60. Hur påverkar aluminium i smält zink varmförzinkning-?

Aluminium (A1) är en silverfärgad-vit metall med en ansikts-centrerad kubisk (FCC) kristallstruktur. Dess gitterkonstant mäter 404959,6 nm, atommassan är 26,8, smältpunkt 658 grader och kokpunkt 2000 grader. Kommersiella zinkprodukter innehåller inte aluminium, som avsiktligt tillsätts under varm-doppförzinkning. Denna process tjänar tre viktiga syften: att förbättra lystern på den galvaniserade stålrörets yta, förbättra flexibiliteten, modifiera mikrostrukturen hos järn{11}}zinklegeringsskiktet och neutralisera effekterna av järn i den smälta zinken. Detaljerna är följande: (1) Aluminium förbättrar ytglansen och flexibiliteten hos galvaniserade stålrör.
Teoretiskt sett skulle endast 0,02% aluminiumhalt i zinkbad vara tillräckligt för att uppnå detta mål. Emellertid, eftersom aluminium lätt oxiderar på zinkytan, tyder empiriska bevis på att tillsats av cirka 0,2 % aluminium är nödvändigt för att bibehålla den erforderliga 0,02 % nivån. Den starka affiniteten mellan aluminium och syre bildar ett aluminiumoxidskikt som effektivt blockerar syrediffusion och skyddar både det underliggande smälta aluminiumet och zinken från oxidation. Denna skyddsmekanism förhindrar även oxidation av andra metallelement i zinkbadet. Som är välkänt producerar zinkoxidation gul zinkoxid, och bly- och kadmiumoxider uppvisar liknande gulaktiga nyanser. Utan aluminiums skyddande roll skulle den galvaniserade ytan bli kraftigt färgad med gula föreningar, vilket avsevärt äventyrar dess lyster. Därför är det viktigt att tillsätta en lämplig mängd aluminium vid varmförzinkning- för att uppnå en ljus finish. Dessutom ger en 0,2 % aluminiumhalt i zinkbadet inte bara optimala dekorativa mönster utan säkerställer också exceptionell flexibilitet i det galvaniserade lagret.
American Society for Testing Materials (ASTM) rekommenderar dock att aluminium inte ska användas som en vit metalltillsats, och om det används bör dess innehåll begränsas till mindre än 0,01 %.
(2) Förändring av mikrostrukturen hos galvaniserade skikt Teoretiskt sett är en aluminiumhalt på 0,2-0,3 % i smält zink tillräcklig för att modifiera mikrostrukturen hos galvaniserade skikt. Men i praktisk produktion reagerar aluminium lätt med syre i den smälta zinken, vilket leder till dess förbrukning. För att bibehålla målaluminiumhalten måste cirka 1,5%-3,5% aluminium tillsättas. För att visa hur aluminiuminnehållet påverkar mikrostrukturen analyserar vi förändringarna från låga till höga aluminiumkoncentrationer: En ökning av aluminiuminnehållet med 0,05 % förbättrar ytglansen på det galvaniserade lagret men har ingen effekt på dess mikrostruktur. Det galvaniserade skiktet behåller alltså samma sammansättning som det som framställs av ren zinkvätska, bestående av ett vidhäftande skikt (Fas a), ett mellanskikt (Fas Y), ett lätt sprucket gallerskikt (Fas 81), och ett flytskikt (Fas S) av ren zink (Fas n). Den viktigaste skillnaden ligger i fasernas distinkta kristallina morfologi jämfört med ren zinkvätska.
När aluminiuminnehållet i zinkvätska är 0,1%, är kristallisationen av det flytande skiktet (3-fas) i form av ett stort block, och det är inte ett kontinuerligt skikt, utan ett slags separerade inneslutningar.
När aluminiumhalten i zinkvätska är 0,15 % är fördelningen av det flytande skiktet (fas 5) inte ett kontinuerligt skikt, utan några större, separerade kristallina kluster, och endast gallerskiktet (fas 81) uppvisar en något tätare struktur.
När aluminiumhalten i zinkbadet når 0,24% blir legeringseffekten mycket effektiv för att förhindra korrosion. Om zinkbadet hålls vid 440 grader under 1 timmes plätering, observeras ingen reaktion vid avlägsnande och inspektion. Följaktligen består det galvaniserade skiktet på provet enbart av ett rent zinkskikt. Detta beror på att aluminium reagerar med stålröret för att bilda en FeAl3 (eller Fe2AlO) sammansatt film, som hämmar diffusionen av järnjoner mot zinkskiktet.
Som visats ovan är aluminiuminnehållet en nyckelfaktor för att förändra det galvaniserade lagrets mikrostruktur. När aluminiuminnehållet är fixerat påverkar andra processparametrar-inklusive zinknedsänkningstid, fluiditet (som visas i figur 3-5) och temperatur- också zinkskiktets mikrostruktur. Därför styrs samspelet mellan dessa tre faktorer vid varmförzinkningsproduktion av processspecifikationerna. Endast genom att strikt följa de specificerade driftsförhållandena kan det önskade galvaniserade skiktet uppnås.
(3) Effekten av järn i zinkbad kompenseras eftersom aluminium kan kombineras med järn i zinkbad för att bilda tre föreningar, nämligen FeAl, FeAl2 och FeAl3, vilket minskar effekten på galvaniserad beläggning.