Технология термодиффузионного цинкования: преимущества и недостатки

Защита металлических изделий и конструкций (сборное их название – метизы) от коррозии обеспечивает долгий срок службы деталей и механизмов. Один из самых известных методов защиты метизов – это покрытие цинком. Существует несколько разновидностей его получения. Термодиффузионное цинкование, или шерардизация, – один из вариантов оцинковки.

Термодиффузионное цинкование изделий

Описание метода

Выбор цинка для защиты железа и стали от коррозии не случаен. Этот металл имеет уникальное свойство – самостоятельно «заживлять» микроповреждения. Скорость его распространения по поверхности железа/стали при температуре до 70 °С – примерно 2 мм в год. Нанесение слоя цинка проводится при высоких температурах (290 – 470 °С), когда атомы цинка встраиваются в решетку железа/стали, сцепляясь с ней и образуя на поверхности изделия качественный ультратонкий слой. Весь цикл проходит в паровой фазе в водородной среде.

Важно! Термодиффузия – это процесс испарения при высокой температуре цинка с поверхности цинксодержащего порошка в специальном устройстве и проникновение в поверхностные слои металла. Защитный слой в итоге состоит из сложного сплава цинка и железа.

Достоинства и недостатки

Преимущество диффузионного метода (технологии) заключается в том, что после такой обработки металл не становится хрупким. Водород не проникает в поверхностные слои металла, что неизбежно привело бы к его хрупкости. Цинковый слой получается однородным и тонким, что позволяет обрабатывать сложные, фигурные изделия, покрывать резьбу. При этом получается ровная поверхность без особых видимых изъянов, а резьба не нуждается в проточке (в отличие от горячего цинкования).

Плюсы диффузионного метода

Среди преимуществ термодиффузионной технологии цинкования можно выделить следующие:

  1. Высочайшую адгезию оцинковки с металлом.
  2. Экономическую выгоду (для выполнения всех операций требуется немного электроэнергии, малое количество рабочих рук и небольшая площадь цеха). Оборудование для термодиффузионного цинкования – это контейнер с печью, а также линии загрузки и выгрузки.
  3. Отсутствие на покрытии, каких бы то ни было неровностей.
  4. Экологическую чистоту процесса. В отличие от горячего цинкования, термодиффузионное абсолютно безвредно для человека. Оставшиеся после отработки процесса отходы легко утилизируются, не нанося вреда окружающей природе.

Технология имеет и свои недостатки. Их всего два:

  1. Обработка/необработка необходимой детали зависит от размеров контейнера и печи, где происходит процесс оцинковки. Таким образом, если изделие крупнее требуемых размеров, то оно не поместится в контейнер/печь и заказчику придется искать другой цех термодиффузионного цинкования с подходящим по размеру оборудованием.
  2. Второй недостаток – непривлекательный внешний вид защищенных таким способом изделий. Впрочем, этот момент не столь важен, потому что термодиффузионное цинкование применяют в большинстве случаев для защиты промышленных объектов.

Технология

Процесс термодиффузии цинка в поверхностные слои железа состоит из 5 этапов:

  • подготовительного;
  • загрузки деталей в контейнер и добавления насыщающей смеси;
  • обработки деталей в печи;
  • выгрузки деталей из печи, удаления остатков насыщающей смеси, пассивирования;
  • сушки.

Подготовительный этап представляет собой механическую очистку изделий (метизов) от ржавчины и окалины. Никакие кислоты при этом не используются, соответственно и дополнительное оборудование в виде ванн (для соляной кислоты, как при горячем цинковании) и других установок не требуется. Механическая обработка подразумевает пескоструйку, ультразвук. Возможен вариант обработки на дробеметной установке.

Процессы термодиффузионного цинкования

После очищения детали загружаются в контейнер, туда же подается насыщающая смесь. От ее количества напрямую зависит толщина оцинковки. ГОСТ определяет покрытия пяти классов. Однако если заказчику нужно, на предприятии могут покрыть изделие и более толстым слоем (до 150 микрон), только по ГОСТу такая деталь не будет сертифицирована.

Изделия, покрытые цинковым порошком, отправляются в печь. Температура выставляется в зависимости от качества стали (марки, типа). Процесс нагревания и диффузии занимает в среднем 1 – 1,5 часа. Температура в течение этого времени поддерживается одинаковая, при этом установка (контейнер) постоянно вращается на небольшой скорости. Под воздействием высокой температуры атомы цинка испаряются с поверхности частиц порошка и проникают в верхние слои железа/стали, сцепляются с ними.

По окончании процесса оцинкованные детали выгружают из контейнера для дальнейшей обработки – очистки от остатков насыщающей смеси и защиты специальными составами от агрессивного воздействия атмосферного воздуха. Этот процесс называется пассивированием и производится дважды (в промежутках обязательна промывка изделий), за исключением деталей и конструкций, которые впоследствии будут окрашиваться – их пассивируют только один раз. Завершающий этап термодиффузионной оцинковки – высушивание.

Требования ГОСТ

Диффузионное цинкование, согласно ГОСТ Р 9.316-2006, основано на явлении диффузии элементов цинка в поверхностных слоях обрабатываемого стального или железного изделия. На оцинкованной поверхности по ГОСТ Р 9.316-2006 не допускаются:

  • трещины и сколы;
  • окалины и различные заусенцы;
  • пятна смазки, грязи;
  • большие повреждения от коррозии.

ГОСТ Р 9.316-2006 не допускает, чтобы на обработанном изделии были раковины, наросты, вспучивания, отслойки, остатки насыщающей смеси. Также недопустимы неоцинкованные участки.

Важно! В 2008 году появились новые ГОСТы по применению цинкования для металлических конструкций, включая высокопрочные болты, гайки, шайбы. Однако технология процесса не изменилась.

Любой вид цинкования дает гарантированную защиту железу и стали от коррозии. Применение термодиффузионного метода оцинковки экономически более выгодно, так как не требует больших финансовых вложений.

Добавить комментарий