71. Warum kommt es beim Vergießen von Stahlrohren mit einer Aluminium-Zinklegierung häufig zu fehlenden Beschichtungsflecken und Zinkpartikeln, insbesondere beim Anfahren? Was sind die Lösungen?

In diesem Artikel werden nicht die durch Beizen, Lösungsmittel und Trocknen verursachten Auslaugungsflecken behandelt, sondern nur die Ursachen von Auslaugungsflecken beim Feuerverzinken.
(1) Das Aluminium in der Zink-Aluminiumlegierung reagiert mit Luft unter Bildung von Aluminiumoxid. Labortests zeigen, dass die Zinkasche an der Eintrittsstelle des Stahlrohrs etwa 15,2 % Aluminiumoxid enthält. Aluminiumoxid hat einen Schmelzpunkt von 2050 Grad und eine Dichte von 3,9–4,0 kg/L, während Zinkoxid bei 1975 Grad schmilzt und eine Dichte von 5,606 kg/L hat. Bei einer Betriebstemperatur von 480–510 Grad liegt die Dichte der Zinkflüssigkeit zwischen 6,54 und 6,79 kg/l. Dieser Dichtegradient führt dazu, dass Aluminiumoxid oben verbleibt. Wenn das Stahlrohr nicht richtig getrocknet ist oder nach dem Trocknen zu lange an der Luft bleibt, wird die Feuchtigkeit aus dem Lösungsmittel wieder absorbiert. Wenn das Rohr in das Zinkbad eintritt, kommt es zunächst mit Aluminiumoxid und dann mit Zinkoxid (Zinkasche) in Berührung. Diese Substanzen haften an der Rohroberfläche, verbrennen das Lösungsmittel und führen zu fleckigen Beschichtungsfehlern.
(2) Während der ersten und nachfolgenden Produktionsphasen schwimmt Aluminium mit geringer Dichte und längerer statischer Zeit an der Oberfläche der Zinkschmelze. Wenn das mit Lösungsmittel beschichtete Stahlrohr damit in Kontakt kommt, kommt es sofort zu folgender Reaktion: 2Al + 3ZnCl₂ → 2AlCl₃ + 3Zn. Wie in der Gleichung gezeigt, verdrängt das reaktivere Aluminium sofort Zink aus der Lösungsmittelverbindung und bildet Aluminiumtrichlorid (AlCl₃). Allerdings sublimiert AlCl₃ bei 178 Grad. In ähnlicher Weise reagiert Aluminium mit Ammoniumchlorid im Lösungsmittel unter Bildung von AlCl₈NH₃, das bei etwa 400 Grad siedet und verdampft. Folglich erschöpfen diese Reaktionen den für die Galvanisierungsunterstützung wesentlichen Chlorgehalt vollständig, was zu fehlenden Galvanisierungspunkten führt.
(3) Die Temperatur der Zinkflüssigkeit ist zu Beginn des Vorgangs normalerweise hoch. Wenn das Lösungsmittel mit der Zinkflüssigkeit in Kontakt kommt, kann die physikalische Adsorption und Kombination des Lösungsmittels nicht rechtzeitig abgeschlossen werden und es bilden sich Lösungsmittelrückstände. Das Lösungsmittel verliert seine Funktion und es kommt zu einem Auslaufen der Plattierungsfleckenbildung.
(4) Wenn das mit Lösungsmittel beschichtete Stahlrohr zum Galvanisieren in das Zinkbad gegeben wird, muss es mit einer Zange und einem Drehteller in das Zinkbad gedrückt werden. Durch den Kontakt zwischen diesen Werkzeugen und dem Stahlrohr wird der Lösungsmittelfilm in unterschiedlichem Maße zerstört, so dass die Galvanisierungsfähigkeit des Kontaktbereichs verloren geht und die Galvanisierungsstelle entsteht.
(5) Wenn die Produktion beginnt, ist die Prozesstemperatur noch nicht erreicht und die Zinkbadtemperatur ist niedrig, die Zinkeintauchzeit wird nicht verlängert und das Aluminiumbad ist an der Oberfläche konzentriert, die Reaktion zwischen Eisen und Zink ist langsam und die Eisen-Zinklegierungsschicht kann nicht in kurzer Zeit gebildet werden, so dass es nach dem Herauskommen der Gruppe einige unverzinkte Teile auf dem Stahlrohr geben wird.
(6) Ein zu hoher Aluminiumgehalt im Verzinkungsbad in Kombination mit einer instabilen Zinktemperatur kann dazu führen, dass Partikel der Fe-Al-Zn-Verbindung im Zinkbad suspendiert werden. Beim Durchgang von Stahlrohren haften diese Partikel an den Rohroberflächen, was zu Oberflächenrauheitsfehlern führt. Lösungen: (1) Während der anfänglichen Produktion sollte der Aluminiumgehalt im Zinkbad unter dem normalen Produktionsniveau liegen und mit der Normalisierung des Betriebs schrittweise auf den angegebenen Prozessstandard ansteigen; (2) Zinkasche regelmäßig von der Zinkbadoberfläche am Rohreinlass abkratzen; (3) Stellen Sie sicher, dass das auf Stahlrohre aufgetragene Lösungsmittel trocken ist und vermeiden Sie Feuchtigkeit oder unvollständiges Trocknen. (4) Halten Sie die Zinkbadtemperatur im optimalen Bereich. (5) Vermeiden Sie Lösungsmittelschäden an Stahlrohren während des Transports. (6) Stahlrohre in einem steilen Winkel in das Zinkbad eintauchen, um ein Rollen auf der Oberfläche zu minimieren.