ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВРЕМЕНИ ВЫДЕРЖКИ В РАСПЛАВЕ НА МИКРОСТРУКТУРУ И ФАЗОВОЕ СТРОЕНИЕ ПОКРЫТИЯ Zn + 7 % Al НА СТАЛЯХ РАЗЛИЧНЫХ МАРОК

Алюминий является одним из самых распространенных легирующих элементов для цинкового расплава. Сплавы с содержанием 1 – 20 % Al демонстрируют высокую формуемость, пластичность и коррозионную стойкость. Известно, что в присутствии алюминия на границе раздела между расплавленным цинком и железной подложкой образуются интерметаллиды Fe ‒ Al, которые играют роль диффузионного барьера, контролируя реакцию между железом и расплавленным цинком, обеспечивая меньшую толщину покрытия по сравнению с традиционными цинковыми покрытиями. Влияние температуры, времени выдержки и химического состава стали на структуру и фазовый состав цинк-алюминиевых покрытий изучено недостаточно. Было проведено исследование микроструктуры и фазового состава покрытий, полученных в расплаве Zn + 7 % Al при температуре 420 – 520 °С с временем выдержки до 8 мин, на сталях различного состава. Установлено, что время выдержки в расплаве не влияет на толщину покрытия. Последняя не зависит от марки стали, следовательно, покрытия Zn + 7 % Al нереактивны по отношению к кремнию, содержащемуся в стали. Показано, что толщина покрытия постоянна в диапазоне 420 – 460 °С и интенсивно возрастает при температуре расплава выше 480 ^оС, что связано с интенсивным растворением стальной подложки. Методом электронной микроскопии изучена микроструктура покрытия при температурах 420, 480, 520 °С. Рентгенофазовый анализ позволил установить изменение фазового состава покрытия при повышении температуры расплава. С помощью энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа определен состав отдельных структурных составляющих покрытия. Измерена микротвердость фаз покрытия.

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

2. Бондарева О.С., Добычина О.С. Обзор систем легирования цинкового расплава для погружного горячего цинкования. Черные металлы. 2022;(12):76‒85.

3. https://doi.org/10.17580/chm.2022.12.11.

4. Kato T. et al. Formation of the ζ phase at an interface between an Fe substrate and a molten 0.2 mass % Al – Zn during galvannealing. Acta Mater. 2000;48(9):2257–2262.

5. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(00)00037-9

6. Shawki S., Hamid Z.A. Effect of aluminium content on the coating structure and dross formation in the hot‐dip galvanizing process. Surf. Interface Anal. 2003;35(1)2:943–947. https://doi.org/10.1002/sia.1608

7. Min T. et al. Effects of aluminum concentra-tion on the formation of inhibition layer during hot-dip galvanizing. Int. J. Heat Mass Transf. 2018;127:394–402. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.08.016

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

9. Khezrloo A. et al. Effect of coating parameters on microstructure, corrosion behavior, hardness and formability of hot-dip Galfan and galvanized coatings. Int. J. Mater. Res. 2021;112(4):321–332. https://doi.org/10.1515/ijmr-2020-7991

10. Mendala J. Influence of the cooling method on the structure of 55AlZn coatings. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2011;22:012004.https://doi.org/10.1088/1757-899X/22/1/012004

11. Fornalczyk A., Cebulski J., Dorota P. The Morphology of Corrosion Products in FeAl Alloys after Heat-Resistance Tests at Different Temperatures. Solid State Phenom. 2015;227;409–412. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.227.409

12. Kania H., Komorowski L. The Influence of the Chemical Composition of a Zinc Bath upon Corrosion Resistance of Coatings Obtained on Sebisty Steel. Solid State Phenom. 2016;246:85–90. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.246.85

13. https://doi.org/10.1088/1757-899X/22/1/012004

14. Zhang X., Leygraf C., Odnevall Wallinder I. Atmospheric corrosion of Galfan coatings on steel in chloride-rich environments. Corros. Sci. 2013;73:62–71. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2013.03.025

15. Zhu X. et al. 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(8):1257. https://doi.org/10.3390/met12081257

16. Mesbahzadeh A. et al. Interfacial Investigation of St13/Molten Zn – 5 % Al and Corrosion Behavior of Formed Layer via Hot-Dip Process. Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2021;57(1):124–135.

17. https://doi.org/10.3103/S1068375521010087

18. Han S.-C. et al. Role of silicon on formation and growth of intermetallic phases during rapid Fe – Zn alloying reaction. Mater. Today Adv. 2023;18:100368. https://doi.org/10.1016/j.mtadv.2023.100368

19. Lee I. et al. Experimental determination of phase diagram at 450 °C in the Zn–Fe–Al ternary system. J. Alloys Compd. 2021;854:157163.

20. Ghosh G., Palm M. Al-Fe-Zn Ternary Phase Diagram Evaluation. MSI Eureka. 2023;96:10.17658.4.5. https://doi.org/10.7121/msi-eureka-10.17658.4.5

21. Tang N.-Y., Su X. On the ternary phase in the zinc-rich corner of the Zn-Fe-Al system at temperatures below 450 °C. Metall. Mater. Trans. A. 2002;33(50):1559–1561.https://doi.org/10.1007/s11661-002-0078-5