vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2023-4(46)-79-87vsgiu-114Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ФЛЮСА ZnCl2–NH4Cl НА ФОРМИРОВАНИЕ ЦИНКОВОГО ПОКРЫТИЯINFLUENCE OF FLUX MODIFICATION BASED ON ZNCL2-NH4CL ON THE FORMATION OF ZINC COATING ON STEELhttps://orcid.org/0000-0002-4273-2483БондареваОльга СергеевнаBondarevaOlga

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

 

 

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Metal Technology and Aviation Materials Science

osbond@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6330-5758ДобычинаОльга СергеевнаDobychina,Olga

аспирант кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения, руководитель отдела научно-технических разработок в области антикоррозионной защиты ОАО «Завод Продмаш"

graduate student of the Department of Metal Technology and Aviation Materials Science, Head of the department of scientific and technical developments in the field of anti-corrosion protection of Prodmash Plant

o.dobychina@zvpm.ruhttps://orcid.org/0009-0004-9411-8196ПономаревВладимир ГеоргиевичPonomarevVladimir

к.х.н., директор по техническому развитию

Cand. Sci. (Chem.), Director of Technical Development

pvg@promchim.comhttps://orcid.org/0009-0006-5409-2520ВдовинаЕлизавета ЕвгеньевнаVdovinaElizaveta

студент

 student

Elizabeth.Elizabeth2002@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0005-8800-8318ЛазунинаДарья ИгоревнаLazuninaDaria

студент

student

daralazunina@gmail.comСамарский национальный исследовательский университет им. С.П. КоролеваРоссияSamara National Research UniversityRussian FederationООО «Промхимпермь»Россия«Promkhimperm LLC»Russian FederationСамарский национальный исследовательский университет им. С.П. КоролеваРоссияSamara National Re-search UniversityRussian Federation202329122023047987Copyright © Бондарева О.С., Добычина О.С., Пономарев В.Г., Вдовина Е.Е., Лазунина Д.И., 20252025Бондарева О.С., Добычина О.С., Пономарев В.Г., Вдовина Е.Е., Лазунина Д.И.Bondareva O., Dobychina, O., Ponomarev V., Vdovina E., Lazunina D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/114

Основным этапом подготовки поверхности для горячего цинкования является операция флюсования. Погружение изделий во флюс обеспечивает очистку от пленок оксидов и активирует поверхность, обеспечивая связь между основным металлом и цинковым покрытием. Целью настоящей работы является сравнение пяти модификаций наиболее популярного флюсового состава на основе ZnCl2 и NH4C1 производства ООО «Промхимпермь» с импортным образцом производства Испания, а также выявление влияния модифицирующих компонентов составов на качество оцинковки изделий. Образцы погружали в раствор флюса, подогретого до 50 °С, выдерживали в растворе в течение 15 минут, затем сушили. Исследование структуры и элементного анализа образцов флюсов, высушенных на стальной поверхности, изучали на сканирующем электронном микроскопе TESCAN VEGA SB, равномерность распределения элементов оценивали картированием, проведенным методом энергодисперсионного микроанализа с помощью приставки INCA-act. Для определения смачивающей способности флюсов были проведены измерения краевого угла смачивания по методу «лежащей капли». Смачивание и растекание цинкового расплава по офлюсованной стали оценивали по чистоте отверстий (процинковке) на образцах. Установлено, что все представленные флюсы обладают хорошими смачивающими свойствами. У большинства флюсов выражен «морозный» рисунок кристаллизации хлорида цинка. Все модифицирующие компоненты флюсов (за исключением марганца) распределяются по поверхности равномерно. Визуальная оценка качества цинкового покрытия, формирующегося после флюсования различными составами, показала, что наилучшая процинковка отверстий диаметром 10 мм обеспечивается после флюсов с соотношением основных компонентов: 21 % ZnCl2 – 20 % NH4Cl. Флюс с более полной сорбцией примесей позволил получить чистое подвесное отверстие диаметром 4 мм.

The main stage of surface preparation for hot-dip galvanizing is the fluxing operation. Immersing products in flux removes oxide films and activates the surface, providing a bond between the base metal and the zinc coating. The purpose of this work is to compare five modifications of the most popular flux composition based on ZnCl2 and NH4C1 produced by Promkhimperm with an imported sample produced in Spain, as well as to identify the influence of the modifying components of the compositions on the quality of galvanized products. The samples were immersed in a flux solution heated to 50 °C, kept in the solution for 15 minutes, and then dried. The study of the structure and elemental analysis of flux samples dried on a steel surface was studied on a TESCAN VEGA SB scanning electron microscope, with the uniformity of element distribution assessed by mapping carried out by energy-dispersive microanalysis using the INCA-act attachment. To determine the wetting ability of fluxes, contact angle measurements were carried out using the “seated drop” method. The wetting and spreading of zinc melt over fluxed steel was assessed by the cleanliness of the holes (zinc plating) on the samples. It has been established that all presented fluxes have good surface wetting properties. Most fluxes have a frosty crystallization pattern of zinc chloride. All modifying components of fluxes, with the exception of manganese, are distributed evenly over the surface. A visual assessment of the quality of the zinc coating formed after fluxing with various compositions showed that the best galvanization of holes with a diameter of 10 mm is provided after fluxes with the ratio of the main components: 21 % ZnCl2 – 20 % NH4Cl. A flux with more complete sorption of impurities made it possible to obtain a clean hanging hole with a diameter of 4 mm

горячее цинкованиефлюсованиефлюссмачиваниерастеканиекраевой уголцинковое покрытиекартированиеhot-dip galvanizingfluxingfluxwettingspreadingcontact anglezinc coatingmappingReferencesЗнаменский Ю.П. Цинкование погружением (Hot-dip). Интернет-обзор по современным методам горячего цинкования. Обнинск, 2012:546.Znamenskii Yu.P. Dip galvanizing (Hot-dip). Online review of the modern method of hot-dip galvanizing. Obninsk, 2012:546. (In Russ.).Marder A.R., Goodwin F.E. the metallurgy of zinc coated steels. Elsevier Inc. All rights reserved. 2023:590. https://doi.org/10.1016/C2020-0-04502-0Marder A.R., Goodwin F.E. The Metallurgy of Zinc Coated Steels. Elsevier Inc. All rights re-served. 2023:590. https://doi.org/10.1016/C2020-0-04502-0Sjoukes F. Chemical reactions in fluxes for hot dip galvanizing. Anti-Corrosion Methods and Materials. 1990;37(4):12–14. https://doi.org/10. 1108/eb007267Sjoukes F. Chemical reactions in fluxes for hot dip galvanizing. Anti-Corrosion Methods and Materials. 1990;37(4):12–14. https://doi.org/10. 1108/eb007267Xu J., Li B., Mi X. Research progress of Hot Dip-galvanizing fluxing on steel. Hans Journal of Chemical Engineering and Technology. 2013;6(3):71–77. https://doi.org/10.12677/ HJCET.2016.63009Xu J., Li B., Mi X. Research progress of Hot Dip-galvanizing fluxing on steel. Hans Journal of Chemical Engineering and Technology. 2013;6(3):71–77. https://doi.org/10.12677/ HJCET.2016.63009Zhu X., Shen Y., Ge Y., Zhang S. Effect of hot dip plating process parameters on microstructure and properties of zinc – 10 % aluminum – mischmetal alloy coated for bridge cable steel wire. Metals. 2022,(12):1257. https://doi.org/10.3390/ met12081257Zhu X., Shen Y., Ge Y., Zhang S. Effect of Hot Dip Plating Process Parameters on Microstruc-ture and Properties of Zinc–10%Aluminum–Mischmetal Alloy Coated for Bridge Cable Steel Wire. Metals. 2022,(12):1257. https://doi. org/10.3390/met12081257Li Z., Peng H., Xie A. Effect of KCl–ZnCl2 Ball-Milling Fluxing on Microstructure and Corrosion of Iron Ingot Hot-Dip Zinc Coating. Metallurgical and Materials Transactions A. 2023;7. https://doi.org/10.1007/s11661-023-07051-7Li Z., Peng H., Xie A. Effect of KCl–ZnCl2 Ball-Milling Fluxing on Microstructure and Corrosion of Iron Ingot Hot-Dip Zinc Coating. Metallurgical and Materials Transactions A. 2023;7. https://doi.org/10.1007/s11661-023-07051-7Boonyongmaneerat Y., Saengkiettiyut K., Rattanawaleedirojn P. Effect of NiCl2 -based fluxes on interfacial layer formation of hot dip galvanized steels. Journal of Iron and Steel Research International. 2010;17(8):74–78. https://doi.org/ 10.1016/S1006-706X(10)60132-XBoonyongmaneerat Y., Saengkiettiyut K., Rattanawaleedirojn P. Effect of NiCl2 -based fluxes on interfacial layer formation of hot dip galvanized steels. Journal of Iron and Steel Research International. 2010;17(8):74–78. https://doi.org/10. 1016/S1006-706X(10)60132-XПат. № 2646303 C2 РФ, МПК C23C 2/30, C23C 2/06. Флюс для горячего цинкования стальных изделий / Королев А.А., Крестьянинов А.Т., Тимофеев К.Л.; заявл. 12.07.2016; опубл. 02.03.2018. Бюл. № 7.Korolev A.A., Krest'yaninov A.T., Timofeev K.L. Flux for hot-dip galvanizing of steel prod-ucts. Pat. RF 2646303 C2. Byulleten’ izobretenii. 2006; no. 7. (In Russ.).Pistofidis N., Vourlias G., Konidaris S., Pavlidou E., Stergioudis G., Tsipas D. The effect of preflux bath additives on the morphology and structure of the hot-dip galvanized coatings. Crystal Research and Technology. 2006;41(8):759–765. https://doi.org/10.1002/crat.200510664Pistofidis N., Vourlias G., Konidaris S., Pavlidou E., Stergioudis G., Tsipas D. The effect of preflux bath additives on the morphology and structure of the hot-dip galvanized coatings. Crystal Research and Technology. 2006;41(8):759–765. https://doi.org/10.1002/crat.200510664Пат. № 2277606 C2 РФ, МПК C23C 2/06, C23C 2/12, C23C 2/30. Флюс для горячего цинкования и способ горячего цинкования / Варихет Д., Ван-Херк К., Ван-Лиерде А.; заявл. 23.11.2001; опубл. 10.06.2006. Бюл. № 16.Varikhet D., Van-Kherk K., Van-Lierde A. Hot-dip galvanizing flux and hot-dip galvanizing method. Pat. RF 2277606 C2. Byulleten’ izobret-enii. 2006; no. 16. (In Russ.).Гель В.И. Защита стальных изделий от корро-зии методом погружения в расплавы цинка, алюминия и их сплавы. Практика противо-коррозионной защиты. 2018;4(90):22–35. https://doi.org/10.31615/J.CORROS.PROT.2018.90.4-3Gel' V.I. Protection of steel products from corro-sion by immersion in molten zinc, aluminum and their alloys. Praktika protivokorrozionnoi zash-chity. 2018;4(90):22–35. (In Russ.). https://doi.org/10.31615/J.CORROS.PROT.2018.90.4-3Liu T., Ma R., Fan Y., Du A., Zhao X., Wen M., Cao X. Effect of fluxes on wettability between the molten Galfan alloy and Q235 steel matrix. Surface and Coatings Technology. 2018;337:270–278. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.01.032Liu T., Ma R., Fan Y., Du A., Zhao X., Wen M., Cao X. Effect of fluxes on wettability between the molten Galfan alloy and Q235 steel matrix. Surface and Coatings Technology. 2018;337:270–278. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat. 2018.01.032Зайцева М.В., Столяров А.Ю., Черевичная М.В. Анализ процесса нанесения цинкалюминиевого покрытия Galfan при освоении новой технологии горячего цинкования на ОАО «ММК-МЕТИЗ». Черные металлы. 2022;(1):28–30.Zaitseva M. V., Stolyarov A. Yu., Cherevichna-ya M. V. А the analysis of the process of apply-ing the Galfan zinc-aluminum coating during the development of a new hot-dip galvanizing technology at OJSC MMK-METIZ. Chernye metally. 2022(1):28–30.(In Russ.).Du A., Huo Y., Hu J. Study of Fluxing Process for Hot Dipping Galfan Alloy on Steel Wire. Advanced Materials Research. 2012;383-390:1901–1904. https://doi.org/10.4028/www.scientific. net/AMR.383-390.1901Du A., Huo Y., Hu J. Study of Fluxing Process for Hot Dipping Galfan Alloy on Steel Wire. Advanced Materials Research. 2012;383-390:1901–1904. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ AMR.383-390.1901López G.A., Mittemeijer E.J., Straumal B.B. Grain boundary wetting by a solid phase; micro-structural development in a Zn–5 wt% Al alloy. Acta Materialia. 2004;52(15):4537–4545. https://doi.org/ 10.1016/j.actamat.2004.06.011López G.A., Mittemeijer E.J., Straumal B.B. Grain boundary wetting by a solid phase; micro-structural development in a Zn–5 wt% Al alloy. Acta Materialia. 2004;52(15):4537–4545. https://doi.org/10. 1016/j.actamat.2004.06.011Juniehi T., Nobuyuki K., Yasuhiro T. Flux for hot dip Zn-Al alloy coating. Pat. JP04–154951. 1992.Juniehi T., Nobuyuki K., Yasuhiro T. Flux for hot dip Zn-Al alloy coating. Pat. JP04–154951. 1992.Kim K.0Y., So S.-M., Oh M.-S. Effect of flux chloride composition on microstructure and coat-ing properties of Zn-Mg-Al ternary alloy coated steel product. Korean Journal of Materials Re-search. 2021;31(12):704–709. https://doi.org/10. 3740/MRSK.2021.31.12.704Kim K.0Y., So S.-M., Oh M.-S. Effect of flux chloride composition on microstructure and coat-ing properties of Zn-Mg-Al ternary alloy coated steel product. Korean Journal of Materials Re-search. 2021;31(12):704–709. https://doi.org/ 10.3740/MRSK.2021.31.12.704Xu M., Zheng Zh., Han D., Ma R., Du A., Fan Y., Zhao X., Cao X. Wetting of liquid Zinc-aluminum-magnesium alloy on steel substrate during hot-dipping: Understanding the role of the flux. Surface Topography: Metrology and Properties. 2022;10(3)15. https://doi.org/10.1088/2051-672X/ac8f5eXu M., Zheng Zh., Han D., Ma R., Du A., Fan Y., Zhao X., Cao X. Wetting of liquid Zinc-aluminum-magnesium alloy on steel substrate during hot-dipping: Understanding the role of the flux. Surface Topography: Metrology and Properties. 2022;10(3)15. https://doi.org/10.1088/2051-672X/ac8f5eWu M., Chang L., Zhang L., He X., Qu X. Ef-fects of roughness on the wettability of high temperature wetting system. Surface and Coatings Technology. 2016;287:145–152. https://doi.org/ 10.1016/j.surfcoat.2015.12.092Wu M., Chang L., Zhang L., He X., Qu X. Ef-fects of roughness on the wettability of high temperature wetting system. Surface and Coatings Technology. 2016;287:145–152. https://doi.org/ 10.1016/j.surfcoat.2015.12.092Blumenau M., Norden M., Friedel F., Peters K. Reactive wetting during hot-dip galvanizing of high manganese alloyed steel. Surface and Coat-ings Technology. 2011;205(10):3319–3327. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.11.053Blumenau M., Norden M., Friedel F., Peters K. Reactive wetting during hot-dip galvanizing of high manganese alloyed steel. Surface and Coat-ings Technology. 2011;205(10):3319–3327. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.11.053

The authors declare that there are no conflicts of interest present.