Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева, Самара, Россия¹ ; ОАО «Завод Продмаш», Самара, Россия²

О. С. Бондарева, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения¹, ведущий технолог², канд. техн. наук, эл. почта: osbond@yandex.ru

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева, Самара, Россия

В. А. Третьяков, студент, эл. почта: tretyakov.vitalick2015@yandex.ru

ОАО «Завод Продмаш», Самара, Россия
В. В. Чех, советник генерального директора, эл. почта: v.cheh@zvpm.ru

Дефицит цинка высокой чистоты марок ЦВ-ЦВ0 приводит к тому, что предприятия горячего цинкования используют технический цинк часто зарубежного производства с повышенным содержанием примесей. Особый интерес представляет исследование влияния накопления примеси меди в ванне цинкового расплава и связанные с этим возможные отдаленные риски ухудшения качества покрытия, ввиду отсутствия таких данных в литературе. Проведен анализ накопления меди в ванне цинкового расплава в гартцинке, изгари и в фазах покрытия, а также выполнена оценка риска жидкометаллического охрупчивания и растрескивания в области сварных швов при регулярном использовании технического цинка с примесью меди около 0,004 % (мас.). При помощи сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA SB с приставкой энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа INCA-act были получены данные по изменению элементного состава расплава, гартцинка и изгари за 16 мес использования технического цинка, произведенного в Иране, на ОАО «Завод Продмаш». Показано, что за исследуемый временной период происходит увеличение содержания меди во всех образцах. Исследована микроструктура цинкового покрытия, установлена фаза покрытия, в которой происходит накопление меди. Показано, что накопление меди приводит к уменьшению микротвердости цинкового покрытия. Изучена микроструктура цинкового покрытия в области сварных швов. Растрескивание сварных швов при цинковании изделий в расплаве с примесью меди не обнаружено. Сделан вывод, что примеси меди в расплаве не приводят к жидкометаллическому охрупчиванию сварных конструкций.

1. Паньшин А. М., Шакирзянов Р. М., Избрехт П. А., Затонский А. В. Основные направления совершенствования производства цинка на ОАО «Челябинский цинковый завод» // Цветные металлы. 2015. № 5. С. 19–21.
2. Mandal G. K. et al. Microstructural study of galvanized coatings formed in pure as well as commercial grade zinc baths // Trans Indian Inst Met. 2009. Vol. 62, Iss. 1. P. 35–40. DOI: 10.1007/s12666-009-0005-1
3. Бондарева О. С., Добычина О. С. Анализ возможности применения катодного цинка для загрузки в ванны цинкования // Цветные металлы. 2024. № 1. С. 46–50.
4. Kania H. et al. Development of bath chemical composition for batch hotdip galvanizing — A review // Materials. 2020. Vol. 13, Iss. 18. 4168. DOI: 10.3390/ma13184168
5. Бондарева О. С., Добычина О. С. Обзор систем легирования цинкового расплава для погружного горячего цинкования // Черные металлы. 2022. № 12. С. 76–85.
6. Kania H., Komorowski L. The influence of the chemical composition of a zinc bath upon corrosion resistance of coatings obtained on sebisty steel // SSP. 2016. Vol. 246. P. 85–90.
7. Liu Q. et al. Hot-dip galvanizing process and the influence of metallic elements on composite coatings // J. Compos. Sci. 2024. Vol. 8, Iss. 5. 160. DOI: 10.3390/jcs8050160
8. Henryk K., Mariola S. Benefits and limitations of the use of Pb, Sn and Bi alloying elements in hot dip galvanizing bath: A review // Journal of Materials Engineering and Performance. 2023. Vol. 32, Iss. 13. P. 5680–5688. DOI: 10.1007/s11665-023-08005-1
9. Leighfield C., James M. N. The conclusion from one million tonnes of experience in galvanizing steel – LMAC is not a primary instigator of cracking // Engineering Failure Analysis. 2019. Vol. 106. 104151. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.104151
10. Katiforis N., Papadimitriou G. Influence of copper, cadmium and tin additions in the galvanizing bath on the structure, thickness and cracking behaviour of the galvanized coatings // Surface and Coatings Technology. 1996. Vol. 78, Iss. 1-3. P. 185–195. DOI: 10.1016/0257-8972(94)02408-1
11. Bellini C. et al. Bath chemical composition influence on intermetallic phases damage in hot dip galvanizing // Procedia Structural Integrity. 2022. Vol. 39. P. 574–581. DOI: 10.1016/j.prostr.2022.03.131
12. Vantadori S. et al. Novel zinc-based alloys used to improve the corrosion protection of metallic substrates // Engineering Failure Analysis. 2017. Vol. 82. P. 327–339. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2017.05.043
13. Vourlias G. et al. The effect of alloying elements on the crystallization behaviour and on the properties of galvanized coatings // Crystal Research and Technology. 2004. Vol. 39, Iss. 1. P. 23–29. DOI: 10.1002/crat.200310144
14. Урбанович Н. И., Барановский К. Э., Розенберг Е. В. Исследование гранулометрического, химического и фазового составов отходов производства горячего цинкования // Литье и металлургия. 2021. № 3. С. 106–111. DOI: 10.21122/1683-6065-2021-3-106-111
15. ГОСТ Р ИСО 22309–2015. Микроанализ электронно-зондовый. Количественный анализ с использованием энергодисперсионной спектрометрии для элементов с атомным номером от 11 (Na) и выше. — Введ. 01.06.2016.
16. Дриц М. Е., Бочвар Н. Р., Гузей Л. С., Лысова Е. В. и др. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди // справочник; отв. ред. Н. Х. Абрикосов; кол. авт. Академия наук СССР, Институт металлургии им. А. А. Байкова. — Москва : Наука, 1979. — 248 с.