Thermodynamic and Kinetic Aspects of the Hot Dip (Zn) - Coating Formation. Part I

A hot dip (Zn) – coating formation is carried out in the industry conditions. Two types of the steel substrate are applied to the experiment. Two morphologically different coatings are obtained, accordingly. A hot dip (Zn) – coating formation is also carried out in the laboratory conditions for making some additional explanations of the revealed phenomena. The thickening of the - phase sub-layer is observed in details to determine time of the transition from stable into meta-stable solidification. The Fe-Zn phase diagrams for stable and meta-stable equilibrium are calculated, respectively. The phase diagram for dissolution is also determined. The criterion of the higher temperature of the solid/liquid (s/l) interface is successfully applied to the Fe-Zn system to justify the competition between stable and meta-stable solidification. The mass balance verification is performed for the (Zn) - coating in order to define the nominal Zn–solute concentration required by dissolution and next by solidification. The Zn – solute concentration in the dissolution, super-saturation and saturation zones are determined thermodynamically. The growth kinetics is described for all the sub-layers in the (Zn) – coating.

Przeprowadzono formowanie powłoki cynkowej metodą zanurzeniową w warunkach przemysłowych. W eksperymencie użyto dwu rodzajów podłoży. Stosownie, uzyskano dwa rodzaje powłok zróżnicowanych morfologicznie. Przeprowadzono również formowanie powłoki w warunkach laboratoryjnych celem uzyskania dodatkowych wyjaśnień dla ujawnionych zjawisk. Szczególnie obserwowano pogrubianie podwarstwy fazy celem określenia momentu przejścia od krystalizacji stabilnej do metastabilnej. Stosownie do tego przejścia obliczono diagramy fazowe Fe-Zn zarówno dla równowagi stabilnej jak i metastabilnej. Dodatkowo obliczono diagram fazowy dla zjawiska rozpuszczania. Skutecznie zastosowano kryterium wyższej temperatury frontu krystalizacji w odniesieniu do diagramu fazowego Fe-Zn celem uzasadnienia współzawodnictwa miedzy krystalizacją stabilną a metastabilną. Przeprowadzono obliczenia bilansu masy dla powłoki (Zn) celem określenia nominalnego stężenia cynku wymaganego przez rozpuszczanie a następnie przez krystalizację. Termodynamicznie określono stężeniu cynku w strefach rozpuszczania nasycenia i przesycenia. Kinetyka wzrostu została opisana w odniesieniu do wszystkich podwarstw powłoki cynkowej.