Авторы: Дмитриева Кристина Олеговна, Матвеев Дмитрий Валентинович
В современном производстве горячего цинкования применяются легирующие элементы, которые позволяют управлять морфологией покрытия, снижать расход цинка, стабилизировать процесс и повышать качество конечного изделия.
Ниже представлены основные легирующие элементы, актуальные в современных промышленных условиях.
Период промышленного использования: с середины XX века по настоящее время.
Цель применения: уменьшение окисления поверхности расплава, улучшение смачиваемости стали и внешнего вида покрытия.
Подтвержденные эффекты:
- Образование тонкой оксидной пленки Al₂O₃ на поверхности расплава, которая снижает интенсивность окисления и образование шлака, сокращая потери цинка.
- Выравнивание и улучшение смачиваемости поверхности стального изделия.
- Формирование гладкого, блестящего покрытия с минимальными дефектами (шероховатости, потемнения).
Негативные факторы:
- При содержании Al > 0,1% возможно ухудшение адгезии и появление зон непроцинковки («мокрые пятна»).
- Высокая химическая активность алюминия может ускорять коррозию стенок ванны, сокращая срок службы оборудования.
Современный статус: активно применяется в странах ЕС, России и СНГ. Актуален как элемент коррекции состава ванны и стабилизации процесса.
Период промышленного использования: 1980-е годы — настоящее время.
Цель применения: улучшение морфологии покрытия, повышение эстетических свойств, пластичности и устойчивости к растрескиванию.
Подтвержденные эффекты:
- Формирование характерного «морозного» кристаллического рисунка покрытия, повышающего визуальную привлекательность.
(!) Не подтвердилось на практике:
- Существенного влияния на жидкотекучесть расплава и гладкость покрытия нет.
- Пластичность покрытия не увеличивается, иногда повышается чувствительность к термическим ударам и растрескиванию.
- Заметного увеличения коррозионной стойкости нет, в влажных и хлоридных средах возможно ускорение точечной коррозии.
Негативные факторы:
- При повышенной концентрации образуются хрупкие интерметаллидные соединения, ухудшающие адгезию.
- Покрытия хуже поддаются сварке и механической обработке.
- Повышает стоимость процесса цинкования.
Современный статус: ограничено применяется в ЕС и США, в России и СНГ используется выборочно для улучшения внешнего вида покрытия. Перспективность оценивается как средняя, вероятно, будет вытесняться более эффективными легирующими элементами.
Период промышленного использования: 1980-е годы — настоящее время.
Цель применения: корректировка фазового состава Fe–Zn, замедление роста δ- и ζ-фаз, что позволяет оцинковывать стали с различным содержанием кремния без чрезмерного утолщения покрытия.
Подтвержденные эффекты:
- Снижение реакционной способности кремнистых сталей, особенно в диапазоне «пика Санделина».
- Уменьшение толщины цинкового слоя без потери коррозионной стойкости.
- Более равномерная, блестящая и однородная поверхность.
- Снижение риска сколов и отслоений покрытия.
Негативные факторы:
- При высоком содержании Ni возможно образование интерметаллических соединений Fe–Zn–Ni, ухудшающих внешний вид покрытия.
- Требует строгого контроля чистоты расплава и флюса, особенно по содержанию железа.
Современный статус: активно применяется в ЕС, России и СНГ, стандартизирован в ряде промышленных нормативов.
Период промышленного использования: с начала 2000-х по настоящее время.
Цель применения: экологически безопасная альтернатива свинцу, улучшение текучести, снижение шлакообразования.
Подтвержденные эффекты:
- Снижение поверхностного натяжения расплава, улучшение текучести.
- Формирование гладкого и равномерного цинкового слоя, снижение толщины покрытия при сохранении коррозионной стойкости.
- Эффект, аналогичный свинцу, достигается при концентрации в 10 раз меньшей.
- Экологическая безопасность — не относится к тяжелым металлам.
Негативные факторы:
- При концентрации >0,3% возможна межкристаллическая хрупкость и снижение адгезии.
- Риск растрескивания покрытия при изгибе и ударных нагрузках.
- Неоднородное распределение в расплаве при нестабильной температуре ванны.
- Более высокая стоимость по сравнению со свинцом.
Современный статус: широко применяется в ЕС и США, в России и СНГ — на этапе внедрения и адаптации. Считается перспективной заменой свинца, сочетающей технологическую эффективность и экологичность.
Выводы, который можно сделать по «настоящему»: Современные легирующие элементы (Al, Ni, Bi) позволяют контролировать качество покрытия, стабилизировать процесс и обеспечивать экологическую безопасность. Элементы типа Sn применяются выборочно для улучшения внешнего вида покрытия, но имеют ограниченную технологическую ценность. Основной тренд — замена токсичных легирующих элементов на безопасные и экономически эффективные добавки при сохранении высокой технологической стабильности процесса.
#ЦинкПлюс #Цинкование #ЗащитаМеталла #Металлоконструкции #Строительство #ЭлементыЛегирования