1. Quin és el mecanisme físic fonamental del despreniment de la capa de zinc?
La capa de zinc i el substrat d'acer no només s'adhereixen físicament, sinó que s'aconsegueix una forta unió metal·lúrgica mitjançant la formació d'una capa d'aliatge de ferro-zinc. Durant la galvanització en calent-normal, quan una xapa d'acer neta està immersa en zinc fos, els àtoms de ferro reaccionen amb els àtoms de zinc, formant seqüencialment una densa capa d'aliatge de fases δ i ζ, amb la capa de zinc que cobreix la capa més externa.
El mecanisme fonamental de despreniment és la ruptura d'aquest vincle metal·lúrgic. Aquesta ruptura es pot produir dins de la capa d'aliatge (per exemple, si la capa d'aliatge és massa gruixuda i trencadissa), a la interfície entre la capa d'aliatge i el substrat (per exemple, a causa d'impureses), o entre la capa d'aliatge i la capa de zinc pur. Una vegada que la força d'unió interfacial no pot suportar les tensions de flexió, impacte o corrosió durant el processament o l'ús posterior, la capa de zinc s'esborrarà en escates o en pols.
2. Com els residus a la superfície del substrat provoquen la descamació de la capa de zinc?
Aquesta és la causa més freqüent de descamació a la línia de producció. Si l'emulsió residual, l'oli de laminació, la pols de ferro o la pols romanen a la superfície de la cinta-enrotllada en fred i no s'eliminen completament abans d'entrar al bany de zinc, aquests contaminants actuen com una "gelada protectora", evitant el contacte directe entre el zinc fos i el substrat de ferro. Això dóna lloc a zones on no es pot formar una capa d'aliatge o on la capa d'aliatge formada és extremadament prima i discontínua.
En aquestes zones, la capa de zinc sembla estar xapada, però en realitat només s'embolica mecànicament al voltant dels contaminants, amb una adherència extremadament pobra. Durant les proves posteriors de redreçament, estampació o fins i tot simples proves de flexió, la capa de zinc es desmuntarà en pegats, exposant la superfície del substrat gris, comunament coneguda com "ferro exposat". Per tant, un procés complet de neteja pre-de xapat (rentat alcalí, neteja electrolítica, raspallat) és la primera línia de defensa contra la descamació.
3. Quins problemes sorgeixen quan la superfície del substrat és massa reactiva o té un contingut anormal de silici?
Si la superfície del substrat és massa reactiva o la composició química de l'acer en si supera el rang normal, pot provocar un altre-creixement excessiu i desordenat extrem de la capa d'aliatge, formant l'anomenat-efecte Sandelyn" o una capa d'aliatge ultra-gruixuda.
Concretament, quan el contingut de silici a l'acer està entre el 0,05% i el 0,15%, o quan el contingut de silici + fòsfor arriba a un rang específic, la reacció de ferro-zinc es torna anormalment vigorosa, generant una capa d'aliatge en fase δ- de creixement salvatge i solta. Aquesta capa d'aliatge és extremadament fràgil, té molts buits interns, una gran expansió de volum i una resistència molt baixa. Quan la bobina galvanitzada pateix una flexió o un impacte, les esquerdes s'inicien i es propaguen fàcilment en aquesta capa d'aliatge fràgil, fent que, finalment, tota la capa de zinc, juntament amb una part de la capa d'aliatge, es desprengui de manera trencadissa. Aquest despreniment es caracteritza sovint per una capa de residus d'aliatge gris que encara cobreix la superfície del substrat després que la capa de zinc es desprengui.
4. Com provoca l'estrès durant el mecanitzat el despreniment de la capa de zinc?
Fins i tot amb una unió metal·lúrgica perfecta, es produirà un despreniment si la deformació mecànica posterior supera el límit de ductilitat de la pròpia capa de zinc. La capa galvanitzada és essencialment un recobriment metàl·lic amb certa ductilitat, però molt menys que el substrat d'acer.
Quan les bobines galvanitzades se sotmeten a una flexió de radi petit-, embutició profunda o redreçament sever, la superfície exterior de la xapa d'acer s'estira, mentre que la superfície interior es comprimeix. La capa de zinc pur es pot deformar fins a cert punt, però la capa fràgil de ferro-aliatge de zinc (especialment la fase δ prop del substrat) gairebé no té ductilitat. Una vegada que la tensió de tracció o de compressió supera el valor crític de la capa d'aliatge (generalment menys de l'1%), primer apareixeran microesquerdes a la capa d'aliatge. A mesura que la deformació s'intensifica, les esquerdes es propagaran al llarg de la interfície i eventualment provocaran que tota la capa de zinc es desprengui de les vores de l'esquerda. La gravetat del despreniment es correlaciona positivament amb el gruix del recobriment: com més gruixuda és la capa de zinc, més gruixuda tendeix a ser la capa d'aliatge i més fàcil és separar-se durant el processament.
5. Com els factors corrosius de l'entorn d'ús provoquen el despreniment del recobriment de zinc en fase tardana-?
Fins i tot si l'adhesió és satisfactòria a la fàbrica, els entorns corrosius desfavorables durant l'emmagatzematge, el transport o l'ús a llarg termini -poden "obrir" el recobriment de zinc per les vores o defectes localitzats.
Això es deu principalment a dos mecanismes: la fallada-induïda per l'hidrogen i el desenllaç catòdic. Per exemple, en atmosferes industrials o marines humides que contenen sulfurs, els mitjans corrosius poden penetrar a la interfície entre el recobriment de zinc i el substrat d'acer, formant micro-cel·lules de corrosió. El substrat d'acer, que actua com a ànode, es corroeix lentament, i la pressió d'hidrogen resultant s'acumula a la interfície, fent que el recobriment de zinc "s'enfonsi" del substrat, provocant finalment un despreniment d'una gran-àrea. Un altre escenari és que el recobriment de zinc a la vora tallada de la bobina galvanitzada es corroeix primer, i els productes de corrosió expandits es desprenen els recobriments de zinc intactes adjacents, creant un fenomen de "pel·lació". Per tant, la protecció contra la humitat durant l'emmagatzematge i el transport, i evitar una humitat elevada prolongada i una alta contaminació a l'entorn d'ús, són crucials per mantenir l'adhesió del recobriment de zinc a llarg termini-.