BG62942B1

BG62942B1 - Вана за горещо поцинковане

Info

Publication number: BG62942B1
Application number: BG102653A
Authority: BG
Inventors: Michael Gilles; Richard Sokolowski
Original assignee: N.V.Union Miniere S.A.
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2000-11-30
Also published as: PL186172B1; US6153314A; NO983811L; ES2166971T3; CA2244976A1; PE13798A1; HU220559B1; BR9707671A; ID16026A; KR100466950B1; NO983811D0; AR005918A1; DE69707506T2; BG102653A; KR19990087257A; SK107498A3; CN1117885C; EP0956380B1; CZ266498A3; CZ291314B6

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до вана за горещо поцинковане, включваща стопен сплавен цинк, който е особено подходящ за поцинковане на стоманени изделия на партиди, в които съдържанието на силиций, е променливо или съставът му е неизвестен.

Предшестващо състояние на техниката

Известно е горещо поцинковане на стомана с традиционен несплавен цинк, което има следния недостатък. Когато стоманата съдържа повече от 0.02% тегл. силиций, полученото цинково покритие е едновременно твърде дебело и крехко, а освен това е сивкаво на цвят. Това се дължи на факта, че когато стоманата съдържа повече от 0.02 %, тегл. слоят желязно-цинкова сплав, който се образува на повърхността й при използване на традиционна цинкова вана, се увеличава пропорционално с времето за цялата продължителност на потапянето. Обаче, при стоманите, съдържащи по-малко силиций, степента на увеличаване на дебелината на слоя е пропорционална на корен квадратен от времето на потапяне. Влиянието на съдържанието на силиций в стоманата върху дебелината на покритието е илюстрирано на диаграмата в приложената фигура 1, където максималната дебелина на слоя е върху стомана със съдържание на Si 0.03 - 0.15% тегл. и е наречена “Пик на Sandelin”.

Вече са осъществени опити за отстраняване на този недостатък. Известен е метод за горещо поцинковане Technigalva®, при който се използва цинкова вана, съдържаща 0.05 - 0.06% т. никел. Както е показано на фигурата 1, пикът на Sandelin изчезва при ваната Technigalva®, но дебелината на покритието продължава да нараства със съдържанието на силиций в стоманата.

Известен е и друг метод за горещо поцинковане Polygalva® , при който се използва цинкова вана, съдържаща 0,035-0.045% тегл. алуминий и 0.003 - 0.005% тегл магнезий. Както е показано на фигура 1, ваната Polygalva® дава добри резултати, но тя има недостатъкът, че съдържанието на алуминий трябва да се контролира много точно, тъй като реакцията между стоманата и стопилката от ваната се прекратява почти напълно, когато съдържанието на алуминия във ваната надвиши 0.05 % тегл.

Известна е от LU-A-81 061 вана за горещо поцинковане, която съдържа поне 70% тегл. цинк, при което е добавен един или повече от следните 5 елементи: хром, никел, бром, титан, ванадий, цирконий, манган, мед, ниобий, церий, молибден, кобалт, антимон, калций, литий, натрий, калий в такова количество, че ваната съдържа по-малко от 2% тегл. от всеки компонент.

В GB-22 89 691 е описано нанасяне на покритие върху най-различни метални подложки на слой на сплав на основата на цинково-калаена сплав с ниска отразяваща способност и висока корозионна устойчивост. Концентрацията на цинка във ваната е в границите от 30 до 85% тегл., а на калая - от 15 до 70% тегл. Сплавта може да съдържа и никел, бисмут, антимон, мед, желязо и олово. Покритието може да се нанесе върху подложка на горещо чрез преминаване на металната основа през вана, съдържаща метална стопилка.

Общият недостатък на всички споменати вани за горещо поцинковане е зависимостта на дебелината на слоя от съдържанието на силиций 25 в стоманата и от състава на ваната.

Техническа същност на изобретението

Създадена е вана за горещо поцинковане, включваща стопен сплавен цинк, с намалена зависимост на дебелината на слоя от съдържанието на силиций, в стоманата и от състава на стопилката. Съгласно изобретението ваната съдържа или 15 % тегл. калай, или 5% тегл. калай в комбинация с 0.01 - 0.1% тегл. никел, олово с концентрация до насищане и поне един от елементите алуминий, калций и магнезий при концентрация до 0.06% тегл. като останалото е цинк и примеси, които не могат да се избегнат.

Когато ваната не съдържа никел, предпочитаното съдържание на калай в нея е от 3.5 до 14% тегл., като най-добре е то да бъде от 5 до 10% тегл. Когато ваната съдържа никел, предпочитаните съдържания на калай и никел са съот45 ветно от 2.5 до 5% тегл. и 0.03 - 0.06% тегл.

Съдържанието на никел във вана с 1 до 5% калай трябва да бъде поне 0.01% тегл. В противен случай дебелината на покритието може съществено да се промени в зависимост от сь50 държанието на силиций в стоманата. Но съдържанието на никел не трябва да надвишава 0.1 % тегл., тъй като съществува риск от образуване на плаващи остатъчни замърсявания.

Добавянето на олово с концентрация, при която може да се достигне насищане, например 0.1 -1.2% тегл., се извършва за намаляване повърхностното напрежение на ваната. 5

Добавянето на поне един от елементите алуминий, калций, и магнезий, за предпочитане при концентрация от 0.03% тегл. и още подобре от 0.005 до 0.0015% тегл., служи за предпазване на цинка от окисляване, в противен случай на повърхността на ваната се образува жълтеникава ципа, която поврежда поцинкованите изделия.

За предпочитане е, обаче съдържанието на алуминий да не надвишава 0.03% тегл., тъй като съществува риск от получаване на непокрити участъци.

Съдържанието на магнезий и/или калций не трябва да надвишава 0.03% тегл., тъй като магнезиевият и калциев окиси, плуващи на повърхността на стопилката, могат да влошават качествата на покритието, и освен това се понижава течливостта на ваната, което може да до10 веде до влошаване качествата на покритието.

Цинкът може да бъде с различен произход и качества - от претопени цинкови отпадъци до цинк със специално високо качество - SHG. Препоръчва се, обаче, използването поне на Ζη 98.5 (ISO стандарт 752 - 1981), за предпочитане поне Ζη 99.5 и още по-добре Ζη 99.95.

Примери за изпълнение на изобретението

По-подробно изобретението е пояснено със следните примери, които илюстрират приложението на ваната за горещо поцинковане:

Пример 1. Шест вида стомана обозначени с Χ,Μ,Ε, D, R и Υ с различно съдържание на силиций и фосфор, се поцинковат във вани, съдържащи цинк тип SHG с различно съдържание на калай при температура на ваната 450°С и време на потапяне 5 min

Измерена е дебелината на покритието. Резултатите от тези тестове са обобщени в таблица 1.

Таблица 1.

Вани, съдържащи Zn - Sn.

	Вид стомана % тегл.Si % тегл.Р	X 0.010	М 0.092	Е 0.177	D 0.450	R 0.018 0.069	Y 0.075 0.017
Съдържание на		Дебелина на покритието в	pm
Sn във ваната
0.0% тегл.		63	244	136	236	398	271
1.0% тегл.		77	228		189
2.5% тегл.		82	136	82	168	138	222
5.0% тегл.		78	100		100
10.0% тегл.		91	86	67	84	98	81
20.0% тегл.		76	65	64	64	78	57
30.0% тегл.		59	58	54	61	67	52

Тези резултати са представени графично на диаграмата на фиг. 2 и показват, че при съдържание на калай около 3% тегл. за пет от шестте изпитани видове стомани дебелината на покритието е по-малка от 150 pm, а при съдържанието на калай 5% тегл. върху всичко тествани стомани дебелината на слоя е от около 75 pm до около 110 pm.

При това най-желаната дебелина на слоя е 70 pm - 90 pm.

Стоманата тип Y, съдържаща 0.075% тегл. Si и 0.017% тегл.Р, е особено активна химически, като влиянието на Р върху химическата активност на стоманената е много по-ясно изразено, отколкото това на Si.

От изложените данни става ясно, че резултатите не са по-добри, когато съдържанието на калай надвиши 15% тегл., поради което се препоръчва да се използват не повече от 10% тегл. калай.

Пример 2. Същите видове стомана от пример 1 са поцинковани във вани, съдържащи цинк тип SHG и 0.055% тегл. никел и различно съдържание на калай при същите условия, както в пример 1. Резултатите са обобщени в таблица 2.

Таблица 2 - вани, съдържащи Zn - 0.055 Ni-Sn

	Вид стомана	X	М	Е	D	R	Υ
Съдържание на		Дебелина на покритието	в цт
Sn във ваната
0.0% тегл.		59	116	134	212	413	242
1.0% тегл.		67	97	92	195
2.5% тегл.		69	80	70	115
5.0% тегл.		72	80	72	95	88	88

Графичното представяне на тези резултати в диаграмата на фиг.З показва, че съдържание на 1 % тегл. калай, дава значително подобрение. То показва също, че е за препоръчване да се 20 използва съдържание на калай в границите от

2,5 до 5% тегл.

Пример 3. Същите видове стомана от пример 1 са поцинковани във вани, съдържащи SHG-цинк, 1.2% тегл. олово и различно съдържание на калай при същите условия, както в пример 1. Резултатите са обобщени в таблица 3.

Таблица 3 - вани, съдържащи Zn - 1.2 Pb - Sn)

	Вид стомана	X	М	Е	D	R	Y
Съдържание на		Дебелина на покритието цт
Sn във ваната
1.0% тегл.		79	219		199
1.5% тегл.					192
2.0% тегл.					174
2.5% тегл.					155
3.0% тегл.		82	109	88	138	123	128

Графично представяне на тези резултати в диаграмата на фиг.4 показва отново полезното влияние на калая върху дебелината на покритието.

Резултатите, постигнати с 3% тегл. калай, очевидно са по-добри, отколкото в пример 1 (виж фиг.2). Поради това е полезно към ваната да се добавя олово.

От изложеното е ясно, че приложението на ваната съгласно изобретението води и до поприятно оцветяване и по-висок блясък, отколкото ваните от нивото на техниката.

При продължително използване на ваните съгласно настоящото изобретение не се наблюдава образуване на дънна или плаваща шлака.

Важно е също, че използването на калай е ограничено, тъй като съдържанието му в покри40 тието е много по-ниско, отколкото във ваната.

Поради това ваната съгласно изобретението се използва за икономично поцинковане, за обработка на всякакви видове стоманени изделия с неизвестно съдържание на силиций и фосфор.

Claims

1. Вана за горещо поцинковане със стопен сплавен цинк, характеризираща се с това, че съдържа от 3 до 15% тегл. калай, олово с концентрация до насищане и от 0.0 до 0.06% тегл. от поне един от елементите алуминий, калций и магнезий, като останалото е цинк от всякакво качество от претопени цинкови отпадъци до цинк със специално високо качество - SHG цинк.

2. Вана за горещо поцинковане съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че съдържа от 1 до 5% тег. калай в комбинация с от 0.01 до 0.1 % тегл. никел, олово с концентрация 5 до насищане и от 0.0 до 0.06% тегл. от поне един от елементите алуминий, калций, и магнезий, като останалото е цинк от всякакво качествоот претопени цинкови отпадъци до цинк със специално високо качество - SHG-цинк. 10

3. Вана съгласно претенции 1 и 2, характеризираща се с тежа, че съдържа от 0.0 до 0.03 % тегл. от поне един от елементите алуминий, калций и магнезий.

4. Вана съгласно претенция 1 или 3, харак- 15 теризирашд се с това, че съдържа от 3.5 до 14% тегл. калай.

5. Вана съгласно претенция 4, характе- ризираща се с това, че съдържа от 5 до 10% тегл. калай.

6. Вана съгласно претенции 2 или 3, характеризирашд се с това, че съдържа поне 2.5% тегл. калай.

7. Вана съгласно претенции 2, 3 или 6, характеризираща се с това ,че съдържа поне 0.03% тегл. никел.

8. Вана съгласно претенция 7, характеризираща се с това ,че съдържа от 0.03% тегл. до 0.06% тегл. никел.

9. Вана съгласно коя да е от претенции от 1 до 8, характеризираща се с това, че съдържа от 0.005 до 0.015% тегл. от поне един от елементите алуминий, калций и магнезий.