60. গলিত জিঙ্কে থাকা অ্যালুমিনিয়াম কীভাবে গরম-ডিপ গ্যালভানাইজিংকে প্রভাবিত করে?

অ্যালুমিনিয়াম (A1) হল একটি রূপালী-সাদা ধাতু যার একটি মুখ-কেন্দ্রিক কিউবিক (FCC) স্ফটিক কাঠামো। এর জালির ধ্রুবক পরিমাপ 404959.6 এনএম, পারমাণবিক ভর 26.8, গলনাঙ্ক 658 ডিগ্রি এবং স্ফুটনাঙ্ক 2000 ডিগ্রি। বাণিজ্যিক জিঙ্ক পণ্যগুলিতে অ্যালুমিনিয়াম থাকে না, যা ইচ্ছাকৃতভাবে গরম-ডিপ গ্যালভানাইজিংয়ের সময় যোগ করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি তিনটি মূল উদ্দেশ্য পূরণ করে: গ্যালভানাইজড স্টিল পাইপের পৃষ্ঠের দীপ্তি বৃদ্ধি করা, নমনীয়তা উন্নত করা, লোহার{11}}দস্তা খাদ স্তরের মাইক্রোস্ট্রাকচার পরিবর্তন করা এবং গলিত জিঙ্কে লোহার প্রভাবকে নিরপেক্ষ করা। বিশদ বিবরণ নিম্নরূপ: (1) অ্যালুমিনিয়াম গ্যালভানাইজড ইস্পাত পাইপের পৃষ্ঠের দীপ্তি এবং নমনীয়তা উন্নত করে।
তাত্ত্বিকভাবে, দস্তা স্নানে শুধুমাত্র 0.02% অ্যালুমিনিয়াম উপাদান এই লক্ষ্য অর্জনের জন্য যথেষ্ট হবে। যাইহোক, যেহেতু অ্যালুমিনিয়াম সহজেই দস্তার পৃষ্ঠে অক্সিডাইজ করে, তাই অভিজ্ঞতামূলক প্রমাণ পরামর্শ দেয় যে প্রয়োজনীয় 0.02% স্তর বজায় রাখার জন্য প্রায় 0.2% অ্যালুমিনিয়াম যোগ করা প্রয়োজন। অ্যালুমিনিয়াম এবং অক্সিজেনের মধ্যে দৃঢ় সম্পর্ক একটি অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড স্তর গঠন করে যা কার্যকরভাবে অক্সিজেন প্রসারণকে ব্লক করে, অক্সিজেন থেকে অন্তর্নিহিত গলিত অ্যালুমিনিয়াম এবং দস্তা উভয়কে রক্ষা করে। এই প্রতিরক্ষামূলক প্রক্রিয়াটি দস্তা স্নানের অন্যান্য ধাতব উপাদানগুলির জারণকেও বাধা দেয়। যেমনটি সুপরিচিত, জিঙ্ক অক্সিডেশন হলুদ জিঙ্ক অক্সাইড তৈরি করে এবং সীসা এবং ক্যাডমিয়াম অক্সাইড একই রকম হলুদ বর্ণ প্রদর্শন করে। অ্যালুমিনিয়ামের প্রতিরক্ষামূলক ভূমিকা ব্যতীত, গ্যালভানাইজড পৃষ্ঠটি হলুদ যৌগ দ্বারা ভারী দাগযুক্ত হয়ে উঠবে, উল্লেখযোগ্যভাবে এর দীপ্তিকে আপস করবে। তাই, একটি উজ্জ্বল ফিনিস অর্জনের জন্য গরম-ডিপ গ্যালভানাইজিংয়ে উপযুক্ত পরিমাণে অ্যালুমিনিয়াম যোগ করা অপরিহার্য। অধিকন্তু, জিঙ্ক বাথের একটি 0.2% অ্যালুমিনিয়াম সামগ্রী শুধুমাত্র সর্বোত্তম আলংকারিক নিদর্শনই দেয় না বরং গ্যালভানাইজড স্তরে ব্যতিক্রমী নমনীয়তাও নিশ্চিত করে।
যাইহোক, আমেরিকান সোসাইটি ফর টেস্টিং ম্যাটেরিয়ালস (এএসটিএম) সুপারিশ করে যে অ্যালুমিনিয়াম একটি উজ্জ্বল ধাতব সংযোজন হিসাবে ব্যবহার করা উচিত নয় এবং যদি ব্যবহার করা হয় তবে এর সামগ্রী 0.01% এর কম সীমাবদ্ধ হওয়া উচিত।
(2) গ্যালভানাইজড স্তরগুলির মাইক্রোস্ট্রাকচারের পরিবর্তন তাত্ত্বিকভাবে, গলিত জিঙ্কে 0.2-0.3% অ্যালুমিনিয়াম উপাদান গ্যালভানাইজড স্তরগুলির মাইক্রোস্ট্রাকচার পরিবর্তন করার জন্য যথেষ্ট। যাইহোক, ব্যবহারিক উৎপাদনে, অ্যালুমিনিয়াম সহজেই গলিত জিঙ্কে অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে, যার ফলে এর ব্যবহার শুরু হয়। লক্ষ্য অ্যালুমিনিয়াম সামগ্রী বজায় রাখতে, আনুমানিক 1.5%-3.5% অ্যালুমিনিয়াম যোগ করতে হবে। অ্যালুমিনিয়াম সামগ্রী কীভাবে মাইক্রোস্ট্রাকচারকে প্রভাবিত করে তা প্রদর্শন করতে, আমরা নিম্ন থেকে উচ্চ অ্যালুমিনিয়াম ঘনত্বের পরিবর্তনগুলি বিশ্লেষণ করি: অ্যালুমিনিয়াম সামগ্রীতে 0.05% বৃদ্ধি গ্যালভানাইজড স্তরের পৃষ্ঠের চকচকে বাড়ায় কিন্তু এর মাইক্রোস্ট্রাকচারের উপর কোন প্রভাব ফেলে না। এইভাবে, গ্যালভানাইজড স্তরটি বিশুদ্ধ দস্তা তরল থেকে উত্পাদিত একই সংমিশ্রণ বজায় রাখে, যার মধ্যে একটি অনুগত স্তর (ফেজ a), একটি মধ্যবর্তী স্তর (ফেজ Y), একটি সামান্য ফাটল ঝাঁঝরি স্তর (ফেজ 81), এবং বিশুদ্ধ দস্তার একটি ভাসমান স্তর (ফেজ S) থাকে (ফেজ)। মূল পার্থক্যটি বিশুদ্ধ দস্তা তরলের তুলনায় পর্যায়গুলির স্বতন্ত্র স্ফটিক আকারবিদ্যার মধ্যে রয়েছে।
যখন দস্তা তরলে অ্যালুমিনিয়ামের পরিমাণ 0.1% হয়, তখন ভাসমান স্তরের স্ফটিককরণ (3 ফেজ) একটি বড় ব্লকের আকারে হয়, এবং এটি একটি অবিচ্ছিন্ন স্তর নয়, বরং এক ধরনের বিচ্ছিন্ন অন্তর্ভুক্তি।
যখন দস্তা তরলে অ্যালুমিনিয়ামের পরিমাণ 0.15% হয়, তখন ভাসমান স্তরের বিতরণ (পর্যায় 5) একটি অবিচ্ছিন্ন স্তর নয়, তবে কিছু বৃহত্তর, পৃথক করা স্ফটিক ক্লাস্টার এবং শুধুমাত্র গ্রিড স্তর (ফেজ 81) একটি সামান্য বেশি ঘন কাঠামো উপস্থাপন করে।
যখন দস্তা স্নানের অ্যালুমিনিয়ামের পরিমাণ 0.24% এ পৌঁছায়, তখন অ্যালোয়িং প্রভাব জারা প্রতিরোধে অত্যন্ত কার্যকর হয়ে ওঠে। যদি দস্তা স্নানের 1 ঘন্টার জন্য 440 ডিগ্রীতে রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়, তবে অপসারণ এবং পরিদর্শন করার সময় কোন প্রতিক্রিয়া দেখা যায় না। ফলস্বরূপ, নমুনার গ্যালভানাইজড স্তরটি সম্পূর্ণরূপে একটি বিশুদ্ধ দস্তা স্তর নিয়ে গঠিত। এটি ঘটে কারণ অ্যালুমিনিয়াম ইস্পাত পাইপের সাথে প্রতিক্রিয়া করে FeAl₃ (বা Fe₂AlO) যৌগিক ফিল্ম তৈরি করে, যা দস্তা স্তরের দিকে লোহার আয়নের প্রসারণকে বাধা দেয়।
উপরে প্রদর্শিত হিসাবে, গ্যালভানাইজড স্তরের মাইক্রোস্ট্রাকচার পরিবর্তন করার জন্য অ্যালুমিনিয়াম সামগ্রী একটি মূল কারণ। যখন অ্যালুমিনিয়ামের বিষয়বস্তু স্থির করা হয়, অন্যান্য প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি-জিঙ্ক নিমজ্জনের সময় সহ, তরলতা (যেমন চিত্র 3-5 এ দেখানো হয়েছে), এবং তাপমাত্রা-ও জিঙ্ক স্তরের মাইক্রোস্ট্রাকচারকে প্রভাবিত করে। অতএব, হট-ডিপ গ্যালভানাইজিং উত্পাদনে, এই তিনটি কারণের মধ্যে ইন্টারপ্লে প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। শুধুমাত্র নির্দিষ্ট অপারেটিং অবস্থার কঠোরভাবে মেনে চলার মাধ্যমেই কাঙ্ক্ষিত গ্যালভানাইজড স্তরটি অর্জন করা যায়।
(3) দস্তা স্নানে লোহার প্রভাব অফসেট হয় কারণ অ্যালুমিনিয়াম দস্তা স্নানের লোহার সাথে মিলিত হয়ে FeAl, FeAl2 এবং FeAl3 নামে তিনটি যৌগ তৈরি করতে পারে, যা গ্যালভানাইজড আবরণের প্রভাবকে কমিয়ে দেয়।