Технологія термодифузійного цинкування: переваги та недоліки
Захист металевих виробів і конструкцій (збірне їх назва – метизи) від корозії забезпечує довгий термін служби деталей і механізмів. Один з найбільш відомих методів захисту металовиробів – це покриття цинком. Існує кілька різновидів його отримання. Термодифузійне цинкування, або шерардизация, – один з варіантів оцинковки.
Опис методу
Вибір цинку для захисту заліза і сталі від корозії не випадковий. Цей метал має унікальну властивість – самостійно «загоювати» мікропошкодження. Швидкість його поширення по поверхні заліза/сталі при температурі до 70 °С – приблизно 2 мм в рік. Нанесення шару цинку проводиться при високих температурах (290 – 470 °С), коли атоми цинку вбудовуються в гратку заліза/сталі, зчеплені з нею і утворюючи на поверхні виробу якісний ультратонкий шар. Весь цикл проходить в паровій фазі в водневої середовищі.
Важливо! Термодифузія – це процес випаровування при високій температурі цинку з поверхні містять цинк порошку в спеціальному пристрої і проникнення в поверхневі шари металу. Захисний шар в підсумку складається із складного сплаву цинку і заліза.
Переваги і недоліки
Перевага дифузійного методу (технології) полягає в тому, що після такої обробки метал не стає крихким. Водень не проникає в поверхневі шари металу, що неминуче призвело б до його крихкості. Цинковий шар виходить однорідним і тонким, що дозволяє обробляти, фігурні вироби, покривати різьблення. При цьому виходить рівна поверхня без особливих видимих вад, а різьба не потребує проточці (на відміну від гарячого цинкування).
Серед переваг термодифузійний технології цинкування можна виділити наступні:
- Високу адгезію оцинковки з металом.
- Економічну вигоду (для виконання всіх операцій потрібно небагато електроенергії, мала кількість робочих рук і невелика площа цеху). Обладнання для термодифузійного цинкування – це контейнер з піччю, а також лінії завантаження і вивантаження.
- Відсутність на покритті, яких би то не було нерівностей.
- Екологічну чистоту процесу. На відміну від гарячого цинкування, термодифузійне абсолютно нешкідливо для людини. Залишилися після відпрацювання процесу відходи легко утилізуються, не завдаючи шкоди навколишньому природі.
Технологія має і свої недоліки. Їх усього два:
- Обробка/необработка необхідної деталі залежить від розмірів контейнера і печі, де відбувається процес оцинковки. Таким чином, якщо виріб крупніше необхідних розмірів, то воно не поміститься у контейнер/піч і замовнику доведеться шукати інший цех термодифузійного цинкування з відповідним за розміром обладнанням.
- Другий недолік – непривабливий зовнішній вигляд захищених таким способом виробів. Втім, цей момент не настільки важливий, тому що термодифузійне цинкування застосовують у більшості випадків для захисту промислових об’єктів.
Технологія
Процес термодиффузии цинку в поверхневі шари залоза складається з 5 етапів:
- підготовчого;
- завантаження деталей у контейнер і додавання насичуючої суміші;
- обробки деталей у печі;
- вивантаження деталей з печі, видалення залишків насичуючої суміші, пасивування;
- сушіння.
Підготовчий етап являє собою механічну очистку виробів (метизів) від іржі і окалини. Ніякі кислоти при цьому не використовуються, відповідно і додаткове обладнання у вигляді ванн (для соляної кислоти, як при гарячого цинкування) та інших установок не потрібно. Механічна обробка передбачає піскострумінь, ультразвук. Можливий варіант обробки на дробометальної установці.
Після очищення деталі завантажуються в контейнер, туди ж подається насичує суміш. Від її кількості залежить товщина оцинковки. ГОСТ визначає покриття п’яти класів. Однак якщо замовнику потрібно, на підприємстві можуть покрити виріб і більш товстим шаром (до 150 мікрон), тільки за Гостом така деталь не буде сертифікована.
Вироби, покриті цинковим порошком, відправляються в піч. Температура виставляється в залежності від якості сталі (марки, типу). Процес нагрівання і дифузії займає в середньому 1 – 1,5 години. Температура протягом цього часу підтримується однакова, при цьому установка (контейнер) постійно обертається на невеликій швидкості. Під впливом високої температури атоми цинку випаровуються з поверхні частинок порошку і проникають у верхні шари заліза/сталі, зчіплюються з ними.
По закінченні процесу оцинковані деталі вивантажують з контейнера для подальшої обробки – очищення від залишків насичуючої суміші і захисту спеціальними складами від агресивного впливу атмосферного повітря. Цей процес називається пасивуванням і проводиться двічі (в проміжках обов’язкове промивання виробів), за винятком деталей і конструкцій, які згодом будуть забарвлюватися – їх пасивують тільки один раз. Завершальний етап термодифузійний оцинковки – висушування.
Вимоги ГОСТ
Дифузійний цинкування, згідно з ГОСТ Р 9.316-2006, засноване на явищі дифузії елементів цинку в поверхневих шарах оброблюваного сталевого чи залізного виробу. На оцинкованої поверхні за ГОСТ Р 9.316-2006 не допускаються:
- тріщини і відколи;
- окалини і різні задирки;
- плями мастила, грязі;
- великі пошкодження від корозії.
ГОСТ Р 9.316-2006 не допускає, щоб на обробленому виробі були раковини, нарости, спучування, відшарування, залишки насичуючої суміші. Також неприпустимі неоцинковані ділянки.
Важливо! У 2008 році з’явилися нові Гости по застосуванню цинкування металевих конструкцій, включаючи високоміцні болти, гайки, шайби. Однак технологія процесу не змінилася.
Будь-який вид цинкування дає гарантований захист заліза і сталі від корозії. Застосування термодифузійного методу оцинковки економічно більш вигідно, оскільки не вимагає великих фінансових вкладень.
