Varmförzinkning i nickellegerade bad för och nackdelar

Transkript

1 Varmförzinkning i nickellegerade bad för och nackdelar

2 Varför nickel? Nickel minskar reaktiviteten inom Sandelinområdet, så att problemen med extremt tjocka skikt med dålig vidhäftning blir mindre Minskar skikttjockleken på alla vanliga konstruktionsstål Effekten av nickel upphör vid ca 0.25 % kisel i stålet. Därför inga problem att uppnå högre skikttjocklek när så önskas Det höga zinkpriset under senare tid har medfört att fler och fler anläggningar är intresserade av/har övergått till zink-nickel Besparingen uppges ligga runt 10 % av zinkförbrukningen Individuella variationer pga typ av gods

3 Så inverkar nickel Nickel koncentreras i zetafasen Zetafasen blir därmed mer kompakt Diffusionen av Fe-Si partiklar inhiberas (motverkas/försvåras) Ju högre nickelhalt i baden, desto större effekt

4 Fördelar: Minskad skikttjocklek på de flesta stål Förbättrad avrinning och därigenom färre droppar, dvs mindre efterbearbeting /rensning Blankare gods Motverkar gråa områden på godset God duktilitet och vidhäftning hos zinkskiktet Förbättrat nötningsmotstånd hos skiktet Ingen speciell förbehandling av godset behövs (samma som för vanligt Zn-bad)

5 Inverkan på skikttjockleken Vanligt zinkbad Zink-nickelbad 0.04 % Si 0.04 % Si 0.08 % Si 0.09 % Si 0.17 %Si 0.20 % Si

6 Inverkan av nickel och dopptid på skiktets tjocklek Coating thickness µm min 10 min Poly. (10 min) Poly. (5 min) Ni in bath (% )

7 Förhöjd hårdhet hos den intermetalliska fasen i Zn-Ni-skiktet ger förbättrad nötningstålighet HV Zn ZnNi 50 0 Steel dzeta & delta-layers eta-layer

8 Tunnare intermetallisk fas innebär förbättrad vidhäftning ntemetallics µm Zn ZnNi Dipping time seconds

9 Jämförelse av grytslitage 6 års användning Totalt tonnage: Initial väggtjocklek: 55 mm Minsta väggtjocklek efter 6 år: I zinkbadet: 22 mm I Zn-Ni-badet: 29 mm

10 Nackdelar Risk för flytande dross som fastnar på godset om nickelhalten är för hög Maximum Ni solubility in a galvanizing bath Temperature ( C) Liquid Solid Liquid + G 2 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 Critical Ni concentration (%) Lösligheten av nickel i zink varierar med temperaturen hos badet Kan vara svårt att hitta rätt nivå i början Sänkning av temperaturen medför att nickel fälls ut i form av flytande dross, sk Γ 2 -partiklar (Fe 6 Ni 5 Zn 89 )

11 Hur bildas dross? Från godset (relativt stora partiklar) Från grytan (relativt stora partiklar) Järn från flussen bildar små partiklar Temperaturförändringar i badet medför utskiljning av små partiklar Partiklarna sjunker till botten i badet enligt följande samband: V= (A g (ρ dross - ρ smälta )) / H V = sjunkhastighet A = Faktor som beror av partikelns yta ρ = densiteten H = dynamiska vikositeten hos smältan Små partiklar sjunker mycket långsammare än stora.

12 Det finns två typer av intermetallisk fas i zinknickelbad: Vanlig ζ-fas (FeZn 13 med mindre än 0,5 vikts% Ni) Γ 2 -partiklar (Fe 6 Ni 5 Zn 89 )

13 Dross i badet Dross sjunker normalt till botten på grytan För små partiklar tar det lång tid att sjunka Rörelser i badet kan motverka/länga tiden till det att partiklarna sjunker Temperaturgradienter kan bidra till denna typ av rörelser

14 Vilken nickelhalt behövs för att uppnå önskat resultat dvs minskad skikttjocklek? Ju högre nickelhalt, ju större effekt på skikttjockleken Ju högre nickelhalt, ju större risk för flytande dross 0,05 % nickel är tillräckligt för att påverka både avrinningen och reaktiviteten och medför ingen risk för flytande dross

15 Coating thickness (%) Influence on fluidity Limited influence on diffusion Influence on diffusion Ni content in bath (%) Minskad skikttjocklek genom förbättrad avrinning upp till 0.04 % Ni. Begränsad inverkan på reaktiviteten. Inverkan på reaktiviteten då Ni>0.05 %

16 Hur ska nickel tillsättas? I form av rent nickelpulver Förlegering med 0,5 % nickel Förlegering med 0,15 % nickel

17 Jämförelse av korrosionshastigheter (µm/år) Zinc 2 years ZnNi 2 years Zinc 4 years ZnNi 4 years Industr. 6,91 7,15 5,94 5,93 Maritim 2,41 2,19 1,97 1,80 Urban 0,92 1,04 0,91 0,97 Korrosionshastigheten är högre initialt, därför högre medelvärde per år de två första åren, än under fyra års exponering.

18 Undertrycker nickeltillsatsen hela Sandelineffekten? Frågan är uppe inom EGGA Vissa varmförzinkare svarar ja Andra menar att Sandelinstål ändå bör undvikas Vad är erfarenheten i Norden? Vilken nickelhalt krävs för att klara Sandelinstålen? (Räcker 0.05%?)

19