1. Quelle est la base du matériau de la cristallisation de la couche de zinc?
Propriétés physiques et chimiques du zinc
Le point de fusion du zinc est de 419,5 degrés, le point d'ébullition est de 907 degrés et il a une bonne ductilité et une résistance à la corrosion à température ambiante. Pendant le processus de galvanisation, lorsque le zinc liquide se solidifie à la surface de la plaque d'acier, son comportement de cristallisation est affecté par des facteurs tels que le gradient de température, la super-refroidissement de la composition et l'énergie d'interface.
La structure cristalline du zinc est embarquée hexagonale (HCP), avec des constantes de réseau a =0.266 nm, C =0.495 nm. Cette structure détermine ses caractéristiques de croissance anisotropes pendant la cristallisation, c'est-à-dire que les taux de croissance de différents faces cristallins sont différents.
2. Quels sont les principes thermodynamiques et cinétiques de la transition de phase de cristallisation?
Entraînement thermodynamique: Lorsque le zinc liquide se solidifie, l'énergie libre du système diminue et la force motrice du processus de cristallisation provient du surfilage (la différence entre la température réelle et le point de fusion). Plus le surfilage est grand, plus la force motrice est forte pour la cristallisation et plus le taux de nucléation des grains est élevé.
Processus cinétique: La cristallisation comprend deux étapes: la nucléation et la croissance. La nucléation est divisée en nucléation uniforme (nucléation spontanée à l'intérieur du zinc liquide) et nucléation non uniforme (nucléation basée sur des impuretés, des défauts de surface du substrat, etc.); La croissance des grains est obtenue par la diffusion des atomes à l'interface solide-liquide, et le taux de croissance est affecté par la température, le coefficient de diffusion du soluté, etc.
3. Quels sont les facteurs fondamentaux qui affectent la morphologie cristalline de la couche de zinc?
Sous-refroidissement: à mesure que la sous-refroidissement augmente, le taux de nucléation augmente et que les grains deviennent plus fins; Lorsque le sous-refroidissement est insuffisant, les grains grossiers ou les cristaux columniques se forment facilement.
État de surface du substrat: la rugosité, le film d'oxyde et la distribution des éléments en alliage de la surface du substrat affectent la position de nucléation et la direction de croissance, et la nucléation non uniforme se produit préférentiellement aux défauts.
Addition d'éléments en alliage: Des éléments en alliage tels que Al, Ni et Mg peuvent modifier le point de fusion, la tension de surface et le taux de diffusion du liquide de zinc, inhibant ou favorisant la croissance de plans cristallins spécifiques.
Taux de refroidissement: le refroidissement rapide (comme l'injection de couteau à air et le refroidissement de l'eau) augmente le sous-refroidissement, favorise la nucléation et inhibe la croissance des grains; Le refroidissement lent est propice au grossissement des grains.
Distribution et ségrégation des solutés: pendant la solidification, les solutés (tels que les phases en alliage Fe-Zn) se séparent aux joints de grains ou entre les dendrites, affectant la stabilité de l'interface et entraînant des différences de morphologie cristalline dendritique ou équiaxée.
4. Quel est le principe de cristallisation des fleurs de zinc?
Les fleurs de zinc sont la forme cristalline la plus courante dans la couche galvanisée. Essentiellement, ils sont l'apparence macroscopique des grains de zinc. Leur formation est étroitement liée à l'ajout d'éléments d'alliage (tels que PB et SN) et le contrôle de la vitesse de refroidissement.
Mécanisme: Lorsque le zinc liquide se solidifie, les éléments d'alliage sont enrichis à l'interface solide-liquide pour former une zone surfondée, qui favorise la croissance des grains de zinc de manière dendrite et forme enfin des fleurs de zinc radiales ou en forme de pétale.
5.Quel est le principe de contrôle de la cristallisation de la netteté en zinc?
L'ajout de Al pour inhiber la formation d'étangles de zinc: Al forme préférentiellement de fines particules telles que l'al₂o₃ au début de la solidification liquide du zinc, qui sert de noyau de nucléation non uniforme, améliorant considérablement le taux de nucléation, ce qui rend les grains extrêmement fus et ne peut pas être vus macroscopiques. ◦ Dans le même temps, le processus de refroidissement rapide (comme l'augmentation de la pression du couteau à air et la baisse de la température du substrat) affine encore les grains et renforce l'effet sans frappe en zinc.