Регион:

Флюс на основе хлоридов цинка и аммония

Флюс на основе хлоридов цинка и аммония

Сам флюс должен удовлетворять ряду требований. Во-первых, он должен быть достаточно термостойким, чтобы не разлагаться при температуре сушки. Во-вторых, он должен содержать воду кристаллизации, которая испарялась бы при температуре как можно выше 100°С. В третьих, он должен в разумных пределах поглощать HСl, растворять в жидком состоянии ZnO и Al2O3. Всем этим требованиям удовлетворяют флюсы на основе системы ZnCl2*NH4Cl.

Фазовая диаграмма системы дана на рис. 6.22. Из этой диаграммы видно, что в левой его части (при больших концентрациях хлористого цинка) имеются эвтектоидные реакции

  • при соотношении компонентов 1:2 образуется химическое вещество с температурой плавления 250°С, а при соотношении 1:1 наблюдается эвтектоидная реакция при температуре плавления порядка 175°С. Еще один эвтектоидная реакция наблюдается при доле хлористого аммония около 11%. Соль такого состава, имевшую обозначение Е-соль, раньше рекомендовали в качестве флюса при цинковании, поскольку она имела низкую точку плавления. Однако в настоящее время рекомендуют флюсы с мольным соотношением NH4Cl : ZnCl2 = 1 : 1,75.
  • 1 : 2,5. Флюсы с этим соотношением компонентов имеют свои преимущества, которые важнее, чем преимущества Е-соли.

Во-первых, было показано, что хлористый цинк, находящийся во флюсе, обладает высокой гигроскопичностью, и вода, захваченная им, удаляется при очень высокой температуре. При температуре сушки (примерно 140°С) часть воды гидратации остается, и это приводит, в соответствии с теорией концентрированных растворов электролитов, к очень интересным явлениям. Во-первых, образуются так называемые оксокислоты, которые ведут себя как очень сильные кислоты. Эти кислоты, будучи очень сильными (очень высокие коэффициенты активности) легко растворяют оксиды цинка, образующиеся на поверхности расплава и, что очень важно, оксиды алюминия, хотя и с меньшей скоростью. Дело в том, что небольшое количество алюминия добавляется в расплав для повышения жидкотекучести, и на поверхности ванны образуется пленка оксида алюминия.

Таким образом, когда изделие с хорошо высушенным флюсом на поверхности погружается в расплав, происходит его нагрев, флюс расплавляется, и из-за наличия гидратной воды образуется оксокислота, которая растворяет оксиды цинка и алюминия вблизи поверхности изделия. Затем, по мере дальнейшего нагрева (выше 350°С)   оксокислота испаряется (разлагается), и с поверхностью изделия начинает взаимодействовать чистый расплав цинка.

С точки зрения растворения оксидов алюминия и цинка важны как соотношение между хлористым цинком и хлористым аммонием, так и общая концентрация флюса.

Фазовая диаграмма системы ZnCl2 – NH4Cl

Рис. 6.22. Фазовая диаграмма системы ZnCl2 – NH4Cl.

На практике, как правило, используется соотношение между хлористым цинком и хлористым аммонием от 1,75 до 2,5, концентрация флюса поддерживается в интервале от 20 до 25 Be° (градусов Боме), что соответствует примерно 30-40%-ной общей концентрации. При этом обратим внимание, еще на одну особенность использования флюса данного состава. Зависимость плотности тройной и четверной соли от их концентрации в растворе описывается примерно одним графиком (рис. 6.23), а это значит, что технолог с помощью измерения плотности флюса может оперативно контролировать его концентрацию, а соотношение между компонентами флюса с помощью относительно трудоемкой методики отгонки аммиака проводить реже.

Зависимость плотности ZnCl2, NH4Cl,тройной и четверной солей флюса от концентрации

Рис. 6.23. Зависимость плотности ZnCl2, NH4Cl,тройной и четверной солей флюса от концентрации.

Привязанность к градусам Боме (Baume) на Западе очень велика - несмотря на то, что все страны в Европе перешли на метрическую систему, плотность многих технологических растворов выражают таким образом. Не обошла эта традиция и горячее цинкование. Поскольку в значительном количестве статей концентрацию флюса выражают в градусах Боме, ниже в таблице 6.12 дается связь между градусами Боме и плотностью раствора.

Еще одна обязательная добавка во флюс - это смачиватель. Найдено, что каждый килограмм флюса, высушенного на стали, дает 17 килограммов сухой золки на ванне. Использование смачивателя позволяет не только более равномерно смочить всю поверхность, что способствует лучшей оцинковке изделия (снижение количества непроцинкованных мест), но и несколько уменьшить общее его количество. В качестве  смачивателя обычно используются нейтральные поверхностно-активные вещества в очень небольшой концентрации. В России пока, вероятнее всего, поверхностно-активные добавки не используются.

Некоторой экономии дорогого флюса и  большей равномерности его распределения по поверхности изделия способствует также небольшое увеличение температуры ванны флюсования по сравнению с окружающей средой (не ниже 35°С, но не выше 60°С).

Таблица № 6.12. Связь между плотностью раствор d (г/см3) и °Be.

d

°Be

d

°Be

d

°Be

d

°Be

1,00

0,00

1,11

14,37

1,21

25,16

1,31

4,31

1,01

1,44

1,12

15,54

1,22

26,15

1,32

35,15

1,02

2,84

1,13

16,68

1,23

27,11

1,33

35,98

1,03

4,22

1,14

17,81

1,24

28,06

1,34

36,79

1,04

5,58

1,15

18,91

1,25

29,00

1,35

37,59

1,01

6,91

1,16

20,00

1,26

29,92

1,36

38,38

1,06

8,21

1,17

21,07

1,27

30,83

1,37

39,16

1,07

9,49

1,18

22,12

1,28

31,72

1,38

39,93

1,08

10,74

1,19

23,15

1,29

32,60

1,39

40,68

1,10

13,18

-

-

-

-

-

-

Поскольку на Западе всерьез озабочены ценой предоставляемых услуг горячего цинкования, а она в значительной степени зависит от цены на рабочую силу, то стараются привлекать более дешевую (а, следовательно, менее квалифицированную) рабочую силу - иностранных рабочих. Для исключения возможных ошибок на предприятия горячего цинкования поставляют уже готовые флюсы, в том числе для специфических условий применения, то есть с учетом, например, наличия тех или иных примесей в расплаве ванны. Технологу теперь достаточно измерить плотность флюса до и после добавления солей, не прибегая к помощи аналитической лаборатории. Выпускают также флюсы, связывающие кислоту, переносимую из ванн травления.

Еще одно направление – это использование так называемых «бездымных» флюсов. Эти флюсы содержат меньшее количество хлористого цинка, но зато содержат добавки хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Данные флюсы, однако, не прижились, поскольку, хотя они и образуют только четвертую часть дымов по сравнению с флюсами на основе хлорида цинка, но они настолько слабы, что их использование приводит к многочисленным дефектам, они способствуют образования толстого цинкового покрытия на стали, а также увеличивают количество золки.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments