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:

1. Високу адгезію оцинковки з металом.
2. 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.
3. Відсутність на покритті, яких би то не було нерівностей.
4. 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:

1. 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.
2. 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.