Charakterystyka powłoki otrzymywanej w nowych rozwiązaniach cynkowania zanurzeniowego

Abstract

Ochrona przed korozją stopów żelaza z węglem za pomocą metalizacji zanurzeniowej jest powszechnie stosowana w przemyśle ze względu na niskie koszty i prostotę. Jednak intensywna eksploatacja zasobów cynku oraz toksyczne odpady generowane podczas chemicznej obróbki wstępnej (odtłuszczanie, trawienie, topnikowanie) wymuszają poszukiwanie bardziej ekologicznych i ekonomicznych rozwiązań. W pracy zbadano modyfikacje procesu cynkowania poprzez wprowadzenie dodatku tytanu (Ti) do kąpieli cynkowej oraz fuzję cynkowania z obróbką cieplną podłoża. Wybór parametrów komplikuje materiał podłoża; w przypadku żeliwa, wyższa zawartość Si, P i Mn oraz chropowatość powierzchni wymagają często procesu wysokotemperaturowego (550°C), zmieniającego strukturę fazową powłoki (delta i zeta). Wprowadzenie dodatku Ti do kąpieli cynkowej pozwoliło na poprawę odporności korozyjnej powłok przy jednoczesnym zmniejszeniu grubości ich warstwy stopowej. Dodatek ten wykazuje jednak skłonność do intensywnego utleniania lustra metalu, co z kolei umożliwia zjawisko pasywacji powłok. Kluczowym osiągnięciem pracy było pomyślne połączenie obróbki cieplnej żeliwa z jednoczesną metalizacją w atmosferze ochronnej. Innowacja ta całkowicie eliminuje chemiczne przygotowanie powierzchni, redukuje odpady i pozwala na jednoczesne otrzymywanie wysokojakościowego żeliwa ADI z gotową powłoką korozyjną, co przynosi istotne korzyści ekonomiczne i środowiskowe.

Corrosion protection of iron-carbon alloys using hot-dip galvanizing is widely used in industry due to its low cost and simplicity. However, the rapid depletion of zinc resources and toxic waste generated during chemical pretreatment (degreasing, pickling, fluxing) enforce the search for more eco-friendly and economical solutions. This work investigates modifications of the galvanizing process by introducing titanium (Ti) into the zinc bath and combining galvanizing with heat treatment of the substrate. The choice of parameters is complicated by the substrate material; for cast iron, the higher content of Si, P, and Mn, alongside surface roughness, often requires a high-temperature process (550°C), which alters the phase structure of the coating (delta and zeta phases). The addition of Ti to the zinc bath improved the corrosion resistance of the coatings while simultaneously reducing the thickness of their alloy layer. However, this additive causes intensive oxidation of the metal bath surface, which conversely enables the passivation of the coatings. A key achievement of this work was the successful integration of cast iron heat treatment with simultaneous metallization under a protective atmosphere. This innovation completely eliminates chemical surface preparation, reduces waste, and allows for the simultaneous production of high-quality ADI cast iron with a ready-made corrosion coating, providing significant economic and environmental benefits.