ETAPA I
Denumirea etapei: Cercetari industriale pentru stabilirea
compozitiilor materialelor compozite in baza zinc ce vor fi
utilizate ca material de acoperire rezistent la coroziune.
Cercetare industiala in vederea realizarii unei
tehnologii avansate ecologice de obtinere a unor benzi din otel cu
grosimea de 0,07 - 0,8 mm acoperite cu materiale cu rezistenta
crescuta la coroziune
Activitatea I.1
- Studiu privind alierea baii topite in vederea obtinerii de
materiale cu rezistenta crescuta la coroziune si pentru realizarea
unei tehnologii ecologice de obtinere a benzilor din otel de 0,07
-
0,8 mm acoperite termic
In cadrul etapei I din prezentul contract a fost
realizat un studiu exhaustiv cu privire la cunostintele actuale in
domeniul acoperirilor metalice de protectie anticoroziva, in vederea
obtinerii de materiale cu rezistenta crescuta la coroziune si pentru
realizarea unei tehnologii ecologice de obtinere a benzilor din
otel acoperite termic in intervalul de grosimi 0,07 mm - 0,8 mm.
In cadrul documentatiei sunt analizate in detaliu
pe capitole distincte urmatoarele aspecte teoretice ale acoperirilor
metalice de protectie:
1. Clasificarea tipurilor de acoperiri
rezistente la coroziune. Aceasta s-a
facut in functie de criterii precum compozitia chimica a straturilor
protectoare, natura metalului de acoperire care determina comportare
de tip anodic sau catodic fata de metalul de baza, metode de
acoperire precum acoperiri prin imersie la cald (cufundare),
acoperiri prin depunere electrolitica, acoperiri prin placare,
acoperiri prin pulverizare (metalizare), acoperiri prin difuzie
termica.
2. Structura acoperirii la zincarea termica.
Diagrama de faze reprezinta o
explicitare detaliata a metalogfrafiei staturilor protectoare care
se formeaza in cazul acoperirilor protectoare.
3. Procedee de zincare continua.
Sunt incluse descrieri ale procedeelor cunoscute in prezent,
utilizate in industriile specifice la o scara mai larga sau mai
redusa. Procedeele analizate sunt termice prin imersie la cad sau
electrolitice.
4. Influenta factoriilor ce determina
calitatea acoperirii. Analiza acestora
este destul de detaliata oferind informatii precise despre
performantele finale ale acoperirilor de protective si calitatea
straturilor depuse. O prima serie de factori studiati
sunt:compozitia chimica a otelului, pregatirea suprafetei
materialului suport in vederea acoperirii, tratamentul suprafetei
otelului, calitatea zincului si compozitia baii de zincare.In cazul
compozitiei baii de zincare s-a studiat actiunea diverselor elemente
de aliere cum ar fi:actiunea plumbului actiunea staniului actiunea
stibiului actiunea cadmiului actiunea cuprului actiunea fierului
actiunea aluminiului. Efectul acestor factori se materializeaza
prin: marirea rezistentei la coroziune a acoperirii, fluidizarea
topiturii de zinc, imbunatatirea aderentei zincului la support,
marirea stralucirii acoperirii de zinc, diminuarea actiunii
impuritatilor din zinc cu pana la 50%, reducerea cantitatii de zinc
dur care se formeaza, reducerea si uniformizarea grosimii acoperirii
de zinc. O a doua serie de factori de refera la:
temperatura de zincare, durata de imersie, viteza de imersie si
extragerea din baie, racirea dupa zincare, indepartarea excesului de
zinc.
5. Acoperiri compozite cu matrice metalica pe
suport de otel.
Materialele
compozite sunt o combinatie volumica a unor faze diferite si
prezinta caracteristici pe care nu le au componentele initiale luate
separat. In
cadrul acestui capitol avem o analiza a acestor tipuri de acoperiri
dupa: natura, textura si forma materialului complementar
(ranfortului),
dupa natura
matricei. In acest din urma caz compozitele pot fi:
compozite cu
matrice metalica (Zn, Cd, Al, Cu, Ni, Mg, aliaje), compozite cu
matrice organica (polimeri), compozite cu matrice din carbon,
compozite cu matrice ceramica.
Alte criterii de clasificare sunt reprezentate de: configuratia
geometrica a materialului complementar, modul de realizare a
suprafetei de contact, marimea materialului complementar,
particularitatile geometrice ale materialului
complementar si modul de
orientare a acestuia in matrice.
Principalele caracteristici ale straturilor de protectiie care pot
fi imbunatatite sunt: rezistenta la rupere, rezistenta la uzura,
rezistenta la coroziune, rezistenta la temperaturi inalte, duritatea
superficiala, stabilitatea dimensionala, amortizarea vibratiilor sau
caracteristicile electrice, magnetice, etc.
Acoperirile compozite in matrice metalica sunt
considerate materiale avansate, cu aplicatii multiple, in diverse
domenii pentru protectii specifice, proprietati decorative si
tehnologice si alte proprietati functionale. Materialele compozite
pot fi depuse prin anumite procedee sau printr-o combinare de
procedee pe diferite suporturi metalice sau nemetalice deschizand
perspective noi in obtinerea unor straturi subtiri, cu proprietati
dorite si superioare celor ale componentilor.
6. Microalierea si alierea baii de zincare in
vederea imbunatatirii performantelor acoperirii.
Cresterea tot mai
mare a cererii de tabla zincata, in detrimentul tablei laminate
la rece, a dus la marirea productiei si
cresterea calitatii depunerii de zinc.
imbunatatirea
calitatii se realizeaza prin alierea sau microalierea zincului cu
unul sau mai multe din
elementele: Al, Ni, Co, Bi, Mn, Mg, Ti etc., sau prin tratarea
ulterioara a suprafetei
zincate prin tratament termic, pasivare sau acoperiri cu substante
organice. Efectele microalieii sunt:
diminuarea reactivitatii
metalului de sacrificiu (Zn) prin inlocuirea cu un aliaj mai
putin electronegativ, care sa se
corodeze mai lent sau sa conduca la o durata de
protectie mai lunga, pentru o
grosime egala, sau mai mica, a stratului;
ameliorarea unei proprietati de
utilizare ca: sudabilitatea, capacitatea de
vopsire, plasticitatea
stratului, rezistenta la temperatura etc.
O evaluare a rezistentei
la coroziune este insuficienta
pentru a caracteriza un produs,
fiind la fel de importante si proprietatile de deformare plastica si
de uzura si criteriile
economice precum: pretul
de cumparare, costurile de punere in lucru, conditiile de
disponibilitate pe piata. Cresterea rezistentei la coroziune
este principalul obiectiv in imbunatatirea acoperirilor metalice,
fiind caracteristica definitorie a straturilor de protectie.
Viteza de oxidare se poate
modifica la adaosul unui
element de microaliere sau aliere. Sensul modificarii va depinde de
proportia elementului de
aliere in metalul de baza, de valenta sa, de concentratia si de
natura
defectelor de retea
ce-l caracterizeaza. In acest sens studiul reflecta analiza
diverselor forme de microaliere a baii de topitura cu:
aluminiu, nichel, plumb, stibiu,
siliciu, lantan si ceriu, cadmiu, titan. O atentie deosebita a fost
acordata microalierii cu aluminiu, microalierii cu nichel si
tratamentului termic secundar al otelurilor acoperite cu zinc ,care
conduc la formarea unor aliaje pe suprafata cu caracteristici
superioare de protective anticoroziva, precum si la diminuarea
pierderilor prin formarea drosului din baie si a produsilor de
oxidare.
7. Acoperiri cu
Pb, Sn si aliaje Pb-Sn prin imersie la cald In cuprinsul
studiului este analizata posibilitatea de marire a aderentei
stratului depus la suportul de otel ,cresterea duritatii acestuia
si in special a rezistentei la coroziune .In acest sens topitura de
plumb se aliaza. Se practica in general alierea cu staniu, cu stibiu
(5%) sau 2,5% Sn si 2,5%Sb.
in unele cazuri se
utilizeaza 0,25- 0,5%Ag alaturi de 1%Zn. Cu cresterea continutului in
elemente de aliere, in special staniu, acoperirile capata un aspect
stralucitor. Otelul acoperit cu plumb aliat cu
staniu este impartit in functie de continutul de staniu in doua
grupe: Terne (8-12%Sn) si Tin terne (20-25% Sn). Acoperirea cu aliaj
de Pb-Sn confera tablei din otel o buna rezistenta la coroziune,
capacitati inalte de sudare si lipire si imbunatateste
deformabilitatea. Acoperirea prezinta o inalta rezistenta la
coroziune in atmosfere care contine compusi ai sulfului, in mediul
produselor petroliere, in acizii sulfuric si fosforic.
8.
Acoperiri electrochimice cu zinc si aliaje ale
acestuia. Zincarea
electrochimica a fost realizata initial in scop
anticorosiv, pentru protectia materialelor feroase. Odata cu
perfectionarea procedeelor de tratare ulterioara a depunerilor de
zinc precum si cu stabilirea unor game de adaosuri care permit
obtinerea acoperirilor lucioase direct din electrolit, zincarea a
putut fi incadrata in gama acoperirilor protector – decorative.In
cadrul studiului au fost analizate mecanismele acestui tip de
process precum si influenta diferitelor elemente de aliere precum:
cadmiu, nichel, fier si staniu.
9. Ecologizarea tehnologiei de protectie
anticoroziva a benzilor din otel prin diminuarea si valorificare
deseurilor. Acest capitol trateaza
metodele de recuperare a zincului din deseurile metalice de tip dros
sau cenusa rezultati in urma procesului de zincare. In cadrul
metodelor de regenerare si recuperare remarcam procedee de :
recuperarea zincului din cenusa, recuperarea zincului cu
rasini schimbatoare de ioni (R.S.I.), recuperarea zincului ca
clorura de zinc, recuperarea zincului ca sulfat de zinc,recuperarea
zincului pe cale chimica, recuperarea zincului prin procedeul
electrolitic.
10. Performante tehnice ale acoperirilor de
protectie cu zinc. In acest capitol
sunt analizate mecanismele de aparitiei a coroziunii straturilor de
protectie precum si factorii care pot influenta durata de viata a
acoperirii. Exista mai multi factori ce trebuie luati in
consideratie cand este aleasa cea mai potrivita acoperire cu zinc.
Acoperirile cu zinc protejeaza otelul prin asigurarea unei bariere
fizice cum ar fi protectia catodica pentru suportul din otel. Este
importanta alegerea depunerii corecte cu zinc pentru asigurarea de
performante optime la expunerea la conditiile de mediu. Acoperirile
cu zinc creaza o bariera continua, impenetrabila ce nu trebuie sa
permita infiltrarea umiditatii la otel. Fara umezeala, nu exista
coroziune, decat in anumite atmosfere chimice. Eficienta acoperirii
cu zinc in orice mediu este direct proportionala cu grosimea
acesteia. Durata de viata a acoperirii este determinata de viteza de
coroziune, care este functie de mai multi factori cum ar fi timpul,
compozitia mediului agresiv si tipul de acoperire.In mediul natural,
nivelul de aciditate al ploii va influenta viteza de coroziune a
zincului. In medii de interior (tubulatura de ventilatie, podele si
pereti din otel) poate fi prezenta si umiditatea. Astfel, tipul si
grosimea acoperirii depind de durata de viata necesara si de
conditiile de expunere.Rezistenta la coroziune poate fi imbunatatita
prin utilizarea de aliaje de zinc, cum ar fi Galfan, Galvalum,
galvanizare cu aliaj Zn-Ni.Protectia catodica este un alt mecanism
eficient de protejare a otelului impotriva coroziunii. Cand este
expus otelul de baza (cutite sau dispozitive de zgariere) acesta
este protejat catodic prin coroziunea de sacrificiu a zincului depus
pe otel.
