Control of the growth of zinc–iron phases in the hot-dip galvanizing process

Some experiments dealing with the isothermal hot dip galvanizing were carried out. The (Zn) -coating settled on the Armco-iron substrate were examined after arresting the solidification for different periods of time. The measurement of the thickness of each sub-layer in the coating were performed due to the SEM -analysis. The zinc segregation on the cross-section of the studied sub-layers were also determined by the EDS technique. The growth laws are formulated mathematically for each of the observed sub-layer. The mechanism of the sub-layer formation is also analysed due to the observation of the birth/nucleation of the phases in the sub-layers and the effect of flux onto the sub-layers morphology formation. The appearance of each phase is referred to the Fe-Zn diagram for stable equilibrium according to which these phases are the products of the adequate peritectic transformation.Keywords: (Zn) -coating; zinc segregation; growth law; crystallization of peritectic phases Przeprowadzono eksperymenty izotermicznego cynkowania zanurzeniowego. Powłoka (Zn) osadzona na żelazie Armco poddana została badaniom po zatrzymaniu krystalizacji dla różnych czasów trwania cynkowania. Dokonano pomiarów grubości każdej z podwarstw powłoki dzięki analizie SEM. Segregacja cynku na przekroju badanych podwarstw również została określona dzięki pomiarom przy użyciu techniki EDS. Sformułowane są matematycznie prawa wzrostu dla każdej z analizowanych podwarstw. Analizowany jest również mechanizm kształtowania podwarstw dzięki obserwacjom narodzin/zarodkowania poszczególnych faz w podwarstwach oraz dzięki analizie oddziaływania topnika na morfologię podwarstw. Formowanie każdej z faz jest odniesione do diagramu równowagowego Fe-Zn zgodnie z którym fazy te są produktami odpowiednich reakcji perytektycznych.

Section: Mechanism Of the (Zn) -Coating Formationmentioning

confidence: 99%

“…The known analyses have proved that the coatings obtained from the hot-dip galvanizing are composed of two main layers, [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13]. The first layer, directly contacting the substrate, is an alloyed layer usually composed of a few sub-layers of the intermetallic phases/compounds.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Growth Law For Peritectic Phases Formation In The Zinc Coating

Guzik

Kopyciński

Wołczyński

2015

“…Additionally, because of the high value of the undercooling ΔT, it has been assumed that the isothermal crystallization of individual intermetallic phases is proceeding in a dynamic mode [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12]. An important factor that affects the growth of the protective layer is flux [4].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Shaping optimal zinc coating on the surface of high-quality ductile iron casting. Part II – Technological formula and value of diffusion coefficient

Kopyciński¹,

Guzik²,

Szczęsny³

2017

The completed research presented in the first part of the article has allowed linking the manufacturing technology of ductile iron castings with the process of hot dip galvanizing. On the basis of these data simulations were carried out to examine the behaviour of zinc diffusion coefficient D in the galvanized coating. The adopted model of zinc coating growth helped to explain the cases of excessive growth of the intermetallic phases in this type of coating. The paper analyzes covered the relationship between the roughness and phase composition of the top layer of product and the thickness and kinetics of zinc coating growth referred to individual sub-layers of the intermetallic phases.Roughness and phase composition in the surface layer of product were next related to the diffusion coefficient D examined in respective sublayers of the intermetallic phases.

“…Some models for the hot dip coating formation make attempt to describe the sub-layers formation with respect to the Fe -Zn phase diagram for stable equilibrium, [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14]. The kinetics law for the coating growth is widely discussed, [6], [10], [14].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Part I. Thermodynamic and Kinetic Aspects of the Hot Dip (Zn) - Coating Formation

Wołczyński¹,

Pogoda²,

Garzeł³

et al. 2014

A hot dip (Zn) -coating formation is carried out in the industry conditions. Two types of the steel substrate are applied to the experiment. Two morphologically different coatings are obtained, accordingly. A hot dip (Zn) -coating formation is also carried out in the laboratory conditions for making some additional explanations of the revealed phenomena. The thickening of the Γ -phase sub-layer is observed in details to determine time of the transition from stable into meta-stable solidification. The Fe-Zn phase diagrams for stable and meta-stable equilibrium are calculated, respectively. The phase diagram for dissolution is also determined. The criterion of the higher temperature of the solid/liquid (s/l) interface is successfully applied to the Fe-Zn system to justify the competition between stable and meta-stable solidification. The mass balance verification is performed for the (Zn) -coating in order to define the nominal Zn -solute concentration required by dissolution and next by solidification. The Zn -solute concentration in the dissolution, super-saturation and saturation zones are determined thermodynamically. The growth kinetics is described for all the sub-layers in the (Zn) -coating.Keywords: (Zn) -coatings, meta-stable solidification, phase diagrams, mass balance, growth kinetics, peritectic reaction Przeprowadzono formowanie powłoki cynkowej metodą zanurzeniową w warunkach przemysłowych. W eksperymencie użyto dwu rodzajów podłoży. Stosownie, uzyskano dwa rodzaje powłok zróżnicowanych morfologicznie. Przeprowadzono również formowanie powłoki w warunkach laboratoryjnych celem uzyskania dodatkowych wyjaśnień dla ujawnionych zjawisk. Szczególnie obserwowano pogrubianie podwarstwy fazy Γ celem określenia momentu przejścia od krystalizacji stabilnej do metastabilnej. Stosownie do tego przejścia obliczono diagramy fazowe Fe-Zn zarówno dla równowagi stabilnej jak i metastabilnej. Dodatkowo obliczono diagram fazowy dla zjawiska rozpuszczania. Skutecznie zastosowano kryterium wyższej temperatury frontu krystalizacji w odniesieniu do diagramu fazowego Fe-Zn celem uzasadnienia współzawodnictwa między krystalizacją stabilną a metastabilną. Przeprowadzono obliczenia bilansu masy dla powłoki (Zn) celem określenia nominalnego stężenia cynku wymaganego przez rozpuszczanie a następnie przez krystalizację. Termodynamicznie określono stężenie cynku w strefach rozpuszczania nasycenia i przesycenia. Kinetyka wzrostu została opisana w odniesieniu do wszystkich podwarstw powłoki cynkowej.