PARAMETRII DE FUNCTONARE A BAILOR DE ZINCARE TERMICA

PARAMETRII DE FUNCTONARE A BAILOR DE ZINCARE TERMICA

1. Materiate metalice foloslte si compozitia bailor clasice.

Piesele din otel sau fonta, pregatite corespunzaor, sunt imersate in zincul topit, la o temperatura de 4555C. Zincul reactoneaza cu fierul si foreaza o serie de aliaje Fe-Zn care conduc la obtinerea unor depuneri cu o duritate mai mare chiar si decat cea a otelului. Reactiile chimice care se produc la zincare se desfasoara in asa fel incat, fiecare strat format sa constituie suport pentru urmatorul, obtinandu-se, in final, o acoperire cu o compozitie metalurgic liegata de otel. Actiunea de aliere a fierului cu zinc continua pana cand, piesa este extrasa din baia de zinc, moment in care, la suprafata piesei se formeaza ultimul strat al acoperirii, cel de zinc pur.

In cazul zincarii otelurilor reactive, care contin un procent semnificativ de Si, reactiile din timpul zincarii se desfasoara in asa fel incat, stratul de acoperire format, nu mai contine ultimul strat de zinc pur.

Atunci cind piesele sunt imersate in baia de zinc topit, se produc o serie de reactii intre Fe si Zn, in etape diferite, formandu-se o acoperire cu compusj intermetalici. Aceste faze Fe-Zn se regasesc in diagramele de echilibru Fe-Zn (fig,1.4 si 1.5)

Principalele faze ale acoperirii de zinc termic sunt:

faza gama (γ) - constituie stratul de aderenta din imediata apropiere a fierului. Este foarte subtire si are formula aproximativa Fe₅Zn₂₁, prezentand si proprietati plastice;

faza delta (δ) - are o compozitie variabila si formula aproximativa FeZn₇. Are o structura hexagonala si constituie stratul de legatura pentru acoperirile aderente. Este asa numitul strat 'palisada';

faza zeta (ε) - are o structure columnara, cu formula aproximativa FeZ₁₃. Este dura si fragila si nu trebuie sa fie prea groasa pentru a se putea obtine o acoperire ductila;

faza eta (η) - constituie stratul de zinc pur, avand practic, aceeaai compozitie cu cea a baii de zincare.

Dupa cum se poate observa, in microstroctura stratului de zinc, se pot identifica relativ usor aceste 4 faze, diferentiate prin aspectul lor specific (figura 1.6).

Fe₅Zn₂₁ FeZn₇ FeZn₁₃

Fig. 1.6. Schema microstructurii materialului zincat (dupa H. Babtik) [6].

Stratul gama (y) Fe₅Zn21, care adera direct la metalul de baza, este foarte subtire, uneori greu de observat si are o structura compacta.

Faza delta (d) FeZn₇, ale carei cristate sunt orientate intr-o singura directie, este partial compacta si poroasa, (portiune de 'palisada gard'). Acest lucru se datoreaza cristalizarii specifice, cu aspectul asemanator unui gard format din popi, cu varfurile ascutite. Aceasta din urma, este asa numita 'portiune de scurgere'' care produce un strat de zinc dur, direct sub stratul de zinc pur, cristalizarea facandu-se cu muchii ascutite.

Pentru zincare, microstructura stratului de zinc nu este lipsita de importanta, deoarece, cu cat stratul de compusi intermetalici si, in special, Fe₅Zn₂₁i, este mai gros, cu atat stratul acoperitor adera mai greu la materialul de baza. In consecinta pentru a se obtine rezultate deosebite, stratul acoperitor de zinc trebuie sa fie alcatuit dintr-un strat suficient de gros de zinc pur si un strat de compusi intermetalici, cu o grosime cat mai redusa,

Grosimea totala a acoperirii depinde de

calitatea otelului;

puritatea componentilor din bale;

temperatura de zincare;

durata de imersie;

viteza de extragere din baie.

In mod normal, in conformitate cu standardele Internationale, grosimea totala a stratului depus, este cuprinsa intre 70-150 m.

Proprietatile diferitelor faze care se formeaza sunt prezentate in tabelul 1.5.

Tabelul 1.5. Proprietajile fazelor existente in acoperirea de zinc termic

W. Bngakow [6] considera ca microstructura stratului de zinc depinde, in mod hotarator, de raportul dintre viteza de formare a compusului delta (5) (pe care o asimileaza cu 'viteza difuziei in stare lichida') si de viteza de formare a compusului gama (pe care o asimileazacu 'viteza difuziei in stare solida'),

Acest raport poate varia in functie de temperatura de zincare si de structura otelului. Aceste aspecte sunt prezentate in figura 1.7.

La zincarea otelului cu continut scazut de carbon si la temperaturi de la 490C si peste 540C, viteza de formare a fazei gama este mai mare sau egala cu viteza de formare a fazei delta (6). In acest caz apar, implicit, straturi ai ambilor compusi intermetalici.

Aceasta este si explicatia pentru care, in aceasta situate, cuvele metalice de zincare au o durata de viata mai mare, (pe peretii lor se formeaza cristate de faza gama, care ingreuneaza aparitia fazei delta (5), principala cauza de corodare a peretiior).

Baiile clasice au compoziti standard:

Zn      = min 98,5 %

Al      = 0,01 %

Pb = 1,2 %

Zincul utilizat trebuie si fie, conform STAS 646/82, de calitatea:

R₁ = 99,99%

R_1n      = 99,985 %

R₂ = 98,6 %

Utilizarea unui zinc impur produce urmatoarele inconveniente:

consum specific ridicat, datorat cantitatii mari de zinc dur si cenusa formate;

aspect al acoperirii gri, cenusiu - matuit;

aderenta scazuta la suport;

predispozitie la aparitia 'ruginei albe' la expunerea produselor zincate in atmosfera, in special in conditii de umezeala.

Rolul plumbului in baile de zincare.

Solubilitatea plumbului in zinc, la 450C, este de max. 1,2%. Prezenta plumbului in zinc permite o umectare normala a otelului de catre zinc. Plumbul influenteaza si grosimea acoperirii de zinc, in sensul cresterii acesteia cu cca. 4%, la 450C, si cu valori si mai mari, la temperaturi ridicate.

Variatia masei acoperirii de zinc, in functie de concentratia in plumb, este prezentata in figura 1.8.

In ceea ce priveste rezistenta la coroziune a stratului de zinc, se poate afirma faptul ca prezenta plumbului in baia de zinc, la o concentrate de 0,3% ofera cea mai buna rezistenta la coroziune.

Rolul aluminiului in baile de zincare.

Aluminiul este un element de adaos in topitura de zinc care are un rol foarte important desi este adaugat in concentratii extrem de mici.

Actiunea Al in baia de zinc se face resimtita prin;

fluidizarea topiturii de zinc;

imbunatatirea aderentei;

marirea stralucirii acoperirii de zinc;

diminuarea actiunii impuritatilor diin zinc cu pina la 50%;

reducerea cantititatii de zinc dur;

reducerea si uniformizarea grosimii acoperirii de zinc;

marirea rezistentei la coroziune.

Influenta aluminiului asupra masei acoperirii este prezentata in figura 1,9.

2. Parametrii tehnologici ai baii de zincare

a. Temperatura de lucru.

Este un parametru extrem de important care trebuie urmarit si mentinut constant, la valori extrem de bine stabilite. Se recomanda sa se mentina temperatura cit mai scazuta, dar fara a afecta fluiditatea optima necesara pentru scurgerea excesului de zinc la scoaterea pieselor din baie. Temperaturile mai scazute favorizeaza scaderea cantitatii de zinc dur si cenusa si, implicit, cresterea duratei de viata a cuvei de zincare.

Temperatura optima de zincare este de 455 5C . Temperatura critica de reactie dintre fier si zinc este de 480C.

Sub aceasta temperatura, se formeaza straturi compacte si omogene de aliaj Fe-Zn cu o structure normala. La temperaturi mai mari de 480 C. reactia de aliere este mult accelerata iar straturile de aliaj sunt formate, preponderent, din cristale.