60. پگھلے ہوئے زنک میں ایلومینیم گرم-ڈپ گیلونائزنگ کو کیسے متاثر کرتا ہے؟

ایلومینیم (A1) ایک چاندی کی-سفید دھات ہے جس کا چہرہ-سینٹرڈ کیوبک (FCC) کرسٹل ڈھانچہ ہے۔ اس کی جالی مستقل پیمائش 404959.6 nm ہے، جوہری کمیت 26.8، نقطہ پگھلاؤ 658 ڈگری، اور نقطہ ابلتا 2000 ڈگری ہے۔ کمرشل زنک پروڈکٹس میں ایلومینیم نہیں ہوتا ہے، جسے گرم-ڈپ گیلوانائزنگ کے دوران جان بوجھ کر شامل کیا جاتا ہے۔ یہ عمل تین کلیدی مقاصد کو پورا کرتا ہے: جستی سٹیل پائپ کی سطح کی چمک کو بڑھانا، لچک کو بہتر بنانا، لوہے کے{11}}زنک مرکب پرت کے مائیکرو اسٹرکچر میں ترمیم کرنا، اور پگھلے ہوئے زنک میں لوہے کے اثرات کو بے اثر کرنا۔ تفصیلات درج ذیل ہیں: (1) ایلومینیم جستی سٹیل کے پائپوں کی سطح کی چمک اور لچک کو بہتر بناتا ہے۔
نظریاتی طور پر، زنک غسل میں صرف 0.02% ایلومینیم کا مواد اس مقصد کو حاصل کرنے کے لیے کافی ہوگا۔ تاہم، چونکہ ایلومینیم آسانی سے زنک کی سطح پر آکسائڈائز ہوجاتا ہے، تجرباتی شواہد بتاتے ہیں کہ مطلوبہ 0.02% سطح کو برقرار رکھنے کے لیے تقریباً 0.2% ایلومینیم کا اضافہ ضروری ہے۔ ایلومینیم اور آکسیجن کے درمیان مضبوط وابستگی ایلومینیم آکسائیڈ کی ایک تہہ بناتی ہے جو آکسیجن کے پھیلاؤ کو مؤثر طریقے سے روکتی ہے، جس سے پگھلے ہوئے ایلومینیم اور زنک دونوں کو آکسیڈیشن سے بچاتا ہے۔ یہ حفاظتی طریقہ کار زنک غسل میں دیگر دھاتی عناصر کے آکسیکرن کو بھی روکتا ہے۔ جیسا کہ مشہور ہے، زنک آکسیڈیشن زرد زنک آکسائیڈ پیدا کرتی ہے، اور سیسہ اور کیڈمیم آکسائیڈ اسی طرح کے زرد رنگ کی نمائش کرتے ہیں۔ ایلومینیم کے حفاظتی کردار کے بغیر، جستی کی سطح پیلے رنگ کے مرکبات سے بہت زیادہ داغدار ہو جائے گی، جس سے اس کی چمک میں نمایاں طور پر سمجھوتہ ہو گا۔ لہذا، ایک روشن تکمیل حاصل کرنے کے لیے گرم-ڈپ گیلوانائزنگ میں ایلومینیم کی مناسب مقدار کا اضافہ ضروری ہے۔ مزید برآں، زنک غسل میں 0.2% ایلومینیم کا مواد نہ صرف بہترین آرائشی نمونوں کو حاصل کرتا ہے بلکہ جستی تہہ میں غیر معمولی لچک کو بھی یقینی بناتا ہے۔
تاہم، امریکن سوسائٹی فار ٹیسٹنگ میٹریلز (ASTM) تجویز کرتی ہے کہ ایلومینیم کو چمکانے والے دھاتی اضافے کے طور پر استعمال نہیں کیا جانا چاہیے، اور اگر استعمال کیا جائے تو اس کا مواد 0.01% سے کم تک محدود ہونا چاہیے۔
(2) جستی تہوں کے مائیکرو اسٹرکچر کو تبدیل کرنا نظریاتی طور پر، پگھلے ہوئے زنک میں ایلومینیم کا 0.2-0.3 فیصد مواد جستی تہوں کے مائیکرو اسٹرکچر کو تبدیل کرنے کے لیے کافی ہے۔ تاہم، عملی پیداوار میں، ایلومینیم آسانی سے پگھلے ہوئے زنک میں آکسیجن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، جس کی وجہ سے اس کی کھپت ہوتی ہے۔ ہدف ایلومینیم کے مواد کو برقرار رکھنے کے لیے، تقریباً 1.5%-3.5% ایلومینیم شامل کرنا ضروری ہے۔ یہ ظاہر کرنے کے لیے کہ ایلومینیم کا مواد کس طرح مائیکرو اسٹرکچر کو متاثر کرتا ہے، ہم کم سے زیادہ ایلومینیم کے ارتکاز میں ہونے والی تبدیلیوں کا تجزیہ کرتے ہیں: ایلومینیم کے مواد میں 0.05% کا اضافہ جستی پرت کی سطح کی چمک کو بڑھاتا ہے لیکن اس کے مائیکرو اسٹرکچر پر کوئی اثر نہیں پڑتا۔ اس طرح، جستی پرت اسی ساخت کو برقرار رکھتی ہے جو کہ خالص زنک مائع سے پیدا ہوتی ہے، جس میں ایک ایڈرینٹ پرت (فیز اے)، ایک درمیانی پرت (فیز وائی)، ایک قدرے پھٹی ہوئی گرٹنگ پرت (فیز 81)، اور خالص زنک کی ایک تیرتی پرت (فیز ایس) ہوتی ہے۔ کلیدی فرق خالص زنک مائع کے مقابلے میں مراحل کی الگ کرسٹل لائن مورفولوجی میں ہے۔
جب زنک مائع میں ایلومینیم کا مواد 0.1٪ ہوتا ہے، تو تیرتی پرت (3 فیز) کی کرسٹلائزیشن ایک بڑے بلاک کی شکل میں ہوتی ہے، اور یہ ایک مسلسل پرت نہیں ہوتی، بلکہ ایک قسم کی الگ الگ شمولیت ہوتی ہے۔
جب زنک مائع میں ایلومینیم کا مواد 0.15% ہوتا ہے، تو تیرتی پرت (فیز 5) کی تقسیم ایک مسلسل پرت نہیں ہوتی، بلکہ کچھ بڑے، الگ الگ کرسٹل لائن کلسٹرز ہوتے ہیں، اور صرف گرڈ پرت (فیز 81) قدرے زیادہ گھنے ڈھانچے کو پیش کرتی ہے۔
جب زنک غسل میں ایلومینیم کا مواد 0.24٪ تک پہنچ جاتا ہے، تو مرکب سازی کا اثر سنکنرن کو روکنے میں انتہائی موثر ہو جاتا ہے۔ اگر زنک غسل کو 440 ڈگری پر چڑھانے کے 1 گھنٹے تک برقرار رکھا جاتا ہے، تو ہٹانے اور معائنہ کرنے پر کوئی ردعمل نہیں دیکھا جاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، نمونے پر جستی پرت مکمل طور پر خالص زنک کی پرت پر مشتمل ہے۔ ایسا اس لیے ہوتا ہے کیونکہ ایلومینیم سٹیل کے پائپ کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے FeAl₃ (یا Fe₂AlO) کمپاؤنڈ فلم بناتا ہے، جو زنک کی تہہ کی طرف لوہے کے آئنوں کے پھیلاؤ کو روکتا ہے۔
جیسا کہ اوپر دکھایا گیا ہے، ایلومینیم کا مواد جستی پرت کے مائیکرو اسٹرکچر کو تبدیل کرنے میں ایک اہم عنصر ہے۔ جب ایلومینیم کا مواد ٹھیک ہو جاتا ہے تو، عمل کے دیگر پیرامیٹرز-بشمول زنک وسرجن کا وقت، روانی (جیسا کہ شکل 3-5 میں دکھایا گیا ہے)، اور درجہ حرارت-بھی زنک کی تہہ کے مائیکرو اسٹرکچر کو متاثر کرتے ہیں۔ لہٰذا، ہاٹ ڈِپ گیلوانائزنگ پروڈکشن میں، ان تینوں عوامل کے درمیان باہمی تعامل عمل کی تصریحات کے تحت ہوتا ہے۔ صرف مخصوص آپریٹنگ حالات پر سختی سے عمل کرنے سے ہی مطلوبہ جستی پرت حاصل کی جا سکتی ہے۔
(3) زنک غسل میں آئرن کا اثر ختم ہو جاتا ہے کیونکہ ایلومینیم زنک غسل میں لوہے کے ساتھ مل کر تین مرکبات بنا سکتا ہے، یعنی FeAl، FeAl2 اور FeAl3، جس سے جستی کوٹنگ پر اثر کم ہوتا ہے۔