Термодиффузионное цинкование металла

Антикоррозийная защита всегда остро стояла, и будет стоять одним из  основных требований в практике применения и использования металла и металлоизделий для нужд промышленности, строительства, транспорта и других отраслях экономики.

Основными способами антикоррозийной защиты, используемыми в современных условиях являются:

- гальваническое оцинкование (электрохимический способ защиты);

- термодиффузионное оцинкование (термохимический способ защиты);

- горячее оцинкование (термохимический способ защиты)

Впервые метод термодиффузионного цинкования металла был применен в начале XX века в Англии и получил название «шерардизация» (по фамилии изобретателя — Шерард (Sherard Cowper-Coles).

Термодиффузионное цинковое покрытие обладает прочным сцеплением (адгезией) с основным металлом за счет взаимной диффузии (взаимное проникновения атомов металлов Fe и Zn) железа и цинка в поверхностных интерметаллидных фазах Zn-Fe, поэтому покрытие мало подвержено механическому повреждение - отслаиванию или скалыванию при ударах, механических нагрузках и деформациях обработанных изделий.

Термодиффузионное цинковое покрытие в точности повторяет контуры изделий, оно однородно по толщине на всей поверхности, включая изделия сложной формы и резьбовые соединения.

В основе технологии термодиффузионного цинкового покрытия 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.

Выбор температурного режима зависит от размера, типа металлически изделий, марки стали и требований производителей деталей. Такая технология позволяет получить любую толщину покрытия в диапазоне от 6 до 100 микрон по требованию заказчика без изменения технологического процесса. Процесс происходит в закрытом контейнере с добавлением к обрабатываемым деталям специальной насыщающей смеси. Пассивация (финишная обработка деталей) предназначена для предотвращения образования желтых или белых продуктов коррозии на поверхностях, подвергаемых воздействию атмосфер с высокой влажностью, соленой воды, морских атмосфер или циклам конденсации и высыхания.

Процесс нанесения термодиффузионного цинкового покрытия (ТДЦ)

Технология термодиффузионного оцинкования регламентируется следующим стандартом ГОСТ Р 9.316-2006

Процесс нанесения покрытия представляет собой замкнутый технологический цикл, разбитый на несколько операций:

1)    предварительная механическая очистка с помощью дробеметной установки;

2)    загрузка очищенных деталей в контейнер; добавление насыщающей смеси;

3)    проведение термодиффузионного процесса, обеспечивающего нанесение на покрываемую поверхность деталей цинкового слоя;

4)    разгрузка деталей из контейнера с одновременной очисткой их от остатков насыщающей смеси и пассивирование.

5)    остывание готовой продукции.

Детали, предназначенные для нанесения следующих видов покрытий (краски, склейки, пластифицирование и др.), как правило, пассивируются 1 раз. Во всех других случаях проводятся две пассивационные операции, с промежуточной промывкой деталей. Для получения качественного антикоррозионного покрытия все технологические этапы имеют одинаково важное значение и являются равными составляющими технологического процесса. Следует отметить, что технология нанесения покрытия не делает исключения ни для одного вида деталей, которые по своим размерам, весу и конфигурации входят в технологический контейнер оборудования, принятого на вооружение в данный момент. Оборудование, предназначенное для обработки деталей другого размера, выполняется на заказ. Соответственно на этапе выработки технического задания определяется габаритный размер контейнера и печей, а также мощность остальных агрегатов в линии, пропускная способность дробемета, пассивационных установок и сушки. Этап подготовки поверхности включает в себя ультразвуковую, дробемётную или пескоструйную очистку деталей, которая особенно важна для металлоизделий, имеющих на себе окалину после термической обработки во время производства.

Технические преимущества термодиффузионного цинкового покрытия (ТДЦ)

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;

• - метизы и крепежные элементы.

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.