Karakteristik Beberapa Lapisan Galvanisasi Hot-dip Dan Paduan Seng Yang Berbeda

Mekanisme pembentukan lapisan galvanis hot-dip

 

Galvanisasi hot-dip adalah proses reaksi metalurgi. Dari sudut pandang mikroskopis, proses galvanisasi hot-dip adalah dua keseimbangan dinamis: keseimbangan panas dan keseimbangan pertukaran seng-besi. Ketika benda kerja besi dan baja direndam dalam larutan seng cair pada suhu sekitar 450 derajat, benda kerja pada suhu normal menyerap panas larutan seng, dan ketika mencapai di atas 200 derajat, interaksi antara seng dan besi menjadi jelas secara bertahap, dan seng menembus ke dalam permukaan benda kerja besi.

 

Ketika suhu benda kerja secara bertahap mendekati suhu larutan seng, lapisan paduan yang mengandung rasio seng-besi berbeda terbentuk pada permukaan benda kerja, membentuk struktur berlapis lapisan seng. Seiring berjalannya waktu, lapisan paduan yang berbeda pada lapisan tersebut menunjukkan tingkat pertumbuhan yang berbeda. Dari sudut pandang makro, proses di atas diwujudkan ketika benda kerja direndam dalam cairan seng, dan permukaan cairan seng mendidih. Ketika reaksi seng-besi secara bertahap seimbang, permukaan cairan seng secara bertahap menjadi tenang. Benda kerja diangkat dari permukaan cairan seng, dan ketika suhu benda kerja secara bertahap turun di bawah 200 derajat, reaksi seng-besi berhenti, dan lapisan galvanis celup panas terbentuk dengan ketebalan tertentu.

 

Persyaratan ketebalan lapisan galvanis hot-dip

 

Faktor utama yang mempengaruhi ketebalan lapisan seng adalah: komposisi logam dasar, kekasaran permukaan baja, kandungan dan distribusi unsur aktif silikon dan fosfor dalam baja, tegangan internal baja, geometrik ukuran benda kerja, dan proses galvanisasi hot-dip.

 

Standar galvanisasi hot-dip internasional dan China saat ini dibagi menjadi beberapa bagian sesuai dengan ketebalan baja. Ketebalan rata-rata dan ketebalan lokal lapisan seng harus mencapai ketebalan yang sesuai untuk menentukan kinerja anti korosi lapisan seng. Untuk benda kerja dengan ketebalan baja berbeda, waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan termal dan kesetimbangan pertukaran seng-besi berbeda, serta ketebalan lapisan yang terbentuk juga berbeda. Ketebalan rata-rata lapisan dalam standar didasarkan pada nilai pengalaman produksi industri dari mekanisme galvanisasi yang disebutkan di atas, dan ketebalan lokal adalah nilai empiris yang diperlukan untuk mempertimbangkan ketidakrataan distribusi ketebalan lapisan seng dan persyaratan untuk ketahanan korosi pada lapisan tersebut.

 

Oleh karena itu, standar ISO, standar ASTM Amerika, standar JIS Jepang, dan standar Cina memiliki persyaratan yang sedikit berbeda mengenai ketebalan lapisan seng, yang serupa. Selanjutnya, kami akan menjelaskan beberapa karakteristik pelapisan dan galvanisasi hot-dip yang berbeda.

 

1. Pelat baja galvanis hot-dip(pelat GI)

 

Saat ini, elemen Al 0.2% ditambahkan ke cairan seng yang digunakan dalam produksi papan GI. Peran penambahan AI adalah untuk meningkatkan fluiditas larutan seng. Elemen aluminium dan besi bereaksi secara istimewa untuk membentuk lapisan fase paduan besi-aluminium, yang menghambat reaksi antara seng dan substrat pelat baja, sehingga meningkatkan daya rekat lapisan. Pada saat yang sama, sejumlah kecil aluminium dalam larutan seng ditambahkan ke seng. Film aluminium oksida terbentuk pada permukaan cairan, yang mencegah reaksi oksidasi seng pada permukaan cairan seng dan mengurangi konsumsi seng. Pada permukaan lapisan, aluminium pertama-tama dapat bereaksi dengan oksigen untuk membentuk lapisan film pelindung aluminium oksida, yang mencegah oksidasi permukaan lapisan dan meningkatkan kecerahan permukaan.

 

Pelat GI adalah mekanisme proteksi katodik khas yang menggunakan anoda korban (seng) untuk melindungi substrat baja dari korosi, dan pelat GI adalah pelat baja lapis yang paling umum dan banyak digunakan, di berbagai industri seperti konstruksi, peralatan rumah tangga, mobil, transportasi. , pertanian, dll. Banyak aplikasi.

 

Permukaan lapisan pelat GI terdiri dari platform dan lubang yang seragam. Pembentukan morfologi ini terutama disebabkan oleh gulungan skinning dengan kekasaran tertentu setelah galvanisasi, sehingga permukaan pelapis membentuk permukaan dengan kekasaran sekitar 1 μm. Pelat GI terdiri dari lapisan seng murni terluar, substrat baja dan lapisan tengah lapisan penghambat tipis, yaitu lapisan fase paduan besi-aluminium fase FeAl3 atau Fe2Al5. Fase paduan besi-aluminium mencegah difusi besi ke lapisan seng dan mencegah pembentukan lapisan relatif. Fase paduan seng-besi yang rapuh memastikan adhesi lapisan.

Lembaran Baja Galvanis yang Dicelup Panas

2. Pelat baja berlapis paduan galvanis hot-dip (pelat GA)

 

Pelat GA adalah pelat baja berlapis yang diberi perlakuan panas pada suhu 500-550 setelah galvanisasi agar besi dan seng dalam matriks baja berdifusi satu sama lain untuk membentuk lapisan fase paduan seng-besi. Kandungan besi pada permukaan lapisan sekitar 10% (fraksi massa).

 

Pelat GA perlu diberi perlakuan panas setelah galvanisasi agar seng dan besi saling berdifusi, sehingga membentuk fase paduan seng-besi. Oleh karena itu, untuk mengurangi waktu paduan dan mengurangi efek penghalang lapisan penghambatan, kandungan Al dalam larutan seng akan lebih tinggi dibandingkan dengan larutan seng pelat GI. Seharusnya rendah, umumnya sekitar 0,13%. Unsur besi dalam lapisan meningkatkan potensi korosi keseluruhan dan kemampuan las lapisan, namun pembentukan lapisan fase paduan seng-besi meningkatkan kerapuhan lapisan, dan lapisan rentan terhadap penghancuran atau pengelupasan selama proses deformasi, yang mana mempengaruhi masa pakai cetakan cetakan.

 

Proses pembentukan lapisan fasa paduan seng-besi meningkatkan kekasaran permukaan lapisan, mengurangi warna, dan membuat permukaan lapisan menjadi abu-abu dan gelap. Kekasaran yang lebih besar meningkatkan kemampuan pelapisan lapisan. Pada saat yang sama, permukaan pelapis dengan kekerasan dan kekasaran permukaan yang lebih besar memiliki ketahanan benturan pasir dan batu yang lebih baik. Oleh karena itu, papan GA memiliki ketahanan korosi, kinerja pengelasan, kinerja pelapisan, dan ketahanan benturan batu pasir yang lebih baik dibandingkan papan GI, namun kemampuan formabilitasnya relatif buruk, dan tidak secemerlang papan GI.

 

Papan GA digunakan sebagai panel otomotif, terutama untuk mobil Jepang dan Korea. Produksi papan GA memiliki persyaratan ketat pada pengendalian produksi lapisan pelapis paduan seng-besi, sehingga persyaratan pengendalian proses relatif tinggi, dan produksi dalam negeri telah matang.

 

Permukaan lapisan pelat GA terdiri dari paduan seng-besi kasar fase δ1p dan sejumlah kecil fase ξ. Lapisan terluar adalah kristal kolumnar yang relatif longgar δ1p dan lapisan δ1k yang lebih padat dekat dengan substrat. Ada sekitar 1 μm tebal Г di persimpangan lapisan dan substrat. Lapisan.

 

3. Pelat baja galvanis hot-dip (pelat GL)

 

Pelapis galvanis hot-dip umumnya meliputi pelapis Galfan (GF) yang mengandung 5% Al dan Galvalume (pelapis GL) yang mengandung 55% Al. Saat ini, pelapis aluminium-seng panas untuk strip kontinu umumnya mengacu pada pelapis 55.0% Al dan 43,4% Zn. , Pelat baja Si Galvalume 1,6% adalah pelat GL.

 

Karena kandungan aluminium yang tinggi pada lapisan pelat GL, lapisan tersebut memiliki ketahanan terhadap korosi dan ketahanan oksidasi suhu tinggi dari aluminium, serta adanya seng membuat lapisan tersebut memiliki kinerja proteksi katodik. Saat ini, papan GL umumnya digunakan sebagai papan berlapis warna pada konstruksi, otomotif, peralatan rumah tangga, pertanian dan industri lainnya. Pada saat yang sama, mereka langsung digunakan pada knalpot, pipa knalpot, panel belakang lemari es, oven microwave elektronik, penukar panas, dll.

 

Diameter spangles pada permukaan lapisan GL umumnya {{0}}mm. Karena ada banyak faktor yang mempengaruhi ukuran spangles, spangles pelapis juga akan bervariasi dalam kisaran yang luas dengan kandungan elemen paduan dalam rendaman seng atau laju pendinginan setelah pelapisan. , Secara umum, ukuran spangle juga diperbolehkan dalam kisaran yang lebih besar yaitu 0.2-5.0mm.

 

Lapisan GL terdiri dari dua lapisan, lapisan luar adalah lapisan paduan aluminium-seng, yang terdiri dari larutan padat dendritik kaya aluminium dan fase kaya seng di antara dendrit. Lapisan dalam merupakan lapisan senyawa intermetalik Al-Zn-Fe, yang terletak di antara lapisan paduan Al-Zn dan substrat baja. Hal ini mirip dengan struktur pelapisan GI. Lapisan senyawa intermetalik Al-Zn-Fe bagian dalam pada lapisan GL mencegah unsur besi memasuki paduan Al-Zn. lapisan, meningkatkan daya rekat lapisan, sedangkan penambahan silikon membatasi pertumbuhan lapisan senyawa intermetalik Al-Zn-Fe yang rapuh.

 

4. Pelat baja berlapis aluminium-magnesium galvanis hot-dip (pelat ZnAlMg)

 

Pelat ZnAlMg berasal dari Jepang. Karena iklim maritim di negara kepulauan dan banyaknya angin topan dan gempa bumi, diperlukan baja dengan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang tinggi. Pada saat yang sama, sumber daya Jepang langka dan pasokan serta permintaan bahan baku produksi terbatas. Oleh karena itu, pelat ZnAlMg dikembangkan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan efektif. Gunakan sumber daya untuk mengurangi biaya dan melindungi lingkungan.

 

Karena perbedaan komponen aluminium dan magnesium pada pelat ZnAlMg yang dikembangkan oleh perusahaan berbeda, terdapat banyak pelat ZnAlMg dengan rasio komposisi berbeda. Misalnya, Nisshin Steel mengembangkan produk ZAM (Zn{{0}}%Al-3%Mg), pelat SuperDyma Nippon Steel (Zn-11%Al-3%Mg ), produk ZnMgEcoprotect (Zn-1%Al-1%Mg) dari Thyssen, produk Corrender (Zn-2%Al-2%Mg) dari VAI, produk Magnelis (Zn{) dari ArcelorMittal produk {8}}.7%Al-3.0%Mg), dll.

 

Lapisan pelat ZAM terdiri dari lapisan luar dan lapisan paduan di persimpangan lapisan luar dan substrat. Lapisan luar pelapis terdiri dari fase kaya aluminium dan fase eutektik terner Zn/Al/Zn2Mg. Ketahanan korosi pada lapisan ZnAlMg jauh lebih baik dibandingkan dengan lapisan GI. Misalnya ketahanan korosi pada lapisan pelat ZAM bahkan bisa mencapai 16 kali lipat ketahanan korosi pada lapisan GI.

 

Dalam lapisan ZnAlMg, peran kunci dalam meningkatkan ketahanan korosi adalah Mg2Zn11 atau MgZn2 didistribusikan dalam batas kristal dan celah dendrit, yang memiliki ketahanan korosi tepi yang baik dan kemampuan proses yang baik, serta cocok untuk bahan bangunan. Karena kekerasan permukaan luar yang tinggi, ia juga dapat menahan keausan permukaan selama proses pembentukan, sehingga bermanfaat untuk digunakan sebagai produk baja lapis yang ramah lingkungan dan hemat sumber daya.