Wiedza, umiejętności

Jak powstaje żużel cynkowy i jakie są jego składniki?

Żużel cynkowy jest przede wszystkim produktem reakcji cynku z żelazem. Jego głównym składnikiem jest faza warstwy stopu żelaza i cynku, powstająca w wyniku połączenia cynku i żelaza. Dlatego też żużel cynkowy zawiera na ogół około 3 do 6% żelaza i około 94 do 97% cynku. W niektórych procesach cynkowania ogniowego dodawany jest ołów w celu ochrony naczynia do cynkowania. W takich przypadkach żużel cynkowy może zawierać od 1,5 do 2% ołowiu (nie dotyczy to ołowiu zmieszanego razem). Ogólnie rzecz biorąc, podczas cynkowania ogniowego rur stalowych celowo dodaje się aluminium, aby uzyskać jasną warstwę ocynkowaną. Dlatego też żużel cynkowy może zawierać także pewną ilość aluminium.

Rury stalowe można zanurzać w stopionym cynku dopiero po wstępnej obróbce. Podczas obróbki wstępnej, jeśli czyszczenie nie jest dokładne, sole żelaza mogą przylgnąć do powierzchni ocynkowanych rur stalowych. W temperaturach cynkowania materiały na bazie żelaza, takie jak rury stalowe, stalowe garnki do cynkowania i maszyny do cynkowania rur, rozpuszczają się w stopionym cynku. Wzajemna dyfuzja atomów żelaza i cynku powoduje powstanie warstwy stopu żelaza i cynku. Wśród nich niektóre fazy (kryształy) mogą odrywać się od podłoża i osiadać na dnie naczynia galwanicznego, gromadząc się, tworząc żużel cynkowy. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku cynkowania ogniowego rur stalowych „metodą suchą” ilość żużla cynkowego stanowi około 10 do 20% całkowitego zużycia cynku.

Podczas tworzenia się żużla cynkowego zachodzą następujące reakcje:

(1) Reakcja wywołana solami żelaza

FeCl₂ + 8Zn → ZnCl₂ + FeZn

FeCl₂ + 14Zn → ZnCl₂ + FeZn₁₂

(2) Reakcja wywołana przez stal

Fe₈C + 21Zn → 3FeZn₇ + CFe₈

C + 39Zn → 3Fe₈Zn₁₈ + C (Uwaga: należy zanotować wzór chemiczny węgla w drugiej reakcji, ponieważ nie zmienia się on w tym kontekście, ale ważne jest, aby pamiętać, że węgiel jest reagentem.)