용융 아연 도금 원리 및 공정

용융 아연 도금이라고도 하는 용융 아연 도금은 용융 아연에 강철 부품을 담가 금속 코팅을 하는 방법입니다.

최근 고전압 송전, 운송 및 통신 산업의 급속한 발전으로 철강 부품 보호에 대한 수요가 증가하면서 용융 아연 도금에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다.

I. 용융 아연 도금 층의 보호 성능

일반적으로 전기 도금된 아연 층의 두께는 5~15μm인 반면 용융 아연 도금된 층의 두께는 일반적으로 65μm 이상이며 최대 100μm까지 가능합니다. 용융 아연 도금은 커버력이 우수하고 코팅이 콤팩트하며 유기 불순물이 없습니다.

아연이 대기 부식에 저항하는 메커니즘은 기계적 보호와 전기 화학적 보호를 모두 포함하는 것으로 널리 알려져 있습니다.

대기 중 부식 조건에서 아연 층의 표면은 ZnO, Zn(OH)2 및 염기성 탄산아연으로 구성된 보호막을 형성합니다.

이것은 아연의 부식을 어느 정도 늦춰줍니다. 이 보호막(백색 녹이라고도 함)은 손상되면 새로운 층을 형성합니다. 아연층이 심하게 손상되어 철 베이스가 위험에 처하면 아연은 베이스에 전기 화학적 보호 기능을 제공합니다.

아연의 표준 전위는 -0.76V, 철의 표준 전위는 -0.44V로, 아연과 철이 마이크로셀을 형성하면 아연은 양극으로 작용하여 용해되고 음극인 철은 보호됩니다.

용융 아연 도금은 아연을 사용한 전기 도금에 비해 기본 철 금속의 대기 중 부식에 대한 저항력이 뛰어납니다.

II. 용융 아연 도금 층의 형성 과정

용융 아연 도금 층을 형성하는 과정에는 철 기판과 가장 바깥쪽 순수 아연 층 사이에 철-아연 합금이 형성되는 과정이 포함됩니다.

용융 아연 도금 중에 공작물 표면은 철-아연 합금 층을 형성하여 철과 순수 아연 층 사이의 우수한 결합을 가능하게 합니다.

이 과정은 간단히 설명할 수 있습니다. 철 공작물을 용융 아연에 담그면 계면에 아연과 α-철(본체 중심) 고체 용액이 형성됩니다.

아연은 철 모재 금속에 아연 원자를 고체 상태로 녹여 형성된 결정입니다. 두 금속의 원자는 상대적으로 약한 원자력으로 서로 융합되어 있습니다.

따라서 고용체에서 아연 포화 상태에 도달하면 아연과 철의 원자가 확산되기 시작합니다. 철 기판으로 확산(또는 침투)된 아연 원자는 비금속 격자 내에서 이동하여 점차 철과 합금을 형성합니다.

용융 아연으로 확산된 철은 아연과 금속 간 화합물인 FeZn13을 형성하고 용융 아연 도금 냄비 바닥에 가라앉아 아연 슬래그가 됩니다.

아연 침지액에서 공작물을 제거하면 표면에 육각형 결정인 순수한 아연 층이 형성됩니다. 철분 함량은 0.003%를 초과하지 않습니다.

III. 용융 아연 도금 공정 및 관련 설명

1. 프로세스 흐름

공작물 → 탈지 → 세척 → 산세 → 세척 → 도금 전 침지 → 건조 및 예열 → 용융 아연 도금 → 마감 → 냉각 → 부동태화 → 헹굼 → 건조 → 검사

2. 프로세스 흐름 설명

(1) 탈지

화학적 탈지 또는 수성 금속 탈지 세제를 사용하여 작업물이 물에 완전히 젖을 때까지 기름을 제거할 수 있습니다.

(2) 절임

산세에는 H2SO4 15%, 티오우레아 0.1%, 40~60℃ 또는 HCl 20%, 헥사메틸렌네테트라민 1～3g/L, 20~40℃를 사용할 수 있습니다. 부식 억제제를 첨가하면 기판의 과부식을 방지하고 철 기판에 흡수되는 수소의 양을 줄일 수 있습니다.

탈지 및 산세 처리를 제대로 하지 않으면 코팅의 접착력이 떨어지거나 아연이 도금되지 않거나 아연 층이 박리될 수 있습니다.

(3) 도금 전 침지

바인더라고도하며 침지 도금 전에 공작물의 특정 활성을 유지하여 코팅과 기판 사이의 결합을 향상시킬 수 있습니다. NH4Cl 15%~25%, ZnCl2 2.5%~3.5%, 55~65℃, 5～10분. 글리세린을 적절히 첨가하여 NH4Cl의 휘발을 줄일 수 있습니다.

(4) 건조 및 예열

침지 도금 시 급격한 온도 상승으로 인한 공작물의 변형을 방지하고 잔류 수분을 제거하여 아연 폭발 및 아연 액이 튀는 것을 방지하기 위해 일반적으로 예열은 120~180℃에서 진행됩니다.

(5) 용융 아연 도금

아연 액의 온도, 침지 도금 시간 및 공작물이 아연 액에서 제거되는 속도를 제어해야합니다. 온도가 너무 낮으면 아연 액의 유동성이 떨어지고 코팅이 두껍고 고르지 않으며 떨어지는 경향이있어 외관 품질이 떨어집니다.

온도가 높으면 아연 액체의 유동성이 좋고 아연 액체가 공작물에서 분리되기 쉬워 떨어지는 물방울과 주름, 강한 접착력, 얇은 코팅, 좋은 외관 및 높은 생산 효율을 줄입니다.

그러나 온도가 너무 높으면 공작물과 아연 냄비 철 손실이 심하고 다량의 아연 슬래그가 생성되어 아연 층의 품질에 영향을 미치고 아연 소비량이 많으며 심지어 도금 할 수 없을 수도 있습니다.

같은 온도에서는 담그는 시간이 길수록 코팅이 더 두꺼워집니다. 다른 온도에서는 온도가 높을수록 동일한 두께에 필요한 침지 시간이 길어집니다.

일반적으로 제조업체는 고온에서 공작물 변형을 방지하고 철 손실로 인한 아연 슬래그를 줄이기 위해 450~470℃, 0.5～1.5 분을 사용합니다.

일부 공장에서는 대형 공작물 및 주철 조각에 더 높은 온도를 사용하지만 철 손실 피크가 높은 온도 범위를 피해야 합니다.

저온에서 용융 아연 도금 용액의 유동성을 개선하고 코팅이 너무 두꺼워지는 것을 방지하며 코팅의 외관을 개선하기 위해 0.01% ~ 0.02%의 순수 알루미늄이 종종 첨가됩니다. 알루미늄은 소량씩 여러 번 첨가해야 합니다.

(6) 마무리

아연 도금 후 공작물은 주로 표면의 과도한 아연 및 아연 결절을 제거하기 위해 마무리되며 진동 또는 수동 방법으로 수행 할 수 있습니다.

(7) 패시베이션

목적은 대기 부식에 대한 공작물의 표면 저항성을 개선하고, 백색 녹의 출현을 줄이거나 지연시키며, 코팅의 양호한 외관을 유지하는 것입니다.

Na2Cr2O7 80~100g/L, 황산 3~4ml/L와 같은 크로메이트 패시베이션이 사용됩니다.

(8) 냉각

일반적으로 수냉을 사용하지만 담금질로 인한 수축으로 인해 공작물, 특히 주물에 균열이 생기는 것을 방지하기 위해 온도가 너무 낮아서는 안 됩니다.

(9) 검사

코팅은 광택이 있고 미세하며 물방울이나 주름이 없어야 합니다. 코팅의 두께는 비교적 간단한 코팅 두께 게이지로 측정할 수 있습니다.

코팅의 두께는 아연 접착량을 계산하여 얻을 수도 있습니다.

접착 강도는 굽힘 압력기로 시료를 90~180° 구부려 굽힘으로써 테스트할 수 있으며, 균열이나 코팅이 떨어지지 않아야 합니다. 망치질도 검사에 사용할 수 있습니다.