» » Краткие сведения о термической обработке цинковых покрытий
12.12.2014

Еще в 1925 г. Шулер описал способ Galvannealing: стальная проволока после выхода из ванны с расплавом цинка сразу же попадала в муфельную печь, где нагревалась в течение 15 сек при 620—710° С.
В более поздних работах тот же Шулер сообщил сведения о производстве стальных оцинкованных листов этим способом. Вначале на стальные листы наносили слой цинка из расплава, а затем в отличие от «горячего» цинкования их не охлаждали, а нагревали в печи при 650° С или более высокой температуре в зависимости от размера листа, скорости его движения, длины печи и т. д. Оцинкованные таким способом листы имели серебристо-серую поверхность, хорошо воспринимали краску и легко подвергались декоративной отделке других видов.
По мнению автора, для покрытия, полученного этим способом, характерно то, что оно целиком состоит из железоцинкового сплава и при этом отличается более прочным сцеплением с железной основой благодаря изменению фазового состава. Среднее содержание железа в таком покрытии составляет от 7,6 до 8,5%. Возможно и более высокое содержание железа, но если оно превышает 10%, то ухудшается сопротивление покрытий атмосферной коррозии.
А. В. Смирнов считает, что при обычном процессе цинкования жидким методом получить пластичное покрытие нелегко. Лучшее с этой точки зрения покрытие получается в ваннах с добавкой алюминия, но толщина его недостаточна и оно нe удовлетворяет многим условиям эксплуатации. Однако последующей термической обработкой можно существенно изменить строение покрытий и обеспечить их необходимую пластичность при значительной толщине.
Термической обработке, по мнению автора, целесообразно подвергать покрытия, полученные из нелегированных алюминием цинковых ванн или (что лучше) из ванн с добавкой 0,05% Al. Оптимальным режимом обработки А. В. Смирнов считает нагрев до 490—570° С с выдержкой 10—20 сек и охлаждение на воздухе. При этом хрупкая ζ-фаза заменяется относительно менее хрупкой δ1-фазой. Покрытие приобретает при этом зернистое строение и матово-серую шероховатую поверхность.
Шнедлер для получения на стальной ленте практически однофазного покрытия, представляющего собой железоцинковый сплав, рекомендует после нанесения на ленту слоя цинка из расплава подвергать ее термической обработке при 482—510° С в течение времени, достаточного для того, чтобы атомы железа проникли к поверхности покрытия. Содержание железа в таком покрытии колеблется от 8 до 12%. На поверхность такого покрытия хорошо наносится краска.
Мехлер и Росфусс предлагают термическую обработку оцинкованной ленты производить при 540—705°С.
В Японии запатентован метод, по которому извлеченные из расплава цинка изделия из железа и стали сначала пропускают через валки для уплотнения покрытия, а затем это покрытие нагревают пламенем продукта разложения NH3 при температуре ~ 650° С в течение 10 сек. В результате сцепление цинкового покрытия с поверхностью изделия увеличивается на 20—40%.
В другом японском патенте описан процесс, при котором железная пластинка с цинковым покрытием, полученным из расплава, в течение 3—30 сек проходит через нагревательное устройство, где она нагревается до 450—800° С газовым пламенем или каким-либо другим способом. В результате цинковое покрытие вновь расплавляется и происходит дополнительное взаимодействие расплава цинка с поверхностью пластинки. Затем пластинка проходит через охлаждающее устройство, где охлаждается со скоростью 200—400 град/мин. В результате такой обработки, по мнению авторов, значительно повышается коррозионная стойкость покрытия.
Из литературы известно об эксплуатации в США и Швеции линии цинкования полосы и листов по способу Galvannealing, где процесс диффузионного отжига оцинкованных в расплаве изделий проводится в течение нескольких секунд при 650° С.
По данным фирмы Scandinavian Lead Zinc Association (Швеция, Стокгольм), после отжига покрытие состоит полностью из интерметаллического соединения FeZn7 и имеет повышенную стойкость в атмосфере, содержащей SO2. В случае цинкования сталей, содержащих значительные количества кремния, такая обработка обеспечивает и ровную окраску покрытия.
В наших работах процесс диффузионного отжига цинковых покрытий изучали на оцинкованной различными способами низкоуглеродистой стали следующего состава: 0,14% С; 0,52% Mn; 0,18% Si; 0,035% S; 0,028% Р; 0,075% Cr; 0,020% Ni.
Образцы перед нанесением покрытия проходили обычные подготовительные операции (обезжиривание, травление, декапирование, промывку, флюсование и т.д.).
Цинкование в расплаве цинка (марка Ц-0) производили при 460±5° С. В качестве добавки в расплав вводили алюминий в количестве 0,04—0,05 и 0,11— 0,13%.
Электролитическое цинкование производили в электролите состава: 430 г/л ZnSO4; 100 г/л Na2SO4; 40 г/л (NH4)2SO4; 45 г/л KAl (SO4)2 при плотности тока 2 а/дм2. Толщина осаждаемого слоя покрытия составляла 60—70 мкм.
Диффузионный отжиг цинковых покрытий, полученных в расплаве, производили в электрической печи сопротивления и в высокочастотном электромагнитном поле (индукционный нагрев), а электролитических цинковых покрытий — только в электрической печи сопротивления.
Принципиальные схемы установок для диффузионного отжига оцинкованных образцов приведены на рис. 68 и 69. Температуру нагрева образца в процессе диффузионного отжига измеряли с помощью хромель-алюмелевой термопары, которую приваривали к образцу.
Краткие сведения о термической обработке цинковых покрытий
Краткие сведения о термической обработке цинковых покрытий