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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 7/2016

09.05.2016

Designing the Color of Hot-Dip Galvanized Steel Sheet Through Destructive Light Interference Using a Zn-Ti Liquid Metallic Bath

verfasst von: Gabor Levai, Melinda Godzsák, Tamas I. Török, Jozsef Hakl, Viktor Takáts, Attila Csik, Kalman Vad, George Kaptay

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 7/2016

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Abstract

The color of hot-dip galvanized steel sheet was adjusted in a reproducible way using a liquid Zn-Ti metallic bath, air atmosphere, and controlling the bath temperature as the only experimental parameter. Coloring was found only for samples cooled in air and dipped into Ti-containing liquid Zn. For samples dipped into a 0.15 wt pct Ti-containing Zn bath, the color remained metallic (gray) below a 792 K (519 °C) bath temperature; it was yellow at 814 K ± 22 K (541 °C ± 22 °C), violet at 847 K ± 10 K (574 °C ± 10  °C), and blue at 873 K ± 15 K (600 °C ± 15 °C). With the increasing bath temperature, the thickness of the adhered Zn-Ti layer gradually decreased from 52 to 32 micrometers, while the thickness of the outer TiO2 layer gradually increased from 24 to 69 nm. Due to small Al contamination of the Zn bath, a thin (around 2 nm) alumina-rich layer is found between the outer TiO2 layer and the inner macroscopic Zn layer. It is proven that the color change was governed by the formation of thin outer TiO2 layer; different colors appear depending on the thickness of this layer, mostly due to the destructive interference of visible light on this transparent nano-layer. A complex model was built to explain the results using known relationships of chemical thermodynamics, adhesion, heat flow, kinetics of chemical reactions, diffusion, and optics. The complex model was able to reproduce the observations and allowed making predictions on the color of the hot-dip galvanized steel sample, as a function of the following experimental parameters: temperature and Ti content of the Zn bath, oxygen content, pressure, temperature and flow rate of the cooling gas, dimensions of the steel sheet, velocity of dipping the steel sheet into the Zn-Ti bath, residence time of the steel sheet within the bath, and the velocity of its removal from the bath. These relationships will be valuable for planning further experiments and technologies on color hot-dip galvanization of steel by Zn-Ti alloys.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat A. Semoroz, L. Strezov, and M. Rappaz: Metall. Mater. Trans. A, 2002, vol. 33A, pp. 2695–701CrossRef A. Semoroz, L. Strezov, and M. Rappaz: Metall. Mater. Trans. A, 2002, vol. 33A, pp. 2695–701CrossRef
3.
4.
Zurück zum Zitat F.M.Bellhouse, A.I.M.Mertense, J.R.McDermid: Mater. Sci. Eng. A. 2007, vol. 463, pp. 147-56CrossRef F.M.Bellhouse, A.I.M.Mertense, J.R.McDermid: Mater. Sci. Eng. A. 2007, vol. 463, pp. 147-56CrossRef
5.
Zurück zum Zitat S.Kaboli, J.R.McDermid: Metall. Mater. Trans. A., 2014, vol. 45A, pp. 3938-53CrossRef S.Kaboli, J.R.McDermid: Metall. Mater. Trans. A., 2014, vol. 45A, pp. 3938-53CrossRef
6.
Zurück zum Zitat H.Yang, S.Zhang, J.Li, Y.Liu, H.Wang: Surf. Coat. Technol. 2014, vol. 240, pp. 269-74CrossRef H.Yang, S.Zhang, J.Li, Y.Liu, H.Wang: Surf. Coat. Technol. 2014, vol. 240, pp. 269-74CrossRef
7.
Zurück zum Zitat S.M.A. Shibli, B.N.Meena, R.Remya: Surf. Coat. Technol, 2015, vol. 262, pp. 210-15CrossRef S.M.A. Shibli, B.N.Meena, R.Remya: Surf. Coat. Technol, 2015, vol. 262, pp. 210-15CrossRef
8.
Zurück zum Zitat G.Liu, J.Xing, S.Ma, Y.He, H.Fu, Y.Gao, Y.Wang, Y.Wang: Metall. Mater. Trans. A, 2015, vol.46, pp. 1900-07CrossRef G.Liu, J.Xing, S.Ma, Y.He, H.Fu, Y.Gao, Y.Wang, Y.Wang: Metall. Mater. Trans. A, 2015, vol.46, pp. 1900-07CrossRef
10.
Zurück zum Zitat M.Panjan, M.Klanjsej Gunde, P.Panjan, M.Cekada: Surf. Coat. Technol., 2014, vol. 254, pp. 65-72CrossRef M.Panjan, M.Klanjsej Gunde, P.Panjan, M.Cekada: Surf. Coat. Technol., 2014, vol. 254, pp. 65-72CrossRef
11.
Zurück zum Zitat J.Corredor, C.P.Bergmann, M.Pereira, L.F.P.Dick: Surf. Coat. Technol. 2014, vol. 245, pp. 125-32CrossRef J.Corredor, C.P.Bergmann, M.Pereira, L.F.P.Dick: Surf. Coat. Technol. 2014, vol. 245, pp. 125-32CrossRef
12.
Zurück zum Zitat D.P.Adams, R.D.Murphy, D.J.Saiz, D.A.Hirschfeld, M.A:Rodriguez, P.G.Kouta, B.H.Jared: Surf. Coat. Technol., 2014, vol. 248, pp. 38-45CrossRef D.P.Adams, R.D.Murphy, D.J.Saiz, D.A.Hirschfeld, M.A:Rodriguez, P.G.Kouta, B.H.Jared: Surf. Coat. Technol., 2014, vol. 248, pp. 38-45CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat P. B. Philip, R. Zeliznak: US patent 37783l5, 1971 P. B. Philip, R. Zeliznak: US patent 37783l5, 1971
15.
Zurück zum Zitat M.Tomita, S.Yamamoto: European patent EP0269005A2, 1987 M.Tomita, S.Yamamoto: European patent EP0269005A2, 1987
16.
Zurück zum Zitat M.Tomita, S.Yamamoto, C. Tominaga, K. Nakayama: British patent GB1243562, 1991 M.Tomita, S.Yamamoto, C. Tominaga, K. Nakayama: British patent GB1243562, 1991
17.
Zurück zum Zitat Q. C. Le, J.Z. Cui: Chin. J. Nonferr. Met., 1998, vol. 8, pp. 98-102 Q. C. Le, J.Z. Cui: Chin. J. Nonferr. Met., 1998, vol. 8, pp. 98-102
18.
Zurück zum Zitat Q. C. Le, J. Z. Cui: Acta Metall. Sin., 1999, vol. 12, pp. 1217-22 Q. C. Le, J. Z. Cui: Acta Metall. Sin., 1999, vol. 12, pp. 1217-22
19.
Zurück zum Zitat Q. C. Le, J.Z. Cui, C.H. Hou: Chin. J. Nonferr. Met., 2000, vol. 10, pp. 388- 94 Q. C. Le, J.Z. Cui, C.H. Hou: Chin. J. Nonferr. Met., 2000, vol. 10, pp. 388- 94
21.
Zurück zum Zitat G. Lévai, M. Godzsák, A. Ender, R. Márkus, T.I. Török: Mater. Sci. Forum, 2013, vol. 729, pp. 61-67CrossRef G. Lévai, M. Godzsák, A. Ender, R. Márkus, T.I. Török: Mater. Sci. Forum, 2013, vol. 729, pp. 61-67CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat J.Emsley: The Elements. Clarendon Press, Oxford, 1989 J.Emsley: The Elements. Clarendon Press, Oxford, 1989
24.
Zurück zum Zitat T.Iida, R.I.L.Guthrie. The Physical Properties of Liquid Metals, Clarendon Press, Oxford, 1993 T.Iida, R.I.L.Guthrie. The Physical Properties of Liquid Metals, Clarendon Press, Oxford, 1993
25.
Zurück zum Zitat I.Barin. Thermochemical Properties of Pure Substances, VCh, 1993 I.Barin. Thermochemical Properties of Pure Substances, VCh, 1993
26.
Zurück zum Zitat T.B. Massalski ed.: Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd ed., 3 volumes, ASM International, Materials Park, 1990 T.B. Massalski ed.: Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd ed., 3 volumes, ASM International, Materials Park, 1990
27.
Zurück zum Zitat F.R.deBoer, R.Boom, W.C.M.Mattens, A.R.Miedema: Cohesion in Metals, North-Holland, Amsterdam, 1988 F.R.deBoer, R.Boom, W.C.M.Mattens, A.R.Miedema: Cohesion in Metals, North-Holland, Amsterdam, 1988
29.
30.
Zurück zum Zitat D.R.Poirier, G.H.Geiger: Transport Phenomena in Materials Processing, TMS, Warrendale, 1994 D.R.Poirier, G.H.Geiger: Transport Phenomena in Materials Processing, TMS, Warrendale, 1994
31.
Zurück zum Zitat G.V.Samsonov (ed.): Fiziko-khimicheskie svoistva okislov—Moskva, Metallurgiia, 1978 G.V.Samsonov (ed.): Fiziko-khimicheskie svoistva okislov—Moskva, Metallurgiia, 1978
32.
Zurück zum Zitat B.Predel: Phase Equilibria, Crystallographic and Thermodynamic Data of Binary Alloys, vol 5 of group IV of Landolt-Börnstein Handbook, Springer-Verlag, Berlin, 1991-97 B.Predel: Phase Equilibria, Crystallographic and Thermodynamic Data of Binary Alloys, vol 5 of group IV of Landolt-Börnstein Handbook, Springer-Verlag, Berlin, 1991-97
33.
Zurück zum Zitat G.Kaptay: Materials equilibria in maco-, micro- and nano-system. Raszter Nyomda, 2011 G.Kaptay: Materials equilibria in maco-, micro- and nano-system. Raszter Nyomda, 2011
35.
36.
37.
Zurück zum Zitat G.Kaptay, E.Báder, L.Bolyán: Mater. Sci. Forum, 2000, vol. 329-330, pp. 151-56CrossRef G.Kaptay, E.Báder, L.Bolyán: Mater. Sci. Forum, 2000, vol. 329-330, pp. 151-56CrossRef
38.
Zurück zum Zitat Y.S.Touloukian, R.K.Kirby, R.E.Taylor, T.Y.R.Lee: Thermal Expansion, IFI/Plenum, NY, 1977CrossRef Y.S.Touloukian, R.K.Kirby, R.E.Taylor, T.Y.R.Lee: Thermal Expansion, IFI/Plenum, NY, 1977CrossRef
40.
Zurück zum Zitat W. Chen, L. Zhang, Y. Du, B. Huang: Phil. Mag., 2014, vol. 94, pp. 1552-77CrossRef W. Chen, L. Zhang, Y. Du, B. Huang: Phil. Mag., 2014, vol. 94, pp. 1552-77CrossRef
41.
Zurück zum Zitat G. Ábrahám ed.: Optics, Panem, McGraw-Hill, Budapest, 1998 G. Ábrahám ed.: Optics, Panem, McGraw-Hill, Budapest, 1998
42.
Zurück zum Zitat S. Van Gils, P.Mas, E.Stijns, H.Terryn: Surf. Coat. Technol., 2004, vol. 185, pp. 303-10CrossRef S. Van Gils, P.Mas, E.Stijns, H.Terryn: Surf. Coat. Technol., 2004, vol. 185, pp. 303-10CrossRef
Metadaten
Titel
Designing the Color of Hot-Dip Galvanized Steel Sheet Through Destructive Light Interference Using a Zn-Ti Liquid Metallic Bath
verfasst von
Gabor Levai
Melinda Godzsák
Tamas I. Török
Jozsef Hakl
Viktor Takáts
Attila Csik
Kalman Vad
George Kaptay
Publikationsdatum
09.05.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 7/2016
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-016-3545-0

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