Термодиффузионное цинкование: описание и преимущества

Технология термодиффузионного цинкования Термишин

Описание технологического процесса и оборудования

Суть технологии термодиффузионного цинкования состоит в образовании на поверхности металлоизделия нового сплава или интерметаллида сложной фазовой структуры с высоким содержанием цинка. Детали и цинк-насыщенная смесь «Термишин» (далее по тексту порошок Термишин) загружаются в специальный контейнер (реторту), которая далее помещается в специальную муфельную печь.

Далее обеспечивается равномерный, рассчитанный по времени разогрев контейнера с деталями и порошком Термишин©.

Формирование термодиффузионного покрытия

Во время процесса формирования покрытия контейнер с деталями все время находится в процессе вращения, что обеспечивает хорошее и равномерное перемешивание деталей с насыщающей смесью и последующую однородность покрытия по всей поверхности каждой детали.

После завершения процесса оцинкованные детали проходят через пассивационный раствор.

Принципиально новым в технологии цинкования Термишин является:

  • Порошок Термишин©:
    • обладает высокой проникающей способностью за счет присутствия специальных аддитивов;
    • обеспечивает регулируемый процесс формирования покрытия;
    • позволяет работать в диапазоне толщины 6—9мкм с высокой коррозионной стойкостью.
  • Уникальные пассивационные растворы, которые:
    • не содержат Cr VI и других вредных в-в;
    • придают покрытию дополнительную коррозионную стойкость;
    • обеспечивают лучший товарный вид .

Технология нанесения термодиффузионного покрытия

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

  • предварительная очистка деталей от жиров, ржавчины и окалины;
  • оцинкование деталей;
  • нанесение защитных пассивационных слоев и/или нанесение других финишных слоев (окрашивание, гуммизация, пластификация и т.д.);
  • сушка готовой продукции.

В процессе также существуют промежуточные операции по загрузке/разгрузке деталей, промывке и т.д.

Обратите внимание!
Для получения качественного антикоррозионного покрытия все технологические этапы имеют одинаково важное значение и являются равными составляющими технологического процесса.

Технология нанесения покрытия не меняется ни для одного вида деталей.

Особенности каждого этапа – это разная подготовка поверхности для разного вида деталей.

В технологии цинкования предусмотрены:

  • дробеметная обработка деталей;
  • ультразвуковая подготовка поверхности.

Детали из холодно-катанной стали загружаются в контейнер без предварительной обработки. Детали в масле или СОЖ нуждаются в предварительном обезжиривании.

Этап нанесения покрытия

  • Он длится 90 мин. или 180 мин. ( в зависимости от установленного оборудования и типов используемых смесей для цинкования).
  • Часть времени уходит на разогрев деталей и насыщающей смеси до необходимой температуры и затем, при достижении заданных температурных параметров, происходит непосредственно процесс цинкования.
  • После чего контейнер извлекается из печи и охлаждается.

Цинкование происходит при температурах от 290С до 400С . Выбор температурного режима зависит от типа стальных изделий, марки стали и установочных норм производителей деталей.

На протяжении всего процесса цинкования, контейнер находится во вращающемся состоянии и останавливается только перед непосредственной выемкой контейнера из печи.

Толщина цинкового слоя на поверхности может варьироваться от 5 до 100 мкм.

Регулируется она только количеством насыщающей смеси, которая закладывается в контейнер вместе с деталями.

Время обработки является константой, что очень удобно для планирования производственной деятельности.
После охлаждения, контейнер разгружается и продукция поступает на стадию финишных операций.

Этап пассивации

Пассивационные растворы (для первой и второй пассивации) являются ноу-хау фирмы-производителя.

Данные растворы работают в режиме комнатных температур, в замкнутом цикле с постоянной регенерацией растворов.

Первоначально приготовленные пассивационные растворы в процессе работы требуют только необходимого технического поддержания и не связанны с системой канализации.

Пассивационные растворы не требуют перелива или слива в ходе процесса, просты и не имеют в своих составах никаких агрессивных или вредных компонентов.

Видео о термодиффузионном цинковании


Термодиффузионное цинкование – инновационная защита поверхностей

Самый молодой и при этом, по мнению специалистов, самый перспективный способ нанесения цинкового покрытия на изделия из металла – это термодиффузионное цинкование, иногда называемое шерардизацией.

1 Термодиффузионное цинкование – описание технологии и особенности метода

Данная методика, согласно ГОСТ Р 9.316–2006, базируется на явлении диффузии легирующих элементов железа в поверхностные слои обрабатываемого изделия, которая возникает при высокой температуре (400–470 градусов по Цельсию).

В результате деталь оказывается покрытой однородным защитным слоем. Причем он проникает даже в самые труднодоступные места, обеспечивая ровную поверхность без каких-либо видимых изъянов.
Термодиффузия показала отличные результаты для обработки разных конструкций, цинкование чаще всего выполняется для следующих изделий:

  • нефтяная и газовая арматура;
  • мостовые и дорожные ограждения;
  • элементы трубопроводной и строительной арматуры;
  • мебельная фурнитура;
  • арматура железнодорожного полотна;
  • автодетали;
  • линий подачи электроэнергии (ЛЭП).

Впрочем, шерардизация металла рекомендована и для многих других, менее масштабных объектов и мелких деталей, так как толщина наносимого защитного слоя минимальная – не больше 30 процентов от общей толщины покрытия.

Теоретически при повышении температуры более 470 градусов термодиффузия должна проходить более интенсивно, но на практике цинкование при такой температуре не дает ожидаемых итогов, так как полученное покрытие не обладает требуемым уровнем антикоррозионной защиты, легко отслаивается, характеризуется повышенной хрупкостью.

Описываемая технология защиты металла гарантирует уникальную точность заданной толщины покрытия, но только если будет выполнено несколько дополнительных процедур. Во-первых, поверхность, которую планируется оцинковывать, необходимо очень тщательно очистить от всех имеющихся загрязнений.

Во-вторых, в контейнере, где будет выполняться термодиффузия, нужно создать инертную или восстановительную атмосферу (в окислительной среде цинкование проводить нельзя). Кроме того, контейнер требуется сделать абсолютно герметичным. Также рекомендуется при осуществлении операции вносить специальные флюсующие компоненты (их называют активаторами).

В целом технология нанесения цинкового покрытия производится по следующему циклу, включающему в себя ряд отдельных процедур:

  • уже упомянутая очистка изделия (обычно применяется агрегат для дробеметной, ультразвуковой либо пескоструйной очистки);
  • помещение деталей и насыщающей композиции в контейнер (главная часть оборудования для термодиффузионного цинкования);
  • нанесение цинкового покрытия.

После этого обработанные изделия достают из контейнера, в котором проводилась их термодиффузия (по сути, цинкование уже совершилось), удаляют с них остатки использованной смеси, и выполняют пассивирование. Деталям из металла с цинковым покрытием остается лишь остыть.

2 Достоинства и недостатки шерардизации

Специалисты особо выделяют следующие преимущества описываемой методики:

  • идеальное сцепление (адгезия) изделий, на которые наносят защитный слой, с цинковым покрытием;
  • экономичность технологии (ее себестоимость относительно невысока, так как требуются небольшие площади для выполнения операции, малые затраты рабочей силы и энергии);
  • обеспечение абсолютно ровного диффузионного покрытия, которое обладает высокими антикоррозионными показателями);
  • токсическая, химическая и экологическая безопасность, которой так славится термодиффузия (такое цинкование выполняется, как было сказано, в герметичных контейнерах, что полностью исключает вероятность негативного воздействия технологического процесса на здоровье человека);
  • возможность получения защитного покрытия по любой толщине;
  • отходы после цинкования легко утилизируются по стандартной процедуре, опасность отсутствует;
  • отсутствует необходимость применения химических составов и кислот для очистки обрабатываемой поверхности;
  • простое оборудование для осуществления термодиффузионного цинкования;
  • температура проведения процесса (если сравнивать ее с другими вариантами нанесения “защиты” на металлические изделия) находится на вполне приемлемом уровне.

Все указанные достоинства в основном и обусловили популярность такого вида цинкования, которое сейчас применяется весьма активно для обработки металла.

Впрочем, термодиффузионное цинкование имеет и ряд недостатков. К ним относят следующие факты:

  • Малая декоративная ценность обработанного металла. Данная технология предполагает получение на изделии внешне малопривлекательного сероватого слоя. Сейчас эту проблему пытаются решить путем нанесения на металлические поверхности, прошедшие процедуру термодиффузионного цинкования, добавочных слоев с высокими декоративными характеристиками (в ГОСТ, стоит заметить, о них не сказано). Здесь есть и другой момент. Для большинства оцинкованных конструкций, используемых в промышленности, фактор эстетики не столь важен. Поэтому на него просто-напросто не обращают внимания.
  • Малые объемы производства. Возможность нанесения защитного слоя на то или иное изделие ограничивается размерами закрытого контейнера и печи, где происходит его нагрев, термодиффузия и последующее цинкование. Если деталь не входит в контейнер, обработать ее не получится.
Читайте также:  Горячее цинкование: преимущества и практические тонкости

Добавим, что при невыполнении требований ГОСТ и правил техники безопасности цинковая пыль может попасть в организм человека, нанося вред его здоровью.

3 Основные положения ГОСТ Р 9.316–2006

Цинковые покрытия в соответствии с этим Госстандартом причисляются к одному из пяти классов:

  • покрытия толщиной 6–9 мкм – 1 класс;
  • толщиной 10–15 мкм – 2;
  • толщиной 16–20 мкм – 3;
  • толщиной 21–30 – 4;
  • толщиной 40–50 – 5.

Потребитель может заказать и нанесение покрытия более толстым слоем. Такая термодиффузия разрешена, но по ГОСТ подобное цинкование металла не классифицируется (то есть полученное покрытие по толщине будет нестандартным).

На деталях и конструкциях, в составе коих имеются смолы или припой, термодиффузия не проводится, цинкование в подобных ситуациях следует выполнять по иным методикам.

ГОСТ не допускает наличия на полученном покрытии далее указанных дефектов:

  • остатков от применяемых для цинкования составов, не поддающихся смыванию;
  • вкраплений;
  • наростов;
  • раковин;
  • отслоений;
  • трещин;
  • вздутий;
  • участков (даже совсем небольших по площади), на которых отсутствует покрытие.

Технология термодиффузионного цинкования

Рассматривая термодиффузионное цинкование, технология принадлежит к категории новых, но весьма перспективных направлений для дальнейшего развития. Суть метода состоит в том, что на обрабатываемую поверхность любого металла происходит нанесение специального цинкового слоя, который сможет защитить его от старения и деформации. Этот способ часто называют шерардизацией, и по стандартам ГОСТа часто применяют для образцов чугуна, стали и прочих металлов.

Особенности метода

Термодиффузионное цинкование представляет собой инновационную технологию, направленную на защиту поверхностей от быстрого старения, деформации и преждевременной коррозии. Требования, выдвигаемые к подобному методу цинкования, регламентируются ГОСТом. В его основе находится такое известное явление, как диффузия металлических молекул, которая происходит при температурах, находящихся в диапазоне 400 градусов и выше. В представленном случае происходит так, что реализуется диффузия молекул, которые беспрепятственно проникают в поверхностные слои предмета, который прошел обработку.

Применяя технологию термодиффузионного цинкования, предоставляется возможность сформировать на поверхности любого предмета из металла защитный однородный слой из высококачественного цинкового сплава. Особенность этого метода состоит в том, что он позволяет создать этот защитный слой даже в тех уголках, которые являются практически такими, к которым трудно добраться при обыкновенной обработке.

Такому процессу, выполняемому под влиянием чрезмерно высоких температур, подвергаются следующие детали:

  1. мостовые и различные ограждающие конструкции;
  2. арматура, широко используемая в газовой и нефтяной промышленности;
  3. строительные элементы и всевозможные детали, используемые в трубных установках;
  4. элементы, применяемые для возможности укрепить железобетонное полотно;
  5. фурнитура, которая нашла свое применение в мебельной отрасли;
  6. элементы, используемые в линиях электропередач; детали всевозможных автотранспортных средств.

Посредством применения данной технологии на поверхности создается достаточно тонкий слой цинка, толщина которого минимальна. Это дает возможность подвергать обработке самые миниатюрные элементы.

Плюсы методики

Несмотря на то, что методика является достаточно новой и прогрессивной, по мнению опытных специалистов имеет огромное количество плюсов, среди которых стоит выделить следующие:

  • сцепление цинкового слоя с обрабатываемой поверхностью является идеальным;
  • подобное покрытие является тонким и максимально ровным, а также имеет отличные антикоррозионные свойства;
  • технология является весьма экономичной, так как для выполнения операции нужны небольшие площади, минимальные затраты применяемой энергии;
  • защитное покрытие может быть получено при взаимодействии с любой толщиной;
  • соблюдается полная безопасность, так как сама технология реализовывается в специально отведенных контейнерах герметичного типа. Это не дает возможности воздействовать в процессе выполнения процедуры на здоровье и состояние человека;
  • для очистки поверхности, которая будет обрабатываться, нет необходимости применять специальные кислоты или же химические составы; полное отсутствие опасности со стороны данной технологии, так как все отходы утилизируются по четко установленной процедуре;
  • температура, при которой происходит нанесение защитного слоя, является приемлемой, если проводить сравнение с другими лагерями. простота в процессе работы, что обеспечивается оборудованием и дополнительной техникой, которые является достаточно простым.

Все перечисленные достоинства обусловили востребованность представленной технологии.

Недостатки

Несмотря на то, что представленная технология имеет огромное количество преимуществ, не стоит забывать и о недостатках, с которыми может столкнуться каждый, кто применяет этот метод.

Металл, который прошел обработку по этой методике, имеет низкую декоративную ценность. Это обусловлено тем, что после обработки изделие приобретает малопривлекательный внешний вид за счет слоя сероватого оттенка. Ныне же представленной проблемой занимаются специалисты, и вместе с термодиффузионным цинкованием наносят на обрабатываемую поверхность слой, который является визуально привлекательным. Иногда на этот фактор не обращают внимание, но это происходит в тех отраслях, где внешний вид конструкции совершенно не важен.

Объемы представленного производства являются достаточно ограниченными. Это связано с тем, что сам технологический процесс предусматривает обработку небольших деталей и предметов, которые могли бы поместиться в специальный защитный контейнер. Поэтому выходит так, что если деталь невозможно поместить в контейнер, то и обработку она проходить не будет. При этом стоит обратить внимание на то, что при внедрении представленной методики очень важно соблюдать меры, связанные с безопасностью и некие нюансы, так как пыль от цинка может проникать в человеческий организм и наносить ему колоссальный вред.

Термодиффузионное цинкование: этапы выполнения процедуры

Такая технология в процессе ее выполнения состоит из определенной категории этапов, которые обязательно нужно пройти, чтобы защитное покрытие было нанесено должным образом:

  1. обработка основы механическим способом – здесь все зависит от индивидуальных характеристик образцов (рельефности, формы, размеров и прочих);
  2. помещение детали в емкость, в которой будет происходить последующая обработка с применением специальной смеси, которая содержит в себе большую концентрацию цинка;
  3. непосредственно сама процедура цинкования – на данном этапе специалисты добиваются равномерного распределения защитного слоя, которое происходит под воздействием высоких температур;
  4. охлаждение и последующая очистка заготовки.

На последнем этапе может понадобиться дополнительная обработка поверхности материала, но только в случае необходимости.

Мы довели технологию горячего цинкования до совершенства и по праву этим гордимся. Заслужили безупречную репутацию, обзавелись большой базой постоянных клиентов, которые довольны, что выбрали нас в качестве надежного исполнителя.

Оставляйте заявку на горячее цинкование, и мы ответим на все ваши вопросы, обсудим условия выполнения работ и обязательно найдем взаимовыгодный вариант. Доверьтесь нашему профессионализму!

Термодиффузионное цинкование: описание и преимущества

Термодиффузионное цинкование — процесс формирования защитного слоя путем диффузионного внедрения атомов одного вещества (Zn) в кристаллическую решетку другого(Fe). Чем глубже проникновение инородного вещества вглубь основы материала, тем выше прочность сцепления (связи) при термодиффузионном цинковании. На поверхности формируется сплавное покрытие, состоящее из железа и цинка.

Термодиффузионное цинкование. Методика формирования поверхностного слоя

Диффузия – это направленное движение частиц под воздействием тепла. Термодиффузионное цинкование протекает в температурном диапазоне от 400 градусов до 500. Согласно диаграмме Fe — Zn, температура активно влияет на формирование структуры защитного слоя, толщина покрытия зависит от времени выдержки (продолжительности технологического процесса).

Читайте также:  Анодирование алюминия: способы проведения процедуры (+25 фото)

После термодиффузионного цинкования (химико-термической обработки) металлического изделия цинком на стальной подложке формируется поверхностный слой, который имеет двухфазную микроструктуру:
• Г-фаза формируется на поверхности матричной основы изделия, толщина слоя от 2 мкм до 4 мкм, содержание железа до 25%, цинка — до 75%,
• б1 – фаза – формируется на поверхности обрабатываемой детали, толщина слоя от 100 мкм до 160 мкм, содержание железа до 12%, цинка – до 88%.

Цинковое покрытие при термодиффузионном методе обработке получается в результате нагрева исходной детали в рабочей зоне спецоборудования вместе с насыщающей, диффузионной смесью. Технологический состав для ХТО включает в себя цинковый порошок (цинковую пыль), инертный разбавитель, активатор. Различные добавки, входящие в насыщающую смесь, влияют на определенные технологические свойства покрытия, ускоряют процесс термодиффузионного цинкования.

Микроструктура поверхностного слоя зависит от
• температуры протекания технологического процесса,
• времени выдержки в насыщающей среде,
• состава диффузионной смеси.

При термодиффузионном цинковании защита металлической основы от коррозионного разрушения происходит электрохимическим способом, т.к. наносимое покрытие является анодом, а черный металл — катодом. Каждая последующая структурная фаза, по мере приближения к матрице, становится катодом по отношению к предыдущей составляющей.

После цинкования на обработанной поверхности образуется гладкое, беспористое покрытие, которое точно повторяет все конструкционные особенности изделия. Толщина диффузионного слоя равномерна, одинакова по всей длине. Цвет покрытия светло-серый. Оцинковку можно производить на деталях, изготовленных из высоко- и низкоуглеродистых стали, а также на изделиях из чугуна.

Для улучшения товарного вида оцинкованных изделий и для повышения характеристик коррозионной устойчивости производится дополнительная поверхностная обработка (фосфатирование, пассивирование, промасливание), после чего процент коррозионной стойкости увеличивается еще на 12- 15 единиц.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

Для цинкования используется специальное оборудование:
• барабаны,
• контейнеры,
• реторты,
• печи.

Для нагрева и поддержания определенного температурного режима в химико-термических установках применяют термостойкие нагреватели.

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.

Процесс термодиффузного цинкования

[Термодиффузионное цинкование] позволяет создать на металлической поверхности некоторый защитный слой, который значительно продлевает срок службы материала.

Особенность цинкового слоя заключается в том, что он обеспечивает как электрохимическую, так и механическую защиту металлической заготовке.

Данный метод достаточно востребован в промышленной сфере, а технология, по которой выполняется термодиффузионное цинкование, успешно испробована на поверхностях различных видов металлов.

Конечно, для того чтобы провести данный вид цинкования материала, потребуется определенное оборудование, для которого высокая температура является рабочей.

Следует отметить, что цинк имеет свойство вступать в химическую реакцию с большим количеством самых разных элементов и является достаточно активным металлом.

Если провести простейшие опыты из школьного курса химии, то можно наблюдать, как при взаимодействии цинка с водой или воздухом поверхность самого металла покроется тонкой пленкой.

Именно таким образом и получают защитное покрытие при помощи термодиффузионного цинкования на поверхностях самых разных видов металлов.

Данная технология используется только в промышленных сферах, так как требуется специальное оборудование и высокая рабочая температура, а также наличие активных смесей.

Особенности процесса

Данный метод достаточно простой, однако требует наличия специального оборудования и определенной рабочей температуры.

Для начала выполняется максимально тщательная очистка той поверхности, которая будет цинковаться.

Если есть на поверхности следы от масла, то они легко удаляются при помощи дигрейзера.

Для того чтобы убрать с материала ржавчину и окалину, необходимо воспользоваться дробометной установкой.

Кроме этого, для удаления грязи с поверхности используют некоторые специфические методы обработки, такие, как пескоструйная или ультратразвуковая.

После того как поверхность станет чистой, ее отправляют на загрузку, и для этого помещают на специальную металлическую тележку.

Также изделие перед обработкой взвешивается. Это делается для того, чтобы правильно определить количество смеси, с помощью которой и будет проводиться данное цинкование.

Метод позволяет регулировать количество наносимой смеси в зависимости от количества приготовленного раствора, а также формы и массы детали.

Толщина стандартного слоя для различных типов металлов составляет в среднем около пятидесяти микрон. Технология, несмотря на свою относительную простоту, требует определенных знаний и навыков от исполнителя работ.

Термодиффузионным цинкованием на крупных предприятиях стараются подвергать практически все металлические изделия и заготовки.

После того как заготовка будет очищена и взвешена, ее аккуратно помещают в муфельную печь, непосредственно в которой и происходит само термодиффузионное цинкование.

В некоторых отдельных случаях температура в печи может достигать четырехсот градусов выше нуля.

Сам температурный режим следует подбирать в зависимости от типа заготовки, марки стали и принятых на предприятии стандартов.

Технология предполагает среднее время обработки порядка ста двадцати минут.

На показатели времени нанесения термодиффузионного покрытия цинка влияет, главным образом, мощность используемого оборудования, а также состав используемой смеси.

Данный метод практически невозможно использовать в домашних условиях ввиду того, что требуется специальное оборудование достаточно крупных размеров.

Следует отметить, что в процессе термодиффузионного цинкования необходимо, чтобы контейнер, в который помещены заготовки, находился в непрерывном вращении.

Данный метод предполагает после цинкования обработку поверхности пассивацией.

Такая дополнительная обработка позволяет эффективно защитить металлическую поверхность от воздействия атмосферного воздуха.

Также проводится галтовка, при помощи которой с заготовки удаляются заусеницы.

На завершающем этапе деталь тщательно высушивают.

Плюсы и минусы

При помощи термодиффузионного цинкования можно проводить эффективную обработку целого ряда метизов. Данный метод имеет целый ряд самых разных преимуществ.

В первую очередь, изделия становятся более стойкими к коррозионным процессам, если выдержана требуемая толщина слоя. Кроме этого, покрытие полностью повторяет как контур, так и форму метизов.

За счет термодиффузионного цинкования заготовки приобретают более высокие показатели твердости. Кроме этого, металлы становятся более устойчивыми к абразивному типу разрушений.

Технология эффективна для большей части самых разных метизов, притом, что затраты на проведение данного вида цинкования минимальны.

Конечно, необходимое оборудование требует определенных изначальных затрат, однако они достаточно быстро окупаются.

Также к достоинствам данного метода можно отнести высокую адгезию, а также практически полную безопасность в экологическом плане.

Несмотря на огромное количество достоинств термодиффузионного цинкования, данный метод имеет и некоторые недостатки.

Так, данный процесс характеризуется достаточно низкой производительностью по сравнению с другими технологиями цинкования металлов.

Кроме этого, термодиффузионному цинкованию нельзя подвергать различные виды декоративных покрытий.

Это связано с тем, что после проведения данной процедуры первоначальное покрытие приобретет неприятный мышиный цвет.

Читайте также:  Гальваника в домашних условиях: подготовка и варианты покрытий

Следует отметить и то, что после термодиффузионного цинкования образуется большое количество аэрозолей с содержанием цинковой пыли, которая в свою очередь вредна для здоровья.

Несмотря на все недостатки, данная методика достаточно востребована и активно применяется на самых разных крупных предприятиях.

Область применения

Практически на всех крупных промышленных предприятиях, которые работают в сфере обработки металлов, цинкование достаточно востребованный способ защиты металлических изделий.

Он пользуется высоким спросом за счет минимального количества необходимого оборудования и своей относительной простоты.

На выходе изделие приобретает специальный защитный слой, который позволяет значительно продлить его срок службы.

Особенно часто его используют для обработки самых разных крепежных систем, использующихся в сфере строительства.

Еще одно преимущество, которое сильно влияет на популярность данного вида защиты, это его дешевизна, а также максимально высокие эксплуатационные свойства, которые приобретает обработанное изделие.

Достаточно активно термодиффузионному цинкованию подвергают различную арматуру, трубы, а также самые разные детали для автомобилей.

Покрытие наносят на поверхность фитингов, а также на полые и резьбовые заготовки самого разного назначения.

Пленка хорошо ложится на детали, которые имеют сквозные и глухие отверстия, а также на самые разные элементы из мебельной фурнитуры.

Достаточно востребован данный вид защитного покрытия при изготовлении железнодорожных и контактных сетей, а также мостовых ограждений.

В настоящее время такая обработка считается наиболее экономически обоснованной и эффективной.

Особенности технологии термодиффузионного цинкования

Термодиффузионное цинкование – процесс получения покрытия слоем цинка любой стальной или чугунной поверхности изделия. Узнайте, как происходит процесс, какое оборудование используют дл я покрытия.

Для металла важно быть защищенным от коррозии, которая приносит колоссальные убытки во всем мире. Ведь согласно исследованиям не менее десяти процентов металла приходит в негодность именно из-за нее. Разработано много способов, как препятствовать такому деструктивному процессу. Большинство из них сводится к тому, чтобы блокировать доступ окисляющей среды к поверхности металла. Термодиффузионное цинкование как раз один из таких методов.

Термодиффузионный процесс нанесения цинковой оболочки примечателен еще тем, что позволяет замедлить и так называемую электрохимическую коррозию. Это связано со структурой металла цинка, который имеет более отрицательный потенциал, чем сталь. Поэтому в первую очередь разрушается он, локализуя и останавливая все очаги возникновения коррозии в любой точке покрытия.

Суть и назначение термодиффузионного цинкования

Человеком, благодаря которому технология термодиффузионного цинкования познала мир, был инженер-изобретатель из Англии по имени Шерард Коупер-Колс. Он предлагал насыщать поверхность изделий из стали цинком путем диффузии в искусственно созданной среде, где присутствуют высокие температуры. По прошествии более 100 лет эта технология получила развитие.

С химической точки зрения, прохождение процесса, при котором на стальной поверхности образуется слой цинкового покрытия, сопровождается переносом молекул цинка, вступлением их в связь с молекулами стали и образованием общей кристаллической решетки. Все это происходит при температуре около 450 °C (точнее, 400–450 градусов).

При проведении термодиффузионного цинкования не следует повышать температуру внутри бокса до 470 °C: это приводит к образованию более хрупкого отслаивающегося покрытия с плохими антикоррозионными свойствами.

Как упоминалось выше, термодиффузионное цинкование нацелено на достижение следующих результатов:

  1. Защита механического характера. Образованное цинковое покрытие не допускает внешнюю среду к физическому контакту с защищаемым металлом.
  2. Защита электрохимического характера. Цинк со сталью образуют пару гальваническую, где первый металл будет анодом, второй – катодом, то есть анод разрушается, за счет чего катод восстанавливается.

Как происходит процесс обработки

  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.

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.

Достоинства и недостатки технологии

  1. Слой получается однородным, в нем отсутствуют поры, можно получить толщину с очень высокой точностью до 5 микрон при возможных диапазонах толщины 15–150 микрон.
  2. Из всех имеющихся способов цинкования слой, полученный термодиффузионным методом, самый стойкий к коррозии, что дает возможность экономить на толщине покрытия, не жертвуя при этом качеством.
  3. Цинковое покрытие устойчиво к изнашиванию за счет высокой прочности слоя и хорошей адгезии к поверхности основного металла. В числовом выражении его микротвердость доходит до 5000 МПа, слой цинка такой же толщины при гальваническом покрытии не превышает по твердости 400 МПа.
  4. При помощи термодиффузионного цинкования можно получить слой цинка на поверхности любой конфигурации, при этом не нарушая контуров изделия. Это особенно актуально при обработке резьбовых соединений.
  5. Технологический процесс получения оцинкованного слоя этим методом является чистым с точки зрения экологии.
  6. При термодиффузионном цинковании не наблюдается процесса водородного охрупчивания.

Термодиффузионное цинкование обладает и некоторыми недостатками:

  1. Это в первую очередь невысокие декоративные качества покрытия, которое имеет серый матовый оттенок.
  2. Также сложно создать большую камеру для проведения операций, в результате чего размеры деталей все же ограничены. Самая большая камера на сегодня имеет размер 1.5 метра длиной и 0.5 метра в диаметре.
  3. Цинкование термодиффузионным методом не отличается быстротой.

Чтобы избежать процесса спекания порошка с цинком при высоких температурах, что иногда наблюдается, в последний вводят инертные частицы, то есть наполнитель, который не дает соприкасаться частичкам цинка в порошке.

Область применения

  • покрытие арматуры для газовой отрасли и нефтяной промышленности;
  • дорожная сфера – металлические конструкции для ограждения мостовых и дорожных покрытий;
  • строительная сфера и трубные сети – цинкование крепежной арматуры и элементов конструкций;
  • мебельная отрасль – обработка фурнитуры;
  • железнодорожные коммуникации – соединительные элементы и крепежные детали полотна железной дороги;
  • запчасти автомобилей и общественного транспорта;
  • энергетическая отрасль – обработка конструктивных составляющих электропередающих линий.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

Стандартная линия организации покрытия металла слоем цинка должна иметь следующий перечень оборудования для термодиффузионного цинкования:

  • оборудование печное в виде камеры или бокса с плотно закрывающейся крышкой, ретортами сменного типа или стационарными с объемом пространства для загрузки до 600 килограммов;
  • оборудование отсыпное для реторт;
  • установка для фосфатной пассивации;
  • шкафы сушильные или печи сушильные проходные;
  • электронные контроллеры толщины слоя цинка, раствора пассивационного;
  • оснастка вспомогательного назначения.

Уважаемые посетители сайта, кто имеет представление о технологическом процессе термодиффузионного цинкования, поделитесь своим опытом в комментариях, поддержите тему.

Добавить комментарий