Hvad er processen med galvanisering af stål?

Galvanisering er processen med at påføre en beskyttende zinkbelægning på stål for at forhindre korrosion. Den mest almindelige industrielle metode er kontinuerlig varm-dypgalvanisering, hvor stålbånd eller fabrikerede dele renses, flusses og nedsænkes i smeltet zink, så der dannes et metallurgisk bundet zinklag på overfladen. Da zink fortrinsvis korroderer frem for stål, beskytter belægningen basismetallet både som barriere og som offeranode. Denne artikel forklarer processen trin for trin, belægningsbetegnelserne, der bruges i international handel, og de faktorer, der bestemmer levetiden.

Hvorfor galvanisere stål?

Bare stål ruster, når fugt og ilt når overfladen. En zinkbelægning afbryder denne proces på to måder:

Barrierebeskyttelse: Det tætte zinklag adskiller stålet fysisk fra atmosfæren.

Offerbeskyttelse (katodisk): ved ridser og afskårne kanter, hvor stål er udsat, korroderer zink frem for stål, så det udsatte område forbliver beskyttet, så længe zink er til stede i nærheden.

Denne dobbelte mekanisme gør galvanisering til et af de mest omkostningseffektive-korrosionsbeskyttelsessystemer til konstruktionsstål med typiske vedligeholdelsesfrie-levetider målt i årtier i de fleste atmosfæriske miljøer.

Varmgalvaniseringsprocessen trin for trin

1. Forberedelse af overfladen

Kvaliteten af ​​zinkbelægningen afhænger næsten udelukkende af overfladens renhed. Stålet passerer først gennem et alkalisk affedtningsbad for at fjerne olier, fedtstoffer og trækforbindelser, derefter gennem bejdsning i fortyndet salt- eller svovlsyre for at fjerne mølleskala og rust. Efter hvert kemisk trin skylles strimlen med vand.

2. Fluxing

Før nedsænkning belægges stålet med et flusmiddel, typisk en zinkammoniumchloridopløsning. Flussmidlet forhindrer oxidation af den rensede overflade mellem bejdsning og dypning og fremmer befugtning af stålet med smeltet zink.

3. Varm-Dip-coating

Det forberedte stål nedsænkes i et bad af smeltet zink, der holdes ved ca. 450 grader (ca. 840 grader F). Jern og zink reagerer ved grænsefladen og danner en række zink-jern-intermetalliske legeringslag, overlejret af et lag af relativt ren zink. Denne metallurgiske binding er det, der adskiller varm-dip galvanisering fra maling eller andre overfladebelægninger.

4. Tilbagetrækning og kontrol af belægningsvægt

Når båndet forlader badet, fjerner gasknive (luft- eller nitrogenviskere) overskydende zink fra overfladen og kontrollerer den endelige belægningstykkelse præcist. Belægningen afkøles derefter, og for pladeprodukter kan den få en let gennemgang eller anden efterbehandling.

5. Eftersyn

Belægningsvægten verificeres ved at veje en prøve før og efter opløsning af zinklaget (den tredobbelte-plettest), og belægningens vedhæftning kontrolleres ved bøjningstest. Kontinuerlige produktionslinjer overvåger belægningstykkelse online med målere.

Belægningsvægte og -betegnelser i henhold til ASTM A653/A653M

Galvaniserede pladeprodukter er beskrevet med basismetalkvalitet og belægningsbetegnelse. ASTM A653/A653M, standardspecifikationen for stålplader, zink-belagt ved varm-dip-processen, definerer belægningsbetegnelser, der angiver den minimale totale belægningsvægt på begge overflader.

G-60: minimal total belægningsvægt på 0,60 oz/ft² (ca. 183 g/m²) begge sider kombineret, typisk svarende til en belægningstykkelse på ca. 0,40 mil (10 µm) pr. side.

G-90: minimum total belægningsvægt på 0,90 oz/ft² (ca. 275 g/m²), ca. 0,60 mil (15 µm) pr. side.

G-110, G-140, G-165 og G-185 betegner gradvist tungere belægninger til mere korrosive miljøer.

I metriske termer er almindelige betegnelser Z180, Z275 og Z350, hvor tallet er den samlede belægningsmasse i g/m². Den samme fysiske belægning kan bestilles under begge systemer; ASTM A653/A653M er den styrende standard for tomme-pund-betegnelser, mens ISO 1461 dækker varm-dypgalvaniserede belægninger på fremstillede jern- og stålartikler, og GB/T 2518 regulerer kontinuerlig varm-dyp zink{11}}belagt stålplade i Kina.

Andre galvaniseringsmetoder

Udover kontinuerlig varm-belægning af plader og strimler bruges flere relaterede processer:

Batch (generel) varmgalvanisering i henhold til ISO 1461: Fremstillede strukturer såsom transmissionstårne ​​og gelændere rengøres, flusses og dyppes i smeltet zink.

Elektrogalvanisering: zink aflejres elektrolytisk, hvilket giver en tyndere, glattere belægning, der hovedsageligt anvendes til automotive karosseripaneler, hvor malingens vedhæftning er vigtig.

Termisk zinksprøjtning: smeltet eller pulveriseret zink sprøjtes på store strukturer, der ikke kan dyppes.

Sherardisering: små dele væltes med zinkstøv ved forhøjet temperatur for at danne en diffusionsbelægning.

Levetid og korrosionsbeskyttelse

Levetiden for en galvaniseret belægning afhænger af belægningens tykkelse og miljøets korrosivitet. Som en praktisk regel korroderer zink med ca. 1 µm om året i milde landlige atmosfærer og hurtigere i industrielle eller marine miljøer. En G-90-belægning giver derfor årtiers beskyttelse i de fleste applikationer på land. Korrosionshastighedsdata er offentliggjort i ISO 9223 og relaterede standarder, som klassificerer atmosfærisk korrosivitet og giver ingeniører mulighed for at vælge belægningsvægten for designlevetiden.

Almindelige applikationer

Galvaniseret stål bruges overalt, hvor lang levetid og lav vedligeholdelse er påkrævet: bygningsrammer, tag- og vægplader, transmissionstårne ​​og forsyningspæle, autoværn, landbrugsbygninger, HVAC-kanaler, elektriske kabinetter og transformatortanke. I den elektriske industri fremstilles transformatorolietanke ofte af galvaniseret eller på anden måde korrosionsbeskyttet- stål for at overleve udendørs brug.

FAQ

Hvad er forskellen mellem G-60 og G-90 belægning?

Begge betegnelser er defineret i ASTM A653/A653M som minimum total belægningsvægt på begge overflader. G-90 (0,90 oz/ft², ca. 275 g/m²) er ca. 50 % tungere end G-60 (0,60 oz/ft², ca. 183 g/m²) og giver forholdsmæssigt længere levetid i samme miljø.

Beskytter galvanisering skærekanter og ridser?

Ja. Fordi zink er anodisk i forhold til stål, er blotlagt stål ved afskårne kanter og ridser beskyttet opofrende af den omgivende zinkbelægning. Denne selvhelende egenskab er en vigtig fordel i forhold til malingssystemer.

Hvorfor renses stålet før dypning?

Zink fugter ikke olieholdigt eller skælvet stål. Affedtning, bejdsning og flussning sikrer en kemisk ren, oxid-fri overflade, så den smeltede zink kan reagere med stålet og danne en kontinuerlig metallurgisk binding.

Hvilken temperatur er det smeltede zinkbad?

Kontinuerlige varme-ledninger fungerer ved omkring 450 grader. Højere temperaturer fremskynder dannelsen af ​​sprøde zink-jernlegeringslag, så badtemperaturen styres inden for et smalt vindue.

Kan galvaniseret stål males?

Ja, med passende overfladeforbehandling såsom rengøring og en passende primer. Duplex-systemet med galvanisering plus maling giver meget længere levetid end begge systemer alene og bruges i vid udstrækning til strukturer med høj-synlighed.

Hvordan vælger jeg den rigtige belægningsvægt?

Vælg belægningsvægten fra korrosivitetskategorien på installationsstedet (ISO 9223) og den nødvendige levetid. Tyngre belægninger såsom G-140 eller G-185 er specificeret til marine og industrielle atmosfærer, mens G-60 eller G-90 dækker de fleste indendørs og landlige anvendelser.