Нужна ли лицензия на термодиффузионное цинкование

Термодиффузионная обработка металлических поверхностей цинком (шерардизация) – относительно новый метод обработки металлоконструкций.
Несмотря на это, технология термодиффузии получила широкое распространение в кругу профильных специалистов.

Это обусловлено стабильными защитными свойствами и эксплуатационными характеристиками обработанных изделий.

Особенности технологии и сфера применения

Данный способ обработки обеспечивает металлоконструкциям надежную антикоррозийную защиту, а также предупреждает преждевременный износ металла, как следствие – позволяет увеличить срок службы. В основе методики лежит процесс диффузии молекул металла, проводимый при температуре от 400 до 470 °С. За счет этого в поверхностный слой конструкции диффузируют молекулы легирующего вещества – цинка. Особенности процесса термодиффузии прописаны в профильном стандарте – ГОСТ Р 9.316-2006.

Применение данной технологии позволяет создать на поверхности металлоконструкций равномерный цинковый слой. Главной особенностью метода выступает то, что слой цинка является однородным даже на труднодоступных участках обрабатываемой детали (полости, отверстия и т.д.).

Технологию термодиффузии обычно применяют для обработки следующих конструкций и деталей:

• Оградительные конструкции для мостов и дорог;
• Фурнитура, которая используется в мебельной промышленности;
• Арматура, используемая в нефтегазовой промышленности;
• Арматура, которую используют для укрепления железнодорожных полотен;
• Элементы трубопроводов, используемых при создании инженерных коммуникаций и арматура, которую используют в сфере строительства;
• Элементы конструкций линий электропередач;
• Отдельные детали автотранспортных средств.

С помощью термодиффузионного цинкования на металлоконструкциях удается создавать слой цинка минимальной толщины. Поэтому данной обработке допускается подвергать изделия, имеющие незначительные габариты.

Стоит отметить, что обработка деталей при максимальном повышении температуры (до 470 °С) приводит к увеличению интенсивности процесса термодиффузии молекул цинка. Поэтому покрытие не приобретает необходимые эксплуатационные характеристики. Такое покрытие характеризуется низким уровнем антикоррозийной защиты, высокой хрупкостью и высоким уровнем отслаивания цинкового слоя.

Для создания цинкового покрытия необходимой толщины, которое будет обладать высокими защитными свойствами, важно провести ряд дополнительных мероприятий:

• Перед обработкой поверхность металла следует тщательно очистить;
• Нужно создать абсолютную герметичность контейнера, в котором проводится термодиффузионное цинкование;
• В герметичном боксе следует создать инертную и восстановительную среду, поскольку в окислительной среде наносить цинковое покрытие нельзя.

В процессе нанесения цинкового покрытия целесообразно дополнительно добавлять в рабочую среду активаторы (специальные флюсующие элементы).

Особенности производства

Термодиффузионное цинкование еще называется шерардизацией (в честь ученного, который открыл этот процесс). Чтобы придать выше указанные свойства металлу, требуется специальное оборудование. Оно позволяет работать с высокими температурами и активными смесями.

Термодиффузионное цинкование происходит согласно ГОСТ Р9.316-2006. В основе лежит физическое явление диффузии легирующих составляющих металлов, переходящих в верхние слои изделия. Такой процесс требует очень высоких температур – 400 – 470 градусов. Выбор температурного режима зависит от типа стали, будущего предназначения обрабатываемой детали и требований производителя.

При этом механизме воздействия, на детали образуется однородный защитный слой. И это касается не только поверхности, но и более труднодоступных мест, в результате чего, обработанными становиться 30% от всего изделия. Благодаря этому, получается деталь без изъянов. Хотя есть специалисты, которые отмечают, что воздействие высоких температур приводит к тому, что изделие не получает должной антикоррозионной защиты и легко расслаивается.

Диффузионное цинкование помогает создать точную толщину покрытия. Но это происходит только при соблюдении определенных условий.

1. Во-первых, качественная зачистка. С поверхности снимают всю грязь и обезжиривают.
2. Во-вторых, цинкование проходит только в инертной или восстановительной атмосфере. Именно ее создают в контейнере. Также камера должна быть герметичной, так как кислород не позволяет осуществиться правильной диффузии. В процессе обработки, добавляют специальные активаторы.

Чтобы создать цинковое покрытие, изделие прогоняют через обязательные этапы:

• очистку от грязи – может использоваться дробеметной, ультразвуковой или пескоструйный метод;
• помещение изделия и насыщающей композиции в оборудование, которое будет постоянно вращаться;
• покрытие цинковым слоем.

Как только элемент пройдет все процессы, его изымают из контейнера и очищают от остатков смеси. В конце проводят пассивирование, которое позволяет избежать появления желтых и белых продуктов коррозии в последующей эксплуатации. Перед тем, как использовать готовую деталь, ей дают время остыть.

Такая обработка выполнима только в условиях заводского производства, так как требует определенных условий. И это уже не говоря о том, что стоимость оборудования для диффузионного цинкования достаточно велика.

Достоинства и недостатки

Благодаря современным технологиям, разработано множество вариантов защиты металлических конструкций. Поэтому не лишним будет ознакомиться с доводами, почему диффузионное цинкование выгоднее или проигрышней других технологий.

Как происходит процесс обработки

Специалисты нашей компании для получения цинкового покрытия высокого качества используют современное оборудование немецко-австрийской фирмы KVK KOERNER и чешской компании EKOMOR. Процесс обработки проводится в несколько этапов:

1. Очистка конструкции при помощи механического, химического или ультразвукового воздействия. На нашем предприятии для этих целей применяют пескоструйное, дробеметное и ультразвуковое оборудование.
2. Помещение изделий в рабочий бокс (контейнер), в который впоследствии добавляют цинкосодержащий порошок.
3. Герметизация рабочего контейнера, создание и поддержание внутри бокса требуемой температуры (на уровне 450 °C). В зависимости от величины обрабатываемой площади и заданной толщины цинкового слоя детали содержат в боксе от 1 до 4 часов. В течение этого времени молекулы цинка испаряются и проникают в кристаллическую решетку металлической поверхности изделия.
4. Обработанные детали извлекают из бокса, с их поверхности удаляют остатки частиц порошка, а затем моют.
5. Для придания деталям декоративных свойств их подвергают пассивации.

Требования к защитному слою

К покрытию предъявляются строгие требования. ГОСТ предусматривает отсутствие следующих дефектов на поверхности деталей после термодиффузионного цинкования:

• выпуклостей;
• отслоений;
• трещин;
• пригоревших остатков;
• пустот;
• раковин;
• сторонних вкраплений;
• отсутствия покрытия.

В современных условия этот вид антикоррозионной защиты считается эффективным и экономически целесообразным.

Покупка и продажа оборудования для бизнеса

Покупка и продажа оборудования для бизнеса

• Главная
• Информационные статьи
• Технологии
• Отличная идея Мелуина: термодиффузионное оцинкование

Суть метода

Данный метод борьбы с коррозией основывается на способности диффузии цинка (переход атомов) в металлическую подложку под воздействием высоких температур. При этом поверхностные слои подложки превращаются в железно-цинковый сплав сложной фазовой структуры. В последствии, благодаря высокому электроотрицательному потенциалу, при негативном воздействии среды, сплав медленно растворяется и защищает, тем самым, всю конструкцию.

Термодиффузионное оцинкование применяется для:

• оцинкования автодеталей, мебельной фурнитуры;
• оцинкования метизов;
• оцинкования труб, деталей трубопроводной и нефтяной арматуры;
• оцинкования арматуры линий электропередач, элементов железнодорожных путей и контактной сети;
• оцинкования дорожных и мостовых ограждений.

Процесс нанесения термодиффузионного покрытия – это определенный технологический цикл, разбитый на 4 этапа:

Подготовка поверхности цинкуемой детали – один из важнейших факторов, влияющих на качество термодиффузионного покрытия. Мероприятия по устранению дефектов поверхности в большинстве случаев реализовываются еще на стадии изготовления изделий. Что касается удаления масляных и жировых загрязнений, то оно осуществляется путем обработки металлической поверхности органическими растворителями и специальными моющими средствами. В борьбе с ржавчиной и окалиной оптимальна абразивоструйная обработка.

Процесс оцинкования осуществляется в специализированной печи. Термодиффузионная печь представляет собой цилиндрический контейнер (длина от 900 до1500 мм, диаметр 300—500 мм), совершающей обороты вокруг своей оси (2—10 об./мин) и ТЭНов- нагревательных составляющих (15—30 кВт), расположенных вокруг контейнера. Продолжительность процедуры оцинкования составляет 90-180 мин. Первоначально детали вместе с насыщающей смесью разогреваются до заданной температуры, после чего собственно и происходит диффузия атомов цинка на поверхность деталей.

Стоит отметить, что толщина термодиффузионного покрытия может варьироваться в зависимости от продолжительности процесса, температуры, а так же процентного содержания цинка в насыщающей смеси. Как показывает практика, в большинстве случаев применяется два варианта толщин: так называемые «малые» (15—40 мкм) и «большие» (40—150 мкм). Первые применяются для оцинкования резьбовых соединений и крепежа, а вторые – для защиты деталей машиностроения и элементов железнодорожных путей.

Третий этап представляет собой совокупность мер, способствующих дополнительному укреплению конструкций, приданию им декоративных качеств. Так добавление пластификаторов улучшает огне-, свето- и термостойкость конструкции. Окрашивание является не только декоративной мерой, но очередным средством защиты от коррозии. Пассивационный слой так же выполняет антикоррозийную функцию. А вот вибровыглаживание оцинкованных изделий носит исключительно «украшательную» функцию. Шлифовка деталей с абразивом в специальных вибраторах осуществляется ради придания изделиям благородного полуматового блеска.

Достоинства и недостатки технологии

Термодиффузионный метод обработки металла, в отличие от других технологий, имеет ряд очевидных преимуществ:

• Цинковое покрытие ложится равномерно, а поверхность приобретает хорошую адгезию и стабильные защитные качества.
• Технология является экономически выгодной, поскольку для ее применения не нужны крупные производственные площади, а затраты на электричество и трудозатраты минимальные.
• Поскольку диффузионная обработка проката проводится в герметичных боксах, эта технология характеризуется химической и токсической безопасностью, а также является экологически чистой. Более того, рабочий процесс исключает вероятность получения специалистами термических ожогов.
• Очистка поверхности изделий после обработки слоем цинка осуществляется без применения кислот и прочих химически агрессивных составов.
• Есть возможность регулировать толщину цинкового покрытия, причем – в широком диапазоне в зависимости от установленных требований.
• Отходы, которые образуются при термодиффузионном цинковании, легко поддаются утилизации, которая проводится по стандартной схеме, исключая опасность для здоровья человека.
• Диффузионное цинкование металлических поверхностей проводится на оборудовании, которое характеризуется простотой в управлении и обслуживании.
• В отличие от других технологий, применяемых для обработки металлоконструкций цинком, термодиффузионное покрытие проводится при щадящей температуре.

Сравнительный анализ коррозионной стойкости

Несмотря на множество достоинств, данная технология также имеет некоторые недостатки, среди которых:

• Поверхность после обработки имеет неэстетичный серый цвет. Для повышения привлекательности покрытия на предварительно созданный слой цинка необходимо нанести дополнительный декоративный слой. Однако возможность нанесения декоративного слоя не предусмотрена требованиями действующих ГОСТов. Поэтому если декоративные свойства для оцинкованных деталей не выступают первостепенными, серый цвет изделия не считается недостатком.
• Технологию можно применять только в отношении изделий, размеры которых не ограничиваются объемом печи нагрева и не превышают габариты самого герметичного бокса.

Требования ГОСТ Р 9.316-2006 к термодиффузионным цинковым покрытиям

Согласно требованиям настоящего нормативного акта, термодиффузионные покрытия из цинка, в зависимости от толщины слоя, относятся к разным классам, а именно:

• 1-й класс – от 6 до 9 мкм;
• 2-й класс – от 10 до 15 мкм;
• 3-й класс – от 16 до 20 мкм;
• 4-й класс – от 21 до 30 мкм;
• 5-й класс – от 40 до 50 мкм.

Однако толщина покрытия не ограничивается показателем в 50 мкм. Просто о большей толщине не упоминается в положениях ГОСТ. Поэтому по согласованию с изготовителем клиент может заказать обработку изделий цинковым покрытием требуемой толщины. Но в этом случае цинковое покрытие будет считаться нестандартным.

Представленный метод обработки металлоконструкций невозможно применять к деталям и изделиям, в которых присутствуют соединения, сделанные с помощью припоя или смол. Обработку таких изделий проводят, используя другие технологии.

Согласно требованиям настоящего ГОСТа, цинковое покрытие, нанесенное по этой технологии, не может иметь такие дефекты:

• Наросты, вздутия и отслоения;
• Раковины и различные пустоты;
• Присутствие инородных частиц;
• Участки без покрытия (даже при их минимальной площади);
• Остатки насыщающих смесей, которые невозможно смыть;
• Трещины и другие дефекты.

Технология процесса

Термодиффузионное цинкование технологический процесс которого разбит на шесть последовательных операций. Строгое следование по маршруту залог получения качественного результата.

1. Подготовительный. На этапе подготовки детали подвергаются пескоструйной или ультразвуковой очистке от окалины, ржавчины. Удаление жировых загрязнений осуществляется ацетоном. Если деталь имеет большие размеры возможна дробеструйная обработка.
2. Загрузка контейнера. Очищенные и высушенные детали помещаются в герметичный контейнер. Для насыщения внутреннего объема цинком и водородом добавляется насыщающая смесь. Большой популярностью пользуется «Левикор». От количества смеси зависит толщина слоя покрытия. После тщательного перемешивания контейнеры герметизируются и помещаются в печь.
3. Процесс насыщения. Температура процесса насыщения зависит от типа сплава и его марки. В среднем процесс длится 60–90 минут. В течение всего времени нагревающая установка вращается, обеспечивая перемешивание деталей с насыщающей смесью.
4. Выгрузка и очистка. После окончания процесса насыщения производится выгрузка деталей. Удаление остатков насыщающей смеси.
5. Пассивирование. Эта операция предназначена для защиты покрытия от окислительного воздействия воздушной среды. Изделия, предназначенные для окрашивания, подвергаются обработке однократно. Те, что не окрашиваются, обрабатываются два раза. После каждого пассивирования следует промывка.
6. Сушка. Во время сушки удаляется влага, и детали остывают.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

Нанесение цинкового покрытия методом термодиффузии осуществляется на специализированном оборудовании.

Стандартная линия для обработки металлоконструкций цинком включает следующие виды оборудования:

• Отсыпные установки для реторт;
• Сушильные шкафы и печи проходного типа;
• Оборудование для фосфатной пассивации;
• Вспомогательные устройства и оснастка;
• Электронные контроллеры для измерения толщины цинкового слоя и раствора для пассивации;

Печное оборудование (боксы, контейнера или камеры с герметично закрывающейся крышкой), оснащенное стационарными или сменными ретортами, объем пространства для загрузки которых составляет до 600 кг.

Защитные покрытия крепежа: фосфатное, термодиффузионное цинковое, горячее цинкование

Термодиффузионная обработка металлических поверхностей цинком (шерардизация) – относительно новый метод обработки металлоконструкций.
Несмотря на это, технология термодиффузии получила широкое распространение в кругу профильных специалистов.

Это обусловлено стабильными защитными свойствами и эксплуатационными характеристиками обработанных изделий.

Особенности технологии и сфера применения

Данный способ обработки обеспечивает металлоконструкциям надежную антикоррозийную защиту, а также предупреждает преждевременный износ металла, как следствие – позволяет увеличить срок службы. В основе методики лежит процесс диффузии молекул металла, проводимый при температуре от 400 до 470 °С. За счет этого в поверхностный слой конструкции диффузируют молекулы легирующего вещества – цинка. Особенности процесса термодиффузии прописаны в профильном стандарте – ГОСТ Р 9.316-2006.

Применение данной технологии позволяет создать на поверхности металлоконструкций равномерный цинковый слой. Главной особенностью метода выступает то, что слой цинка является однородным даже на труднодоступных участках обрабатываемой детали (полости, отверстия и т.д.).

Технологию термодиффузии обычно применяют для обработки следующих конструкций и деталей:

• Оградительные конструкции для мостов и дорог;
• Фурнитура, которая используется в мебельной промышленности;
• Арматура, используемая в нефтегазовой промышленности;
• Арматура, которую используют для укрепления железнодорожных полотен;
• Элементы трубопроводов, используемых при создании инженерных коммуникаций и арматура, которую используют в сфере строительства;
• Элементы конструкций линий электропередач;
• Отдельные детали автотранспортных средств.

С помощью термодиффузионного цинкования на металлоконструкциях удается создавать слой цинка минимальной толщины. Поэтому данной обработке допускается подвергать изделия, имеющие незначительные габариты.

Стоит отметить, что обработка деталей при максимальном повышении температуры (до 470 °С) приводит к увеличению интенсивности процесса термодиффузии молекул цинка. Поэтому покрытие не приобретает необходимые эксплуатационные характеристики. Такое покрытие характеризуется низким уровнем антикоррозийной защиты, высокой хрупкостью и высоким уровнем отслаивания цинкового слоя.

Для создания цинкового покрытия необходимой толщины, которое будет обладать высокими защитными свойствами, важно провести ряд дополнительных мероприятий:

• Перед обработкой поверхность металла следует тщательно очистить;
• Нужно создать абсолютную герметичность контейнера, в котором проводится термодиффузионное цинкование;
• В герметичном боксе следует создать инертную и восстановительную среду, поскольку в окислительной среде наносить цинковое покрытие нельзя.

В процессе нанесения цинкового покрытия целесообразно дополнительно добавлять в рабочую среду активаторы (специальные флюсующие элементы).

Термодиффузионное цинкование: описание и преимущества

Для защиты различных металлоконструкций, металлических изделий (в частности метизов) от коррозии широко применяется покрытие их цинком. Существует масса технологий получения защитного цинкового покрытия. Один из доступных вариантов – шерадизация или термодиффузионное цинкование. Это достаточно новый способ обработки, но несмотря на это, многие специалисты признали его очень перспективным.

Особенности технологии

Термодиффузионное цинкование – это метод, в основе которого лежит физическое явление диффузии легирующей составляющей металла, которая затем переходит на верхний слой изделия или конструкции. Термодиффузия возможна при относительно высоких температурах – от 400 до 470 градусов. В поверхностные слои металла диффузируют молекулы цинка.

Это процесс, при котором молекулы цинка испаряются из цинкосодержащей смеси в специальных контейнерах при высоких температурах, а затем проникают в поверхностный слой металла. В результате образуется слой на основе сложных сплавов цинка и железа.

В результате применения данной технологии на поверхности образуется однородное цинковое покрытие. При этом слой будет однородным даже в местах, в которые доступ затруднен.

Если процесс термодиффузионного цинкования будет проводиться при максимальных температурах, то молекулы покроют поверхность детали более интенсивно. Однако, покрытие не будет иметь нужных характеристик. Такая поверхность отличается не только высокой хрупкостью – слой цинка будет очень легко отслаиваться. Что касается степени антикоррозионной защиты, то он будет очень слабым.

Как происходит процесс обработки?

Технология достаточно проста, но потребуется наличие специального оборудования:

1. Первым делом поверхность тщательно очищают. Если на изделии имеются следы смазывающих материалов, то их легко удалить при помощи специальных составов – дигрейзеров. Для того чтобы удалить с поверхности следы коррозии и окалину, применяют пескоструйную установку. Кроме того, применяется и ультразвуковая чистка.

2. Когда деталь тщательно очищена, она отправляется в специальную тележку. Перед проведением процедуры деталь обязательно взвешивают – это нужно, чтобы точно определить количество состава, с помощью которого и будет проведено нанесение цинкового покрытия. Технология позволяет изменять количество смеси, которая наносится на обрабатываемую поверхность, в зависимости от объема готового раствора, а также от массы, геометрических характеристик детали, ее конструкции.

3. После того как деталь очищена и известен ее вес, она аккуратно помещается в специальную муфельную печь, где непосредственно и осуществляется термодиффузионное цинкование. Температурный режим подбирают исходя от типа обрабатываемой детали, марки сплава и принятых стандартов. Среднее время процесса зависит от мощности оборудования, а также от состава рабочей смеси. В процессе термодиффузии деталь в контейнере постоянно вращается. Толщина цинковой пленки для разных типов металлов составляет в среднем 0,5 мкм.

4. Когда обработка будет окончена, изделия достают и очищают от остатков насыщающих смесей. Цинковые составы могут быть различными. Одна из самых популярных марок такой продукции — «Левикор». Ее широко используют в современной промышленности за счет высокой проникающей способности. «Левикор» позволяет получать защитный цинковый слой различной толщины, при этом уровень защиты от коррозии очень высокий.

Несмотря на относительную простоту, термодиффузионное цинкование требует наличия определенных знаний, а также навыков. В промышленности практически все изделия стараются подвергать именно такой обработке. В домашних условиях использовать данную технологию невозможно ввиду того, что требуется оборудование для термодиффузионного цинкования. Порой оно может достигать огромных размеров.

На видео: пример термодиффузионного покрытия цинком.

Область применения

Чаще всего технология применяется на таких изделиях, как:

• арматура, использующаяся в отраслях добычи газа и переработки нефти;
• ограждающие конструкции;
• элементы трубопроводов, арматура для строительства;
• различные детали мебельной фурнитуры;
• арматура для производства дорожного полотна;
• элементы автомобилей;
• детали ЛЭП;
• большинство метизов.

Преимущества и недостатки

Технология отличается огромным количеством преимуществ:

Любые виды оцинкования – это гарантированная защита металла от коррозионных процессов. Использование термодиффузии делает этот процесс более экономически выгодным, так как не требуется больших затрат ресурсов.

Минусов только два:

• Слой цинка, который формируется посредством диффузии, имеет малопривлекательный серый цвет. Данную проблему решают за счет нанесения на поверхность специального декоративного слоя. Но это никак не оговаривается в ГОСТах и нормативах. В большинстве случаев, когда эстетика не важна, на данный недостаток особого внимания не обращают.
• Габаритные размеры изделий, которые можно обрабатывать таким образом, существенно ограничены параметрами контейнера и его объемами.

Требования к покрытиям

Существует несколько классов покрытий:

• 1-й – от 6 до 9 мкм;
• 2-й – 10-15 мкм;
• 3-й класс – 16-20 мкм;
• 4-й класс -21-30 мкм;
• 5-й класс – 40-50 мкм.

В ГОСТах на данную технологию ничего не упоминается о более толстом покрытии. Но большинство предприятий данную услугу предоставляют. Однако необходимо получить предварительное согласование с заказчиком.

Термодиффузионному воздействию не подергаются те детали, где имеются паяные соединения или любые другие с использованием различных смол. На данных деталях термодиффузионные процессы невозможны.

Также по ГОСТам слой цинка не должен иметь дефектов, а именно:

• остатков насыщающей смеси, которая не смывается;
• инородных вкраплений;
• наростов, раковин и пустот;
• отслоения или вздутия;
• трещин и участков, где отсутствует покрытие.

Данный способ обработки регламентируется следующими документами: ГОСТ Р 9.316-2006. Можно подробней ознакомиться с ним при необходимости. Также следует знать, что в 2008 году утвердили новые стандарты на нанесение цинковых покрытий на метизы.

Что говорит специалист (1 видео)

Оцинкованный металл (20 фото)

Как происходит процесс обработки

Специалисты нашей компании для получения цинкового покрытия высокого качества используют современное оборудование немецко-австрийской фирмы KVK KOERNER и чешской компании EKOMOR. Процесс обработки проводится в несколько этапов:

1. Очистка конструкции при помощи механического, химического или ультразвукового воздействия. На нашем предприятии для этих целей применяют пескоструйное, дробеметное и ультразвуковое оборудование.
2. Помещение изделий в рабочий бокс (контейнер), в который впоследствии добавляют цинкосодержащий порошок.
3. Герметизация рабочего контейнера, создание и поддержание внутри бокса требуемой температуры (на уровне 450 °C). В зависимости от величины обрабатываемой площади и заданной толщины цинкового слоя детали содержат в боксе от 1 до 4 часов. В течение этого времени молекулы цинка испаряются и проникают в кристаллическую решетку металлической поверхности изделия.
4. Обработанные детали извлекают из бокса, с их поверхности удаляют остатки частиц порошка, а затем моют.
5. Для придания деталям декоративных свойств их подвергают пассивации.

ГОСТ Р 51163—98

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПОКРЫТИЯ ТЕРМОДИФФУЗИОННЫЕ ЦИНКОВЫЕ НА КРЕПЕЖНЫХ И ДРУГИХ МЕЛКИХ ИЗДЕЛИЯХ

Обшие требования и методы контроля

ThermodifFusion zinc coatings on fasteners and other small products.

General requirements and control methods

Дата введения 1999—01—01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт устанавливает обшие требования к защитным цинковым покрытиям (далее — покрытиям), наносимым термодиффузионным методом в порошковых смесях на крепежные и другие мелкие изделия из углеродистой и низколегированной стали, в том числе повышенной прочности, а также из чугуна и меди.

Общая характеристика покрытий приведена в приложении А.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

ГОСТ 9.302—88 Единая система зашиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля

ГОСТ 9.303—84 Единая система зашиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования к выбору

ГОСТ 9.306—85 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Обозначения

ГОСТ 9.308—85 Единая система зашиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний

ГОСТ 9.402—80 Единая система зашиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием

ГОСТ 12601—76 Порошок цинковый. Технические условия

ГОСТ 15150—69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 18160—72 Изделия крепежные. Упаковка. Маркировка. Транспортирование и хранение

3 ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНОМУ МЕТАЛЛУ

• 3.1 Требования к конструкции изделий, подлежащих цинкованию

3.1.1 Покрытию в основном подлежат детали и узлы сравнительно небольших размеров: прессованные, кованые, литые, механически обработанные (гайки, шайбы, болты, гвозди, цепи, мелкие заготовки труб, сантехнических изделий и др.). Допускается наносить покрытия на длинномерные детали (трубы, прутки и т.д.) при наличии соответствующего технологического оборудования.

В документации, сопровождающей такие детали, должна быть указана значимая поверхность изделия (детали), на которую обязательно должно быть нанесено покрытие для приобретения эксплуатационных качеств и внешнего вида.

• 3.1.4 Крепежные детали, подлежащие цинкованию, должны соответствовать требованиям действующих стандартов и подтверждаться сертификатами заводов-изготовителей.
• 3.1.5 Не допускаются к покрытию изделия (детали), имеющие в своем составе мягкий припой или смолы.
• 3.1.6 Предельные отклонения резьб до нанесения покрытия должны соответствовать стандартам на резьбы. Следует предусматривать дополнительный зазор на покрытие отдельно для наружной или внутренней резьбы, или для обеих резьб одновременно, если наносят покрытие увеличенной толщины.

3.2.1 Покрытию подвергают изделия из углеродистой стали стандартного качества, из качественной конструкционной углеродистой, а также низколегированной стали, чугуна и меди.

Если температура отпуска металла ниже 400 *С, допускается цинкование изделий по низковакуумной технологии.

• 3.2.2 На поверхности деталей не допускаются:

закатная окалина, заусенцы;

расслоения и трещины, в том числе появившиеся после травления, полирования и др. обработки;

коррозионные повреждения, поры и раковины.

• 3.2.3 Поверхность литых и кованых деталей должна быть без газовых и усадочных раковин, шлаковых и флюсовых включений.
• 3.2.4 Поверхность деталей, изготовленных из горячекатаного металла, должна быть очищена от окалины, травильного шлама, продуктов коррозии основного металла и других загрязнений.
• 3.2.5 Поверхность деталей после механической обработки должна быть без видимого слоя смазки, эмульсии, металлической стружки, заусенцев, пыли и продуктов коррозии, без внедрения частиц инородного материала.

Острые углы и кромки изделий, за исключением технически обоснованных случаев, должны быть скруглены радиусом не менее 0,3 мм.

• 3.2.6 На поверхности деталей после термообработки не должно быть забоин, пузырей, коррозионных очагов, расслоений, коробления.
• 3.2.7 Сварные и паяные швы на деталях должны быть зачищенными и непрерывными по всему периметру.

Не допускается наличие в сварных швах пор, свищей, трещин и шлаковых включений.

• 3.2.8 Поверхность изделия перед покрытием должна быть обезжирена (химическое или термообезжиривание), очищена последующим травлением или струйно-абразивной обработкой.

Степень очистки поверхности — 2 по ГОСТ 9.402.

• 3.2.9 Продолжительность хранения изделий с подготовленной для цинкования поверхностью не должна превышать 24 ч в условиях, исключающих выпадение конденсата.
• 3.2.10 Для покрытий используют цинковый порошок по ГОСТ 12601 с влажностью не более 1,5 %.

ТРЕБОВАНИЯ К ПОКРЫТИЮ

• 4.1 Классификация покрытий

• 4.1.1 Обозначение покрытий — по ГОСТ 9.306, термодиффузионный способ нанесения покрытия обозначают «ТД>.
• 4.1.2 Классификация покрытий по толщине приведена в таблице 1.
• 4.1.3 Классификация покрытий в зависимости от дополнительной обработки приведена в таблице 2.

• 4.2 Внешний вид покрытия

• 4.2.1 Покрытие должно быть матовосерого цвета, равномерным, сплошным, гладким или шероховатым.

На покрытии не должно быть вздутий, раковин, трещин, наростов, отслоения, вкраплений кварцевого песка.

• 4.2.2 На покрытии допускаются технологические пятна темно-серого цвета (изменение цвета покрытия без изменения толщины) не более 5 % от всей поверхности изделия.
• 4.2.3 На покрытии допускаются поверх

ностные царапины, риски от соприкосновения деталей друг с другом, измерительными инструментами, подъемными приспособлениями, без разрушения покрытия до основного металла.

• 4.2.4 Отсутствие покрытия в порах, местах включений, допускаемых нормативно-технической документацией на литье, не является браковочным признаком.

4.2.5. В глухих гладких и резьбовых отверстиях и пазах диаметром (шириной) до 12 мм и в сквозных гладких и резьбовых отверстиях и пазах диаметром (шириной) до 6 мм толщина покрытия на глубине более одного диаметра (или одной ширины) не нормируется. Если в конструкторской документации не указаны требования к толщине покрытия на этих участках, допускается отсутствие покрытия.

• 4.2.6 На поверхности детали не допускается наличие остатков технологической смеси.

4.3 Толщина покрытия

• 4.3.1 Толщину покрытия в зависимости от условий эксплуатации изделия устанавливают в стандартах или технических условиях на изделие по ГОСТ 9.303 аналогично требованиям для гальванических цинковых покрытий с бесцветным хроматированием. При этом в каждом конкретном случае следует учитывать повышенную коррозионную стойкость термодиффузионного цинкового покрытия по сравнению с гальваническим (см. приложение А).
• 4.3.2 Толщина покрытия на крепежных и других мелких изделиях должна быть не менее 3 мкм и не более 30 мкм. По согласованию с исполнителем наносят покрытия большей толщины.

ТРЕБОВАНИЯ К КОНТРОЛЮ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА И ПОКРЫТИЯ

• 5.1 Перед нанесением покрытий 2—5 % изделий из партии, но не менее трех, а изделий единичного производства — каждое изделие контролируют в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

5.2. Нанесенное цинковое покрытие подвергают контролю по внешнему виду и толщине.

На контроль предъявляют каждую партию оцинкованных изделий. За партию принимают изделия одного типа и размера, цинкуемые за один технологический цикл.

• 5.3 Контролю внешнего вида покрытий подвергают не менее 10 % изделий от каждой партии, а при единичном производстве — каждое изделие.
• 5.4 Контролю толщины подвергают не менее трех штук изделий от партии.

Контроль толщины покрытия металлографическим (арбитражным) методом допускается проводить на одной детали от партии.

• 5.5 Контроль толщины покрытия проводят до его дополнительной обработки (нанесение консервационных смазок и т.п.).
• 5.6 Толщину покрытия контролируют на поверхности, не имеющей накатки и резьбы, на расстоянии не менее 5 мм от ребер, углов, отверстий.
• 5.7 Толщину покрытия на резьбовых крепежных деталях контролируют на болтах в трех точках: на плоскости (грани) головки болта, гладкой части болта и торцевой части болта со стороны резьбы; на торцах гаек.
• 5.8 Толщину покрытия в резьбовой части болта не контролируют, а гарантируют правильностью технологии нанесения покрытия. При разработке технологического процесса нанесения рекомендуется учитывать требования ИСО (приложение Б).
• 5.9 За контрольную толщину покрытия, указываемую в технической документации, принимают среднее арифметическое от проведенных измерений.
• 5.10 Толщину покрытия на мелких крепежных изделиях и изделиях, шероховатость поверхности которых более 20 мкм, контролируют гравиметрическим или магнитным методами на образцах-свидетелях по ГОСТ 9.302.
• 5.11 Погрешность измерительного инструмента для неразрушающего контроля должна быть не более ±10 %.
• 5.12 При получении неудовлетворительных результатов контроля толщины проводят повторный контроль на удвоенном количестве деталей.
• 5.13 Прочность сцепления покрытия с основным металлом не контролируют, а гарантируют правильностью технологии нанесения покрытия.

6 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

• 6.1 Контроль внешнего вида покрытия

Внешний вид покрытия контролируют визуально невооруженным глазом при освещенности не менее 300 лк на расстоянии 25 см от контролируемой поверхности.

6.2 Контроль толщины покрытия

6.2.1 Магнитный метод

Метод основан на регистрации изменения магнитного сопротивления в зависимости от толщины покрытия. В качестве измерительных приборов используют магнитные толщиномеры.

За результат измерения толщины покрытия принимают среднее арифметическое значение не менее трех измерений у краев и в середине контролируемой поверхности одного изделия.

Относительная погрешность метода ±10 %.

• 6.2.2 Металлографический метод (арбитражный)

Метод основан на измерении толщины покрытия на поперечном шлифе с применением металлографических микроскопов различных типов. Образец для изготовления шлифа вырезают из оцинкованного изделия. Толщину цинкового покрытия измеряют на шлифе не менее чем в пяти точках, равномерно распределенных на линейном участке длиной около 1 см.

За результат принимают среднее арифметическое результатов всех измерений.

Относительная погрешность метода ±2 %.

• 6.2.3 Гравиметрический метод

Гравиметрический метод применяют для определения средней толщины покрытия. Метод заключается во взвешивании образцов-свидетелей до и после нанесения или до и после снятия покрытия по ГОСТ 9.302.

Относительная погрешность гравиметрического метода ±10 %.

Достоинства и недостатки технологии

Термодиффузионный метод обработки металла, в отличие от других технологий, имеет ряд очевидных преимуществ:

• Цинковое покрытие ложится равномерно, а поверхность приобретает хорошую адгезию и стабильные защитные качества.
• Технология является экономически выгодной, поскольку для ее применения не нужны крупные производственные площади, а затраты на электричество и трудозатраты минимальные.
• Поскольку диффузионная обработка проката проводится в герметичных боксах, эта технология характеризуется химической и токсической безопасностью, а также является экологически чистой. Более того, рабочий процесс исключает вероятность получения специалистами термических ожогов.
• Очистка поверхности изделий после обработки слоем цинка осуществляется без применения кислот и прочих химически агрессивных составов.
• Есть возможность регулировать толщину цинкового покрытия, причем – в широком диапазоне в зависимости от установленных требований.
• Отходы, которые образуются при термодиффузионном цинковании, легко поддаются утилизации, которая проводится по стандартной схеме, исключая опасность для здоровья человека.
• Диффузионное цинкование металлических поверхностей проводится на оборудовании, которое характеризуется простотой в управлении и обслуживании.
• В отличие от других технологий, применяемых для обработки металлоконструкций цинком, термодиффузионное покрытие проводится при щадящей температуре.

Сравнительный анализ коррозионной стойкости

Несмотря на множество достоинств, данная технология также имеет некоторые недостатки, среди которых:

• Поверхность после обработки имеет неэстетичный серый цвет. Для повышения привлекательности покрытия на предварительно созданный слой цинка необходимо нанести дополнительный декоративный слой. Однако возможность нанесения декоративного слоя не предусмотрена требованиями действующих ГОСТов. Поэтому если декоративные свойства для оцинкованных деталей не выступают первостепенными, серый цвет изделия не считается недостатком.
• Технологию можно применять только в отношении изделий, размеры которых не ограничиваются объемом печи нагрева и не превышают габариты самого герметичного бокса.

Отличная идея Мелуина: термодиффузионное оцинкование

Обернуть пагубные процессы во благо – эта человеческая способность не перестает удивлять. Так образование гальванических пар, главных виновников коррозийности, с пользой применяют для создания батарей и аккумуляторов. Вот только саму коррозию при этом еще никто не отменял. Самопроизвольное разрушение металлов приводит ежегодно к миллиардным убыткам. Не удивительно, что светлейшие умы человечества на протяжении многих десятилетий работали над этой проблемой. Что мы имеем на сегодняшний день?

Основным методом борьбы с коррозией является покрытие изделий всевозможными защитными напылениями. Из металлических покрытий пальму первенства уверенно удерживает цинк. Невысокая стоимость в комплексе с большим химическим потенциалом обезопасили цинковые покрытия от конкуренции намного лет вперед.

К истории вопроса

Идея покрывать металлические изделия расплавленным цинком пришла в голову французскому химику Мелуину в далеком 1742 г. После успешной презентации изобретения во Французской Королевской Академии, метод оцинкования взяли на вооружение.Уже к 1850 г. только в одной Великобритании для защиты от коррозии использовалось более 10 000 т цинка в год.

Термодиффузионное оцинкование известно с 1742 года, однако признание методу пришло на сто лет позже

Со временем метод оцинкования металлоконструкций получил множество вариаций, на сегодняшний день широко используется 4 из них: термодиффузионное, холодное, горячее и гальваническое оцинкование. Самым надежным из них, с полной уверенностью, можно назвать термодиффузионное оцинкование. Металлоконструкции, обработанные по данной технологии, наиболее стойки и долговечны даже в очень агрессивной среде. Применяется она с начала ХХ века с легкой подачи английского ученого Шерарда Каупер-Колса. Но первые испытания показали, что метод хорош, но малопроизводителен. Поэтому на протяжении многих десятилетий он находился в тени гальваники и горячего цинка. Исправить подобную несправедливость пытались немцы, а затем и русские, но начало Второй мировой войны положило конец их исследовательской деятельности. Новая эра термодиффузионного оцинкования наступила в начале 90 –х годов прошлого столетия и длиться по сей день.

Суть метода

Данный метод борьбы с коррозией основывается на способности диффузии цинка (переход атомов) в металлическую подложку под воздействием высоких температур. При этом поверхностные слои подложки превращаются в железно-цинковый сплав сложной фазовой структуры. В последствии, благодаря высокому электроотрицательному потенциалу, при негативном воздействии среды, сплав медленно растворяется и защищает, тем самым, всю конструкцию.

Термодиффузионное оцинкование применяется для:

• оцинкования автодеталей, мебельной фурнитуры;
• оцинкования метизов;
• оцинкования труб, деталей трубопроводной и нефтяной арматуры;
• оцинкования арматуры линий электропередач, элементов железнодорожных путей и контактной сети;
• оцинкования дорожных и мостовых ограждений.

Процесс нанесения термодиффузионного покрытия – это определенный технологический цикл, разбитый на 4 этапа:

Подготовка поверхности цинкуемой детали – один из важнейших факторов, влияющих на качество термодиффузионного покрытия. Мероприятия по устранению дефектов поверхности в большинстве случаев реализовываются еще на стадии изготовления изделий. Что касается удаления масляных и жировых загрязнений, то оно осуществляется путем обработки металлической поверхности органическими растворителями и специальными моющими средствами. В борьбе с ржавчиной и окалиной оптимальна абразивоструйная обработка.

Процесс оцинкования осуществляется в специализированной печи. Термодиффузионная печь представляет собой цилиндрический контейнер (длина от 900 до1500 мм, диаметр 300—500 мм), совершающей обороты вокруг своей оси (2—10 об./мин) и ТЭНов- нагревательных составляющих (15—30 кВт), расположенных вокруг контейнера. Продолжительность процедуры оцинкования составляет 90-180 мин. Первоначально детали вместе с насыщающей смесью разогреваются до заданной температуры, после чего собственно и происходит диффузия атомов цинка на поверхность деталей.

Стоит отметить, что толщина термодиффузионного покрытия может варьироваться в зависимости от продолжительности процесса, температуры, а так же процентного содержания цинка в насыщающей смеси. Как показывает практика, в большинстве случаев применяется два варианта толщин: так называемые «малые» (15—40 мкм) и «большие» (40—150 мкм). Первые применяются для оцинкования резьбовых соединений и крепежа, а вторые – для защиты деталей машиностроения и элементов железнодорожных путей.

Третий этап представляет собой совокупность мер, способствующих дополнительному укреплению конструкций, приданию им декоративных качеств. Так добавление пластификаторов улучшает огне-, свето- и термостойкость конструкции. Окрашивание является не только декоративной мерой, но очередным средством защиты от коррозии. Пассивационный слой так же выполняет антикоррозийную функцию. А вот вибровыглаживание оцинкованных изделий носит исключительно «украшательную» функцию. Шлифовка деталей с абразивом в специальных вибраторах осуществляется ради придания изделиям благородного полуматового блеска.

Оцинкованные предметы подлежат сушке. Ее правильный процесс – завершает антикоррозийные мероприятия.

Преимущества и недостатки термодиффузионного оцинкования

• высокие показатели препятствия коррозии (до1500 часов в камере соляного тумана, что в 3—5 раз выше, чем у гальванических покрытий);
• покрытие воссоздает профиль поверхности конструкции в полном объеме;
• покрытие отличается более высокой твердостью, в отличие от прочих цинковых покрытий;
• температура процесса сравнительно невысока, что позволяет применять термодиффузионное оцинкование для обработки пружинных деталей и пористых изделий;
• минимальные затраты на подготовку поверхности к оцинкованию;
• возможность варьирования толщины покрытия от 15 до 150 мкм;
• процесс экологически безопасен и не требует обустройства специальных очистных сооружений.

• сравнительно невысокий уровень производительности, ограниченный объемами реторт;
• при открытии печи происходит незначительный выброс вредной цинковой пыли;
• диффузионное цинковое покрытие лишено декоративных качеств.

Согласно существующим Строительным нормам и правилам, термодиффузионные цинковые покрытия являются наиболее надежными в области предохранения металлических конструкций от коррозии. Объекты, прошедшие процесс термодиффузионного оцинкования, успешно используются при строительстве крупных, металлоёмких сооружений, а так же в автомобильной, автотракторной промышленности, машиностроении и станкостроении.

Диана Джаноян, специально для

Фотографии с сайта businessoffers.ru, vipdoski.ru, metaprom.ru.

Требования ГОСТ Р 9.316-2006 к термодиффузионным цинковым покрытиям

Согласно требованиям настоящего нормативного акта, термодиффузионные покрытия из цинка, в зависимости от толщины слоя, относятся к разным классам, а именно:

• 1-й класс – от 6 до 9 мкм;
• 2-й класс – от 10 до 15 мкм;
• 3-й класс – от 16 до 20 мкм;
• 4-й класс – от 21 до 30 мкм;
• 5-й класс – от 40 до 50 мкм.

Однако толщина покрытия не ограничивается показателем в 50 мкм. Просто о большей толщине не упоминается в положениях ГОСТ. Поэтому по согласованию с изготовителем клиент может заказать обработку изделий цинковым покрытием требуемой толщины. Но в этом случае цинковое покрытие будет считаться нестандартным.

Представленный метод обработки металлоконструкций невозможно применять к деталям и изделиям, в которых присутствуют соединения, сделанные с помощью припоя или смол. Обработку таких изделий проводят, используя другие технологии.

Согласно требованиям настоящего ГОСТа, цинковое покрытие, нанесенное по этой технологии, не может иметь такие дефекты:

• Наросты, вздутия и отслоения;
• Раковины и различные пустоты;
• Присутствие инородных частиц;
• Участки без покрытия (даже при их минимальной площади);
• Остатки насыщающих смесей, которые невозможно смыть;
• Трещины и другие дефекты.

Основные преимущества защитного покрытия после термодиффузионного цинкования

1. Высокая коррозионная стойкость.
2. Отсутствие водородной охрупчиваемости (электрохимическое цинкование).
3. Эксплуатационная надежность (высокая износостойкость).
4. Цинковое покрытие обладает достаточной пластичностью (твердая смазка).
5. Прочное сцепление поверхностного слоя с матричным основанием (диффузионная связь).
6. Высокая твердость защитного слоя, низкий коэффициент абразивного износа.

Термодиффузионное цинкование используется для нанесения защитного покрытия на детали и изделия, используемые в нефте- и газодобывающих отраслях, для защиты водопроводов и газопроводов, в строительной индустрии. Дополнительная обработка поверхности после термодиффузионного цинкования (фосфатирование, покраска, промасливание и др.) расширяют области практического применения.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

Нанесение цинкового покрытия методом термодиффузии осуществляется на специализированном оборудовании.

Стандартная линия для обработки металлоконструкций цинком включает следующие виды оборудования:

• Отсыпные установки для реторт;
• Сушильные шкафы и печи проходного типа;
• Оборудование для фосфатной пассивации;
• Вспомогательные устройства и оснастка;
• Электронные контроллеры для измерения толщины цинкового слоя и раствора для пассивации;

Печное оборудование (боксы, контейнера или камеры с герметично закрывающейся крышкой), оснащенное стационарными или сменными ретортами, объем пространства для загрузки которых составляет до 600 кг.

Как делаются термодиффузионные метизы ?

Процесс нанесения покрытия представляет собой замкнутый технологический цикл, разбитый на несколько операций:

• 1-й этап: предварительная механическая очистка с помощью дробеметной установки;
• 2-й этап: загрузка очищенных деталей в контейнер; добавление насыщающей смеси;
• 3-й этап: проведение термодиффузионного процесса, обеспечивающего нанесение на покрываемую поверхность деталей цинкового слоя;
• 4-й этап: разгрузка деталей из контейнера с одновременной очисткой их от остатков насыщающей смеси и пассивирование.
• 5-й этап: остывание готовой продукции.

Строительные детали, предназначенные для нанесения следующих видов покрытий (краски, склейки, пластифицирование и др.), как правило, пассивируются 1 раз. Во всех других случаях проводятся две пассивационные операции, с промежуточной промывкой деталей. Для получения качественного антикоррозионного покрытия все технологические этапы имеют одинаково важное значение и являются равными составляющими технологического процесса. Следует отметить, что технология нанесения покрытия не делает исключения ни для одного вида деталей, которые по своим размерам, весу и конфигурации входят в технологический контейнер оборудования, принятого на вооружение в данный момент. Оборудование, предназначенное для обработки деталей другого размера, выполняется на заказ. Соответственно на этапе выработки технического задания определяется габаритный размер контейнера и печей, а также мощность остальных агрегатов в линии, пропускная способность дробемета, пассивационных установок и сушки. Этап подготовки поверхности включает в себя ультразвуковую, дробемётную или пескоструйную очистку деталей, которая особенно важна для металлоизделий, имеющих на себе окалину после термической обработки во время производства.

Цинковое покрытие

DACROMET 320 («Dacral», «Geomet»)

Цинконаполненные покрытия под названием «Dacromet 320» (Дакромет 320) были разработаны (США). Покрытие наносится методом погружения деталей в суспензию цинковых частиц в водном растворе органических и неорганических компонентов. После удаления излишков суспензии центрифугированием для окончательного формирования покрытия детали подвергаются ступенчатому нагреву, начиная с 80oС и до завершающей температуры 300°С.

Особенность покрытия «Дакромет 320» заключается в наличии цинковых частичек микронных размеров в виде хлопьев, предварительно обработанных в хроматном растворе и плотно связанных между собой неорганическим связующим. Толщина сухого покрытия составляет 8-10 мкм. Покрытие имеет серебристо-серый вид и, благодаря наличию в системе хроматов, обладает высокой коррозионной стойкостью — порядка 500 в нейтральном соляном тумане, что незначительно превышает антикоррозийную устойчивость изделий, полученных электролитическим способом.

Преимущества метода относительно методов электролитического и горячего оцинкования заключается в отсутствие водородного охрупчивания. Данный метод не обладает преимуществами относительно термодиффузионного оцинкования.

Цинкламельные покрытия

Система ламельного цинкового покрытия включает в себя базовый слой, состоящий из тонких алюминиевых и цинковых чешуек (ламелей) и, при необходимости, один или несколько дополнительных слоев, придающих покрытию специальные свойства: фрикционные, коррозионную и химическую стойкость, цвет и другие.

Цинкламельное покрытие наносят на предварительно подготовленную поверхность деталей путем окунания в высокодисперсную суспензию цинкового и алюминиевого порошков, имеющих форму чешуек, в связующем материале или ее напыления с последующим нагревом деталей до 240°С для сушки и отверждения. Сформировавшееся базовое покрытие содержит более 70 % цинкового и до 10 % алюминиевого порошка, а также связующий органический материал. Оно состоит из множества слоев алюминиевых и цинковых частиц толщиной менее микрометра и шириной около 10 мкм, расположенных параллельно друг другу и покрываемой поверхности, соединенных связующим компонентом. Коррозионная стойкость покрытий свыше 700 часов в нейтральном соляном тумане, что незначительно превышает антикоррозийную устойчивость изделий, полученных электролитическим способом.

(тип 2)

Механическое оцинкование

Химико-механический метод нанесения покрытия. Детали, на которые наносится покрытие, помещаются вместе с гранулами и цинковым порошком в специальный барабан, в котором цинк наносится на поверхность деталей с помощью холодной сварки.

В результате механического оцинковывания деталь приобретает свойства аналогичный как при электролитическом оцинковании. Преимущество данного метода в сравнении с электролитическим заключается в отсутствии опасности водородного охрупчивания при его применении.

Эксплуатация крепежа с цинковым покрытием

Практический опыт использования крепежа с покрытием позволяет определить средние ежегодные объемы разрушения цинкового покрытия в зависимости от условий эксплуатации, которые справочно представлены в таблице.

Таблица Ежегодный размер разрушения цинкового покрытия стального крепежа от поверхностной коррозии в зависимости от среды эксплуатации

Окружающая среда	Ежегодное разрушение цинкового покрытия, в мкм
Помещение	1,0-2,0
Сельская местность	1,3-2,5
Крупные города	1,9-5,6
Промышленные районы	6,4-19
Морское побережье	2,2-7,2

Среда эксплуатации стального крепежа с цинковым покрытием может быть классифицирована в зависимости от толщины цинкового покрытия.

Таблица Классификация цинкового покрытия в зависимости от толщины цинкового покрытия

Высокопрочный автомобильный крепеж GX с термодиффузионным покрытием «ЛЕВИКОР».

Термодиффузионное цинкование металла: плюсы и минусы

К бесспорным достоинствам технологии относятся:

• отличное сцепление слоя цинка с поверхностью металла;
• по сравнению с горячим цинкованием — компактность оборудования, возможность работать на небольших площадях;
• низкие трудозатраты, а следовательно, экономичность;
• стойкость покрытия;
• ровность слоя, возможность регулировать его толщину в процессе нанесения;
• безвредность для персонала и окружающей среды;
• практически полная безотходность — оставшиеся после обработки продукты легко утилизируются;
• простота и энергоемкость техники.

Вместе с тем у термодиффузионного цинкования металла есть и недостатки. Изделия, оцинкованные этим способом, проигрывают в эстетике: они имеют тусклый сероватый оттенок. Проблему можно решить нанесением поверх оцинковки декоративного покрытия. Хотя для деталей сугубо технического профиля “мышиный” цвет не имеет принципиального значения.
Гораздо больший минус в том, что возможности цинкования деталей напрямую зависят от размеров камеры. А она, как правило, очень компактна. Следовательно, для защиты крупногабаритного проката эта технология не подходит.

Как происходит процесс обработки

Современный процесс получения цинкового покрытия термодиффузионным методом претерпел некоторые изменения, доработки и включает следующие этапы:

1. Обработка изделий на предварительном этапе путем химического, механического или ультразвукового воздействия.
2. Помещение деталей, прошедших предварительную обработку, в специальный рабочий бокс, куда также добавляется цинксодержащий порошок.
3. Герметизация бокса и создание внутри него необходимой повышенной рабочей температуры.
4. Выдержка изделий в течение определенного времени, извлечение их из камеры и проведение дополнительных мероприятий по обработке.

Процесс будет проходить более интенсивно, если такую камеру подвергать вращению.

Первый этап необходим для того, чтобы избавиться от раковин, отслоений, трещин, ржавчины и жировой пленки, которые могут образовываться на поверхности изделия и препятствовать осаждению цинка. Эффективно с этим справляться можно, подвергая детали обработке абразивными материалами в установках типа пескоструйных, далее следует обезжиривание химическими жидкостями и очистка ультразвуком, хотя диффузионный процесс менее требователен к чистоте поверхности, чем, к примеру, гальванический.

Бокс, или камера для проведения термодиффузионного цинкования, представляет собой конструкцию из нержавейки, у которой есть плотно закрывающаяся крышка. Помещая туда заготовку и цинковый порошок, температуру внутри поддерживают на уровне около 450 °C в течение 1–4 часов, все зависит от того, какова необходимая площадь покрытия и какой толщины слой цинка должен образоваться. За это время произойдет испарение молекул цинка и проникновение их в кристаллическую решетку металла.

Когда термодиффузионное цинкование окончено, заготовки вынимают из камеры и подвергают ряду очисток. Первое, что удаляют, это оставшиеся частицы порошка, далее моют изделия и на последнем этапе проводят пассивацию – улучшение внешнего вида изделий, придание им декоративного товарного вида.

Технология термодиффузионного цинкования

Как же “работает” термодиффузионное цинкование в Москве? В его основе, как можно догадаться из названия, лежит физический процесс диффузии — проникновения молекул цинка в среду металла. Он происходит под воздействием высокой температуры — от +400 до +470 градусов. Если при холодном цинковании добраться до некоторых участков бывает сложно или невозможно, за счет диффузии покрытие охватывает самые труднодоступные уголки.
При нагревании не рекомендуется доходить до “критичных” 470 градусов — чем выше температура, при которой происходит процесс, тем более слабым становится покрытие. При эксплуатации оно может легко отслоиться, что сведет защитные функции к нулю.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

Оборудование термодиффузионного цинкования в Московской области может отличаться по сложности, а следовательно, и по возможностям. Наибольший потенциал имеют не отдельные агрегаты, а линии, на которых деталь или группа деталей проходит пошаговые операции.
Оптимальным оборудованием для предварительной очистки считается дробеструйная установка. Для подачи деталей к печи используются такие элементы, как загрузчик и конвейер. А извлекается уже обработанный прокат при помощи еще одного конвейера — выгружающего. Печь, в которой происходит ключевой процесс, должна обладать повышенной термостойкостью и быть полностью герметичной.

Укомплектованные линии диффузионного цинкования должны также оснащаться сепаратором, вибратором, отсеивателем, емкостями, в которых уже обработанные детали проходят пассивирование и промываются. Финишный пункт линии — приемник готовой продукции.

Цинкование проводится в инертной или восстановительной среде. В камеру могут дополнительно загружаться активаторы, которые выполняют флюсующие функции.

Суть и назначение термодиффузионного цинкования

На заре рождения технологии, более ста лет назад, ее называли шерардизацией — по имени изобретателя, англичанина Шерарда Коупера-Коулза. Позже от длинного и не очень благозвучного термина отказались, сделав упор на процесс. До внедрения термодиффузионного цинкования использовался ненадежный и трудоемкий гальванический метод, имевший много минусов. С ростом технического прогресса, а конкретно — с созданием первых закрытых автоклавов, появилась возможность использовать для оцинкования пары цинка.
Главное и единственное назначение технологии — защита металла. Конечно, даже нанесенный термодиффузионным цинкованием слой не вечен. Он примет на себя удар внешних сред, особенно агрессивных, и постепенно начнет разрушаться. Но это очень медленный процесс, который будет продолжаться не годами, а десятилетиями.

Технология процесса

Термодиффузионное цинкование технологический процесс которого разбит на шесть последовательных операций. Строгое следование по маршруту залог получения качественного результата.

Подготовительный. На этапе подготовки детали подвергаются пескоструйной или ультразвуковой очистке от окалины, ржавчины. Удаление жировых загрязнений осуществляется ацетоном. Если деталь имеет большие размеры возможна дробеструйная обработка.

Термодиффузионное цинкование — надежный метод антикоррозионного покрытия

Кроме стопроцентной защиты металл приобретает и другие полезные свойства. В отличие от других методик, при которых линейные размеры заготовок пусть незначительно, но увеличиваются, полученное диффузионным способом покрытие проникает вглубь заготовки, на нарушая ее контуров. Это особенно важно при обработке таких изделий, как решетки с небольшими ячейками.
Надежность метода не снижается в зависимости от сложности детали: термодиффузионное цинкование в Москве одинаково доступно для заготовок с резьбой, внутренними полостями, цельных и сварных.

Требования ГОСТ р 9.316-2006 к термодиффузионным цинковым покрытиям

Стандарт р 9.316-2006 не только определяет особенности процесса, но и разделяет термодиффузионные цинковые покрытия на классы в зависимости от их толщины. Самые тонкие, толщиной не более 9 мкм, относятся к первому, насчитывающие от 40 до 50 мкм — к последнему, пятому. При желании на металле можно “нарастить” и более толстый слой, но в подобном случае изделие уже будет выходить за рамки ГОСТа.
Этим же стандартом выводится список дефектов, при которых покрытие считается некачественным. На поверхности цинкового слоя не допускается образование

• выпуклостей,
• трещин,
• пустот,
• непокрытых участков,
• инородных частиц,
• пузырей,
• отслоений.

При наличии этих дефектов изделие после термодиффузионного цинкования в Московской области подлежит выбраковке.

Достоинства и недостатки

Технология цинкования, для реализации которой используется термодиффузия, отличается целым рядом достоинств. Перечислим их.

• Поверхность обработанного изделия и сформированный на ней цинковый слой характеризуются отличной адгезией.
• Данный метод обработки отличается экономичностью, так как для его реализации не требуются большие производственные площади, значительные затраты рабочей силы и электрической энергии.
• Технология термодиффузионного цинкования позволяет получать идеально ровное и однородное по своей толщине покрытие, отличающееся, кроме того, высокими защитными свойствами.
• За счет того, что термодиффузия осуществляется в герметичных контейнерах, данный процесс отличается токсической, химической и экологической безопасностью. При работе с такими установками человек не получит термический ожог, а также не подвергнется воздействию других факторов, которые бы могли негативно отразиться на его здоровье.
• Толщина цинкового слоя при использовании такой технологии хорошо поддается регулировке в достаточно широких пределах.
• Образующиеся в процессе термодиффузионного цинкования отходы легко утилизируются. При этом процесс такой утилизации, выполняемой по стандартной схеме, также не связан с опасностью для человеческого здоровья.
• Для очистки поверхности изделия после термодиффузионного цинкования не используются кислоты и другие агрессивные средства.
• Оборудование, на котором выполняется диффузионное поверхностное цинкование, отличается простотой управления и обслуживания.
• Процедура термодиффузионного покрытия цинком выполняется при более щадящем температурном режиме, если сравнивать ее с другими технологиями нанесения защитных покрытий.

После этого типа цинкования возможна последующая окраска деталей

У данной технологии есть два основных недостатка. Заключаются они в следующем.

• Цинковый слой, формирующийся на поверхности изделия при использовании данной методики, отличается малопривлекательным сероватым цветом. Такая проблема решается путем нанесения на предварительно полученное термодиффузионное цинковое покрытие дополнительного декоративного слоя. Следует, однако, иметь в виду, что возможность нанесения такого слоя не оговаривается положениями ГОСТа. Во многих случаях, когда для оцинкованных металлических изделий эстетический фактор не столь важен, на такой недостаток не обращают внимания.
• Габариты изделий, которые могут быть подвергнуты термодиффузионному цинкованию, серьезно ограничены размерами герметичного контейнера, а также внутренним объемом нагревательной печи.

При выполнении такой обработки следует строго придерживаться не только технологических рекомендаций, но и правил техники безопасности. В противном случае в организм человека может попасть цинковая пыль, которая способна нанести вред его здоровью.

Выгодные отличия термодиффузионного цинкования перед “конкурентами”

Данная методика цинкования имеет немало преимуществ перед другими. В отличие от покрытия, полученного горячеоцинкованным способом, термодиффузионное прослужит в два раза дольше. А гальваническое проигрывает ему в стойкости минимум в три раза! По сравнению с горячим цинкованием в атмосферу не выделяются вредные испарения. Другой недостаток горячего способа — в невозможности регулировать толщину слоя. Для термодиффузионного можно формировать слой определенного количества микрон.

Термодиффузионное цинкование изделий

Несмотря на то, что термодиффузионное цинкование не применяется для крупногабаритных изделий, перечень деталей, подходящих для него, очень широк. Это:

• строительная и ж/д арматура,
• элементы мостовых и дорожных конструкций,
• фитинги,
• мебельная фурнитура,
• детали для авто,
• комплектующие для монтажа линий электропередачи.

Термодиффузионное цинкование метизов

Не менее часто методика применяется для обработки мельчайших метизов, так как их гальваническое или горячее цинкование может выполняться с большой долей погрешностей. При термодиффузионном исключается такое негативное последствие, как водородное охрупчивание. Его удается избежать опять же благодаря глубокому проникновению частиц цинка в структуру металла.

Почему у нас заказывают термодиффузионное цинкование?

Предлагая нашим клиентам термодиффузионное цинкование в Москве, мы гарантируем им максимально выгодные условия сотрудничества:

• оперативное исполнение заказов;
• работу с прокатом любой сложности;
• низкие цены;
• реальные, а не мифические скидки при обработке крупных партий;
• быструю доставку в любую точку столицы и области.

В нашем автопарке разнообразные единицы транспорта, в том числе для единовременной доставки большого объема проката.

Термодиффузионное цинкование от 26 руб./кг

Если ваш заказ измеряется тоннами, мы готовы предложить вам поистине революционную скидку на цинкование килограмма проката — от 26 рублей. Подробно ознакомиться с ценовой политикой компании вы можете в разделе “Стоимость”. Это фиксированные и действительно работающие, а не взятые “с потолка” цены.
На стоимость проекта могут повлиять срочность заказа и другие факторы. Окончательную сумму наши менеджеры назовут в телефонном разговоре или когда получат вашу онлайн-заявку. При выборе второго способа оформления не забудьте указать координаты для связи.

Термодиффузионный метод покрытия

Гальванические покрытия Читать далее: Неметаллические покрытия

1.3 Термодиффузионный метод покрытия

Термодиффузионный метод был разработан в 1938 году Н.А. Изгарышевым и Э.С. Саркисовым и получил практическое применение. Сущность метода состоит в поверхностном насыщении основного металла атомами легирующего компонента в результате диффузии его при высоких температурах. Тем самым удается значительно снизить расход легирующего металла.

Для создания термодиффузионного покрытия должны существовать следующие необходимые условия:

— возможность образования твердого раствора основного металла с металлом покрытия;

— атомный радиус металла покрытия не должен превышать атомный радиус основного металла, что обеспечивает свободу перемещения атомов вглубь кристаллической решетки.

Термодиффузионные покрытия на железе могут создавать металлы: Сu, Аu, Zn, Ti, Al, Si, Cr, Mo и т.д. Из них наибольшее применение в промышленности нашли покрытия:

Термодиффузионные покрытия рассмотрены ранее (см. часть 1, гл. I, п. 8).

Плакирование — термомеханический способ. Плакирование является наиболее совершенным методом защиты малостойких металлов сплавами или металлами, обладающими повышенной коррозионной стойкостью.

Способ плакирования заключается в том, что на матрицу основного металла накладывают с обеих сторон листы другого металла, затем весь пакет подвергают горячей прокатке. В результате термодиффузии на границе раздела металлов получают прочное многослойное изделие.

Для плакирования применяют металлы и сплавы, обладающие хорошей свариваемостью: углеродистые и кислотостойкие стали, дюралюмины, сплавы меди.

В качестве защитного покрытия для плакирования используют алюминий, тантал, молибден, титан, никель, нержавеющие стали.

Толщина плакирующего слоя колеблется от 3 до 40 % от толщины защищаемого металла. Плакированную сталь можно подвергать всем видам механической обработки, в том числе штамповке и сварке.

Металлургическая промышленность выпускает углеродистую сталь в виде листов марок Ст. З, 10, 15К, 20К и др., плакированную хромистыми, хромоникелевыми и другими высоколегированными сталями (08Х17Т, 08X13, 10Х17Н13М2Т, 15X25T, 12Х18Н10Т и др.) различной толщины. Известны также сплавы, плакированные медью, серебром, алюминием. В электрохимической промышленности нашли широкое применение бианоды — плакированные электроды, основу которых составляет титан или тантал, а защитный слой состоит из платины, родия, иридия.

Метод плакирования позволяет экономить дорогостоящие металлы или высоколегированные сплавы и находит широкое применение в промышленности.

1.4 Горячий метод, или метод погружения в расплавленный металл

Это старейший и наиболее простой способ нанесения металла на стальные листы, проволоку и готовые изделия. «Горячие» покрытия образуются при погружении защищаемого металла в расплав металла, используемого для покрытия. В качестве последних применяют металлы, имеющие невысокую температуру плавления: цинк (tпл= 419°С), олово (tпл = 232 °С), свинец (tпл = 327 °С), алюминий (tпл = 658°С).

Перед нанесением на металл покрытия его обрабатывают флюсом, состоящим из 52-56% хлорида аммония, 5-6% глицерина и остальное — хлорид покрываемого металла. Флюс защищает расплав от окисления и, кроме того, удаляет с поверхности оксидные и солевые пленки. К числу недостатков этого способа относятся сравнительно большой расход наносимого металла, неравномерность покрытия по толщине и невозможность нанесения металла на резьбу, в узкие отверстия и т.д.

Горячее лужение используют в пищевой промышленности. Горячее цинкование применяют для защиты готовых изделий от коррозии в атмосфере и в воде.

В химическом машиностроении используют нанесение на железо или сталь алюминия. Алюминиевые покрытия получают в ваннах с расплавленным алюминием, нагретым до 780-800 °С, погружая детали на 40-50 мин.

Большое применение нашел способ горячего свинцевания. Горячие свинцовые покрытия применяют для защиты мешалок, кранов, различной арматуры. При толщине покрытия в несколько миллиметров на железе получают плотный беспористый слой свинца.

Для защиты особо ответственных аппаратов или при работе с очень агрессивными средами применяют гомогенное свинцевание. По этому способу свинец наносится на предварительно луженую поверхность защищаемой конструкции в виде капель расплава, которые, смачивая деталь и растекаясь по поверхности, образуют гомогенное покрытие. Например, емкости, покрытые методом гомогенного свинцевания, применяются для хранения и транспортировки брома.

1.5 Металлизация напылением

Сущность метода состоит в нанесении расплавленного металла на поверхность защищаемого изделия с помощью струи сжатого воздуха или инертного газа. Частицы расплавленного металла, двигаясь с большой скоростью, ударяются о поверхность основного металла и сцепляются с ней, образуя металлическое покрытие. Металл поступает в распылитель в виде проволоки и расплавляется либо в газовом пламени, либо в электрической дуге, создающейся между двумя электродами. Проволока подается специальным механизмом со скоростью до 2,5 м/мин.

Покрытия наносят с целью защиты изделий от коррозионного воздействия среды, для восстановления изношенных трущихся поверхностей, для придания изделиям жаростойкости. Металлизацией можно покрывать большие сложной формы конструкции в собранном виде. На рис. 46 приведена схема устройства электрометаллизатора проволочного типа. Концы проволок, по которым проходит электрический ток, выходя из наконечника (4), встречаются, и возникает вольтовая дуга, под действием которой концы проволок расплавляются. Струя сжатого воздуха через сопло (5) распыляет расплавленный металл.

Рисунок Схема устройства электрометаллизатора:

1 — проволока; 2 — корпус аппарата; 3 — механизм для протягивания проволоки; 4 — наконечник; 5 — воздушное сопло; 6 — электрическая дуга; 7 — металлизируемая деталь.

Вместо двух проволок можно взять три и подавать на них ток от трехфазного источника тока. В этом случае образуется сочетание электрических дуг, горящих между концами различных проволок. Такой металлизационный аппарат применяют обычно для получения псевдосплавов (искусственных сплавов железа с медью, цинком, алюминием и т.д.). Полученные таким образом псевдосплавы обладают очень высокими антифрикционными свойствами.

При газовой металлизации происходит более мелкое и равномерное распыление металла. При электрической металлизации из-за невозможности одинакового оплавления концов проволоки в напыленном слое обнаруживают частицы различных размеров — от 10 мкм до 100 мкм. Такая неоднородность частиц по размерам ухудшает физико-механические свойства металлизированных покрытий.

Основной металл детали в процессе металлизации нагревается весьма незначительно, поэтому он не претерпевает структурных изменений, и его усталостная прочность не понижается.

Получаемое покрытие имеет чешуйчатую структуру и высокую пористость. При металлизации расходуется большое количество металла на угар и распыление, покрытие имеет пористую структуру, неравномерную толщину и низкую адгезию к металлу. Толщина получаемого слоя обычно равна 0,5-0,7 мкм.

Метод напыления применяется в промышленности для защиты крупногабаритных конструкций в собранном виде, например, газгольдеров, резервуаров и т.д. В химическом машиностроении он не нашел широкого применения вследствие недостатков, указанных выше. Известно только применение алюминиевых покрытий, полученных подобным способом, для защиты от коррозии оборудования заводов, перерабатывающих сернистые нефти, вулканизационных котлов и подобных аппаратов.

Гальванические покрытия Читать далее: Неметаллические покрытия

Информация о работе «Методы защиты от коррозии металлов и сплавов»

Раздел: Химия Количество знаков с пробелами: 109340 Количество таблиц: 7 Количество изображений: 11

Похожие работы

Коррозия металлов — проблема химии?

… , в морской воде, в земле, в атмосфере воздуха. Общая схема кислородной деполяризации сводится к восстановлению молекулярного кислорода до иона гидроокисла: O + 4e +2HO 4OH Коррозия металла с кислородной деполяризацией в большинстве практических случаев происходит в электролитах, соприкасающихся с атмосферой, парциальное давление кислорода в которой равно 0,21 атм. Каждый процесс с …

… слой из другого металла/сплава, обладающий более высокой стойкостью к коррозии (изолирующий) или наоборот менее стойкий (протекторный). Такой слой позволяет остановить коррозию защищаемого металла. Термодиффузионное цинковое покрытие (ГОСТ 9.316-2006). Для эксплуатации металлоизделий в агрессивных средах, необходима более стойкая антикоррозионная защита поверхности металлоизделий. …

Исследование физико-химической сущности коррозионных процессов для обоснования методов защиты металлов от коррозии

… агрессивных средах и при наличии различных сопутствующих физических факторов; 3. Определить методы применения противокоррозионных защитных покрытий, в первую очередь лакокрасочных. Обзорно-аналитическая часть Характеристика коррозионных процессов Коррозия металлов — разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при этом металл переходит в окисленное (ионное) …

Применение ингибиторов коррозии для защиты трубопроводов

… В НГДУ «Лениногорскнефть» по охране и рациональному использованию водных ресурсов выполняются следующие мероприятия: капитальный ремонт водоводов; внедрение металлопластмассовых труб; использование ингибиторов коррозии для защиты трубопроводов (Нефтехим, Викор, Амфикор, СНПХ); метод внедрения алюминиевых и магниевых протекторов для защиты от коррозии и запорной арматуры на блоках гребенок; …

Источник https://kangen.ru/raznoe/termodiffuzionnoe-cinkovanie-metalla.html

Источник https://verkmet.ru/raboty/termodiffuzionnaya-obrabotka.html

Источник https://nicespb.ru/materialy/termodiffuzionnoe-cinkovanie-metalla.html