24. Jakie zjawiska można dobrze wytłumaczyć za pomocą teorii powstawania powłok cynkowych pod wpływem wodoru podczas jednostkowego cynkowania ogniowego w normalnym zakresie temperatur do 490°C?

Teoria powstawania powłoki cynkowej przy udziale wodoru, w przeciwieństwie do innych tego rodzaju prób, stosunkowo jasno tłumaczy skomplikowaną zależność grubości powłoki od zawartości krzemu (i fosforu) w stali. Jest to duża zaleta tej teorii, która w szczegółach wygląda następująco:

–  Generalnie cienkie i niezależne od czasu i temperatury cynkowania powłoki na nieuspokojonej stali niskokrzemowej powstają zwykle w powiązaniu z występowaniem w tej stali wolnej od wodoru i zanieczyszczeń strefy brzegowej, co dalej wiąże się z tworzeniem się zwartej fazy δ1. Wszystkie procesy wzrostu powłoki muszą wtedy przebiegać poprzez dyfuzję przez fazę δ1 i są przez to znacznie spowolnione. Tę barierę transportu wzmacnia dodatkowo wydzielający się z wnętrza stali wodór tworząc wyraźne i trwałe rozwarstwienie (szczelinę).

–    Żaden pierwiastek stopowy kąpieli cynkowej nie wpływa w sposób widoczny na grubość powłoki cynkowej na stali niskokrzemowej. Oznacza to, że czynnik sterujący procesem tworzenia powłoki znajduje się w tym przypadku poza kąpielą cynkową.

–  Wysoką reaktywność stali Sandelina można ograniczyć poprzez zastosowanie kąpieli cynkowej z dodatkiem np. takich pierwiastków, jak nikiel lub wanad. Działanie tych dodatków stopowych jest szczególnie widoczne na stalach, z których może efundować stosunkowo dużo wodoru, mianowicie na stali Sandelina oraz stali Sebisty do zawartości krzemu ok. 0,2%. Zarówno nikiel, jak i wanad mogą wchłaniać wodór i poprzez to odbierać go reakcji cynkowania, co tłumaczy ich sposób działania.

Fakt zanikania efektu Sandelina wraz z obniżaniem temperatury cynkowania także można wytłumaczyć uwarunkowanym termicznie spadkiem efuzji wodoru ze stali.

–    Sole niklu w topniku działają podobnie, jak nikiel w kąpieli cynkowej, co jest logiczne z powyższego punktu widzenia, ponieważ w wodnych roztworach soli, zawierających nikiel dochodzi do wydzielenia się cienkiej warstwy niklu na elementach stalowych.

–  Na stalach Sebisty w wyższych temperaturach powstają cieńsze powłoki niż w temperaturach niższych. Teoria oparta na wpływie wodoru na proces tworzenia powłoki wyjaśnia to następująco: na stali Sebisty w wyższej temperaturze wydziela się więcej wodoru z warstwy brzegowej stali niż dociera z jej wnętrza. W wyniku tego powstaje uboga w gaz strefa brzegowa, co prowadzi do wytworzenia kompaktowej fazy δ1 i do spowolnienia reakcji cynkowania.

–   Fakt występowania efektu Sebisty (cieńsze powłoki przy podwyższonej temperaturze) także przy niższych temperaturach cynkowania, jeśli wcześniej usunięto poprzez wygrzewanie wodór z warstwy brzegowej stali, wskazuje również na wpływ wodoru na proces tworzenia ogniowej powłoki cynkowej.

–      Wiadomo, że na krawędziach ciętych palnikiem na stali uspokojonej krzemem, w przeciwieństwie do jej pozostałej powierzchni, powstają bardzo cienkie powłoki. Z punktu widzenia teorii powstawania powłoki cynkowej przy udziale wodoru wyjaśnia się to następująco: w wyniku stopienia powstaje czysta, uboga w gaz warstwa brzegowa żelaza α, która reaguje z wytworzeniem fazy δ1 i na skutek tego prowadzi do parabolicznego wzrostu powłoki. Utlenienie pierwiastków towarzyszących stali, jak krzem, mangan i aluminium, bezpośrednio w stali można wykluczyć.

Kolejnym przykładem jest narastanie grubych powłok cynkowych o strukturze Sandelina na powierzchni stali niskokrzemowej oczyszczonej strumieniowo. Czytelnik sam bez trudu może dokładnie wyjaśnić to zjawisko.

Powrót do góry

Firmy zrzeszone w PTC

Członek PTC zajmujący się procesem Cynkowania ogniowego

Członek PTC nie zajmujący się procesem Cynkowania ogniowego