Magyar Tudományos Akadémia
Atommagkutató Intézet

Hónap cikke

Szűrő

Tűzihorganyzott acélok interferenciás színtervezése Zn-Ti fémfürdő felhasználásával

2016/Júlíus

Metallurgical and Materials Transactions A 47 (2016) pp. 3580-3596.

 

Gábor Lévai1, Melinda Godzsák1, Tamás I. Török1, József Hakl2, Viktor Takáts2, Attila Csik2, Kálmán Vad2 , and George Kaptay2,3

 

1 Miskolci Egyetem, Egyetemváros, 3515 Miskolc, Magyarország

2 Magyar Tudományos Akadémia, Atommagkutató Intétzet, 4026 Debrecen, Bem tér 18/c, Magyarország

3 Bay Zoltán Kft., BAYLOGI, 3519 Miskolc, Iglói út 2, Magyarország


 

Tűzihorganyzott acélok Zn-Ti fémfürdő felhasználásával, levegőn, reprodukálható módon, a fürdő hőmérsékletének – mint egyedüli kísérleti paraméternek – a változtatásával történő színezés eredményeiről számolunk be. Az acéllemezek felületének elszíneződése csak Ti tartalmú Zn folyadékba történő bemártás és az azt követő levegőn való hűtés után volt tapasztalható. A 0,15 m/m% Ti tartalmú Zn fürdőbe mártott minta színe fémes színű (szürke) maradt, ha a fürdő hőmérséklete alacsonyabb volt 519 oC-nál; sárga lett, ha a fürdő hőmérséklete 541 oC ± 22 oC volt; ibolya lett, ha a fürdő hőmérséklete 574 oC ± 10 oC volt; és kék színű lett, ha a fürdő hőmérséklete 600 oC ± 15 oC volt. Növekvő fürdőhőmérséklettel a leváló Zn-Ti réteg vastagsága fokozatosan csökkent 52-ről 32 μm, míg a legkülső TiO2 réteg fokozatosan nőtt 24-ről 69 nm-re. A cinkfürdő kis mennyiségű alumínium tartalma miatt egy vékony (kb. 2 nm) alumínium-oxidban dús réteg kialakulását figyeltük meg a legkülső TiO2 és a belső makroszkópikus cink réteg között. Bebizonyítottuk, hogy a tűzihorganyzott acél színét a legkülső TiO2 réteg határozza meg a látható fénynek a rétegvastagságtól függően bekövetkező destruktív interferenciája révén. A termodinamika, az adhézió, a hőáramlás, a kémiai reakció-kinetika, a diffúzió, és az optika jól ismert összefüggéseire alapozva kidolgoztunk egy komplex modellt az eredmények magyarázatára. A modellel sikerült a megfigyelt jelenségeket reprodukálni és tűzihorganyzású acélok színének a tervezését megoldani a következő kísérleti paraméterek beállításával: cinkfürdő hőmérséklete és Ti koncentrációja, oxigén tartalom, nyomás, hűtőgáz hőmérséklete és áramlási sebessége, acél lapok mérete, a cinkfürdőben való tartózkodási idő, bemerítési és kiemelési sebességek. Az elért eredmények és összefüggések lehetőséget biztosítanak további kísérletek elvégzésére és technológiai folyamatok kidolgozására az acélok Zn-Ti fémfürdővel történő tűzihorganyzása területén.

 

DOI: 10.1007/s11661-016-3545-0


Kapcsolodó publikáció
Designing the color of hot-dip galvanized steel sheet through destructive light interference using a Zn-Ti liquid metallic bath.
Kutatási téma
Felületek és vékonyrétegek analitikája