1. Ποια είναι η υλική βάση για την κρυσταλλοποίηση του στρώματος ψευδαργύρου;
Φυσικές και χημικές ιδιότητες του ψευδαργύρου
Το σημείο τήξης του ψευδαργύρου είναι 419,5 βαθμούς, το σημείο βρασμού είναι 907 βαθμούς και έχει καλή ολκιμότητα και αντοχή στη διάβρωση σε θερμοκρασία δωματίου. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γαλβανισμού, όταν στερεοποιείται ο υγρός ψευδάργυρος στην επιφάνεια της χάλυβα, η συμπεριφορά κρυστάλλωσης επηρεάζεται από παράγοντες όπως η κλίση της θερμοκρασίας, η υπερψύθμιση σύνθεσης και η ενέργεια διεπαφής.
Η κρυσταλλική δομή του ψευδαργύρου είναι εξαγωνική στενή συσκευασία (HCP), με σταθερές πλέγματος a =0.266 nm, c =0.495 nm. Αυτή η δομή καθορίζει τα ανισότροπα χαρακτηριστικά ανάπτυξής της κατά τη διάρκεια της κρυστάλλωσης, δηλαδή οι ρυθμοί ανάπτυξης διαφορετικών κρυστάλλων είναι διαφορετικοί.
2. Ποιες είναι οι θερμοδυναμικές και κινητικές αρχές της μετάβασης φάσης κρυστάλλωσης;
Θερμοδυναμική κίνηση: Όταν στερεοποιείται ο υγρός ψευδάργυρος, η ελεύθερη ενέργεια του συστήματος μειώνεται και η κινητήρια δύναμη της διαδικασίας κρυστάλλωσης προέρχεται από την υπερψύθμιση (η διαφορά μεταξύ της πραγματικής θερμοκρασίας και του σημείου τήξης). Όσο μεγαλύτερη είναι η υπερψύξη, τόσο ισχυρότερη είναι η κινητήρια δύναμη για κρυστάλλωση και όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός πυρήνωσης των κόκκων.
Κινητική διαδικασία: Η κρυστάλλωση περιλαμβάνει δύο στάδια: πυρήνωση και ανάπτυξη. Η πυρήνωση χωρίζεται σε ομοιόμορφη πυρήνωση (αυθόρμητη πυρήνωση μέσα στον υγρό ψευδάργυρο) και μη ομοιόμορφη πυρήνωση (πυρήνωση που βασίζεται σε ακαθαρσίες, επιφανειακά ελαττώματα υποστρώματος κ.λπ.). Η ανάπτυξη των κόκκων επιτυγχάνεται με τη διάχυση των ατόμων στη διεπαφή στερεού-υγρού και ο ρυθμός ανάπτυξης επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, τον συντελεστή διάχυσης διαλυτής ουσίας κ.λπ.
3. Ποιοι είναι οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη μορφολογία των κρυστάλλων του στρώματος ψευδαργύρου;
Υποψύξη: Καθώς αυξάνεται η υποψήφια, ο ρυθμός πυρήνωσης αυξάνεται και οι κόκκοι γίνονται λεπτότεροι. Όταν η υποψήφια είναι ανεπαρκής, σχηματίζονται εύκολα χονδροειδείς κόκκοι ή στήλοι.
Κατάσταση επιφάνειας υποστρώματος: Η κατανομή της τραχύτητας, του οξειδίου και του κράματος της επιφάνειας του υποστρώματος επηρεάζει τη θέση πυρήνωσης και την κατεύθυνση ανάπτυξης και η μη ομοιόμορφη πυρήνωση εμφανίζεται κατά προτίμηση κατά προτίμηση σε ελαττώματα.
Προσθήκη στοιχείων κράματος: Στοιχεία κράματος όπως Al, Ni και Mg μπορούν να αλλάξουν το σημείο τήξης, την επιφανειακή τάση και τον ρυθμό διάχυσης του υγρού ψευδαργύρου, την αναστολή ή την προώθηση της ανάπτυξης συγκεκριμένων κρυστάλλων.
Ποσοστό ψύξης: Η ταχεία ψύξη (όπως η έγχυση του μαχαιριού αέρα και η ψύξη του νερού) αυξάνει την υποψήφια, προάγει την πυρήνωση και αναστέλλει την ανάπτυξη των κόκκων. Η αργή ψύξη είναι ευνοϊκή για τη συσσώρευση σιτηρών.
Διανομή διαλυμένης ουσίας και διαχωρισμός: Κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης, οι διαλυμένες ουσίες (όπως οι φάσεις κράματος Fe-Zn) διαχωρίζονται στα όρια των κόκκων ή μεταξύ των δενδριτών, που επηρεάζουν τη σταθερότητα της διασύνδεσης και οδηγώντας σε διαφορές στην δενδριτική ή ισορροπημένη μορφολογία κρυστάλλων.
4. Ποια είναι η αρχή της κρυστάλλωσης των λουλουδιών ψευδαργύρου;
Τα λουλούδια ψευδαργύρου είναι η πιο κοινή κρυσταλλική μορφή στο γαλβανισμένο στρώμα. Στην ουσία, είναι η μακροσκοπική εμφάνιση κόκκων ψευδαργύρου. Ο σχηματισμός τους συνδέεται στενά με την προσθήκη στοιχείων κράματος (όπως PB και SN) και τον έλεγχο του ρυθμού ψύξης.
Μηχανισμός: Όταν στερεοποιείται ο υγρός ψευδάργυρος, τα στοιχεία κράματος εμπλουτίζονται στη διεπαφή στερεού-υγρού για να σχηματίσουν μια υπερψυγμένη ζώνη, η οποία προάγει την ανάπτυξη κόκκων ψευδαργύρου με τρόπο δενδρίτη και τελικά σχηματίζει ακτινικά ή πέταλα λουλούδια ψευδαργύρου.
5. Ποια είναι η αρχή του ελέγχου κρυστάλλωσης του ψευδαργύρου;
Προσθέτοντας το Al για να αναστέλλει τον σχηματισμό σπασμάτων ψευδαργύρου: ο Al σχηματίζει κατά προτίμηση λεπτές σωματίδια όπως το al₂o₃ στο αρχικό στάδιο της στερεοποίησης του υγρού ψευδαργύρου, η οποία χρησιμεύει ως πυρήνας μη ομοιόμορφης πυρήνωσης, βελτιώνοντας σημαντικά τον ρυθμό πυρήνωσης, καθιστώντας τους κόκκους εξαιρετικά καλές και οι σπονδυλικές στήλες δεν μπορούν να θεωρηθούν μακροσκοπικά. ◦ Ταυτόχρονα, η διαδικασία ταχείας ψύξης (όπως η αύξηση της πίεσης του μαχαιριού και η μείωση της θερμοκρασίας του υποστρώματος) βελτιώνει περαιτέρω τους κόκκους και ενισχύει το φαινόμενο χωρίς σπειροειδή ψευδαργύρου.