ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ЦИНКОВОГО ПОКРЫТИЯ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В РАСПЛАВЕ ТЕХНИГАЛЬВА
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-4(50)-120-128Ключевые слова:
горячее цинкование, цинковое покрытие, дросс, интерметаллид, Технигальва, система Fe ‒ Zn ‒ Ni, EDS-анализ, EBSD-анализАннотация
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.
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
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Ольга Сергеевна Бондарева

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.