» » Механизм процесса и режимы термической обработки оцинкованных изделий
11.02.2017

Еще в 1925 г. Шулер описал способ «Гальванилинг», па которому стальная проволока после горячего цинкования сразу же попадала в муфелькую печь, где нагревалась при 620—710°С в течение 15 с. Позже им приведены данные о производстве стальных оцинкованных листов этим способом. После цинкования листы подвергали термической обработке при 650°С или более высокой температуре в зависимости от размера листа, скорости его движения, длины печи и т. п. Цинковое покрытие, полученное по способу «Гальванилинг», полностью состоит из железоцинкового сплава. Среднее содержание железа в таком покрытии составляет от 7,6 до 8,5 %, но возможно и более высокие (до 10 %).
Оцинкованные таким способом листы имеют серебристо-серую поверхность, которая хорошо окрашивается и легко подвергается другим видам декоративной отделки.
По данным патента термическую обработку оцинкованных изделий рекомендуют проводить при температуре ~ 650°С в течение 10 с.
А.В. Смирнов оптимальным режимом термической обработки цинковых покрытий, полученных в расплаве, считают нагрев до 490—570°С с выдержкой 10—20 с. При этом хрупкая ζ-фаза заменяется относительно менее хрупком δ1-фазой.
Согласно патентуй изделие следует нагревать в течение 3—30 с при температуре 450—800°С в период прохождения через нагревательное устройство.
Шнедлер рекомендовал после нанесения на полосу слоя цинкового покрытия 113 расплава подвергать ее термической обработке при 482—510°С в течение времени, достаточного для того, чтобы атомы железа продиффундировали к поверхности покрытия. Содержание железа в таком покрытии составляет 8—12 %.
Позже он сообщил о влиянии содержания добавки алюминия в расплаве цинка на скорость формирования железоцинкового сплава (скорость сплавления) при термической обработке горячеоцинкованной полосы. Было установлено, что оптимальная температура сплавления повышается с увеличением содержания алюминия в расплаве цинка; для покрытий, полученных в расплаве, содержащем 0,15—0,20 % Al, сплавление происходит наиболее быстро при 540—565°С. Шнедлер также сообщил, что время, необходимое для сплавления, увеличивается с повышением содержания алюминия в расплаве цинка.
Мехлер и Росфусс предлагают термическую обработку оцинкованной полосы проводить при 540—705°С.
Смит и Батц изучали процесс образования железоцинковых сплавов при термической обработке горяче-оцинкованной полосы (по способу «Гальванилинг»). При этом особое внимание уделялось влиянию на этот процесс добавки алюминия в расплаве цинка, толщины покрытия, типа стали (кипящая или раскисленная алюминием) и ее температуры на входе в ванну цинкования. Они установили, что при термической обработке в области температур 450—650°С время, необходимое для полного превращения покрытия в слом сплава, увеличивается с повышением содержания алюминия в расплаве цинка, с ростом толщины покрытия, а также с повышением температуры стали на входе в ванну цинкования.
Линии цинкования полосы и листов но способу «Гальванилинг» работают в США, Японии, Швеции и других странах. Термическую обработку оцинкованной полосы проводят обычно при 650°С в течение нескольких секунд.
В работе приведены широкие экспериментальные и практические данные по термической обработке цинковых покрытий, полученных в расплаве цинка и электролитическим методом в электрическом печи сопротивления и в индукторе. В этих экспериментах диффузионный отжиг оцинкованных образцов в электрической камерной печи проводили при 450, 500, 550 и 600°С продолжительностью 5, 10, 20 и 30 мин. Диффузионный отжиг оцинкованных в расплаве образцов в высокочастотном электромагнитном поле проводили при 450, 500, 550, 600 и 650°С с выдержкой от 1 до 10 мин.
Таким образом, режим термической обработки оцинкованных изделий определяется в каждом конкретном случае в зависимости от вида изделия, толщины цинкового покрытия и требуемых свойств оцинкованного изделия.
В процессе термической обработки в результате взаимной диффузии железа и цинка происходит перестройка структурных составляющих цинкового покрытия, полученного в расплаве цинка. Верхний слой покрытия (η-фаза), содержащий около 0,003—0,005 % (по массе) Fe, в процессе отжига насыщается им до 7—15 % (по массе) и превращается в железоцинковый слой. Одновременно происходит перестройка и других структурных составляющих покрытия. В результате многофазное покрытие после термической обработки приобретает структурную однородность. При термической обработке электролитических цинковых покрытий также происходит образование железоцинковых фаз; при этом структура и свойства покрытия значительно изменяются.
Процесс термической обработки изделий, оцинкованных в расплаве цинка, достаточно широко используется на практике.
Следует отметить, что после термической обработки цинковое покрытие, даже на изделиях сложной конфигурации, становится гладким, равномерным по толщине, структурно однородным. При этом прочность сцепления его CO стальной основой возрастает.
По данным «Скандинавиан Лед Зинк Асс.» (Швеция), после отжига покрытие состоит полностью из интерметаллического соединения FeZn7 и имеет повышенную стойкость в атмосфере, содержащей SO2. В зависимости от условий цинкования и режима термической обработки цвет покрытия меняется от темно- до серебристо-серого. В случае цинкования кремнийсодержащих сталей такая обработка обеспечивает ровную окраску покрытия.
Большой практический интерес представляет термическая обработка легированных цинковых покрытий. После такой обработки покрытия представляют собой структурнооднородный коррозионностойкий сплав. На поверхности легированных цинковых покрытий возникает защитная пленка сложного состава. Защитные свойства у таких покрытий значительно повышаются.
Для диффузионных легированных цинковых покрытий особенно ярко выражено затухание коррозии во времени.