Metallimateriaalien alalla galvanoitu teräslevy ja kylmävalssattu-teräslevy ovat kaksi laajalti käytettyä tuotetta, joilla on hyvin erilaiset ominaisuudet. Kylmä-teräslevy on teräsvalssauksen perusmuoto, kun taas galvanoitu teräslevy on paranneltu tuote kylmävalssatusta-teräslevystä pintakäsittelyn jälkeen. Niiden tuotantoprosessien, suorituskykyominaisuuksien ja sovellusskenaarioiden erot määräävät suoraan niiden erilaiset asemat teollisuusketjussa. Näiden erojen syvällinen ymmärtäminen ei voi ainoastaan tarjota tieteellistä perustaa materiaalien valinnalle, vaan myös auttaa löytämään optimaalisen tasapainon kustannusten hallinnan ja suorituskyvyn varmistamisen välillä.
Tuotantoprosessien olennaiset erot
(1) Kylmävalssattu{1}}teräslevy: valssauksen ja muotoilun perusprosessi
Kylmävalssatun -teräslevyn tuotannossa käytetään raaka-aineena kuuma-valssattua teräslevyä, jolloin paksuus pienenee ja suorituskyky paranee monivaihevalssauksen avulla huoneenlämpötilassa (valssauslämpötila < uudelleenkiteytyslämpötila, tyypillisesti huoneenlämpötila 100 asteeseen). Sen ydinprosesseja ovat:
Valssausprosessi: Kuumavalssatut laatat (3–8 mm paksuiset) valssataan 0,15–3,0 mm:iin kylmävalssaamolla. Valssauskertojen määrä säädetään tavoitepaksuuden mukaan (ohuemmille vaatimuksille vaaditaan 5-8 kulkua), vähennysaste on 15-30 %. Tämä jalostaa raekokoa ja parantaa lujuutta metallin plastisen muodonmuutoksen kautta.
Hehkutuskäsittely: Kylmävalssauksen jälkeisen työkarkaisun vuoksi teräslevyn plastisuus heikkenee. Jatkuva hehkutus (700-800 asteessa) vaaditaan plastisuuden palauttamiseksi, jolloin saavutetaan erilaisia kovuustasoja (esim. pehmeä, puolikova, kova) tarpeiden mukaan.
Viimeistelyprosessi: Tähän sisältyy tasoitus (levyn muodon parantaminen ja karheuden Ra0,5-2,0 μm säätö) ja reunojen viimeistely (mittatarkkuuden varmistaminen), jolloin lopulta muodostuu sileä, mittatarkka kylmävalssattu teräslevy.
Kylmävalssauksen avain on teräksen tiivistymisen ja suorituskyvyn hallinta mekaanisen voiman avulla muuttamatta materiaalin koostumusta kemiallisella tai lämpökäsittelyllä. Se toimii "perusraaka-aineena" teräksen jatkojalostukseen.
(2) Galvanoitu teräslevy: Pintakäsittely parantaa korroosionkestävyyttä
Galvanoidussa teräslevyssä käytetään kylmävalssattua{0}}teräslevyä alustana (yli 90 %). Galvanointiprosessi antaa korroosionkestävyyden. Ydinprosessit on jaettu kahteen luokkaan: kuumasinkitys-ja sähkösinkitys:
Kuumasinkitys: Rasvanpoiston ja peittauksen jälkeen substraatti upotetaan sulaan sinkkiin 450-460 asteessa, jolloin muodostuu yhdistelmäpinnoite sinkki-rautaseoskerroksesta (paksuus 5-15 μm) + puhdas sinkkikerros (yhteensä 50-m²7). Sinkkikerros ja alusta on metallurgisesti sidottu, ja tartuntalujuus ylittää 80N/cm.
Elektro-sinkitys: Substraatti elektrolysoidaan elektrolyytissä, joka sisältää sinkki-ioneja, jolloin sinkki-ionit laskeutuvat pinnalle puhtaan sinkkikerroksen (5-50 g/m²) muodostamiseksi. Sinkkikerros ja alusta on fysikaalisesti sidottu, tartuntalujuus on 30-50N/cm ja pinta sileämpi (Ra0,1-0,5μm).
Galvanoinnin ydin on "perusteräksen" muuttaminen "korroosionkestäväksi-teräkseksi" muodostamalla sinkkikerroksen kylmävalssattujen-teräslevyjen pinnalle. Tuotantoprosessi sisältää 3-5 pintakäsittelyvaihetta enemmän kuin kylmävalssatut teräslevyt.
Keskeiset suorituskykyerot
(1) Korroosionkestävyys: galvanoitujen teräslevyjen ehdoton etu
Kylmä-teräslevyillä on erittäin huono korroosionkestävyys. Ruostetta ilmaantuu 2-3 päivän kuluttua altistumisesta ilmalle, ja havaittavaa punaista ruostetta muodostuu kuukauden kuluessa kosteassa ympäristössä. Korroosiomekanismissa rauta reagoi ilman hapen ja kosteuden kanssa muodostaen irtonaista Fe₂O₃・nH₂O:ta, joka ei voi estää jatkuvaa korroosioprosessia.
Galvanoidut teräslevyt suojaavat korroosiolta sinkkipinnoitteen avulla:
Uhrautuva anodisuojaus: Sinkin elektrodipotentiaali (-0,76 V) on pienempi kuin raudan (-0,44 V). Kun pinnoite on vaurioitunut, sinkki syöpyy ensisijaisesti ja suojaa teräsalustaa.
Fysikaalinen sulkuvaikutus: Sinkkikerros muodostaa tiheän oksidikalvon (ZnO, Zn(OH)₂), joka estää syövyttäviä aineita joutumasta kosketuksiin alustan kanssa. Kuumasinkityt teräslevyt (sinkkipinnoite 275 g/m²) kestävät ruostetta teollisuusympäristöissä 8-12 vuotta, 50-100 kertaa pidempään kuin kylmävalssatut teräslevyt; jopa sähkösinkityillä teräslevyillä (sinkkipinnoite 20g/m²) on 5-10 kertaa korkeampi korroosionkestävyys kuin kylmävalssatuilla teräslevyillä.
(2) Mekaaniset ominaisuudet: Substraatin hallitsemat hienovaraiset erot
Kylmävalssatuilla{0}}teräslevyillä on laaja valikoima mekaanisia ominaisuuksia. Säätämällä valssausprosessia ja hehkutusastetta voidaan saavuttaa seuraava:
Pehmeä tila (SPCC - S): Vetolujuus 270 - 330 MPa, venymä 30 % - 40%, soveltuu monimutkaiseen leimaukseen;
Hard State (SPCC - H): Vetolujuus 380 - 500 MPa, venymä 5 % - 10%, sopii suurta lujuutta vaativille rakenneosille.
Sinkittyjen teräslevyjen mekaaniset ominaisuudet määräytyvät alustan mukaan. Galvanointikäsittelyllä on minimaalinen vaikutus (lujuusmuutos ±5 %), mutta huomioitavaa:
Kuumasinkityksen korkea lämpötila (yli 450 astetta) voi heikentää kylmävalssattujen kovalaatuisten teräslevyjen lujuutta 10 % - 15 % (hehkutuksen pehmeneminen);
Elektro-sinkitys on huoneenlämpöinen prosessi, jolla ei ole vaikutusta alustan ominaisuuksiin ja joka voi säilyttää kylmävalssattujen teräslevyjen lujuuden ja plastisuuden täysin.
