Role legujících prvků v roztaveném zinku při kusovém pozinkování

V tomto příspěvku bude diskutován vliv nejběžněji používaných prvků s ohledem na výše uvedené vlastnosti. Bude osvětlen mechanismus, jak působí jednotlivé legury na proces kusového žárového zinkování.

VLIV NA FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI ZINKU

Olovo
Olovo je nejběžnějším prvkem, který doprovází zinek. Obr. 1 ukazuje celkové zlepšení fyzikálních vlastností zinku. Při 450 °C snižuje přídavek 1% olova povrchové napětí ze 780 dyn/cm na 540 dyn/cm a tím zlepšuje stékání zinku. Oproti široce rozšířenému názoru je vliv olova na viskozitu pozorován jen u „přesycených“ tavenin Zn. Olovo není rozpustné ani v pevném zinku, ani v intermetalických fázích Zn-Fe. Během růstu částic tvrdého zinku se olovo vylučuje ve směru k povrchu těchto intermetalických sloučenin Zn-Fe a tvoří kapalný film olova okolo částic tvrdého zinku. Lze si představit, že tento film zvyšuje rychlost klesání těchto částí ke dnu.

Bismut
Protože olovo je škodlivé pro životní prostředí, je bismut jediným prvkem, o němž se dá uvažovat jako o náhradě Pb (obr. 2). Hned je možné si povšimnout, že z pohledu povrchového napětí pouze 0,13% Bi má stejný vliv jako 1% Pb. Vliv Bi na viskozitu není dosud znám. Protože se však uvažuje o přídavcích pouze kolem 0,1%, lze předpokládat, že viskozita zůstane nezměněná. Podobně jako u Pb, ani Bi není rozpustný v částicích tvrdého zinku. Protože opět jsou koncentrace Bi velmi nízké, nelze očekávat vliv na rychlost klesání částic tvrdého zinku.

Cín
Sn má kladný vliv na viskozitu a povrchové napětí (obr. 3). Také zde je velmi nízká rozpustnost Sn v intermetalických sloučeninách Zn-Fe. Spolu se snížením viskozity se zvyšuje rychlost klesání částic tvrdého zinku.

Kombinované efekty Pb, Bi a Sn na povrchové vlastnosti
Tyto tři prvky mají teploty tání pod teplotou tání Zn. Teplota tání Zn se snižuje s rostoucím podílem Pb, Bi a Sn (obr. 4). Protože tyto prvky nejsou rozpustné v intermetalických sloučeninách, tvoří se při tuhnutí eutektická slitina. To umožňuje tvorbu výrazných květů na pozinkovaném povrchu. Tyto květy jsou pozorovány vždy, kdy jsou použity alespoň dva z výše uvedených prvků.

VLIV NA TLOUŠŤKU POVRCHU

Hliník
Hliník je jeden z nejreaktivnějších prvků. Protože oxidační chování je silnější než u tekutého Zn, nízké přídavky kolem 10 ppm jsou dostatečné k tomu, aby bylo potlačeno žluté zbarvení pozinkovaných ocelí (obr. 5).
Jakmile koncentrace Al přesáhne 60 ppm, sníží se snášivost, a tím vzroste riziko vzniku černých skvrn. Zinkování při těchto koncentracích je možné jen při účinné předúpravě a sušení nebo použití slitiny, snižující povrchové napětí a viskozitu. Koncentrace Al vyšší než 300 ppm představují řešení pro zinkování reaktivní oceli vzhledem k vysoké afinitě Al oproti Fe a tvorbě inhibičních vrstev. Přesto původní slitina Polygalva, která této vlastnosti využívala, byla opuštěna pro těžkosti s procesy předúprav.

Celý nezkrácený článek včetně všech tabulek a grafů si můžete přečíst v čísle 6/2005.

autor: Roger Pankart

Autor

• (red)