Mechanizm powstawania powłoki cynkowanej ogniowo
Cynkowanie ogniowejest procesem reakcji metalurgicznej. Z mikroskopowego punktu widzenia na proces cynkowania ogniowego składają się dwie równowagi dynamiczne: równowaga cieplna i równowaga wymiany cynk-żelazo. Gdy stalowy przedmiot zanurza się w roztopionym cynku w temperaturze około 450 stopni, przedmiot obrabiany w temperaturze pokojowej pochłania ciepło cieczy cynkowej. Kiedy osiągnie temperaturę powyżej 200 stopni, interakcja między cynkiem i żelazem stopniowo staje się oczywista, a cynk wnika w powierzchnię żelaznego przedmiotu obrabianego.
W miarę jak temperatura przedmiotu obrabianego stopniowo zbliża się do temperatury cieczy cynkowej, na powierzchni przedmiotu obrabianego tworzą się warstwy stopu zawierające różne proporcje cynku i żelaza, tworząc warstwową strukturę powłoki cynkowej. W miarę upływu czasu różne warstwy stopu w powłoce wykazują różne szybkości wzrostu. W skali makro powyższy proces objawia się zanurzeniem przedmiotu obrabianego w cieczy cynkowej i zagotowaniem powierzchni cieczy cynkowej. Kiedy reakcja cynk-żelazo stopniowo się równoważy, powierzchnia cieczy cynkowej stopniowo się uspokaja. Obrabiany przedmiot podnosi się z poziomu cieczy cynkowej, a gdy temperatura przedmiotu obrabianego stopniowo spada poniżej 200 stopni, reakcja cynk-żelazo zatrzymuje się, tworzy się powłoka cynkowana ogniowo i określa się grubość.
Wymagania dotyczące grubości powłoki cynkowanej ogniowo
Czynnikami wpływającymi na grubość powłoki cynkowej są przede wszystkim: skład metalu nieszlachetnego, chropowatość powierzchni stali, zawartość i rozmieszczenie w stali pierwiastków aktywnych krzemu i fosforu, naprężenia wewnętrzne stali, wymiary geometryczne przedmiotu obrabianego oraz temperatura gorąca. - proces cynkowania zanurzeniowego.
Obecne międzynarodowe i chińskie standardy cynkowania ogniowego podzielone są na sekcje w zależności od grubości stali. Średnia grubość i lokalna grubość powłoki cynkowej powinna osiągnąć odpowiednią grubość, aby określić działanie antykorozyjne powłoki cynkowej. Przedmioty o różnej grubości stali wymagają innego czasu na osiągnięcie równowagi cieplnej i wymiany cynk-żelazo, różna jest także grubość utworzonej powłoki. Średnia grubość powłoki w normie opiera się na wartości doświadczenia w produkcji przemysłowej wyżej wymienionego mechanizmu cynkowania, a grubość lokalna to wartość empiryczna wymagana do uwzględnienia nierównomiernego rozkładu grubości powłoki cynkowej i wymagań dotyczących odporność powłoki na korozję.
Dlatego normy ISO, amerykańskie normy ASTM, japońskie normy JIS i chińskie normy mają nieco inne wymagania dotyczące grubości powłoki cynkowej, ale w większości są takie same.
Rola i wpływ grubości powłoki cynkowanej ogniowo
Grubość powłoki cynkowanej ogniowo określa skuteczność antykorozyjną platerowanych części. Szczegółowe omówienie można znaleźć w załączonych danych udostępnionych przez AmerykaninaCynkowanie ognioweStowarzyszenie. Użytkownicy mogą wybrać większą lub mniejszą grubość cynkowania niż standardowa.
W przypadku cienkich blach stalowych o gładkich powierzchniach poniżej 3 mm w produkcji przemysłowej trudno jest uzyskać grubsze powłoki. Ponadto grubość powłoki cynkowej, która nie jest współmierna do grubości stali, będzie miała wpływ na siłę wiązania pomiędzy powłoką a materiałem podstawowym oraz na jakość wyglądu powłoki. Nadmiernie gruba powłoka spowoduje, że powłoka będzie miała szorstki wygląd i będzie łatwo się łuszczyć, a platerowane części nie będą w stanie wytrzymać kolizji podczas transportu i montażu.
Jeśli w stali będzie więcej pierwiastków aktywnych, krzemu i fosforu, bardzo trudno będzie uzyskać cieńszą powłokę w produkcji przemysłowej. Dzieje się tak, ponieważ zawartość krzemu w stali wpływa na tryb wzrostu warstwy stopu pomiędzy cynkiem a żelazem, co powoduje wzrost warstwy stopu cynku i żelaza. Rośnie szybko i wypycha fazę ζ na powierzchnię powłoki, powodując, że powierzchnia powłoki staje się szorstka i matowa, tworząc ciemną powłokę o słabej przyczepności.
Dlatego, jak omówiono powyżej, istnieje niepewność co do wzrostu warstwy ocynkowanej. Często trudno jest uzyskać określony zakres grubości powłoki w rzeczywistej produkcji. Grubość podana w normie cynkowania ogniowego jest wartością empiryczną wygenerowaną w wyniku dużej liczby eksperymentów. Uwzględnia różne czynniki i wymagania i jest bardziej rozsądny.
