¿Cuál es la cantidad de zinc ordinario que se utiliza en las tiras de acero durante el galvanizado en caliente? ¿Cuál es el principio del galvanizado en caliente?
Principios del galvanizado en caliente
1. Principios del galvanizado en caliente 1. Principios de difusión metálica del zinc y formación de capa galvanizada
La galvanización en caliente de superficies de acero es un proceso de reacción y difusión entre metal sólido y metal líquido. Desde principios del siglo pasado, muchos estudiosos se han dedicado a la investigación teórica en esta área. La mayoría de ellos partieron del estudio de la cinética de la reacción hierro-zinc para descubrir los factores importantes que determinan la estructura de la capa de difusión y la estructura de la capa de difusión. interrelaciones entre los factores y determinar el patrón de crecimiento de la capa de difusión.
Las investigaciones han demostrado que a una determinada temperatura, el espesor de la capa de difusión depende principalmente del tiempo de difusión, que se puede expresar mediante la siguiente fórmula:
y2=2Pt
donde y ----- Espesor de la capa de difusión, micras
t---- Tiempo de difusión, horas;
2P---Coeficiente, micras2/hora
Se puede ver en la Ecuación 2-1 que a una temperatura determinada, el espesor de la capa de difusión depende principalmente del tiempo de difusión. Se puede observar que a una temperatura determinada, el espesor de la capa de difusión aumentará parabólicamente según el tiempo de difusión.
Cuando un metal refractario se disuelve en un metal refractario, la situación se complica porque un lado de la capa de difusión crece mientras el otro lado se disuelve en el metal líquido. En este punto, la concentración en la interfaz de la capa de difusión en estudio puede cambiar. Por tanto, el patrón de crecimiento se desvía de la parábola. La ley parabólica sigue siendo cierta sólo cuando el metal líquido está saturado con el material fundido, o cuando la solubilidad del metal insoluble en el metal soluble es generalmente modesta (por ejemplo, debido a una gran diferencia en el punto de fusión).
En el estudio de la difusión mutua hierro-zinc, sólo г se ajusta a la parábola. Esto se debe a que esta fase no está en contacto directo con el soluto metálico y tiene los límites más definidos (es decir, la composición en los límites no cambia).
En todos los casos, y2 y t permanecen lineales. Por tanto, el parámetro medio 2P de cada parábola depende de la tangente de la inclinación entre esta parábola y el eje t. Utilizando el valor de 2P para cada temperatura diferente, es posible estudiar el cambio en el coeficiente de difusión con la temperatura.
Cuando un metal sólido insoluble reacciona con un metal líquido soluble, la secuencia de formación de la capa de fase intermedia no siempre es consistente con las condiciones de equilibrio en la superficie de contacto. estructuralmente y no es la fase más soluble del sistema en términos de composición. En este sentido, los estudios sobre la reacción hierro-zinc han confirmado que hay dos procesos básicos que tienen lugar durante la formación de la fase intermedia de la capa de difusión (es decir, la capa de aleación en el recubrimiento de zinc): primero, el hierro se disuelve en el zinc, y en segundo lugar, el hierro se disuelve en zinc para formar compuestos metálicos.
1. El proceso de disolución del hierro en líquido de zinc.
Durante el galvanizado en caliente, los átomos de hierro entran en el líquido de zinc para formar una solución con una determinada concentración. Si la concentración de la solución es menor que la concentración de saturación a esta temperatura (el tiempo de zincado es corto), no se producirá ninguna fase sólida durante esta reacción. Por lo tanto, cuando se retira una muestra de hierro del baño de zinc, los cristales en su superficie son un cristal de dios (FeZn7 Zn) o un cristal de dios mezclado con un exceso de cristales de FeZn7 uniformemente distribuidos. Si la concentración de hierro disuelto en la solución de zinc es mayor que la concentración de saturación a esa temperatura (mayor tiempo de galvanización), entonces se deberían formar cristales de FeZn7 y crecer durante la reacción. Evidentemente, el crecimiento de esta fase debe partir de la superficie del hierro. Al mismo tiempo, algunos cristales individuales de FeZn7 se desprenderán de la superficie del hierro y se disolverán en el líquido de la aleación, generalmente con la cantidad de material disuelto por unidad de tiempo Dq/dt como velocidad de disolución.
2. El proceso de formación del compuesto metálico Fe5Zn21
El proceso de formación del compuesto metálico Fe5Zn21 obviamente se puede realizar en paralelo con el primer proceso y no tiene relación directa, porque este es no es un proceso de difusión sino un proceso de difusión. Es un proceso de reacción pura. Se ha demostrado que el compuesto Fe5Zn21 no se forma inicialmente, sino que aparece al menos con el tiempo. Este tiempo de retraso generalmente se denomina período de incubación t, y su recíproco 1/t se denomina tasa de formación del compuesto Fe5Zn21.
En determinadas condiciones de galvanización en caliente, el espesor de la capa de aleación y la estructura de la capa galvanizada dependen en gran medida del contraste entre la velocidad de disolución del hierro y la velocidad de formación de compuestos metálicos. .
Si la velocidad de disolución del hierro en zinc es igual o ligeramente mayor que la velocidad de formación de Fe5Zn21, entonces cuando la muestra se sumerge en zinc líquido, el hierro se disolverá en zinc lo antes posible y se formará. con cristal FeZn7*** cristal. Poco después se forma el compuesto Fe5Zn21, que impide en gran medida una mayor disolución del hierro. Si la velocidad de disolución del hierro en zinc es mucho mayor que la velocidad de formación de Fe5Zn21, entonces la velocidad de reacción para formar Fe5Zn21 en la superficie de la muestra se reducirá considerablemente, porque el elemento hierro en la superficie de la muestra que está en contacto con el zinc El líquido pronto se perderá en la solución. De esta manera no se formará el compuesto Fe5Zn21. Si la tasa de formación de Fe5Zn21 es mayor que la tasa de disolución del hierro, al comienzo de la galvanización, se forma primero Fe5Zn21 y se impide una mayor disolución del hierro. En este caso, la capa de aleación del recubrimiento de zinc puede tener sólo un cristal de Fe5Zn21. La práctica ha demostrado que es posible formar una estructura de este tipo incluso si el tiempo de galvanización es corto.
Hasta ahora, sólo hemos comentado el proceso que se produce cuando el acero se galvaniza en caliente en zinc puro. Dado que la unión entre el compuesto metálico Fe5Zn21 y la base de acero es muy débil, la formación de Fe5Zn21 es muy perjudicial para la adhesión del recubrimiento de zinc.
2. Estructura y propiedades de la capa galvanizada
Muchos estudiosos se han dedicado a la investigación de los diagramas de sistemas de aleaciones hierro-zinc durante mucho tiempo hasta finales de los años 1930, principalmente por Syrah. El trabajo de Schramm dio como resultado cambios significativos en el diagrama de estado de hierro-zinc, que todavía se utiliza en la actualidad (consulte la Figura 6-1). Consulte la Figura 6-1).
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2009-7-24 23:26
Figura 6-1 Diagrama del sistema de aleación hierro-zinc
Se puede ver en el diagrama de estado que cuando la temperatura de galvanización está en el rango de 450 ~ 670 ℃, las capas de fases formadas, a partir del hierro, son:
(1) α solución sólida, que Es la disolución del zinc que se forma en el hierro. A una temperatura de 450°C, el contenido es de aproximadamente 6. Esta capa contiene fase г, que precipita una fina dispersión cuando se enfría a temperatura ambiente
(2) mezcla cristalina de α г
(3) fase г; Es una fase metálica intermedia basada en el compuesto Fe5Zn21;
(4) Una mezcla de cristales encapsulados de δ1;
(5) Fase δ1, que es una fase metálica intermedia basada en la fase FeZn7 (6) δ1, que es una fase metálica intermedia basada en FeZn7 y la fase
(7) δ1, que es una fase metálica intermedia basada en FeZn7; Fase metálica;
(6) fase δ1 y mezcla peritectica de fase ξ;
(7) fase ξ, que es una fase metálica intermedia basada en FeZn13;
(8) fase eta, que consiste en zinc casi puro en solución sólida con trazas de hierro (0,003).
En la producción de galvanizado en caliente, la estructura del recubrimiento realmente obtenido no necesariamente contiene las ocho fases de recubrimiento anteriores. La práctica ha demostrado que cuando las piezas revestidas se sumergen en la solución de zinc durante un corto tiempo, no se formará una solución sólida α. Además, los cristales α г***, los peritecticos г δ1 y los peritecticos δ1 ξ solo pueden formarse a temperaturas de 623°C, 672°C y 530°C respectivamente. Por lo tanto, la capa de cuatro fases anterior no se forma en el rango de temperatura de galvanización de 450-470°C. Por el contrario, sólo se pueden formar capas de cuatro fases: fase γ, fase δ1, fase ξ y fase eta. Cuando el tiempo de inmersión del zinc es muy corto, como aproximadamente 5 segundos, no se formará la fase γ, la fase eta está casi compuesta de zinc puro, también conocida como capa de zinc puro, y la capa de aleación de zinc-hierro solo tiene la Fase δ1 y fase ξ. Los parámetros estructurales y las propiedades de cada capa de fase se muestran en la Tabla 6-1.
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Tabla 6-1 Estructura cristalina y propiedades de varias capas de aleaciones de hierro y zinc
Nombre de fase
Fórmula molecular
Nombre de fase
Fórmula molecular
Contenido de hierro
Estructura cristalina
Microdureza HD
Propiedades
Peso atómico ()
Peso ()
α
Solución sólida de zinc en hierro
-
80~100
Cubo centrado en el cuerpo
150
г
Fe5Zn21
23,2~31,1