Термодиффузионное цинкование металла: технология, оборудование, плюсы и минусы. Термодиффузионное цинкование
Термодиффузионное цинкование: технология и оборудование
Термодиффузионное цинкование, которое также называют шерардизацией, является относительно новой технологией нанесения на поверхность изделий из металла слоя цинка. Между тем именно такой способ цинкования среди всех существующих на сегодняшний день признается многими специалистами наиболее перспективным.
Технология термодиффузионного цинкования предназначена для защиты от коррозии стальных и чугунных изделий
Особенности и сферы применения
Такой метод защиты металлических изделий от коррозии и старения, как термодиффузионное цинкование, общие требования к которому регламентирует ГОСТ Р 9.316-2006, основан на явлении диффузии молекул металла, протекающей при относительно высокой температуре (400–470°). В данном случае в поверхностный слой обрабатываемого изделия диффузируют молекулы легирующего элемента – цинка.
В результате применения такой технологии на поверхности металлической детали формируется однородный цинковый слой. При этом однороден такой слой даже в труднодоступных местах обрабатываемого изделия.
При термодиффузионной обработке детали покрываются равномерном слоем цинка, включая отверстия и внутренние полости
Диффузионному поверхностному цинкованию, выполняемому при термическом воздействии на обрабатываемую деталь, чаще всего подвергают:
- арматуру, применяемую в нефтяной и газовой отраслях;
- ограждающие дорожные и мостовые конструкции;
- элементы трубных коммуникаций и строительную арматуру;
- фурнитуру, используемую для изготовления мебели;
- арматуру, применяемую для укрепления железнодорожного полотна;
- конструктивные элементы автотранспортных средств;
- конструктивные элементы ЛЭП (линии электропередачи).
Термодиффузионное цинкование позволяет получать на поверхности металла цинковый слой минимальной толщины, благодаря чему подвергать такой обработке можно даже детали, отличающиеся очень небольшими размерами.
При повышении температуры обработки по данной технологии до 470° термодиффузия молекул цинка в поверхностный слой металла становится более интенсивной, но полученное в итоге покрытие не обладает требуемыми характеристиками. Оно не только отличается повышенной хрупкостью и легко отслаивается от поверхности изделия, но и не способно обеспечить требуемый уровень антикоррозионной защиты.
Промышленная линия термодиффузионного цинкования
Чтобы сформировать на поверхности металлического изделия термодиффузионное цинковое покрытие заданной толщины, обладающее высокими защитными характеристиками, необходимо предусмотреть ряд дополнительных процедур.
- Проводится тщательная очистка поверхности изделия, которое будет подвергаться обработке.
- Необходимо обеспечить герметичность контейнера для термодиффузионного цинкования.
- Когда герметичность контейнера обеспечена, в нем необходимо создать инертную или восстановительную среду. Следует иметь в виду, что в окислительной среде цинкование выполнять нельзя.
Детали обработаны и загружены в специальную емкость для термодиффузионного цинкования
При выполнении самого термодиффузионного цинкования в рабочую среду желательно вносить специальные флюсующие элементы, которые называют активаторами.
Если придерживаться всех вышеуказанных рекомендаций и строго соблюдать все технологические режимы, то на поверхности металлического изделия можно сформировать термодиффузионное цинковое покрытие, которое будет соответствовать как заданной толщине, так и требуемым защитным характеристикам.
Сравнительный анализ коррозионной стойкости
Алгоритм нанесения термодиффузионного цинкового покрытия выглядит следующим образом.
- Обрабатываемая поверхность тщательно очищается (в производственных условиях для этого используют дробеметные, пескоструйные и ультразвуковые установки).
- Изделие и специальную смесь, за счет которой будет осуществляться насыщение его поверхности цинком, помещают в герметичный контейнер.
- В контейнере создается требуемая температура, при которой и протекает диффузионное поверхностное цинкование.
Печь для термодиффузионного цинкования
После окончания цинкования деталь извлекают из контейнера и очищают ее поверхность от остатков использованной смеси. Затем остается выполнить пассивирование уже оцинкованной поверхности и дать ей полностью остыть.
Для выполнения диффузионного поверхностного цинкования используются различные насыщающие смеси, одной из которых является «Левикор». Высокую популярность у отечественных специалистов смесь «Левикор» завоевала благодаря тому, что ее отличает высокая проникающая способность, а ее применение позволяет получать цинковые покрытия требуемой толщины, обладающие исключительными защитными свойствами.
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.
Требования ГОСТ Р 9.316-2006 к термодиффузионным цинковым покрытиям
В соответствии с положениями нормативного документа, термодиффузионные цинковые покрытия могут быть отнесены к одному из следующих классов:
- 1-й класс – толщиной 6–9 мкм;
- 2-й класс – 10–15 мкм;
- 3-й класс – 16–20 мкм;
- 4-й класс – 21–30 мкм;
- 5-й класс – 40–50 мкм.
Несмотря на то, что в ГОСТе не упомянуты цинковые покрытия большей толщины, потребитель по согласованию с производителем может заказать их нанесение. Однако в таком случае полученное покрытие будет относиться к категории нестандартных.
Рассматриваемый метод цинкования позволяет получить качественное цинковое покрытие толщиной 5–100 микрон
Термодиффузионное цинковое покрытие не наносится на те металлические конструкции и изделия, на которых имеются соединения, выполненные при помощи смол или припоя. Нанести цинковый слой на такие детали возможно, но для этого следует применять другие технологии.
В соответствии с положениями ГОСТ, цинковый слой, нанесенный на металлическое изделие по рассматриваемой технологии, не должен иметь следующих дефектов:
- остатков насыщающих смесей, которые не поддаются смыванию;
- вкраплений инородных тел;
- наростов;
- пустот и раковин;
- отслоений;
- трещин на поверхности;
- вздутий;
- даже очень незначительных по площади участков, на которых отсутствует покрытие.
Оценка статьи:
Загрузка... Поделиться с друзьями:
met-all.org
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:
- Поверхность изделия, подверженного такой обработке, отличается хорошей адгезией.
- Метод очень экономичный, так как при таком цинковании не требуется наличие больших производственных цехов, серьезных затрат ресурса и усилий.
- С помощью обработки получают идеально ровную и однородную поверхность, которая отличается хорошими защитными качествами.
- За счет того, что термодиффузионные процессы проводятся с использованием герметичного оборудования, способ отличается максимальной безопасностью. Люди при работе с оборудованием надежно защищены от термических ожогов, а также других воздействий.
- Толщина защитного покрытия отлично поддается регулировкам в различных пределах.
- Отходы производства легко утилизируются по стандартным схемам утилизации.
- Процесс не требует применения сложного оснащения, а управлять и обслуживать его достаточно просто.
- Процедура проводится при более низких температурных режимах, если сравнивать с другими технологиями.
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)
gidpokraske.ru
Цинкование деталей, и какими преимуществами обладает термодиффузионный процесс
Применение процесса термодиффузионного цинкования дает возможность получить на любой металлической поверхности определенный защитный слой. В результате срок эксплуатации материала вырастает на порядок, а прочность повышается в разы .
Цинковое покрытие обеспечивает металлической заготовке несколько видов защиты:
- Электрохимическую;
- Механическую.
Этот способ получил большую популярность в самых разных промышленных отраслях. Технологический процесс термодиффузионного цинкования прошел много испытаний на разных заготовках, изготовленных из разных видов стали.
Безусловно, чтобы проводить цинкование металлов, необходимо иметь специальное оборудование, которое может функционировать при очень высокой температуре.
Нюансы технологического процесса
Этот метод не относится к особо сложным, но для его применения необходимо создавать высокую рабочую температуру. Для этой цели была создана специальная аппаратура.
Прежде чем начать обработку детали, поверхность необходимо хорошо очистить. Масляные следы можно удалить, используя, дигрейзер.
Деталь, покрытая ржавчиной, имеющая много окалины, отлично чиститься дробометной установкой.
Кроме упомянутых выше очищающих устройств, чтобы удалить грязь с заготовки, применяются и другие методы обработки:
- Пескоструйная;
- Ультразвуковая.
После очищения поверхности деталь загружается в металлическую тележку особой конструкции.
Перед началом обработки деталь обязательно взвешивают. Цель этой операции заключается в определение необходимого количества смеси, которое потребуется для процесса цинкования.
Таким образом, можно будет наносить точное количество смеси, учитывая вес детали, ее габариты и объем приготовленного раствора.
Стандартный слой цинка для многих типов металлов равняется примерно пятидесяти микронам. Технологический процесс выглядит достаточно просто, однако, исполнитель должен обладать некоторыми специфическими знаниями и определенным опытом.
На больших предприятиях практически все металлические детали подвергаются цинкованию.
Очищенную деталь после взвешивания отправляют в специальную муфельную печь, предназначенную для проведения термодиффузионного цинкования.
Температура печи иногда превышает 400 градусов. В принципе, температурный режим подбирается с учетом:
- Формы;
- Габаритов;
- Марки стали;
- Применяемых стандартов.
Среднее время цинкования длится два часа. Этот временной показатель зависит от мощности применяемого оборудования. Влияет также и состав смеси при выполнении операции.
Цинкование можно проводить только в промышленных условиях, так как дома просто невозможно установить специальное оборудование, имеющее очень большие размеры.
Очень важно, чтобы при термодиффузионном цинковании контейнер, куда были уложены детали, обязательно находился в постоянном вращении.
После цинкования поверхность должна быть подвергнута процессу пассивации. В результате этой дополнительной обработки оцинкованная поверхность получает еще одну защиту от атмосферного воздействия.
Для удаления оставшихся заусенцев выполняется галтовочная операция. Деталь становится гладкой с абсолютно ровными краями.
Финишная операция заключается в тщательном высушивании детали.
Преимущества метода
Термодиффузионное цинкование позволяет обрабатывать различные виды метизов. Изделия получают повышенную устойчивость к коррозии, если, конечно, толщина слоя цинка соответствует технологическим требованиям. Благодаря тому, что покрытие повторяет контур, а также форму метизов, они становятся намного прочнее и выглядят более привлекательно.
После проведения термодиффузионного цинкования значительно увеличивается твердость детали. Появляется высокая устойчивость к абразивному воздействию.
Такой технологический процесс показывает большую эффективность для большинства метизов, причем, затраты цинкования будут минимальными.
Безусловно, специальное оборудование потребует определенных денежных вложений, но они очень быстро окупятся.
Еще одним характерным преимуществом цинкования можно назвать высокую адгезию. Процесс отвечает всем экологическим требованиям современности.
Недостатки
При большом количестве преимуществ, у этого метода существуют и отрицательные стороны.
Прежде всего, у этого способа низкая производительность, если сравнивать с аналогичными технологическими процессами цинкования деталей.
Термодиффузионное цинкование не подходит для декоративного покрытия. Дело в том, что после окончания операции первоначальное покрытие меняет свой цвет и приобретает некрасивый мышиный оттенок.
Надо сказать, что после проведения термодиффузионного цинкования происходит образование аэрозолей, в которых содержится цинковая пыль. Она наносит вред здоровью человека.
Но даже имея такие недостатки, методика остается востребованной и активно используется крупными промышленными предприятиями.
Где применяется термодиффузионное цинкование
Большие промышленные предприятия при обработке металлов обязательно проводят цинкование заготовок, чтобы создать на поверхности металлических изделий, защитный слой.
Такая большая популярность метода, связана с минимумом специального оборудования и простотой обслуживания.
Обработанные детали становятся более твердыми, увеличивается срок их эксплуатации.
Очень часто данная методика применяется при обработке крепежных устройств, нашедших применение в строительной отрасли.
Благодаря низкой стоимости оборудования цинкование получило огромную популярность. Значительно улучшаются эксплуатационные свойства заготовок, что очень важно для готового изделия.
Термодиффузионное цинкование применяется для автомобильных деталей, им обрабатывают различные виды арматуры.
Цинком покрываются фитинги, любые резьбовые заготовки.
Слой цинка отлично покрывает детали, имеющие много глухих и сквозных отверстий. Практически вся мебельная фурнитура имеет цинковое покрытие.
Благодаря такому покрытию образуется защитный слой на деталях мостовых ограждений. Цинк защищает контактные и железнодорожные сети.
Сегодня, эта методика считается наиболее эффективной и экономически обоснованной.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!stanok.guru
Термодиффузионное цинкование: технология, оборудование
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.
Видео:
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.
Видео:
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.
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.
Видео:
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.
rezhemmetall.ru
Термодиффузионное цинкование - требования и особенности технологии
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.
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).
Среди преимуществ термодиффузионной технологии цинкования можно выделить следующие:
- Высочайшую адгезию оцинковки с металлом.
- 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.
- Отсутствие на покрытии, каких бы то ни было неровностей.
- 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:
- 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.
- 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.
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.
kraska.guru
Термодиффузионное цинкование - технология и особенности
Существует несколько способов защиты стали от коррозии. Среди электрохимических технология термодиффузионного цинкования (другое название – «шерардизация») считается самой эффективной. Что она собой представляет, каковы ее преимущества и основные этапы работы – тема предлагаемой статьи.
В ГОСТ сказано, что технология термодиффузионного цинкования применяется при обработке образцов из стали, меди и чугуна. Однако это не единственно возможные варианты. Она была опробована и на ряде других металлов и сплавов; результат – положительный.
Особенности термодиффузионного цинкования
Плюсы технологии
- Двойная защита основы – электрохимическая + механическая.
- Степень антикоррозийной устойчивости – максимальная.
- Исключается риск появления «водородной хрупкости».
- Полное сохранение формы и рельефа образца.
- Возможность регулирования толщины цинкового слоя в большом диапазоне (как правило, 6 – 50 мкм, хотя и это не предел; превышение обговаривается с заказчиком).
- Минимальные затраты на стадии подготовки изделия к обработке.
- В процессе цинкования температура в печи повышается до уровня не более 500 0С, следовательно, расход эл/энергии существенно ниже, чем при осуществлении ряда других методик, предусматривающих термообработку изделий.
- Простейшая технология утилизации отходов.
Минус
Практическая реализация технологии термодиффузионного цинкования возможна лишь в условиях большого производства. В быту она неприменима, так как предполагает наличие специфического (дорогостоящего) оборудования.
Технологические этапы термодиффузионного цинкования
Механическая обработка основы
Способы и оборудование выбираются исходя из габаритов образцов, их формы, рельефности, степени загрязнения и ряду других параметров. В масштабах производства это, как правило, пескоструйные, дробеметные, ультразвуковые установки.
Помещение изделия в емкость (контейнер)
В резервуар добавляется смесь с повышенным содержанием цинка. Ее рецептура, масса определяются ТУ на готовую деталь. В первую очередь – требуемой толщиной защитного слоя. Одно из условий проведения термообработки – герметичность контейнера.
Непосредственное цинкование
Оно проводится при высоких температурах. Для этого контейнер помещается в специальную печь, и ему одновременно с нагревом придается вращение. Такая обработка позволяет получить максимальную однородность цинкового слоя по всей площади образца. В зависимости от условий (температура, скорость) процесс длится в пределах 2,5±0,5 часа.
Охлаждение
После завершения цинкования контейнер извлекается из печи. Разгерметизация емкости возможна при достижении значения ее температуры 60 ºС и менее. Только после этого производится выемка детали.
Очистка заготовки
Задача – удалить приставшие к основе фракции порошка.
Фосфатирование
Оно проводится в соответствие с ГОСТ №№ 9.305 и 9.402 в зависимости от вида дальнейшей обработки детали. Проще говоря, подо что она готовится – покраску или иное.
Доп/обработка поверхности
Ее специфика определяется заданными ТУ на образец.
После проведения всех указанных мероприятий осуществляется контроль качества.
В статье рассмотрены лишь общие вопросы, касающиеся термодиффузионного цинкования. Тем, кто хочет разобраться с данной технологией более подробно, автор рекомендует изучить ГОСТ № Р 9.316 от 2006 года.
ismith.ru
способ термодиффузионного цинкования - патент РФ 2147046 -
1 с содержанием цинка до 90%. Толщина покрытия 30 - 35 мкм. Отличаются примеры способом загрузки деталей и цинкующей смеси в реакторы и количеством инертного носителя. Другие примеры приведены в таблице (см. таблицу). Из приведенных примеров (1; 2; 3; 4; 7; 10) видно, что предлагаемый способ позволяет получать равномерное серое покрытие различной толщины. Покрытие состоит в основном из 1- фазы. Экономическая эффективность и безотходность способа достигается тем, что содержание высокодисперсного порошка цинка в смеси, равное 0,10 - 0,20 кг на 1 м2 покрываемой поверхности деталей, соответствует получению необходимой толщины покрытия, а количество добавляемого высокодисперсного порошка цинка для цинкования каждой следующей партии стальных деталей равно расходу его на заданную толщину покрытия. Таким образом, для нанесения цинкового покрытия на новую партию деталей используется свежий высокодисперсный порошок цинка, не снижается кроющая способность цинкующей смеси и нет отходов. Цинкующая смесь постоянно находится в работе, и не образуются отходы производства. Покрытие по антикоррозионным свойствам не уступает другим способам термодиффузионного цинкования стальных деталей и выдерживает многократное закручивание и раскручивание крепежных изделий. Литература 1. Зильберфарб М.И., Приходько Л.Н. Диффузионное цинкование. Труды Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения. - 1959, вып. 28, с. 95 - 123. 2. Проскуркин Е.В., Попович В.А., Мороз А.Т. Цинкование. Справочник. - М.: "Металлургия", 1988, с. 403 - 406. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ термодиффузионного цинкования, заключающийся в том, что в герметичный вращающийся реактор загружают стальные детали и насыщающую смесь, состоящую из инертного материала и цинкового порошка, нагревают и выдерживают при 390 - 430oC в инертной атмосфере, отличающийся тем, что загружают высокодисперсный порошок цинка крупностью 4 - 60 мкм в количестве 0,10 - 0,20 кг на 1 м2 покрываемой поверхности стальных деталей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что инертный носитель загружают в реактор от 40 до 100 мас.% к весу деталей. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инертный носитель используют крупностью 60 - 140 мкм.www.freepatent.ru
