1. Qual è la base materiale per la cristallizzazione dello strato di zinco?
Proprietà fisiche e chimiche dello zinco
Il punto di fusione dello zinco è di 419,5 gradi, il punto di ebollizione è di 907 gradi e ha una buona duttilità e resistenza alla corrosione a temperatura ambiente. Durante il processo di galvanizzazione, quando lo zinco liquido si solidifica sulla superficie della piastra di acciaio, il suo comportamento di cristallizzazione è influenzato da fattori come il gradiente di temperatura, il supercuffiaggio della composizione e l'energia dell'interfaccia.
La struttura cristallina dello zinco è pacchettata esagonale (HCP), con costanti reticolari a =0.266 nm, c =0.495 nm. Questa struttura determina le sue caratteristiche di crescita anisotropica durante la cristallizzazione, cioè i tassi di crescita delle diverse facce di cristallo sono diversi.
2. Quali sono i principi termodinamici e cinetici della transizione della fase di cristallizzazione?
Drive termodinamiche: quando lo zinco liquido si solidifica, l'energia libera del sistema diminuisce e la forza trainante del processo di cristallizzazione deriva dal supercubo (la differenza tra la temperatura effettiva e il punto di fusione). Maggiore è il super raffreddamento, più forte è la forza trainante per la cristallizzazione e maggiore è il tasso di nucleazione del grano.
Processo cinetico: la cristallizzazione include due fasi: nucleazione e crescita. La nucleazione è divisa in nucleazione uniforme (nucleazione spontanea all'interno di zinco liquido) e nucleazione non uniforme (nucleazione basata su impurità, difetti di superficie del substrato, ecc.); La crescita del grano si ottiene dalla diffusione degli atomi all'interfaccia solido-liquido e il tasso di crescita è influenzato dalla temperatura, dal coefficiente di diffusione del soluto, ecc.
3. Quali sono i fattori fondamentali che influenzano la morfologia cristallina dello strato di zinco?
Sottosegria: all'aumentare del sottoinvolgente, il tasso di nucleazione aumenta e i grani diventano più fini; Quando il sottoinvolgente è insufficiente, i grani grossolani o i cristalli colonnari si formano facilmente.
Stato di superficie del substrato: la rugosità, il film di ossido e la distribuzione degli elementi in lega della superficie del substrato influenzano la posizione di nucleazione e la direzione di crescita e la nucleazione non uniforme si verifica preferibilmente a difetti.
Aggiunta di elementi in lega: elementi in lega come AL, NI e MG possono cambiare il punto di fusione, la tensione superficiale e la velocità di diffusione del liquido di zinco, inibendo o promuovendo la crescita di specifici piani di cristalli.
Tasso di raffreddamento: il raffreddamento rapido (come l'iniezione di coltelli ad aria e il raffreddamento dell'acqua) aumenta il sottoinvolgente, promuove la nucleazione e inibisce la crescita del grano; Il raffreddamento lento è favorevole all'accoppiamento del grano.
Distribuzione e segregazione di soluti: durante la solidificazione, i soluti (come le fasi della lega Fe-Zn) separano i confini del grano o tra i dendriti, che influenzano la stabilità dell'interfaccia e con conseguenti differenze nella morfologia cristallina dendritica o equiaxe.
4. Qual è il principio di cristallizzazione dei fiori di zinco?
I fiori di zinco sono la forma cristallina più comune nello strato zincato. In sostanza, sono l'aspetto macroscopico dei grani di zinco. La loro formazione è strettamente correlata all'aggiunta di elementi legati (come PB e SN) e il controllo della frequenza di raffreddamento.
Meccanismo: quando lo zinco liquido si solidifica, gli elementi di lega sono arricchiti all'interfaccia solido-liquido per formare una zona super raffreddata, che promuove la crescita dei grani di zinco in modo dendrite e infine forma fiori di zinco radiali o a forma di petalo.
5. Qual è il principio di controllo della cristallizzazione di zinco senza spangle?
Aggiungendo AL per inibire la formazione di spangles di zinco: Al forma preferibilmente particelle fini come Al₂o₃ nella fase iniziale della solidificazione del liquido di zinco, che funge da nucleo di nucleazione non uniforme, migliorando notevolmente il tasso di nucleazione, rendendo i grani estremamente fini e le spangle di zinco non possono essere viste macroscopicamente. ◦ Allo stesso tempo, il processo di raffreddamento rapido (come l'aumento della pressione del coltello dell'aria e l'abbassamento della temperatura del substrato) affina ulteriormente i grani e rafforza l'effetto senza spangle di zinco.