RU2186150C2 - Steel product zinc plating method - Google Patents

Steel product zinc plating method Download PDF

Info

Publication number
RU2186150C2
RU2186150C2 RU2000124629A RU2000124629A RU2186150C2 RU 2186150 C2 RU2186150 C2 RU 2186150C2 RU 2000124629 A RU2000124629 A RU 2000124629A RU 2000124629 A RU2000124629 A RU 2000124629A RU 2186150 C2 RU2186150 C2 RU 2186150C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
aqueous solution
temperature
oxidizing gas
mixture
Prior art date
Application number
RU2000124629A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000124629A (en
Inventor
Е.К. Захаров
Е.А. Никандрова
В.А. Парамонов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина
Priority to RU2000124629A priority Critical patent/RU2186150C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2186150C2 publication Critical patent/RU2186150C2/en
Publication of RU2000124629A publication Critical patent/RU2000124629A/en

Links

Landscapes

  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgical industry, instrument making, mechanical engineering and other branches of industry. SUBSTANCE: method involves preliminarily preparing steel article surface; applying aqueous solution of zinc salt to said surface; drying at temperature of 60-80 C and additional drying at temperature of 120-200 C; heating and holding at temperature of 500-600 C in hydrogen atmosphere or mixture thereof with non-oxidizing gas, with water vapor content in hydrogen atmosphere or hydrogenous gas mixture being equal to dew point and ranging from -20 C to -70 C. Aqueous solution of nitric acid zinc may be used as aqueous solution of zinc salt. Non-oxidizing gas may be nitrogen or any inert gas. Method may be used for thermochemical zinc plating of steel articles and semifinished rolled products in continuous zinc plating lines. Employment of aqueous salts of zinc-zinc carbonate, nitric acid zinc does not deteriorate ecology situation. EFFECT: increased efficiency of method, improved quality of zinc coating and improved ecology control. 4 cl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам диффузионного цинкования, и может быть использовано в металлургической, машиностроительной, приборостроительной и других областях промышленности. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to chemical-thermal treatment, namely to diffusion galvanizing processes, and can be used in metallurgical, engineering, instrument-making and other industries.

Известен способ нанесения диффузионного цинкового покрытия на стальные изделия с окисленной поверхностью, включающий предварительную обработку поверхности путем смачивания ее либо 5-15%-ным водным раствором основания либо 0,1-3,0%-ным водным раствором кислоты, и последующее диффузионное цинкование в порошковой насыщающей смеси. A known method of applying a diffusion zinc coating on steel products with an oxidized surface, comprising pretreating the surface by wetting it with either a 5-15% aqueous solution of the base or a 0.1-3.0% aqueous solution of acid, and subsequent diffusion galvanizing in powder saturating mixture.

Способ направлен на снижение трудоемкости процесса при повышении его экологичности. (Патент РФ 2004620, МПК С 23 10/36, опубл. 15.12.1993 г.)
Недостатком указанного способа является то, что его применимость ограничена обязательным наличием на стальном изделии, подлежащем цинкованию, предварительно окисленной поверхности.The method aims to reduce the complexity of the process while increasing its environmental friendliness. (RF patent 2004620, IPC С 23 10/36, publ. 15.12.1993)
The disadvantage of this method is that its applicability is limited to the presence on the steel product to be galvanized, pre-oxidized surface.

Известен способ нанесения защитного покрытия на стальную полосу, включающий нагрев полосы, выдержку, охлаждение и погружение ее в расплав на основе цинка, содержащий, маc %: алюминий 4,0-6,0, мишметалл 0,02-0,06, индий 0,003-0,03 и цинк - остальное; температуру расплава поддерживают в пределах 390-430oС, а на его поверхность подают газовую смесь из азота и водорода с влагосодержанием, определяемым по формуле:

Figure 00000001

где tp - температура расплава,oС;
СIn - содержание индия в расплаве, маc %.A known method of applying a protective coating to a steel strip, including heating the strip, holding, cooling and immersing it in a zinc-based melt, containing, by weight: aluminum 4.0-6.0, mischmetal 0.02-0.06, indium 0.003 -0.03 and zinc - the rest; the melt temperature is maintained within the range of 390-430 o C, and a gas mixture of nitrogen and hydrogen with a moisture content determined by the formula is supplied to its surface:
Figure 00000001

where t p is the temperature of the melt, o C;
С In - indium content in the melt, wt%.

Способ направлен на повышение срока службы покрытия. (Авторское свидетельство СССР 1793003, МПК С 23 С 2/06, опубл. 07.02.1993). The method aims to increase the service life of the coating. (USSR author's certificate 1793003, IPC С 23 С 2/06, publ. 07.02.1993).

В описанном способе цинкования путем погружения стальной ленты в цинковый расплав использована защита от окисления поверхности жидкого расплава, содержащего легкоокисляемые элементы, подачей на нее азотно-водородной смеси. In the described method of galvanizing by immersing a steel strip in a zinc melt, protection against oxidation of the surface of a liquid melt containing easily oxidizable elements by applying a nitrogen-hydrogen mixture to it is used.

Применимость этого способа ограничена случаем цинкования в расплаве на основе цинка с обязательным наличием в цинковом расплаве индия. The applicability of this method is limited by the case of zinc-based galvanizing in a zinc-based melt with the obligatory presence of indium in the zinc melt.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ цинкования металлических изделий, включающий предварительную подготовку поверхности путем травления в растворе соляной кислоты, промывку в воде с последующим диффузионным цинкованием в цинковом порошке или его смеси с окисью алюминия при температуре 400-450oС с одновременной подачей водорода или его смеси с неокисляющим газом, в частности аммиаком, в реакционное пространство (Е.В. Проскурин, П.С. Горбунов. Диффузионные цинковые покрытия. - М. Металлургия, 1972 г., с.45-48).The closest in technical essence and the achieved result is a method of galvanizing metal products, including preliminary surface preparation by etching in a solution of hydrochloric acid, washing in water, followed by diffusion galvanizing in zinc powder or its mixture with aluminum oxide at a temperature of 400-450 o With at the same time the supply of hydrogen or its mixture with a non-oxidizing gas, in particular ammonia, into the reaction space (E.V. Proskurin, P.S. Gorbunov. Diffusion zinc coatings. - M. Metallurgy, 197 2 g., Pp. 45-48).

В этом процессе водород и аммиак защищают от окисления цинк и его пары в насыщающей порошковой смеси, а также предварительно очищенную травлением стальную поверхность и поверхность образующегося цинкового покрытия, способствуя тем самым интенсификации процесса цинкования. In this process, hydrogen and ammonia protect zinc and its vapors from oxidation in a saturating powder mixture, as well as the steel surface and the surface of the resulting zinc coating, previously cleaned by etching, thereby contributing to the intensification of the galvanizing process.

Однако в описанном способе водород и аммиак не участвуют в процессах переноса и осаждения цинка на поверхности образующегося покрытия, что лимитирует скорость процесса цинкования. However, in the described method, hydrogen and ammonia do not participate in the processes of transfer and deposition of zinc on the surface of the resulting coating, which limits the speed of the galvanizing process.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в получении на стальной поверхности изделий и металлургических полуфабрикатов слоя металлического цинка, диффузионно соединенного с поверхностью. Полученный слой цинка не должен при этом быть загрязнен продуктами реакции, а сами продукты реакции должны легко удаляться из зоны реакции и не загрязнять окружающую среду. The problem to which the invention is directed, is to obtain on a steel surface of products and metallurgical semi-finished products a layer of zinc metal diffusely connected to the surface. The resulting zinc layer should not be contaminated with the reaction products, and the reaction products themselves should be easily removed from the reaction zone and not pollute the environment.

Техническим результатом изобретения является высокая производительность предложенного способа термохимического цинкования стальных изделий и металлургических полуфабрикатов, позволяющая использовать его в непрерывных технологических линиях термохимического цинкования с получением высококачественного цинкового покрытия. Кроме того, при использовании водных солей цинка - карбоната цинка, азотно-кислого цинка не происходит ухудшения экологической обстановки. The technical result of the invention is the high performance of the proposed method for thermochemical galvanizing of steel products and metallurgical semi-finished products, which allows it to be used in continuous technological lines of thermochemical galvanizing with obtaining high-quality zinc coating. In addition, when using aqueous salts of zinc - zinc carbonate, zinc nitric acid, environmental degradation does not occur.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе цинкования стальных изделий, включающем предварительную подготовку поверхности изделий, нагрев и выдержку в атмосфере водорода или его смеси с неокисляющим газом, согласно изобретению, после подготовки на поверхность изделий наносят водный раствор соли цинка с последующей сушкой при 60-80oС, затем дополнительно при 120-200oС, нагрев и выдержку осуществляют при 500-600oС, а содержание паров воды в атмосфере водорода или его смеси с неокисляющим газом соответствует точке росы от минус 20 до минус 70oС.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of galvanizing steel products, including preliminary preparation of the surface of the products, heating and exposure to hydrogen or its mixture with non-oxidizing gas, according to the invention, after preparation, an aqueous solution of zinc salt is applied to the surface of the products, followed by drying at 60 -80 o C, then additionally at 120-200 o C, heating and aging are carried out at 500-600 o C, and the content of water vapor in the atmosphere of hydrogen or its mixture with non-oxidizing gas corresponds to the dew point of min mustache 20 to minus 70 o C.

В качестве вещества, содержащего цинк, используют водный раствор азотно-кислого цинка. As a substance containing zinc, an aqueous solution of zinc nitrate is used.

В качестве неокисляющего газа используют азот или любой инертный газ. Nitrogen or any inert gas is used as a non-oxidizing gas.

Необходимость нанесения на стальное изделие или металлургический полуфабрикат в качестве вещества, содержащего цинк, водных растворов солей цинка (азотнокислого цинка Zn(NO3)2 карбоната цинка ZN(СО3) и др.) определена тем, что при восстановлении из этих солей водородом цинка, выделяющегося на стальной поверхности и образующего защитное покрытие, остальные образующиеся продукты реакции при рекомендованных температурах осуществления процесса являются газообразными (N2, CO2, Н2O) и не загрязняют как поверхность стали, так и выбросы из реакционного пространства печи в атмосферу.The need to apply aqueous solutions of zinc salts (zinc nitrate Zn (NO 3 ) 2 zinc carbonate ZN (CO 3 ), etc.) to a steel product or metallurgical semi-finished product as a substance containing zinc is determined by the fact that zinc is reduced from these salts by hydrogen emanating from a steel surface and forming a protective coating, the remaining reaction products formed at the recommended temperatures of the process are gases (N 2, CO 2, H 2 O) and does not contaminate the surface of steel, and the emissions from reaction nnogo space in the furnace atmosphere.

Нанесение водного раствора цинковой соли на подлежащую цинкованию поверхность осуществляется посредством пульверизации, накатки роликами или погружения в раствор соли. Это позволяет использовать предложенный способ для цинкования не только стальных полуфабрикатов простой формы (проволока, лист, лента), но также сложной формы (трубы, фланцы, изделия со сварными соединениями). The application of an aqueous solution of zinc salt on the surface to be galvanized is carried out by spraying, rolling with rollers or immersion in a salt solution. This allows you to use the proposed method for galvanizing not only steel semi-finished products of simple shape (wire, sheet, tape), but also of complex shape (pipes, flanges, products with welded joints).

Сушка нанесенного слоя водного раствора соли проводится в два этапа. На первом этапе сушки при 60-80oС происходит испарение воды из раствора без вскипания и пузырения и на стальной поверхности образуется отвердевший слой цинковой соли. Дополнительная сушка при 120-200oС (второй этап сушки) необходима для более полного удаления воды из соли. Повышение температуры сушки выше 200oС приводит к нежелательному окислению стальной поверхности.Drying the applied layer of an aqueous solution of salt is carried out in two stages. In the first stage of drying at 60-80 o C, water evaporates from the solution without boiling and bubbling and a hardened layer of zinc salt forms on the steel surface. Additional drying at 120-200 o C (the second stage of drying) is necessary for a more complete removal of water from salt. Raising the drying temperature above 200 o With leads to undesirable oxidation of the steel surface.

Регламентация влажности газовой водородосодержащей атмосферы в печи от минус 20 до минус 70oС позволяет исключить окисление как поверхности покрываемого стального изделия или полуфабриката, так и образующегося цинкового покрытия. При температуре точки росы газовой водородсодержащей среды выше минус 20oС не происходит восстановление цинка из его солей и окислов; осушка газовой смеси до точки росы ниже минус 70oС не приводит к существенному повышению восстановительной способности водородсодержащей газовой среды и улучшению условий образования цинкового слоя на стали, при проведении технологического процесса в больших объемах связана с техническими трудностями и излишними энергозатратами.The regulation of the humidity of the gas hydrogen-containing atmosphere in the furnace from minus 20 to minus 70 o C eliminates the oxidation of both the surface of the coated steel product or semi-finished product, and the resulting zinc coating. At a dew point temperature of a hydrogen-containing gas medium above minus 20 ° C. , zinc does not recover from its salts and oxides; drying the gas mixture to a dew point below minus 70 o C does not lead to a significant increase in the reducing ability of the hydrogen-containing gas medium and to improve the conditions for the formation of the zinc layer on steel, when carrying out the process in large volumes is associated with technical difficulties and excessive energy consumption.

Высокая скорость протекания реакции восстановления водородом цинка из его солей при 500-600oС обеспечивает получение слоя цинкового покрытия на стальной поверхности толщиной 5-15 мкм за время, не превышающее 3-5 мин.The high rate of the reaction of hydrogen reduction of zinc from its salts at 500-600 o With provides a layer of zinc coating on a steel surface with a thickness of 5-15 microns in a time not exceeding 3-5 minutes

Цинк при этом находится в расплавленном состоянии, что способствует образованию плотного покрытия, прочно связанного с основным металлом. Zinc in this case is in a molten state, which contributes to the formation of a dense coating, firmly bound to the base metal.

Пример 1. Наносят слой водного раствора соли Zn(NO3)2 на предварительно обезжиренную поверхность стальной пластины толщиной 0,5 мм из стали 08 кп. Сушат при 60oС. Проводят дополнительную сушку при 180oС в течение 30 с. Количество нанесенной соли после сушки при 180oС составляет 10 мг/см2. Образец с нанесенной просушенной солью помещают в реторту с чистым водородом, влажность которого соответствует точке росы минус 40oС. Пластину нагревают посредством перемещения в горячую зону реторты с температурой 550oС за 30 с и выдерживают 5 мин. Происходит восстановление цинка из соли и одновременная адгезия цинка на поверхности стальной пластины. Толщина полученного цинкового покрытия - 4,3 мкм.Example 1. A layer of an aqueous solution of Zn (NO 3 ) 2 salt is applied on a pre-defatted surface of a 0.5 mm thick steel plate made of 08 kp steel. Dried at 60 o C. Carry out additional drying at 180 o C for 30 s. The amount of applied salt after drying at 180 o With is 10 mg / cm 2 . The sample with the dried salt applied is placed in a retort with pure hydrogen, the moisture content of which corresponds to a dew point of minus 40 o C. The plate is heated by moving to the hot zone of the retort with a temperature of 550 o C for 30 s and incubated for 5 minutes. The recovery of zinc from the salt and the simultaneous adhesion of zinc on the surface of the steel plate. The thickness of the obtained zinc coating is 4.3 microns.

Пример 2. Наносят слой соли, сушат при 65oС и проводят дополнительную сушку при 140oС, как описано в примере 1. Количество нанесенной соли после сушки при 140oС 25 мг/см. Образец с нанесенным слоем соли помещают в реторту с газовой смесью, состоящей из 10% Н2 и 90% N2. Влажность газовой смеси соответствует точке росы минус 60oС. Нагревают как и в примере 1 до 600oС за 30 с и выдерживают 3 мин. Толщина полученного покрытия составляет 13,5 мкм.Example 2. A layer of salt is applied, dried at 65 ° C. and additional drying is carried out at 140 ° C. as described in Example 1. The amount of salt applied after drying at 140 ° C. is 25 mg / cm. The salt coated sample is placed in a retort with a gas mixture consisting of 10% H 2 and 90% N 2 . The humidity of the gas mixture corresponds to the dew point minus 60 o C. Heated as in example 1 to 600 o C for 30 s and incubated for 3 minutes The thickness of the resulting coating is 13.5 μm.

Предложенный способ позволяет получать при рекомендованных температурных режимах восстановления цинка из соли Zn(NO3)2 водородом за 3-5 мин слои 0,5-1 5 мкм, прочно сцепленные со стальной поверхностью.The proposed method allows to obtain, at the recommended temperature conditions, the recovery of zinc from the Zn (NO 3 ) 2 salt with hydrogen in 3-5 min layers 0.5-1 5 μm, firmly adhered to the steel surface.

Использованный нагрев стальной пластины с нанесенным на ее поверхность слоем цинковой соли посредством перемещения пластины в зону печи с заданной температурой проведения процесса цинкования за определенное время моделирует условия нагрева стального изделия или полуфабриката в проходной печи и показывает возможность осуществления непрерывного процесса цинкования по описанному способу. The used heating of a steel plate with a layer of zinc salt deposited on its surface by moving the plate into the furnace zone with a given temperature of the galvanizing process for a certain time simulates the heating conditions of a steel product or semi-finished product in a continuous furnace and shows the possibility of a continuous galvanizing process according to the described method.

Claims (4)

1. Способ цинкования стальных изделий, включающий предварительную подготовку поверхности изделий, нагрев и выдержку в атмосфере водорода или его смеси с неокисляющим газом, отличающийся тем, что после подготовки на поверхность изделий наносят водный раствор соли цинка с последующей сушкой при 60-80oС, затем дополнительно при 120-200oС, нагрев и выдержку осуществляют при 500-600oС, а содержание паров воды в атмосфере водорода или его смеси с неокисляющим газом соответствует точке росы от минус 20 до минус 70oС.1. The method of galvanizing steel products, including preliminary preparation of the surface of the products, heating and aging in an atmosphere of hydrogen or its mixture with non-oxidizing gas, characterized in that after preparation, an aqueous solution of zinc salt is applied to the surface of the products, followed by drying at 60-80 o C, then additionally at 120-200 o C, heating and aging is carried out at 500-600 o C, and the content of water vapor in the atmosphere of hydrogen or its mixture with non-oxidizing gas corresponds to a dew point from minus 20 to minus 70 o C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора соли цинка используют водный раствор азотно-кислого цинка. 2. The method according to p. 1, characterized in that as an aqueous solution of zinc salts use an aqueous solution of nitric acid zinc. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве неокисляющего газа используют азот. 3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that nitrogen is used as a non-oxidizing gas. 4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве неокисляющего газа используют любой инертный газ. 4. The method according to p. 1 or 2, characterized in that any inert gas is used as a non-oxidizing gas.
RU2000124629A 2000-09-28 2000-09-28 Steel product zinc plating method RU2186150C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000124629A RU2186150C2 (en) 2000-09-28 2000-09-28 Steel product zinc plating method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000124629A RU2186150C2 (en) 2000-09-28 2000-09-28 Steel product zinc plating method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2186150C2 true RU2186150C2 (en) 2002-07-27
RU2000124629A RU2000124629A (en) 2002-08-10

Family

ID=20240467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000124629A RU2186150C2 (en) 2000-09-28 2000-09-28 Steel product zinc plating method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2186150C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672754C2 (en) * 2012-11-19 2018-11-19 Шеметалл Гмбх Method for coating metallic surfaces with nanocrystalline zinc oxide layers, aqueous composition therefor and use of surfaces coated in this way
RU2785211C1 (en) * 2022-04-13 2022-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОВАЦИНК" Method for applying thermodiffusion zinc coating onto steel pipes and steel pipe with said coating
WO2023200359A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 Мейджорпак Инк Method of applying a zinc thermal diffusion coating to steel pipes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПРОСКУРКИН Е.В. и др. Диффузионные цинковые покрытия. - М.: Металлургия, 1972, с.45-48. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672754C2 (en) * 2012-11-19 2018-11-19 Шеметалл Гмбх Method for coating metallic surfaces with nanocrystalline zinc oxide layers, aqueous composition therefor and use of surfaces coated in this way
RU2785211C1 (en) * 2022-04-13 2022-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОВАЦИНК" Method for applying thermodiffusion zinc coating onto steel pipes and steel pipe with said coating
WO2023200359A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 Мейджорпак Инк Method of applying a zinc thermal diffusion coating to steel pipes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02104650A (en) Method for continuous hot dipping of a steel strip with use of aluminium
EP0246418B1 (en) Hot dip aluminium coated chromium alloy steel
CN101952477B (en) Method for coating a metal strip and equipment for implementing said method
US4883723A (en) Hot dip aluminum coated chromium alloy steel
US4059711A (en) Partially alloyed galvanize product and method
JP2768871B2 (en) Melt coating method for chromium-containing steel
US20230145863A1 (en) Method for producing hardened steel components with a conditioned zinc anti-corrosive layer
EP0074211B1 (en) Coated metal substrate and method of coating a metal substrate
RU2186150C2 (en) Steel product zinc plating method
JP2964911B2 (en) Alloying hot-dip galvanizing method for P-added high-strength steel
CN115354255B (en) Stainless steel strip with hot-dip zinc-aluminum alloy coating and preparation method thereof
US5066549A (en) Hot dip aluminum coated chromium alloy steel
US11613791B2 (en) Method for coating steel sheets or steel strips and method for producing press-hardened components therefrom
US3726705A (en) Process for galvanizing a ferrous metal article
US4800135A (en) Hot dip aluminum coated chromium alloy steel
JPH07331403A (en) Production of high strength galvannealed steel sheet
JPH01259153A (en) Manufacture of hot dipped steel sheet
JPS63153283A (en) Dry plating method for steel material
JPS61243162A (en) Production of al series hot dipped steel plate excellent in heat resistance
JPH04221053A (en) Production of galvanized stainless steel material
JP4166412B2 (en) Method for producing hot-dip galvanized steel sheet
JP2007138212A (en) Cold-rolled steel sheet superior in chemical conversion treatment property and manufacturing method therefor
JPS6274063A (en) Surface treatment of steel
CN117295829A (en) Method for refining surface modifications with the aim of improving surface properties
JPH111755A (en) Galvanized steel sheet and its production