinen 1–3 mm. Aufgrund der vielen Faktoren, die die Größe der Zinkblume beeinflussen, mit dem Unterschied im Gehalt an Legierungselementen in der Zinklösung oder der Abkühlgeschwindigkeit nach dem Plattieren, wird die Zinkblume der Beschichtung auch einen großen Bereich von Änderungen aufweisen. , Generell ist die Flittergröße auch in einem größeren Bereich von 0.2 bis 5.0 mm zulässig.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die GL-Beschichtung aus zwei Schichten besteht und die äußere Schicht eine Aluminium-Zink-Legierungsschicht ist, die aus einer aluminiumreichen festen Lösung von Dendriten und einer zinkreichen Phase zwischen den Dendriten besteht. Die innere Schicht ist eine intermetallische Aluminium-Zink-Eisen-Verbindungsschicht, die zwischen der Aluminium-Zink-Legierungsschicht und dem Stahlsubstrat angeordnet ist. Ähnlich der Struktur der GI-Beschichtung verhindert die innere intermetallische Aluminium-Zink-Eisen-Verbindungsschicht der GL-Beschichtung, dass Eisen in die Aluminium-Zink-Legierung eindringt. Schicht und erhöhen die Haftung der Beschichtung, während die Zugabe von Silizium das Wachstum der spröden intermetallischen Al-Zn-Fe-Schicht begrenzt.

Feuerverzinktes Aluminium-Magnesium-beschichtetes Stahlblech (ZnAlMg-Blech)

ZnAlMg-Platten stammen aus Japan. Aufgrund des Meeresklimas des Inselstaates und vieler Taifune und Erdbeben ist eine hohe Festigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit von Stahl erforderlich. Gleichzeitig sind Japans Ressourcen erschöpft und Angebot und Nachfrage an Rohstoffen für die Produktion knapp. Daher wurde eine ZnAlMg-Platte entwickelt, die die Korrosionsbeständigkeit verbessert und effektiv ist. Nutzen Sie Ressourcen, um Kosten zu senken und die Umwelt zu schonen.

Aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzungen von Aluminium und Magnesium in ZnAlMg-Blechen, die von verschiedenen Unternehmen entwickelt wurden, sind viele ZnAlMg-Bleche mit unterschiedlichen Zusammensetzungsverhältnissen erschienen. Beispielsweise hat Nissin Steel Produkte aus ZAM (Zn-6 % Al-3 % Mg), SuperDyma-Platten (Zn-11 % Al-3 % Mg) und ZnMgEcoprotect (Zn-1 % Al-1 % Mg) von Thyssen entwickelt , Corrender (Zn-2%Al-2%Mg) von voestalpine, Magnelis (Zn-3.7%Al-3.0%Mg) von ArcelorMittal und so weiter.

Die ZAM-Plattenbeschichtung besteht aus der äußeren Schicht und der Legierungsschicht an der Grenzfläche zwischen der äußeren Schicht und dem Substrat. Die äußere Schicht der Beschichtung besteht aus einer aluminiumreichen Phase und einer ternären eutektischen Phase aus Zn/Al/Zn2Mg, wie in Abbildung 4a und Abbildung 4b gezeigt. Die Korrosionsbeständigkeit der ZnAlMg-Beschichtung ist stark verbessert als die der GI-Beschichtung. Beispielsweise kann die Korrosionsbeständigkeit der ZAM-Plattenbeschichtung sogar das 16-fache der GI-Beschichtung erreichen.

In der ZnAlMg-Beschichtung ist Mg2Zn11 oder MgZn2 in der Kristallgrenze und im Dendritenspalt verteilt, was eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit spielt. Es hat eine gute Kantenkorrosionsbeständigkeit und gute Verarbeitbarkeit und ist für Baumaterialien geeignet. Aufgrund der hohen Härte seiner äußeren Oberfläche kann es auch dem Oberflächenverschleiß während des Umformprozesses widerstehen, was der Verwendung als umweltfreundliches und ressourcenschonendes beschichtetes Stahlprodukt zugute kommt.

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