UA72820C2 - A method for obtaining diffusion zinc coatings - Google Patents
A method for obtaining diffusion zinc coatings Download PDFInfo
- Publication number
- UA72820C2 UA72820C2 UA2003021210A UA2003021210A UA72820C2 UA 72820 C2 UA72820 C2 UA 72820C2 UA 2003021210 A UA2003021210 A UA 2003021210A UA 2003021210 A UA2003021210 A UA 2003021210A UA 72820 C2 UA72820 C2 UA 72820C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- diffusion
- zinc
- products
- temperature
- carried out
- Prior art date
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 41
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 title claims description 23
- 239000011701 zinc Substances 0.000 title claims description 23
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 22
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 24
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims abstract description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 claims description 22
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 26
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- KFZAUHNPPZCSCR-UHFFFAOYSA-N iron zinc Chemical compound [Fe].[Zn] KFZAUHNPPZCSCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001308 Zinc ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки металів, і може бути 2 використаний в машинобудуванні, авіаційній та інших галузях промисловості для модифікування поверхневих шарів сталевих виробів з окисленою поверхнею.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the chemical-thermal treatment of metals, and can be used in machine building, aviation and other industries to modify the surface layers of steel products with an oxidized surface.
Відомим є спосіб одержання дифузійних цинкових покриттів, що включає попередню обробку поверхні виробів і наступне дифузійне цинкування в порошковій суміші. (Проскурін Е.В. та ін. Цинкування/Довідник. М.There is a known method of obtaining diffusion zinc coatings, which includes preliminary treatment of the surface of products and subsequent diffusion galvanizing in a powder mixture. (E.V. Proskurin and others. Zinc plating/Handbook. M.
Металургія, 1988р., с.417-420).Metallurgy, 1988, pp. 417-420).
За відомим способом попередню обробку поверхні виробу здійснюють водним розчином сполук: їдкого натру, тринатрійфосфату, соди кальцинованої та рідкого скла, з наступним промиванням виробів водою. Потім проводять очищення поверхні виробів від окислів металів обробкою розчинами кислот, наприклад, сірчаною або соляною. Вироби промивають водою.According to a known method, preliminary treatment of the surface of the product is carried out with an aqueous solution of compounds: caustic soda, trisodium phosphate, soda ash and liquid glass, followed by washing the products with water. Then the surface of the products is cleaned from metal oxides by treatment with acid solutions, for example, sulfuric or saline. Products are washed with water.
Відомий спосіб не забезпечує високу якість покриттів через сильне підтравлення основи металу кислотою. 12 Проведення процесу насичення в одну стадію приводить до розвитку в дифузійному покритті крихких с- і п-фаз.The known method does not ensure high-quality coatings due to strong acid etching of the metal base. 12 Carrying out the saturation process in one stage leads to the development of brittle c- and n-phases in the diffusion coating.
Недоліком відомого способу є також його висока трудомісткість, яка обумовлена необхідністю використання громіздкого устаткування, великих обсягів обробних реагентів і високою тривалістю самого процесу очищення.The disadvantage of the known method is also its high labor intensity, which is due to the need to use bulky equipment, large volumes of processing reagents, and the high duration of the cleaning process itself.
Крім того, процес супроводжується великою кількістю шкідливих стоків, що погіршує екологічність способу.In addition, the process is accompanied by a large amount of harmful waste, which worsens the environmental friendliness of the method.
Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб одержання дифузійних цинкових покриттів, що включає попередню обробку поверхні виробів і наступне дифузійне цинкування в порошковій суміші, (патент РФ Мо2004620 М. кл. С23С10/36, заявл. 26.02.92р.).The closest in terms of technical essence and the result achieved is the method of obtaining diffusion zinc coatings, which includes preliminary treatment of the surface of the products and subsequent diffusion galvanizing in a powder mixture (patent of the Russian Federation Mo2004620 M. cl. C23С10/36, application 26.02.92 ).
За відомим способом попередню обробку виробів проводять шляхом змочування поверхні водним 5-1595-ним розчином луги, наприклад Маон, та 0,1-3,096-ним розчином соляної кислоти. Процес дифузійного насичення здійснюють в один етап при температурі 450-5002С протягом 120 хвилин. с 29 Недоліком відомого способу є низька якість дифузійних покриттів, які одержують відомим способом, Ге) нерівномірність покриття. Попереднє змочування виробів розчинами луг і кислот приводить до часткового вторинного окислювання поверхні виробів при завантаженні їх у порошкове середовище. Це не дозволяє забезпечити рівномірної товщини дифузійного покриття по всій поверхні виробу, внаслідок чого, знижується якість дифузійного покриття. о 3о При проведенні процесу дифузійного цинкування в один етап при визначеній температурі насичення, при якій Ге нагрів виробу до температури насичення відбувається за лінійним законом, механізм утворення залізо-динкових фаз у дифузійному покритті відбувається згідно їх однофазних ділянок на діаграмі залізо-цинк. соAccording to a known method, the preliminary treatment of products is carried out by wetting the surface with an aqueous 5-1595 solution of alkali, for example Mahon, and a 0.1-3.096 solution of hydrochloric acid. The process of diffusion saturation is carried out in one step at a temperature of 450-5002C for 120 minutes. c 29 The disadvantage of the known method is the low quality of diffusion coatings, which are obtained by the known method, Ge) unevenness of the coating. Pre-wetting of the products with solutions of alkalis and acids leads to partial secondary oxidation of the surface of the products when they are loaded into the powder medium. This does not allow to ensure a uniform thickness of the diffusion coating over the entire surface of the product, as a result of which the quality of the diffusion coating decreases. о 3о When carrying out the process of diffusion galvanizing in one stage at a defined saturation temperature, at which He heats the product to the saturation temperature according to a linear law, the mechanism of formation of iron-zinc phases in the diffusion coating occurs according to their single-phase sections on the iron-zinc diagram. co
При такому формуванні дифузійного покриття утворюється строго визначене кількісне співвідношення Ге окремих фаз, що характеризуються різними фізико-механічними властивостями. У процесі рівномірного нагрівання металу у цинковмісному середовищі спочатку утворюється о-фаза - цинковий ферит, що являє собою ге твердий розчин цинку в залізі. Потім, при температурі вище 3502С, формується Г-фаза, що при ізотермічній витримці одержує найбільший розвиток. Ця фаза є переважною фазою дифузійного покриття, що одержують за відомим способом. Паралельно з утворенням Г-фази відбувається часткове зародження 5.4-, 2- і п-фаз. Таким « чином, структура цинкового дифузійного покриття характеризується в основному Г-фазою. Покриття має 2 с достатню твердість, однак є дуже крихким і при незначних механічних навантаженнях схильне до сколювання.With this formation of a diffusion coating, a strictly defined quantitative ratio of Ge of individual phases characterized by different physical and mechanical properties is formed. In the process of uniform heating of the metal in a zinc-containing medium, an o-phase is first formed - zinc ferrite, which is a solid solution of zinc in iron. Then, at a temperature above 3502C, the G-phase is formed, which is most developed during isothermal exposure. This phase is the predominant phase of the diffusion coating obtained by a known method. In parallel with the formation of the H-phase, partial nucleation of the 5.4-, 2-, and n-phases occurs. In this way, the structure of the zinc diffusion coating is mainly characterized by the G-phase. The coating has 2 s sufficient hardness, but it is very fragile and prone to chipping under minor mechanical loads.
Тому отримане покриття має недостатньо високі фізико-механічні властивості і відрізняється нерівномірністю їх з по поверхні виробу.Therefore, the obtained coating has insufficiently high physical and mechanical properties and is characterized by their unevenness on the surface of the product.
В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу одержання дифузійних цинкових покриттів, в якому нова послідовність операцій, а також використання нових речовин для здійснення способу дозволяють -І регулювати кількісне співвідношення фаз у структурі дифузійного покриття і забезпечити наявність відновлювальної атмосфери протягом всього процесу насичення, завдяки чому спостерігається переважне ко формування 5,-фази в дифузійному шарі, що забезпечує підвищення якості дифузійного покриття, якеThe basis of the invention is the task of improving the method of obtaining diffusion zinc coatings, in which a new sequence of operations, as well as the use of new substances for the implementation of the method, allow -I to regulate the quantitative ratio of phases in the structure of the diffusion coating and to ensure the presence of a reducing atmosphere throughout the saturation process, due to which it is observed the formation of the 5,-phase in the diffusion layer is preferred, which ensures an increase in the quality of the diffusion coating, which
Го) одержують, зокрема, високі фізико-механічні властивості по всій поверхні оброблюваного виробу.Go) obtain, in particular, high physical and mechanical properties over the entire surface of the processed product.
Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі одержання дифузійних цинкових покриттів, що о включає попередню обробку поверхні виробів і наступне дифузійне цинкування в порошковій суміші, відповідно о до винаходу обробку поверхні виробів проводять нанесенням на поверхню хлорвмісного флюсу, що містить хлористий цинк, хлористий амоній, соляну кислоту і воду, а процес дифузійного цинкування здійснюють у два етапи, перший з яких проводять при ізотермічній витримці при температурі 300-340 оС, а другий - при температурі 400-52026.The problem is solved by the fact that in the known method of obtaining diffusion zinc coatings, which o includes preliminary treatment of the surface of the products and subsequent diffusion galvanizing in a powder mixture, according to the invention, the surface treatment of the products is carried out by applying to the surface a chlorine-containing flux containing zinc chloride, ammonium chloride , hydrochloric acid and water, and the diffusion galvanizing process is carried out in two stages, the first of which is carried out during isothermal holding at a temperature of 300-340 oC, and the second - at a temperature of 400-52026.
Обробку поверхні виробів проводять хлорвмісним флюсом, що містить хлористий цинк, хлористий амоній,Surface treatment of products is carried out with a chlorine-containing flux containing zinc chloride, ammonium chloride,
ІФ) соляну кислоту і воду при наступному співвідношенні компонентів, г/л: іме) 7псСіо 210-370 во МНАСІ 21-37 не 30-50 нг:Оо рештаIF) hydrochloric acid and water with the following ratio of components, g/l: ime) 7psSio 210-370 in MNASI 21-37 not 30-50 ng:Oo the rest
Попередня обробка поверхні виробів шляхом нанесення на поверхню хлорвмісного флюсу, склад якого, з 65 одного боку сприяє відновленню окислів на поверхні оброблюваних виробів газоподібними хлористим воднем і воднем, що утворюються при розкладанні і взаємодії компонентів флюсу, а з іншого боку забезпечує наявність відновлювальної атмосфери протягом усього наступного процесу дифузійного цинкування. Соляна кислота, що входить до складу флюсу, вже при кімнатній температурі проникає під шар окалини, розчиняє залізо, а водень, що виділився, сприяє відшаровуванню крихкої окалини, і тим самим порушує її суцільність. Під час дифузійного цинкування солі заліза, що утворилися -Ресі 5 і РеСіз, легко відновлюються цинком до металевого заліза. Ресі з при ізотермічній витримці при температурі вище 3002С випаровується і виводиться із зони реакції. Хлористий цинк, що входить до складу флюсу, при нагріванні утворить з водою термічно стійку оксикислоту, що на наступних етапах дифузійного цинкування взаємодіє з залишками окису заліза. Продукти розкладання флюсу рухливі, легко відокремлюються від поверхні виробу, який оброблюють. Флюс поліпшує змочування залізної 7/0 основи виробу розплавленим цинком, зменшуючи його поверхневий натяг. Завдяки цьому на поверхні виробу формується якісне дифузійне покриття, що характеризується як високими фізико-механічними властивостями, так і рівномірністю по всій площі поверхні виробу.Pre-treatment of the surface of the products by applying a chlorine-containing flux to the surface, the composition of which, on the one hand, promotes the reduction of oxides on the surface of the processed products with gaseous hydrogen chloride and hydrogen, which are formed during the decomposition and interaction of the flux components, and on the other hand, ensures the presence of a reducing atmosphere throughout the next diffusion galvanizing process. Hydrochloric acid, which is part of the flux, already at room temperature penetrates under the scum layer, dissolves iron, and the released hydrogen contributes to the delamination of the fragile scum, thereby breaking its integrity. During diffusion galvanizing, the iron salts formed -Resi 5 and ReSiz are easily reduced by zinc to metallic iron. Resi with isothermal exposure at a temperature above 3002С evaporates and is removed from the reaction zone. Chloride zinc, which is part of the flux, when heated will form thermally stable oxyacid with water, which interacts with the remains of iron oxide at the next stages of diffusion galvanizing. Flux decomposition products are mobile, easily separated from the surface of the product being processed. The flux improves the wetting of the iron 7/0 base of the product with molten zinc, reducing its surface tension. Thanks to this, a high-quality diffusion coating is formed on the surface of the product, which is characterized by both high physical and mechanical properties and uniformity over the entire surface area of the product.
Експериментально встановлено, що склад флюсу, що заявляється, і кількісне співвідношення компонентів у ньому забезпечують його високу хімічну активність і оптимальну консистенцію. Підвищення кількості хлористого 75 цинку у флюсі більш ніж З37Ог/л підвищує в'язкість флюсу, а зниження його менш за 210г/л приводить до нерівномірності шару, що змочується, на поверхні виробу.It was experimentally established that the composition of the claimed flux and the quantitative ratio of its components ensure its high chemical activity and optimal consistency. An increase in the amount of zinc chloride 75 in the flux by more than 37Og/l increases the viscosity of the flux, and its decrease by less than 210g/l leads to the unevenness of the wetting layer on the surface of the product.
При кількості хлористого амонію у флюсі більш ніж 37г/л спостерігається підтравлення основного металу виробу при температурах дифузійного цинкування, що приводить до одержання нерівномірних шарів у покритті, а при кількості хлористого амонію менше за 21г/л знижується відновлювальна здатність флюсу.When the amount of ammonium chloride in the flux is more than 37g/l, there is etching of the base metal of the product at diffusion galvanizing temperatures, which leads to the formation of uneven layers in the coating, and when the amount of ammonium chloride is less than 21g/l, the reducing ability of the flux is reduced.
Підвищення змісту соляної кислоти у флюсі більш ніж 5Ог/л вже при кімнатній температурі приводить до підтравлення основного металу виробу, а при зниженні її змісту менш за ЗОг/л знижується відновлювальна здатність флюсу при кімнатній температурі.An increase in the content of hydrochloric acid in the flux by more than 5Og/l already at room temperature leads to etching of the main metal of the product, and when its content is reduced to less than 30g/l, the reducing ability of the flux at room temperature decreases.
Проведення процесу дифузійного цинкування в два етапи дозволяє впливати на механізм дифузійних процесів у системі залізо-динк і дозволяє регулювати кількісне співвідношення фаз у структурі дифузійного с покриття. Експериментально встановлено, що при ізотермічній витримці виробів у цинковмісному середовищі, при температурі 300-3402С (перший етап дифузійного цинкування) відбувається часткове утворення цинкового о фериту і зародження Г-фази. При даних температурах атоми цинку і заліза здобувають високого енергетичного потенціалу, завдяки якому вони мають максимальну рухливість. При подальшій ізотермічній витримці виробів при температурах 400-5202С (другий етап дифузійного цинкування) метал знаходиться у стані підвищеної о енергетичної активності, У ньому відбувається переважне формування 5.-фази. Ця фаза являє собою сч інтерметалеву сполуку (Бейп;), має стовпчасту структуру, і має оптимальне сполучення фізико-механічних властивостей. сCarrying out the process of diffusion galvanizing in two stages allows influencing the mechanism of diffusion processes in the iron-dink system and allows regulating the quantitative ratio of phases in the structure of the diffusion coating. It was experimentally established that during isothermal aging of products in a zinc-containing environment at a temperature of 300-3402C (the first stage of diffusion galvanizing), a partial formation of zinc o ferrite and nucleation of the G-phase occurs. At these temperatures, zinc and iron atoms acquire a high energy potential, thanks to which they have maximum mobility. During further isothermal aging of the products at temperatures of 400-5202C (the second stage of diffusion galvanizing), the metal is in a state of increased energy activity. The predominant formation of the 5th phase takes place in it. This phase is an intermetallic compound (Baip;), has a columnar structure, and has an optimal combination of physical and mechanical properties. with
Таким чином, отримане дифузійне покриття має високі фізико-механічні властивості, а саме - високу сч твердість, корозійну стійкість в сполученні з високою пластичністю, і характеризується рівномірністю властивостей по всій поверхні виробу. -Thus, the obtained diffusion coating has high physico-mechanical properties, namely, high hardness, corrosion resistance in combination with high plasticity, and is characterized by uniformity of properties over the entire surface of the product. -
Експериментально встановлено, що оптимальними температурними режимами при дифузійному цинкуванні є: на першому етапі обробки - 300-3402С, на другому етапі обробки - 400-52026.It was experimentally established that the optimal temperature regimes for diffusion galvanizing are: at the first stage of processing - 300-3402C, at the second stage of processing - 400-52026.
При температурі дифузійного цинкування на першому етапі нижче 3002 знижується розчинність цинку « в о-залізї, що приводить до зменшення товщини дифузійного покриття. При температурі на першому етапі дифузійного цинкування вище 340 2С спостерігається інтенсивний розвиток Г-фази, що збільшує кількісне З с співвідношення крихкої фази в дифузійному покритті. На другому етапі дифузійного цинкування при температуріAt the temperature of diffusion galvanizing in the first stage below 3002, the solubility of zinc in o-iron decreases, which leads to a decrease in the thickness of the diffusion coating. At the temperature at the first stage of diffusion galvanizing above 340 2С, intensive development of the Г phase is observed, which increases the quantitative З s ratio of the brittle phase in the diffusion coating. At the second stage of diffusion galvanizing at a temperature
Із» дифузійного насичення нижче 4002 не забезпечується переважне формування 5.-фази. При температурі вище 52092; спостерігається інтенсивне утворення високоцинкових с- і 14-фаз, що мають низьку твердість і високу крихкість. Наявність цих фаз приводить до відшаровування покриття при мінімальних механічних -1 75 навантаженнях.Diffusion saturation below 4002 does not ensure the predominant formation of the 5th phase. At a temperature above 52092; intensive formation of high-zinc c- and 14-phases with low hardness and high brittleness is observed. The presence of these phases leads to peeling of the coating under minimal mechanical -1 75 loads.
Спосіб одержання дифузійних цинкових покриттів за винаходом здійснюється таким чином. ко Приклад. бо На внутрішню і зовнішню поверхню виробів, наприклад, металевих труб діаметром 5Омм, довжиною 500мм, виконаних зі сталі СтЗпс, наносили шар хлорвмісного флюсу і витримували протягом 3-5 хвилин. Флюс готували ко 50 змішанням компонентів: хлористого цинку - 290г/л, хлористого амонію - 29г/л, соляної кислоти - 50г/л і води - о 631г/л. Покриті флюсом труби поміщали до реторти, в яку засипали цинковмісну порошкову суміш. Реторту занурювали в термічну піч, що обертається. Першу стадію дифузійного цинкування проводили шляхом нагрівання труб до температури 3302. При цій температурі вироби витримували протягом 30 хвилин. Другу 5 стадію дифузійного цинкування здійснювали при температурі у печі, рівній 4802 з ізотермічною витримкою протягом ЗО0хв. Отримане дифузійне цинкове покриття має гладку поверхню світло-сірого однотонного кольору, (Ф) відрізняється суцільністю і рівномірністю товщини по всій оброблюваній поверхні і характеризується наступними ка фізико-механічними параметрами: твердість - 4900Мн/м, корозійна стійкість - 0,007г/м2.ч, товщина дифузійного шару по всій поверхні виробу рівномірна і складає 8Омкм (приклад МеоЗ, таблиця). во Аналогічно способу, описаному у прикладі 1, було проведено експерименти при різних температурах: на першій стадії, С: 300, 320, 340, 360; на другій стадії, відповідно - 380, 400, 520, 540. Додатково були проведені експерименти при різних співвідношеннях компонентів у флюсі, а також по способу одержання дифузійних цинкових покриттів, який доданий у прототипі. Отримані результати надані в таблиці.The method of obtaining diffusion zinc coatings according to the invention is carried out as follows. Example. because a layer of chlorine-containing flux was applied to the inner and outer surface of products, for example, metal pipes with a diameter of 5 mm and a length of 500 mm, made of StZps steel and kept for 3-5 minutes. Flux was prepared by mixing 50 components: zinc chloride - 290g/l, ammonium chloride - 29g/l, hydrochloric acid - 50g/l and water - 631g/l. Flux-coated pipes were placed in a retort, into which a zinc-containing powder mixture was poured. The retort was immersed in a rotating thermal furnace. The first stage of diffusion galvanizing was carried out by heating the pipes to a temperature of 3302. At this temperature, the products were kept for 30 minutes. The second 5th stage of diffusion galvanizing was carried out at a furnace temperature equal to 4802 with an isothermal hold for 300 minutes. The obtained diffusion zinc coating has a smooth surface of a light gray monotone color, (Ф) is characterized by continuity and uniformity of thickness over the entire treated surface and is characterized by the following physical and mechanical parameters: hardness - 4900Mn/m, corrosion resistance - 0.007g/m2.h, the thickness of the diffusion layer over the entire surface of the product is uniform and is 8μm (example MeoZ, table). Similarly to the method described in example 1, experiments were conducted at different temperatures: at the first stage, C: 300, 320, 340, 360; in the second stage, respectively - 380, 400, 520, 540. In addition, experiments were conducted at different ratios of components in the flux, as well as on the method of obtaining diffusion zinc coatings, which is included in the prototype. The obtained results are given in the table.
Корозійну стійкість зразків випробували в апараті перемінного занурення при кімнатній температурі, 65 спочатку в середовищі З9о-ного хлористого натрію, що містить 0,196 перекису водню (1 хвилина), а потім на повітрі (14 хвилин). Іспити в цьому апараті відповідають прискореним умовам, що імітують "ватерлінії" у морській воді. Загальна тривалість іспитів складала 4600 годин. Швидкість корозії розраховували гравіметричним методом по зміні ваги зразка на протязі часу.The corrosion resistance of the samples was tested in an alternating immersion apparatus at room temperature, 65 first in an environment of 390 sodium chloride containing 0.196 hydrogen peroxide (1 minute), and then in air (14 minutes). Exams in this apparatus correspond to accelerated conditions simulating "waterlines" in seawater. The total duration of the exams was 4,600 hours. The rate of corrosion was calculated by the gravimetric method based on the change in sample weight over time.
Мікротвердість покриттів визначали за стандартною методикою на мікротвердомірі МР-3 під навантаженням 25г алмазною ромбічною пірамідкою.The microhardness of the coatings was determined according to the standard method on the MP-3 microhardness tester under a load of 25g with a diamond rhombic pyramid.
Іспити зразків на корозійну стійкість показали, що корозія по всій поверхні зразка має рівномірний загасаючий характер, а іспит зразків на сплющування (ГОСТ 8695-75) і вигин (ГОСТ 3728-78) при максимальних механічних навантаженнях, характерних при експлуатації труб даного класу, показало відсутність відшарування покриття. Це свідчить про високу якість дифузійних покриттів, які характеризуються високою твердістю при 7/0 наявності оптимальної пластичності.Tests of samples for corrosion resistance showed that corrosion over the entire surface of the sample has a uniform fading character, and tests of samples for flattening (GOST 8695-75) and bending (GOST 3728-78) under the maximum mechanical loads typical for the operation of pipes of this class showed no peeling of the coating. This testifies to the high quality of diffusion coatings, which are characterized by high hardness at 7/0 presence of optimal plasticity.
Мо зр. Склад флюсу, г/л (Температура Товщина дифузійного | Твердість Швидкість Зовнішній вигляд виробу після дифузійного покриття, мкм дифузійного корозії, г/м2.ч|дифузійного насичення цинкування, го покриття, Мн/м2 15 7пСІ МН НС НО | етап | П етап |край середина край 2 с 1. 290 129 |40 Ірешт| з00 дво 52 70 63 д5бо 0,018 Сіре, нерівномірне по поверхні, наявність відшарування покриття. 20 2. 320 480 78 79 77 АБО 0,010 Срібно-сіре, суцільне, рівномірне. 3. о) дво 82 4ооо 0,007 Срібно-сіре, суцільне, рівномірне.Mo zr. Flux composition, g/l (Temperature Thickness of diffusion | Hardness Speed Appearance of the product after diffusion coating, μm diffusion corrosion, g/m2.h | diffusion saturation galvanizing, h coating, Mn/m2 15 7пСИ МН НС НО | stage | П stage |edge middle edge 2 s 1. 290 129 |40 Iresh| z00 two 52 70 63 d5bo 0.018 Gray, uneven on the surface, the presence of peeling of the coating. 20 2. 320 480 78 79 77 OR 0.010 Silver-gray, solid, uniform. 3 o) two 82 4ooo 0.007 Silver-gray, solid, uniform.
А. 340 дво 87 85 500 0,009 Срібно-сіре, суцільне, с рівномірне. 25 5 |з яю вв вв ви овжо 000015 (Спбносюе, шорстувате о о) зво 45 до АЗ дво 0,024 Сіре, рівномірне. Крапчастий характер корозії. 15 хх |зю | кю в ві06500лво 000013 (Собносіре, рівноміне, о) 520 100 100 101 5130 0,008 Сріблисто-сіре, суцільне, о 30 рівномірне. сч 30 540 95 110 115 5БОЗО 0,009 Сіре, нерівномірне, напливи цинку, часткове відшарування (ее) покриття. 1210121 30 Ірешт| 330 дво 76 75 78 до 0,011 Срібно-сіре, суцільне, с рівномірне. й й й - 11 1370137 50 Ірешт| 330 дво 84 85 4920 0,012 Срібно-сіре, суцільне, рівномірне. 12 1200 12020 Ірешт| 330 дво А 57 61 д5То 0,025 Сіре, нерівномірне, шорсткувате, елементи « крапчастої корозії. 13 390 | 39 решт! 330 дво 85 79 4дезЗо 0,026 Сіре, шорсткувате, елементи шщ с крапчастої корозії. 14 За прототипом 460 62 АВТО 0,018 Світло-сіре, нерівномірне. "з Процес корозії нерівномірний. пA. 340 two 87 85 500 0.009 Silver-gray, solid, uniform. 25 5 | with яю вв вв вы овжо 000015 (Spbnosyue, rough) zvo 45 to AZ two 0.024 Gray, uniform. Dotted nature of corrosion. 15 xx |zyu | кю в ви06500лво 000013 (Solid gray, uniform, o) 520 100 100 101 5130 0.008 Silver-gray, solid, o 30 uniform. сч 30 540 95 110 115 5BOZO 0.009 Gray, uneven, inflows of zinc, partial exfoliation (ee) coating. 1210121 30 Iresh| 330 two 76 75 78 to 0.011 Silver-gray, solid, with uniform. y y y - 11 1370137 50 Iresh| 330 two 84 85 4920 0.012 Silver-gray, solid, uniform. 12 1200 12020 Iresh| 330 dvo A 57 61 d5To 0.025 Gray, uneven, rough, elements of "dotted corrosion." 13 390 | 39 left! 330 two 85 79 4dezZo 0.026 Gray, rough, elements of ssh with pitted corrosion. 14 According to the prototype 460 62 AUTO 0.018 Light gray, uneven. "z The corrosion process is uneven. p
Як видно з таблиці, корозійна стійкість оброблюваних виробів за способом, який заявляється (у межах - 45 значень температурних режимів, що заявляються, і складу флюсу), складає 0,008-0,011г/м ".год, що перевищує аналогічні значення, показані у прототипі, в 1,5-2,3 рази, а мікротвердість покриттів складає 4750-5000 при ко наявності високої пластичності покриття. Товщина отриманих дифузійних покриттів відрізняється рівномірністю со по всій поверхні виробу і складає 65-100мкм.As can be seen from the table, the corrosion resistance of the processed products according to the claimed method (within - 45 values of the claimed temperature regimes and the composition of the flux) is 0.008-0.011 g/m "h, which exceeds the similar values shown in the prototype , by 1.5-2.3 times, and the microhardness of the coatings is 4750-5000 with high plasticity of the coating. The thickness of the obtained diffusion coatings is uniform over the entire surface of the product and is 65-100μm.
Використання способу, що заявляється, дозволить підвищити продуктивність способу за рахунок ко 50 інтенсифікації відновлювальних процесів дифузійного цинкування, а також поліпшити екологічні умови о проведення процесів насичення.The use of the proposed method will allow to increase the productivity of the method due to the 50% intensification of the restorative processes of diffusion galvanizing, as well as to improve the environmental conditions for carrying out saturation processes.
Реалізація способу одержання дифузійних цинкових покриттів здійснюється на стандартному устаткуванні при використанні загальнодоступних речовин і хімічних сполук, що випускаються промисловістю згідно загальноприйнятим ДСТУ. оImplementation of the method of obtaining diffusion zinc coatings is carried out on standard equipment using publicly available substances and chemical compounds produced by industry in accordance with generally accepted DSTU. at
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2003021210A UA72820C2 (en) | 2003-02-11 | 2003-02-11 | A method for obtaining diffusion zinc coatings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2003021210A UA72820C2 (en) | 2003-02-11 | 2003-02-11 | A method for obtaining diffusion zinc coatings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA72820C2 true UA72820C2 (en) | 2005-04-15 |
Family
ID=34884714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2003021210A UA72820C2 (en) | 2003-02-11 | 2003-02-11 | A method for obtaining diffusion zinc coatings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA72820C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2738218C1 (en) * | 2019-08-22 | 2020-12-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОВАЦИНК" | Method of applying anticorrosion intermetallic coating by thermodiffusion zinc coating |
-
2003
- 2003-02-11 UA UA2003021210A patent/UA72820C2/en unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2738218C1 (en) * | 2019-08-22 | 2020-12-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОВАЦИНК" | Method of applying anticorrosion intermetallic coating by thermodiffusion zinc coating |
| WO2021034223A3 (en) * | 2019-08-22 | 2021-04-15 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОВАЦИНК" | Method of applying an intermetallic anticorrosion coating by thermal diffusion galvanization |
| US11746422B2 (en) | 2019-08-22 | 2023-09-05 | Majorpack Incorporated | Method of applying an intermetallic anticorrosion coating by thermal diffusion galvanization |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3770875B2 (en) | Flux and method for hot dip galvanizing | |
| Popoola et al. | Effect of some process variables on zinc coated low carbon steel substrates | |
| CN105220099B (en) | A kind of batch hot dip Galfan fluxing agent and preparation method thereof | |
| US2774686A (en) | Hot dip aluminum coating process | |
| RU2766611C1 (en) | Method of producing a steel strip with improved adhesion of hot-dipped metal coatings | |
| CN106756949A (en) | A kind of vitrified agent | |
| Walunj et al. | Role of dew points and Fe pre-coats on the galvanizing and galvannealing of dual phase steel | |
| Danzo et al. | Microstructure of hot dip coated Fe–Si steels | |
| Kania | The structure of coatings obtained in the Zn-31Al-3Mg bath on high-silicon steel | |
| WO2010046656A1 (en) | A method of colouring tin and tin-containing articles | |
| UA72820C2 (en) | A method for obtaining diffusion zinc coatings | |
| JP4242653B2 (en) | Metal surface treatment by carboxylation | |
| US3184330A (en) | Diffusion process | |
| Triwiyanto et al. | Low temperature thermochemical treatments of austenitic stainless steel without impairing its corrosion resistance | |
| Kania | Kinetics of growth and structure of coatings obtained on Sandelin steels in the high-temperature galvanizing process | |
| US2746849A (en) | Method of imparting high brilliancy to articles made of aluminum and its alloys | |
| US3342628A (en) | Alloy diffusion process | |
| US3481769A (en) | Alloy diffusion coating process | |
| JP2000160394A (en) | Short time phosphate treatment of ferrous metallic material | |
| Subramanian et al. | Experimental investigation of mechanical properties on Al 7075 using electroless Ni-P/Ni-B duplex coating with nano SiC | |
| US3726705A (en) | Process for galvanizing a ferrous metal article | |
| US2601864A (en) | Composition for and method of descaling metal parts | |
| Küçükkaragöz et al. | Galvanizing of Silicon Containing Steels: Effect of Mechanical Surface Treatments on Sandelin Phenomenon | |
| RU2154695C1 (en) | Method of reducing and hardening of steel parts | |
| RU2062816C1 (en) | Method for production of diffuse zinc coating on steel tubes |