1. Koja je materijalna osnova za kristalizaciju cinkovog sloja?
Fizička i kemijska svojstva cinka
Točka topljenja cinka je 419,5 stupnjeva, točka ključanja je 907 stupnjeva, a ima dobru duktilnost i otpornost na koroziju na sobnoj temperaturi. Tijekom postupka pocinčavanja, kada se tekući cink očvrsne na površini čelične ploče, na njegovo ponašanje kristalizacije utječu faktori kao što su gradijent temperature, kompozicijska super hlađenje i energija sučelja.
Kristalna struktura cinka je šesterokutna zatvorena (HCP), s rešetkastim konstantama a =0.266 nm, c =0.495 nm. Ova struktura određuje njegove anizotropne karakteristike rasta tijekom kristalizacije, odnosno stope rasta različitih kristalnih lica su različite.
2. Koji su termodinamički i kinetički principi prijelaza kristalizacije?
Termodinamički pogon: Kad se tekući cink očvrsne, slobodna energija sustava opada, a pokretačka sila procesa kristalizacije dolazi iz super hlađenja (razlika između stvarne temperature i točke taljenja). Što je veće super hlađenje, to je jača pokretačka sila za kristalizaciju i veća je brzina nukleacije zrna.
Kinetički postupak: kristalizacija uključuje dvije faze: nukleacija i rast. Nukleacija je podijeljena na jednoliku nukleaciju (spontana nukleacija unutar tekućeg cinka) i nejednaku nukleaciju (nukleacija koja se temelji na nečistoćama, površinskim oštećenjima supstrata itd.); Rast zrna postiže se difuzijom atoma na sučelju krute tekućine, a na brzinu rasta utječe temperatura, koeficijent difuzije rastvora, itd.
3. Koji su temeljni čimbenici koji utječu na kristalnu morfologiju cinkovog sloja?
Podjenilo: Kako se podhlađivanje povećava, stopa nukleacije raste i zrna postaju finija; Kad je podmuklo prehlada nedovoljna, lako se formiraju gruba zrna ili kolonalni kristali.
Supstrat površinsko stanje: hrapavost, oksidni film i raspodjela elemenata legure na površini supstrata utječu na položaj nukleacije i smjer rasta, a nejednaku nukleaciju događa se preferirano kod oštećenja.
Dodavanje elemenata legura: Elementi legura kao što su AL, Ni i Mg mogu promijeniti točku taljenja, površinsku napetost i brzinu difuzije cinkovog tekućine, inhibirajući ili promičući rast specifičnih kristalnih ravnina.
Brzina hlađenja: Brzo hlađenje (poput ubrizgavanja zračnog noža i hlađenja vode) povećava podmuklo, potiče nukleaciju i inhibira rast zrna; Sporo hlađenje pogoduje zrncama.
Rasprostranjenost rastvora i segregacija: Tijekom očvršćivanja, rastvore (poput faza legura Fe-Zn) razdvajaju se na granicama zrna ili između dendrita, što utječe na stabilnost sučelja i rezultira razlikama u dendritičkoj ili ravnoteženoj morfologiji kristala.
4. Koji je princip kristalizacije cvjetova cinka?
Cink cvjetovi su najčešći kristalni oblik u pocinčanom sloju. U osnovi, oni su makroskopski izgled cinkovih žitarica. Njihovo formiranje usko je povezano s dodavanjem legirajućih elemenata (poput PB i SN) i kontrolom brzine hlađenja.
Mehanizam: Kad se tekući cink očvrsne, legirajući elementi obogaćuju se na sučelju čvrsto-tekućine kako bi se stvorio super hlađena zona, što promiče rast zrna cinka na dendritni način, a na kraju formira radijalno ili lagano cvjetove u obliku latica.
5. Koji je princip kontrole kristalizacije bez šink-bez škrota?
Dodavanje AL-a za inhibiranje stvaranja klinara: AL preferirano tvori sitne čestice poput Al₂o₃-a u ranom stadiju učvršćivanja cinkovog tekućeg, što služi kao jezgra nejednakog nukleacije, uvelike poboljšavajući stopu nukleacije, čineći zrnca izuzetno finim, a cink ne može se vidjeti makroskopijski. ◦ Istodobno, postupak brzog hlađenja (poput povećanja tlaka noža za zračni nož i smanjenja temperature supstrata) dodatno usavršava zrna i jača učinak bez šinka.