ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ЦИНКОВОГО ПОКРЫТИЯ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В РАСПЛАВЕ ТЕХНИГАЛЬВА

Авторы

  • Ольга Сергеевна Бондарева Самарский национальный исследовательский университет имени С.П. Королева https://orcid.org/0000-0002-4273-2483

DOI:

https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-4(50)-120-128

Ключевые слова:

горячее цинкование, цинковое покрытие, дросс, интерметаллид, Технигальва, система Fe ‒ Zn ‒ Ni, EDS-анализ, EBSD-анализ

Аннотация

При горячем цинковании так называемых «реактивных» сталей, содержащих около 0,1 % (по массе) кремния, наблюдается образование цинкового покрытия разной толщины и оттенка. Для контроля толщины цинкового покрытия на сталях широко используется технология Технигальва, представляющая собой микролегирование расплава цинка никелем в количестве 0,05 % (по массе). Несмотря на популярность рассматриваемой технологии, в некоторых случаях на поверхности покрытия образуются дефекты в виде налипших«крупинок». Целью настоящей работы было исследование структуры и фазового состава дефектов покрытия, образующихся в расплаве цинка с микродобавками никеля, а также анализ причин возникновения и поиск способов предотвращения их образования. Микроструктуру покрытия в области дефектов исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии. Показано, что качественное покрытие состоит из стандартных интерметаллических Г-, δ-и ζ-фаз, покрытых твердым раствором цинка η-фазой. В области дефекта в η-фазе наблюдаются включения правильной геометрической формы, расположение и размеры которых говорят о том, что они налипают на покрытие в момент извлечения изделия из расплава. Идентификацию фазового состава включений проводили с помощью EDS(energy-dispersiveX-rayspectroscopy)и EBSD(Electronbackscatterdiffraction)анализов. Установлено, что включения представляют собой ζ-фазу (изоморфную FeZn13), содержащую около 0,8 %(по массе) никеля. Показано, что основными причинами образования дефекта «крупинки» является появление в расплаве плавающих частиц отхода-дросса, вызванных загрязнением расплава цинка железом, а также локальное превышение рекомендуемой концентрации никеля. Предложены способы предотвращения дефектов рассматриваемого вида при горячем цинковании.

Биография автора

Ольга Сергеевна Бондарева, Самарский национальный исследовательский университет имени С.П. Королева

к.т.н., доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения

Библиографические ссылки

Che C. et al. Role of silicon in steels on galva-nized coatings. Acta Metallurgica Sinica (Eng-lish Letters). 2009;22(2):138–145.https://doi.org/10.1016/S1006-7191(08)60081-2

Tang N.-Y. Control of Silicon Reactivity in General Galvanizing. J.Phs Eqil and Diff.2008;29(4):337–344. https://doi.org/10.1007/s11669-008-9321-0

Kong G. et al. Review on progress of techni-galva. Chinese Journal of Chemical Physics. 2001;13:223–225.

Kania H. et al. Development of Bath Chemical Composition for Batch Hot-Dip Galvanizing ‒ A Review. Materials. 2020;13(18):4168. https://doi.org/10.3390/ma13184168

Lewis G.P., Pedersen J.G. Optimizing The Nickel-Zinc Process for Hot Dip Galvanizing. 2000:8.

He Z.-R. et al. Comparative on microstructure and properties of Zn and Zn-0.05Ni alloy coat-ings by hot-tip galvanizing. Cailiao Rechuli Xuebao/Transactions of Materials and Heat Treatment. 2013;34:152–156.

Shibli S.M.A., Manu R., Dilimon V.S. Effect of nickel-rich barrier layer on improvement of hot-dip zinc coating. Applied Surface Science.2005;245(1-4):179–185. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.10.007

Lee H.-J., Kim J.-S. Effect of Ni addition in zinc bath on formation of inhibition layer dur-ing galvannealing of hot-dip galvanized sheet steels. Journal of Materials Science Letters. 2001;20(10):955–957. https://doi.org/10.1023/A:1010953505679

Bondareva O.S., Rosenstein E.O., Dobychina O.S.Effect of a 0.05 % Nickel Addition to Zinc Melt on the Mutual Diffusion Coefficient of Iron and Zinc in the Formation of a Zinc Coat-ing. J. Surf. Investig. 2023;17(6):1282–1286. https://doi.org/10.1134/S102745102306006X

Chen Z.W. et al. Technigalva and other devel-opments in batch hot-dip galvanizing. JOM. 1992;44(1):22–26. https://doi.org/10.1007/BF03222746

Chen W. Dross Phases Formed in Galvanizing Baths Containing (0-0.1 wt’/, Nickel at 450’C. ISIJ International. 1993;33:307‒312.

Perrot P., Reumont G. Thermodynamic de-scription of dross formation when galvanizing silicon steels in zinc-nickel baths. JPE. 1994;15(5):479–482. https://doi.org/10.1007/BF02649398

Tang N.-Y. An alternative description of dross formation when galvanizing silicon steels in zinc-nickel baths. JPE. 1995;16(2):110–112.https://doi.org/10.1007/BF02664847

Tang N.-Y., Su X., Toguri J.M. Experimental study and thermodynamic assessment of the Zn ‒ Fe ‒ Ni system. Calphad. 2001;25(2):267–277.https://doi.org/10.1016/S0364-5916(01)00048-7

Bochvar N., Rokhlin L. Iron ‒ Nickel ‒ Zinc. Springer Materials. 2009;337–351.https://doi.org/10.1007/978-3-540-70890-2_17

Xuping Su et al. The zinc-rich corner of the Zn-Fe-Ni-Si quaternary system at 450 °C. Journal of Phase Equilibria. 2002;23(5):424–431.https://doi.org/10.1361/105497102770331370

Khaliq A. et al. Iron Intermetallic Compounds (IMCs) Formation Mechanism in the Molten Aluminium Zinc (Al-Zn) Coating Alloy. Teh. vjesn. 2024;31(2):460‒465.https://doi.org/10.17559/TV-20230523000660

Konishi T. et al. Structural and Mechanical Characterizations of Top Dross in a Molten Zinc Bath. ISIJ Int.2021;61(3):937–944. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-487

Chu R. et al. Fundamental research on recover-ing metals from hot-dip Zn –Al –Mg dross by supergravity separation. J. Iron Steel Res. Int. 2023;30(7):1324–1333. https://doi.org/10.1007/s42243-023-00989-3

Liu Q. et al. Hot-Dip Galvanizing Process and the Influence of Metallic Elements on Compo-site Coatings. J. Compos. Sci. 2024;8(5):160. https://doi.org/10.3390/jcs8050160

Bellini C. et al. Bath chemicalcomposition in-fluence on intermetallic phases damage in hot dip galvanizing. Procedia Structural Integrity. 2022;39:574–581. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.03.131

Reumont G., Perrot P., Foct J. Fractal evalua-tion of liquidus in the Fe-Zn-Ni system at 450 C.J Mater Sci Lett.1992;11(23):1611–1613. https://doi.org/10.1007/BF00740849

Marder A.R., Goodwin F.E. Defect identifica-tion and remediation in zinc coated steel sheet. The Metallurgy of Zinc Coated Steels. Elsevier. 2023:507–541. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99984-7.00001-4

Пат. 2647066 C1 USA Таблетка для горяче-го цинкования металлических изделий (варианты) испособ ееподготовки / Я.М. Ту-ровский, А.М. Туровский; опубл. 13.03.2018; бюл. No 8.

Bondareva O.S., Turovsky A.M., Turovsky Y.M. Application of Nickel Tablets in Hot-Dip Gal-vanizing for Silicon and Phosphorus Steel Re-activity Control. MSF.2020;992:689–694.https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.992.689

Ånes H. Characterizing minor phases in engi-neering alloys with averaging and dictionary indexing of EBSD patterns. In: Proceedings of the European Microscopy Congress 2020. Royal Microscopical Society. 2021. https://doi.org/10.22443/rms.emc2020.1441

Han K. et al. Experimental determination of phase diagram in the Zn ‒ Fe binary system. Journal of Alloys and Compounds.2018;737:490–504.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.11.320

Reumont G., Perrot P., Foct J. Thermodynamic study of the galvanizing process in a Zn –0.1 % Ni bath. Journal of materials science. 1998;33:4759‒4768.

Reumont G., De Figueiredo R.S., Foct J. Structural comparison between the Γ2-FeZn4com-pound obtained by mechanical alloying and the Γ2‒ Fe6Ni5Zn89galvanizing dross. Journal of Materials Science Letters. 1999;18(22):1879–1882. https://doi.org/10.1023/A:1006628112732

Bondareva O.S. et al. EDS + EBSD Phase Analysis of the Zinc Coating Formed on Steel in a Melt with Nickel Microadditives. J. Surf. Investig.2022;16(6):1069–1073.https://doi.org/10.1134/S1027451022060064

Su X., Tang N.-Y., Toguri J.M. Thermody-namic evaluation of the Fe –Zn system. Journal of Alloys and Compounds. 2001;325(1-2):129–136. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(01)01273-7

Загрузки

Опубликован

25.12.2024

Как цитировать

Бондарева, О. С. . (2024). ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ЦИНКОВОГО ПОКРЫТИЯ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В РАСПЛАВЕ ТЕХНИГАЛЬВА. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 1(4), 120–128. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-4(50)-120-128

Выпуск

Раздел

Металлургия и материаловедение

Похожие статьи

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)