Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
На практике цинкование обычно ведут при 450—460° С, так как при более низких температурах расплав цинка недостаточно жидкотекуч, что может привести к получению некачественных покрытий и повышенному расходу цинка.
Однако иногда цинкование приходится осуществлять при 480°С и более высоких температурах (особенно в случае крупногабаритных изделий). Это приводит к более интенсивному росту промежуточных железоцинковых соединений, увеличению толщины и хрупкости покрытия и самое главное к быстрому выходу из строя ванны цинкования.
Влияние температуры на структуру цинковых покрытий изучалось во многих работах, основные из них рассматривались выше. Главным результатом этих исследований было установление реакций двух типов между железом и расплавленным цинком в зависимости от температуры, чем и объясняется максимум нa температурной кривой скорости растворения железа.
Как известно, цинковое покрытие, полученное в расплаве цинка, состоит из слоя железоцинковых соединений, расположенных непосредственно на стальном основании, и слоя чистого цинка (η-фаза). Последняя фаза возникает при извлечении изделия из расплава.
Толщина покрытия в целом для сталей подобного химического состава при одинаковом состоянии их поверхности зависит от температуры расплава цинка, его состава, продолжительности цинкования, а также от скорости извлечения при условии одинакового способа извлечения.
Если в расплаве отсутствуют добавки, подавляющие рост интерметаллических соединений, то толщина слоя железоцинковых соединений зависит от температуры этого расплава и продолжительности пребывания в нем изделия и не зависит от скорости извлечения. Толщина слоя чистого цинка обусловлена скоростью извлечения изделия из расплава, температурой расплава и не зависит от продолжительности цинкования. С повышением температуры расплава и уменьшением скорости извлечения изделия из него слой чистого цинка уменьшается.
На рис. 50, а приведена микроструктура цинкового покрытия, полученного на стали 10 при 460° С. В слое покрытия имеются все структурные составляющие: Г-, δ1, ζ-, η-фазы. С увеличением температуры цинкования до 480°С (рис. 50,6) интенсивно растет ζ-фаза, которая в этом случае занимает большую часть покрытия. При этом увеличивается общая его толщина. Интенсивный рост ζ-фазы приводит к тому, что часть ζ-кристаллов внедряется в тонкий слой чистого цинка и иногда выходит на поверхность покрытия. Отделяющиеся или ветвеобразно расположенные ζ-кристаллы значительно уменьшают его пластичность. Коррозионная стойкость таких покрытий также снижается.
С изменением температуры цинкования резко изменяется структура покрытия и на низколегированных сталях (рис. 51). Так, в случае стали 15ГС покрытие, полученное при 465° С и продолжительности погружения 2 мин, состоит из большого слоя столбчатых ζ-кристаллов и слоя η-фазы, а полученное при 500° С — из тонкого слоя вытянутых нитеобразных кристаллов FeZn7 (δ1-фаза), переходящих в мелкую эвтектическую смесь (FeZn7+Zn). Слой ζ-кристаллов и η-фаза во втором случае отсутствуют.
С увеличением продолжительности выдержки в расплаве цинка также значительно увеличивается слой железоцинковых соединений, достигая максимальных значений при 500°С. По данным З. Меньшиковой и И. Серебряковой, аналогичная закономерность наблюдается также при цинковании в расплаве с добавкой 0,02 и 0,2% Al.
Следовательно, повышение температуры цинкования и увеличение продолжительности выдержки изделия в расплаве приводят к получению толстых покрытий в основном вследствие роста железоцинковых соединений. Пластичность таких покрытий низкая и при испытаниях на изгиб, удар и т. п. они легко откалываются. Включения железоцинковых кристаллов в слое чистого цинка ухудшают также коррозионную стойкость покрытия.