60. Bagaimanakah aluminium dalam zink cair menjejaskan-pegalvani celup panas?

Aluminium (A1) ialah logam putih-perak dengan struktur hablur-berpusat kubik (FCC) muka. Pemalar kekisinya berukuran 404959.6 nm, jisim atom ialah 26.8, takat lebur 658 darjah, dan takat didih 2000 darjah. Produk zink komersial tidak mengandungi aluminium, yang sengaja ditambah semasa-dip galvanizing panas. Proses ini menyediakan tiga tujuan utama: meningkatkan kilauan permukaan paip keluli tergalvani, meningkatkan fleksibiliti, mengubah suai struktur mikro{11}}lapisan aloi zink besi dan meneutralkan kesan besi dalam zink cair. Butirannya adalah seperti berikut: (1) Aluminium meningkatkan kilauan permukaan dan fleksibiliti paip keluli tergalvani.
Secara teorinya, hanya 0.02% kandungan aluminium dalam mandi zink akan mencukupi untuk mencapai matlamat ini. Walau bagaimanapun, oleh kerana aluminium mudah teroksida pada permukaan zink, bukti empirikal mencadangkan penambahan kira-kira 0.2% aluminium adalah perlu untuk mengekalkan tahap 0.02% yang diperlukan. Perkaitan yang kuat antara aluminium dan oksigen membentuk lapisan aluminium oksida yang menghalang penyebaran oksigen secara berkesan, melindungi kedua-dua aluminium cair dan zink asas daripada pengoksidaan. Mekanisme perlindungan ini juga menghalang pengoksidaan unsur logam lain dalam mandi zink. Seperti yang diketahui, pengoksidaan zink menghasilkan zink oksida kuning, dan oksida plumbum dan kadmium mempamerkan warna kekuningan yang serupa. Tanpa peranan pelindung aluminium, permukaan tergalvani akan menjadi sangat ternoda dengan sebatian kuning, dengan ketara menjejaskan kilauannya. Oleh itu, menambah jumlah aluminium yang sesuai adalah penting dalam -dip galvanizing panas untuk mencapai kemasan yang cerah. Selain itu, kandungan aluminium 0.2% dalam mandian zink bukan sahaja menghasilkan corak hiasan yang optimum tetapi juga memastikan fleksibiliti yang luar biasa dalam lapisan tergalvani.
Walau bagaimanapun, American Society for Testing Materials (ASTM) mengesyorkan bahawa aluminium tidak boleh digunakan sebagai bahan tambahan logam pencerah, dan jika digunakan, kandungannya harus dihadkan kepada kurang daripada 0.01%.
(2) Mengubah Struktur Mikro Lapisan Tergalvani Secara teorinya, kandungan aluminium 0.2-0.3% dalam zink cair adalah mencukupi untuk mengubah suai struktur mikro lapisan tergalvani. Walau bagaimanapun, dalam pengeluaran praktikal, aluminium mudah bertindak balas dengan oksigen dalam zink cair, yang membawa kepada penggunaannya. Untuk mengekalkan kandungan aluminium sasaran, kira-kira 1.5%-3.5% aluminium mesti ditambah. Untuk menunjukkan cara kandungan aluminium mempengaruhi struktur mikro, kami menganalisis perubahan daripada kepekatan aluminium rendah kepada tinggi: Peningkatan sebanyak 0.05% dalam kandungan aluminium meningkatkan kilauan permukaan lapisan tergalvani tetapi tidak mempunyai kesan ke atas struktur mikronya. Oleh itu, lapisan tergalvani mengekalkan komposisi yang sama seperti yang dihasilkan daripada cecair zink tulen, yang terdiri daripada lapisan melekat (Fasa a), lapisan perantaraan (Fasa Y), lapisan parut sedikit retak (Fasa 81), dan lapisan terapung (Fasa S) zink tulen (Fasa n). Perbezaan utama terletak pada morfologi kristal fasa yang berbeza berbanding dengan cecair zink tulen.
Apabila kandungan aluminium dalam cecair zink adalah 0.1%, penghabluran lapisan terapung (3 fasa) adalah dalam bentuk blok besar, dan ia bukan lapisan berterusan, tetapi sejenis kemasukan yang dipisahkan.
Apabila kandungan aluminium dalam cecair zink ialah 0.15%, taburan lapisan terapung (fasa 5) bukanlah lapisan berterusan, tetapi beberapa gugusan kristal yang lebih besar dan terpisah, dan hanya lapisan grid (fasa 81) membentangkan struktur yang lebih padat sedikit.
Apabila kandungan aluminium dalam mandi zink mencapai 0.24%, kesan pengaloian menjadi sangat berkesan dalam mencegah kakisan. Jika mandian zink dikekalkan pada 440 darjah selama 1 jam penyaduran, tiada tindak balas diperhatikan apabila dialih keluar dan diperiksa. Akibatnya, lapisan tergalvani pada sampel hanya terdiri daripada lapisan zink tulen. Ini berlaku kerana aluminium bertindak balas dengan paip keluli untuk membentuk filem sebatian FeAl₃ (atau Fe₂AlO), yang menghalang resapan ion besi ke arah lapisan zink.
Seperti yang ditunjukkan di atas, kandungan aluminium adalah faktor utama dalam mengubah struktur mikro lapisan tergalvani. Apabila kandungan aluminium ditetapkan, parameter proses lain-termasuk masa rendaman zink, kecairan (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3-5) dan suhu-juga mempengaruhi struktur mikro lapisan zink. Oleh itu, dalam pengeluaran galvanizing hot-dip, interaksi antara ketiga-tiga faktor ini dikawal oleh spesifikasi proses. Hanya dengan mematuhi syarat-syarat operasi yang ditentukan dengan ketat, lapisan tergalvani yang dikehendaki dapat dicapai.
(3) Kesan besi dalam mandi zink diimbangi kerana aluminium boleh bergabung dengan besi dalam mandi zink untuk membentuk tiga sebatian, iaitu FeAl, FeAl2 dan FeAl3, yang mengurangkan kesan pada salutan tergalvani.