Új utakon a folyamatos tűzi mártó szalaghorganyzás

Új utakon a folyamatos tűzi mártó szalaghorganyzás Miskolci Egyetem Kerpely Antal Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola Konzulens: Dr.Török Tamás Társ konzulens: Dr. Gácsi Zoltán

Fajger János I. évf. PhD hallgató

Tartalomjegyzék Bevezetés  Tűzihorganyzás ismertetése  Tűzihorganyzási eljárások 

◦ Mártó és folyamatos eljárások

Fejlesztési trendek  Tűzihorgany bevonatok 

◦ Zn-Al, Zn-Al-Si, Zn-Al-Mg

Utókezelések  Konklúzió 

Bevezetés I. Az utóbbi évtizedek sok olyan változást és fejlesztést hoztak a folyamatos sorokon történő tűzi mártó szalaghorganyzás területén, melyek közül néhány már elégségesen kiforrott ahhoz, hogy ezekre a műszaki tudományok művelőinek a figyelmét felhívjuk.

Bevezetés II. Ennek szellemében kerül bemutatásra a hagyományos Sendzimir rendszerű szalaghorganyzás, bemutatjuk az alumíniummal nagyobb mértékben és alumíniummal és magnéziummal is ötvözött cinkolvadékokkal történő tűzihorganyzás jelentős korrózióvédelmi előnyét, röviden ismertetésre kerül a kétszeres (DoubleDip) mártással történő bevonásban rejlő új lehetőségek, és a hagyományos kromátos (króm(VI)tartalmú vizes oldatos) utókezelés kiváltására irányuló kutatások fontosabb szempontjai és főbb tendenciáit.

Tűzihorganyzás bemutatása hordozófém adott hőmérsékletű Zn alapú horganyfürdőbe mártása, meghatározott technológiai paraméterek mellet  vas és acélterméket korrózióvédelme  hordozó vasalapú ötvözetek összetétele és felületállapota  termodiffúziós kötés létrejön  mártó vagy folyamatos tűzihorganyzás 

Forrás: Antal Árpád: A Tűzihorganyzás technológiája I.TŰZIHORGANYZÁS szakfolyóirat I. évf. 1. szám 2002. dec.

Darabárú horganyzás

Forrás: Antal Árpád: A Tűzihorganyzás technológiája I.TŰZIHORGANYZÁS szakfolyóirat I. évf. 1. szám 2002. dec.

Horganyréteg Darabárú horganyzás Ötvözetlen acél Tiszta Zn alapú fürdő

Forrás: Antal Árpád: A Tűzihorganyzás technológiája I.TŰZIHORGANYZÁS szakfolyóirat I. évf. 1. szám 2002. dec.

Folyamatos Tűzihorganyzó sor bemutatása

Forrás: Antal Árpád: A Tűzihorganyzás technológiája I.TŰZIHORGANYZÁS szakfolyóirat I. évf. 1. szám 2002. dec.

Double-dip folyamatos tűzihorganyzó sor sémája

Forrás: www.agozal.de/e_index.htm (2002)

Double-dip folyamatos tűzihorganyzó sor bemutatása

Forrás: www.agozal.de/e_index.htm (2002)

Folyamatos szalaghoganyzás kétszeri mártással

Kétszeres mártással készült tűzihorgany bevonat (szubsztrát: acél; felette: hagyományos összetételű cinkréteg; legfelül: Zn+5%Al ötvözetbevonat /fehér nagy primér cinkben dús kristályokkal/) Forrás: www.agozal.de/e_index.htm (2002)

Fejlesztési trendek „azaz a kialakult horganyfelülettel szemben támasztott követelmények”



Jól igazodjon a tovább-feldolgozási műveletekhez ◦ hidegalakítás, hegesztés, festés …stb.



Megfelelés a hosszú távú bevonat-technikai célnak

◦ korrózióállóság Galvántechnika Zn-Ni, Zn-Fe, Zn-Co, Zn-Sn, Zn-Ni-Fe, Zn-Co-Cr-SiO2

Tűzihorganyzás Zn-Al, Zn-Al-Si, Zn-Al-Mg

Probléma Feketefoltosodás (AlCl3 kiválás)

Zsírtalanított és aktivvá tett (sósavas pácolás) felületre felvitt vékony flux réteg (ZnCl2 + NH4 sók keveréke) igen reakcióképes a cinkötvözet olvadékoknak nagyobb koncentrációban alkalmazott Al és Mg ötvözőivel.

Megoldás Feketefoltosodás (AlCl3 kiválás)

Közbenső réteg alkalmazása a felületre felvitt vékony flux réteg és cinkolvadékban nagyobb koncentrációban lévő Al és Mg ötvözők között. Double-Dip (kétszeri mártás) technológia Első réteg Zn, második réteg Zn-Al

Növel Al-tartalmú bevonatok „Zn-Al”

Közel eutektoidos Zn-Al ötvözet  5 % (m/m) Al tartalom  2x-es korrózióállóság 

◦ Eutoktoidos szerkezet ◦ Zn oxidációja során megnő az fémbevonat felületi Al tartalma, passzívabbá válik ◦ A Zn-Al oxidos – hidroxidos korróziós termék kisebb porozitással rendelkezik, mint a Zn oxidos – hidroxidos korróziós terméke

Növel Al-tartalmú bevonatok „Zn-Al”

A Galfan (Zn+5%Al) bevonat jellegzetes lamellás mikroszerkezete a bevonattal párhuzamosan készült mikroszkópos csiszolati képen. Nagyítás~1000 x

Forrás: A.R. Marder: The metallurgy of zinc-coated steel, Progress in Materials Science 45 (2000) 191-271

Al- és Si-tartalmú bevonatok „Zn-Al-Si”

Intermetallikus határfelületi réteg AlZnFeSi  Akár 55% Al tartalom is elérhető  Kiváló korrózióállóság 

◦ Magas Al tartalom 

Jó abráziós kopásállóság ◦ Levegőn spontán kialakuló felületi vékony és transzparens alumínium-oxidos film

Mg- és Al-tartalmú bevonatok „Zn-Al-Mg”



Eutektoidos ötvözet ◦ MgZn2-Zn, MgZn2-Zn-Al

4x-es korrózióállóság Zn bevonattal szemben  2x-es korrózióállóság a Zn-(5%)Al bevonattal szemben  Kisebb leválás (dilatáció)  Kisebb él korrózió 

Mg- és Al-tartalmú bevonatok „Zn-Al-Mg

Mg- és Al-tartalmú bevonatok „Zn-Al-Mg

Pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) felvételek a hagyományos (a) tűzihorgany bevonattal (Z), illetve a cink- alumínium- magnézium ötvözet bevonattal (ZM) (b) horganyzott acéltermékek keresztmetszeti csiszolatairól. Nagyítás: ~3000 x Forrás: S. Schürz, G.H. Luckeneder, M. Fleischanderl, P. Mack, H. Gsaller, A.c. Kneissl, G. Mori: Chemistry of corrosion products on Zn-AlMg alloy coated steel , Corrosion Science 52 (2010) 3271-3279

6%Al – 3%Mg ötvözésű horganybevonat

A jelölt összetételű Zn-Al-Mg ötvözet bevonat felszíne nagyítva. Nagyítás~2500 x

A jelölt összetételű Zn-Al-Mg bevonat keresztmetszeti szövetképe nagyítva. Nagyítás~2500 x

Forrás: Tsujimura, A. Komatsu, A. Andoh: Influence of Mg Content In Coating Layer and Coating Structure On Corrosion Resistance of Hot-Dip Zn-Al-Mg Alloy Coated Steel Sheet, Galvatech 2001, Brüsszel

Élkorrózió

Hagyományos tűzihorganyzott acéllemez vágott élén nedves levegőn (vízcsepp alatt) a cink rozsda is megjelent korróziós termékei (fehér) mellett a vörös

Magnéziummal is ötvözött horgany bevonatos acéllemez vágott élén nedves levegőn (vízcsepp alatt) kialakult passziváló hatású korróziós termék (fehér) alakul ki. (Katód foly.)

Forrás: J. Schulz, O. Bendick, B. Werner, R. Wittowski : Zn-Mg Coatings — Innovation for Coil Coated Steel Sheets, Galvatech 2011, Genova

Utókezelés Az alumíniummal legfeljebb csak < 0,3%-os mértékben ötvözött cinkolvadékból képzett tűzihorgany bevonatok egyik kellemetlen hibajelensége az ún. fehérrozsda (nagyon laza szerkezetű) Zn(OH)2-os korróziós termék

Utókezelés 

Híg krómsavas vizes oldatos ◦ Cr(VI) tartalom



Foszfátok, ritkaföldfém sók ◦ Amorf védőréteg, vizes oldatos



Molibdátos, cirkonátos, manganátos ◦ Szervetlen vegyületek



Olajos ◦ Szerves vagy hibrid

Konklúzió Az autóipari, építőipari és sok más egyéb célra is nagy mennyiségben gyártott acélszalag- és lemeztermékek egyik legkorszerűbb korrózióvédelmi eljárása a folyamatos sorokon történő tűzi mártó szalaghorganyzás. A folyamatosan növekvő igényeknek való megfelelés érdekében nélkülözhetetlen a folyamatos fejlesztés. Különböző ötvözök használata néha kihívást jelent. Fontos kérdés még a Cr(VI) mentes utókezelések fejlesztése, kutatása.



Új lehetőségek a double-dip



Fehérrozsda, frissen horganyzott (aktiv) felületet azonnal védeni (innovatív).

Köszönöm a megtisztelő figyelmet! „A tanulmány/kutató munka a TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0008 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.”