Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Достоинства и недостатки термодиффузионного цинкования

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.

Среди преимуществ отмечают следующие моменты:

  • условия обработки обеспечивают высокую адгезию;
  • экономичность работы, так как рабочая площадь тут не большая и требуется минимум усилий и энергии для того, чтобы провести цинкование;
  • готовое покрытие имеет идеально ровную поверхность и отличается высокой устойчивостью к коррозии;
  • диффузия проходит в условиях герметичного контейнера, а значит, нет токсической, химической или экологической опасности;
  • не изменяя технологии производства, можно получать толщину покрытия от 6 до 100 микрон;
  • обработка одной детали занимает – 2-4 часа;
  • если выдерживается необходимая толщина покрытия, то изделие становиться более стойким к коррозии;
  • сохраняется первоначальная форма элемента;
  • отходы производства не требуют специфической утилизации;
  • конечная очистка происходит без использования химических составов и кислот;
  • после обработки повышаются прочностные характеристики, благодаря чему они становятся более стойкими к абразивным воздействиям;
  • хоть оборудование и стоит дорого, но имеет вполне простую конструкцию.

Список достоинств достаточно внушителен.

Но в каждой бочке меда есть своя ложка дегтя. И цинкование не стало исключением. Среди недостатков выделяют такие моменты:

  • внешний вид обработанной детали малопривлекателен – появляется серый слой;
  • контейнер имеет ограниченные габариты, поэтому и деталь должна быть соответствующих размеров.

Но если судить объективно, то это не такие уж и большие минусы. Скорее особенности процесса.

Основные моменты ГОСТ Р 9.316-2006

Госстандарт разработан с целью контроля качества производства и безопасной эксплуатации. Это касается всех вещей, в том числе и цинкового покрытия.

ГОСТ Р 9.316-2006 имеет деление в 5 классов в зависимости от толщины слоя:

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

У заказчика есть возможность выбрать и более внушительные размеры защитного слоя. Это не запрещено, хоть в ГОСте это уже и не будет поддаваться классификации.

Также Госстандарт имеет указание касательно дефектов. Готовое изделие не должно иметь:

  • отслоений и вкраплений, раковин;
  • наростов и вздутий;
  • трещин;
  • остатков от обрабатываемого раствора, которые не удается снять.

Вся деталь должна иметь равномерное покрытие, без каких-либо «проплешин».

Стоит понимать, что нарушение основных положений ГОСТа может привести к тому, что на изделии останется цинковая пыль. И вот, если это вещество попадет в организм, то могут начаться проблемы со здоровьем. И это уже не говоря о том, что нарушение технологии вызывает сомнение в качественной эксплуатации. Поэтому не зря были разработаны требования к диффузионному цинкованию.

Сфера использования

Данная технология позволяет создать действительно качественные металлоконструкции.

Читать еще:  Как самостоятельно отличить золото от других металлов

Поэтому ею активно пользуются. Особенно она востребована на предприятиях, которые занимаются изготовлением масштабных объектов, ведь тут требуется минимум оборудования и сам процесс не отличается какой-либо сложностью.

Шерардизация активно используется в создании таких изделий:

  • линии электропередач;
  • нефтяная и газовая арматура;
  • детали для машиностроения;
  • составляющие трубопроводных и строительных систем;
  • арматура для железной дороги;
  • мостовые ограждения;
  • обрабатываются фитинги, полые и резьбовые соединения;
  • мебельная фурнитура.

Если в составе металла присутствуют смолы или припой, то метод диффузионного цинкования для них не подходит. Тут уже будет использоваться другая технология.

Цена готовой работы во многом зависит от мощности используемого оборудования и от объемов, которые нужно обработать. Стоимость обозначают не за единицу, а за килограмм – примерно 40 рублей.

Но обычно крупные производства работают и с крупными объемами – от 200-300 кг. Поэтому заказать цинкование калитки не получиться. Хотя есть заводы, которые специализируются именно на мелких элементах.

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.

Достоинства и недостатки

На протяжении применения метода антикоррозионной защиты были выявлены характерные для него черты. Термодиффузионное цинковое покрытие обладает рядом достоинств, среди которых выделяются:

  • высокая адгезия за счет того, что микронеровности поверхности не исчезают;
  • экономичность: низкие затраты на подготовку и электроэнергию, малое количество производственных площадей и обслуживающего персонала;
  • толщина покрытия равномерна по всей площади изделия;
  • экологичность процесса;
  • регулирование толщины при образовании защитного покрытия;
  • повышение твердости на поверхности;
  • минимальные затраты;
  • невысокая себестоимость;
  • простое в обслуживании оборудование;
  • невысокая температура не меняет внутреннюю структуру металла;
  • для очищения не используются химические реактивы;
  • получаемые отходы утилизируются естественным способом.

На фоне достоинств у метода есть и недостатки:

  • в отличие от других методов нанесенное покрытие имеет матовый серый цвет;
  • невысокая производительность;
  • габариты обрабатываемых изделий ограничиваются размерами объемами оборудования.

Оцинкование деталей различными методами и проведенный сравнительный анализ показал следующие данные.

№ п.п.Метод цинкования
ГорячееГальваническоеТермодиффузионное
1Температурный режим протекания процесса, °С450–54020280–470
2Толщина нанесенного слоя, мкм30–606–155–100
3На какой материал наноситсяСталь с незначительным содержанием кремнияСталь (ограничение для высокопрочных марок)Черные металлы и сплавы на основе меди
4Размер обрабатываемых метизовМ10–50М4–50М4–90
5Типы обрабатываемых отверстийСквозныеСквозныеСквозные, глухие
6Ограничения по обработкеКарманы, сплошные сварные швыКарманы, отсутствие сварных швовБез ограничений
7Закаленный крепежНе подлежит обработке (температура протекания процесса близка к низкому отпуску)Не подлежит обработке (кислотная обработка, повышение водородной хрупкости)Без ограничений
8Стойкость к солям (лабораторный тест), час500961500
9Свойства покрытияСниженная адгезия, ресурсозатратная подготовкаСниженная адгезия, ресурсозатратная подготовкаАдгезия высокая
10ТвердостьСнижаетсяОтсутствуетПлюс 1…2 HRC
11Коэффициент тренияПовышенныйПониженныйПониженный при выкручивании
12Подготовка к нанесению покрытияХимическаяХимическаяНейтральная
13Испарения вовремя цинкованияОбильное дымовыделениеВыделение хромаОтсутствие дымовыделения
Читать еще:  Удельный вес металлов и сплавов

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.

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к процессу обработки деталей методом термодиффузионного цинкования можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

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.

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:

  1. Пескоструйная;
  2. 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.

Читать еще:  Как анодировать алюминий в домашних условиях

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.

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.

Заключение

За 100 прошедших лет термодиффузионное цинкование стальных сплавов не претерпело сколько-нибудь заметных изменений. Они коснулись лишь совершенствования способов перемешивания смесей в контейнерах да составов этих смесей, которые стали более удобными в работе и менее токсичными. Но цинк оказался именно тем материалом, который пока незаменим ничем иным.

Электролитической заменой этому порошковому металлу является ещё кадмий, но используется он крайне редко из-за своей токсичности. Так что будущее как было, так и остаётся за цинком.

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.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector