Файл: Соголовская А.Г. Прогрессивные методы горячего цинкования.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 89
Скачиваний: 2
£, так что общая толщина интерметаллических фаз с повы шением содержания углерода не уменьшается. Кремний и фосфор в стали ускоряют диффузию железа в цинк, поэтому возрастает толщина интерметаллических слоев, что повыша ет хрупкость покрытия.
Присутствие серы и марганца в стали не влияет на строе ние и толщину цинкового покрытия.
Таким образом, повышение температуры ванны, про должительности выдержки в цинковом расплаве, наличие в цинкуемой стали фосфора, кремния и большого количества углерода ухудшают пластические свойства покрытия.
Влияние примесей в цинковом расплаве на толщину и свойства покрытия. Выше было выявлено строение цинково го покрытия при цинковании чистым (без примесей других металлов) цинком. Однако практически цинковый расплав всегда содержит примеси других металлов, присутству ющих в цинке или вводимых специально в ванну. При меси, растворенные в цинке, различным образом влияют на кристаллизацию цинка на железе, повышают или понижают температуру плавления, поверхностное натяжение, вяз кость расплава.
Примеси могут изменять состав, толщину интерметал лических фаз и скорость их образования.
Обычной присадкой к цинку является олово. Его содер жание в ванне ss 0,05%, назначение — создать на покры тии кристаллический узор. Исследования 3. П. Меньшико вой и И. Б. Серебряковой [18] показали, что добавление олова в расплав вызывает незначительное увеличение кри сталлов по сравнению с чистым цинком. Вместе с тем толщи на покрытия цинком с добавкой олова при любых темпера турах цинкования больше, чем покрытия чистым цинком
(табл. 6) [18].
По утвеождению Шейла и Вурста [56] при содержании
42
олова до 0,5% толщина интерметаллических фаз увеличи вается на 38%, возрастает вязкость расплава, ухудшаются механические свойства покрытия, в связи с чем число пере гибов оцинкованного листа снижается. Наоборот, при более высоком содержании олова (1 — 5%) толщина интерметал лических фаз падает.
Таблица 6
Зависимость веса цинкового покрытия от добавок свинца, олова и алюминия
|
|
Температура, |
°С |
|
|
Состав цинковой ванны |
470 | |
500 | |
550 |
|
|
Вес покрытия, гДи* |
||
Электролитный цинк марки Ц0 |
402 |
418 |
304 |
|
Ц0+0,12% |
свинца |
430 |
428 |
406 |
Ц0+0,19% |
» |
620 |
554 |
402 |
Ц0+0,25% |
» |
616 |
512 |
386 |
ЦО+0,35% |
» |
538 |
520 |
458 |
Ц0+0,32% |
олова |
560 |
420 |
356 |
ЩН-0,56% |
» |
520 |
510 |
418 |
Ц0+0,84% |
» |
460 |
444 |
310 |
ЦО+1,35% |
» |
576 |
492 |
372 |
Ц0+0,003% |
алюминия |
492 |
406 |
354 |
Ц0+0,13% |
» |
186 |
178 |
162 |
Ц0+0,18% |
» |
194 |
168 |
142 |
Ц0+0,36% |
» |
198 |
228 |
198 |
ЦО+1,4% |
» |
260 |
300 |
328 |
3.П. Меньшикова, Н. С. Смирнов и И. Б. Серебрякова
[19]указывают, что олово энергично взаимодействует с же лезом, поэтому количество его в расплаве влияет на толщи ну покрытия, но при содержании олова более 1% (особенно выше 10%) его взаимодействие с железом уменьшается.
43
Другие авторы [54], напротив, на основании проведен ных опытов, считают, что олово не влияет на образование интерметаллических фаз и толщину покрытия (исследованы добавки олова до 0,93%), однако в присутствии олова (не
s-> |
|
|
|
|
Содержание 1п,%ат. |
|
|
зависимо |
от |
его |
содер- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
жания) |
пластичность по |
|||||||||||
|
20 |
|
40 |
60 |
80 |
90 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
крытия |
снижается. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
КоиВая кипения |
|
|
9 0 i |
|||||||||
5т |
|
|
|
|
|
|
|
Несмотря на различ |
||||||||||
Ы ь |
т |
|
|
|
|
м |
идт :ть |
|||||||||||
S |
|
|
|
|
ное влияние добавок оло |
|||||||||||||
7 |
|
|
|
\ |
||||||||||||||
£ |
|
|
|
|
|
|
ва на |
качество покры |
||||||||||
700 |
7 |
|
|
|
А Ва и<идки х |
с'МОЯ |
|
N |
тия, |
несмотря |
на его де |
|||||||
600 |
|
|
|
|
V - |
|||||||||||||
500 |
/ |
|
|
|
|
|
\ |
|
|
фицитность и дороговиз |
||||||||
|
|
|
|
41 8° |
|
ц т \ |
ну, олово |
широко |
при |
|||||||||
400 |
/ |
|
|
|
|
я идкост ь +1 п |
|
|
■ щ |
меняется |
в |
|
практике |
|||||
027 |
Г |
|
|
|
1 - W |
, |
|
|
|
|
||||||||
300 Ui> |
|
|
|
Рй+&)(2слоя) |
|
|
|
цинкования |
для |
созда |
||||||||
2000 |
10 |
|
20 |
30 40 |
50 |
60 |
10 80 |
90100 |
ния |
|
кристаллического |
|||||||
|
узора на покрытии. |
|||||||||||||||||
РЬ |
|
|
|
|
Содержание I n , % бес. |
|
2п |
Однако |
опыты |
пока |
||||||||
Рис. |
14. |
|
Диаграмма состояния систе |
зали [18], что более круп |
||||||||||||||
мы цинк—свинец. |
|
|
|
|
|
ный |
|
кристаллический |
||||||||||
чаются |
|
при совместном |
|
рисунок и блеск полу- |
||||||||||||||
|
присутствии |
в цинке |
олова и |
|||||||||||||||
свинца. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Как |
видно из диаграммы состояния системы цинк—сви |
||||||||||||||||
нец |
(рис. |
14), |
эти два металла не смешиваются вплоть до |
высоких температур, образуя два жидких слоя, из которых свинец, как более тяжелый, находится на дне ванны в виде свинцовой подушки. Поэтому наличию свинца в расплаве не придавали большого значения в процессе формирования покрытия [29], тем более, что свинец неизменно присут ствовал в ванне цинкования (до последнего времени все заво ды работали на дистилляционном цинке марок ЦЗ,Ц4, кото рый содержит 1—2% свинца). В настоящее время дистилля-
44
ционный цинк заменен электролитическим марки ЦО, прак
тически не содержащим |
свинца, |
поэтому встал вопрос |
о необходимости добавки |
свинца |
в ванну цинкования |
и о его влиянии на качество покрытия.
Рядом авторов [25, 45, 61 ] установлено, что уже при не большом содержании свинца свойства расплавленного цин ка (вязкость, текучесть) становятся более благоприятными для образования высококачественного покрытия. В то же время Г. Баблик [36] отрицает влияние свинца на структуру покры тия. Хотя, как это видно из диаграммы (рис. 14), при темпера туре цинкования в расплаве может содержаться 1% свинца, добавка его к цинку марки ЦО заметных результатов не дала ввиду ликвации свинца на дно ванны.
Вместе с тем в расплаве цинка марки ЦЗ, содержащего 1% РЬ, ликвация его на дно почти не наблюдается. А. А. Бочвар [5] объясняет это тонкодисперсным распределением свинца в цинке ЦЗ в процессе его получения. Г. Баблик [36] считает, что отсутствие ликвации свинца объясняется наличием в расплаве олова, благодаря чему происходит взаимное растворение этих двух металлов и равномерное распределение свинца по всей массе цинка. Это положение Г. Баблика подтверждается исследованиями советских ученых [31 ], которые доказали, что резкое расслоение свинца в расплавленном цинке, не содержавшем олова, исчезало уже при добавлении 0,1% олова в цинк. Поэтому было пред ложено легировать электролитический цинк введением свинцово-оловянного припоя (ПОС-ЗО, ПОС-50) или пере гретого до 820°С сплава цинка с 10—15% свинца (при та кой температуре сплав представляет собой однородную смесь). Распределение свинца в ванне после введения пе регретого сплава оказывается достаточно равномерным.
В практике цинкования было замечено, что при содер жании свинца, превышающем 0,5%, покрытие получается
45
более темным, сцепление его со сталью ухудшается, толщи на покрытия увеличивается.
Исследование жидкотекучести цинка с добавками свин
ца, |
проведенное в |
Уральском научно-исследовательском |
||||||||
|
|
|
|
институте |
черных |
метал |
||||
|
|
|
|
лов [26], показало (рис. 15), |
||||||
|
|
|
|
что чистый |
цинк марки ЦО |
|||||
|
|
|
|
имеет максимальную |
жид- |
|||||
|
|
|
|
котекучесть. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Добавка свинца до 0,5% |
|||||
|
|
|
|
снижает |
жидкотекучесть |
|||||
|
|
|
|
(или увеличивает вязкость). |
||||||
|
|
|
|
Минимальную |
жидкотеку |
|||||
|
|
|
|
честь |
расплав |
имеет |
при |
|||
|
|
|
|
добавке свинца в количест |
||||||
|
|
|
|
ве |
0,5%. |
На |
диаграмме |
|||
|
|
|
|
состояния |
системы |
видно, |
||||
|
|
|
|
что именно при этом содер |
||||||
|
Содержание свинца ,°/° |
жании |
свинца |
в |
цинке |
|||||
|
' i |
|
|
сплав расслаивается на две |
||||||
Рис. 15. 'Зависимость |
жидкоте |
несмешивающиеся |
жидко |
|||||||
кучести цинка от содержания в |
сти; дальнейшее повышение |
|||||||||
нем свинца |
(А) и соответствую |
|||||||||
щий участок диаграммы состо |
жидкотекучести при добав |
|||||||||
яния системы цинк—свинец (Б). |
ках свинца происходит уже |
|||||||||
расплава |
чистого |
цинка, |
за |
счет выделившегося из |
||||||
а вводимый сверх |
0,5% |
сви |
||||||||
нец |
только пополняет слой |
жидкого |
свинца и не |
влияет |
||||||
на жидкотекучесть расплава. |
|
|
|
|
|
|
||||
Таким образом, |
при добавках свинца до 0,5% вязкость |
цинкового расплава возрастает, поэтому на стали задержи вается более толстый слой цинка, и унос его из ванны повы шается (табл. 7) [13]. Но наряду с повышением вязкости свинец в цинковом расплаве играет и положительную роль:
46
Т а бл и ц а 7
Зависимость расхода цинка от добавок свинца в цинковый расплав в цехе оцинкованной посуды Новомогковского металлургического завода
Содержание РЬ |
0,05— |
0,15— |
0,20— |
0,25- 0,40- 0,60— 0,75— |
||||
в цинке, % |
|
0,09 |
0,19 |
0,24 |
0,29 |
0.44 |
0,64 |
0,79 |
Расход цинка |
на |
197 |
231 |
344 |
307 |
217 |
209 |
178 |
1 т изделий, кг |
|
|||||||
П р и м е ч а н и е . |
Количество |
свинца, |
показанное в таблице, нес |
|||||
колько занижено, |
так как пробы отбирали из верхних слоев ванны. |
при добавках свинца выше 0,5% оцинкованная поверхность
обладает хорошим блеском и следовательно, |
имеет лучший |
|||||||||||
товарный вид. Кроме того, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
свинец, находящийся в цин |
g '424 |
5 |
|
|
|
W V |
||||||
ковом |
расплаве, |
как бы |
I |
|
|
|
|
|
||||
нейтрализует |
отрицатель |
|
п40 |
3Jадо""| |
||||||||
ное влияние железа, |
кото |
|
|
|
||||||||
рое всегда присутствует в |
5 4» |
щ ]Жидкий |
1 |
1т+п |
||||||||
ванне |
цинкования [31]. |
|
|
|
|
|
||||||
Примеси |
железа, |
пре |
I |
Ю 100 % 2 п |
|
|
А |
|||||
вышающие 0,075%, |
влия |
1 |
90 |
|
|
|
|
|
||||
ют на жидкотекучесть рас |
0,01 |
№ |
0,09 |
0J3 0J7 0,21 |
||||||||
плава [26], понижают спо |
|
|
|
Содержание железа, % |
||||||||
собность цинка |
смачивать |
Рис. |
16. |
Зависимость жидкоте- |
||||||||
стальную поверхность (рис. |
||||||||||||
кучести цинка от |
содержания в |
|||||||||||
16). |
цинковом |
расплаве |
нем железа (А) |
и |
соответству |
|||||||
В |
ющий участок диаграммы состо |
|||||||||||
обычно содержатся |
значи |
яния системы цинк—железо (Б). |
||||||||||
тельно большие количества |
|
|
|
|
и его смачи |
|||||||
железа, поэтому жидкотекучесть расплава |
||||||||||||
вающая способность сильно снижаются. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
47 |
*
По методике И. А. Каковского эффект смачивания опре деляется разностью Ай между уровнем поверхности расплав ленного цинка до погружения стальной пластинки и точ кой, до которой поднимается цинк по пластинке после ее погружения. При измерении высоты подъема цинка до при бавления к нему железа, после прибавления железа и, на конец, после прибавления к этому же цинку свинца (табл. 8) было выяснено [15], что добавки свинца улучшают смачивание цинковым расплавом стали.
Таблица 8
Зависимость смачивания цинком стали от добавок железа и свинца
С остав цинка |
Fe, % |
РЬ. % |
Дh, м м |
Цинк до введения железо-цинко- |
|
|
|
вого сплава ......................................... |
0 ,0 0 2 |
0 ,0 0 4 |
4 ,6 |
Цинк + железо-цинковый сплав |
0 ,0 3 8 |
0 ,0 0 4 |
3 ,1 7 |
Цинк -j- железо-цинковый сплав + |
|
|
|
-+- свинец ............................................. |
0 ,0 3 8 |
0 ,8 0 0 |
4 ,5 |
Дистилляционный цинк: |
|
|
|
марки Ц З ..................................... |
0 ,0 1 2 |
0 ,8 1 |
3 ,6 4 |
марки Ц 4 ..................................... |
0 ,0 1 0 |
1 ,6 2 |
3 ,8 4 |
Электролитический цинк марки ЦО: |
|
|
|
без добавления свинца . . . . |
0 ,0 1 0 |
0 ,0 0 4 |
2 ,7 5 |
с добавлением свинца . . . . |
0 ,0 0 8 |
0 ,9 5 |
4 ,0 |
Как видно из табл. 8, легирование электролитического цинка свинцом позволяет довести его смачивающую способ ность до уровня, характерного для дистилляционного цинка.
Таким образом, добавки свинца оказывают как положи тельное, так и отрицательное влияние на процесс цинкова-
48