Термодиффузионное цинкование – инновационная защита поверхностей

1 Термодиффузионное цинкование – описание технологии и особенности метода

Данная методика, согласно ГОСТ Р 9.316–2006, базируется на явлении диффузии легирующих элементов железа в поверхностные слои обрабатываемого изделия, которая возникает при высокой температуре (400–470 градусов по Цельсию).

В результате деталь оказывается покрытой однородным защитным слоем. Причем он проникает даже в самые труднодоступные места, обеспечивая ровную поверхность без каких-либо видимых изъянов.
Термодиффузия показала отличные результаты для обработки разных конструкций, цинкование чаще всего выполняется для следующих изделий:

• нефтяная и газовая арматура;
• мостовые и дорожные ограждения;
• элементы трубопроводной и строительной арматуры;
• мебельная фурнитура;
• арматура железнодорожного полотна;
• автодетали;
• линий подачи электроэнергии (ЛЭП).

Впрочем, шерардизация металла рекомендована и для многих других, менее масштабных объектов и мелких деталей, так как толщина наносимого защитного слоя минимальная – не больше 30 процентов от общей толщины покрытия.

Теоретически при повышении температуры более 470 градусов термодиффузия должна проходить более интенсивно, но на практике цинкование при такой температуре не дает ожидаемых итогов, так как полученное покрытие не обладает требуемым уровнем антикоррозионной защиты, легко отслаивается, характеризуется повышенной хрупкостью.

Описываемая технология защиты металла гарантирует уникальную точность заданной толщины покрытия, но только если будет выполнено несколько дополнительных процедур. Во-первых, поверхность, которую планируется оцинковывать, необходимо очень тщательно очистить от всех имеющихся загрязнений.

Во-вторых, в контейнере, где будет выполняться термодиффузия, нужно создать инертную или восстановительную атмосферу (в окислительной среде цинкование проводить нельзя). Кроме того, контейнер требуется сделать абсолютно герметичным. Также рекомендуется при осуществлении операции вносить специальные флюсующие компоненты (их называют активаторами).

В целом технология нанесения цинкового покрытия производится по следующему циклу, включающему в себя ряд отдельных процедур:

• уже упомянутая очистка изделия (обычно применяется агрегат для дробеметной, ультразвуковой либо пескоструйной очистки);
• помещение деталей и насыщающей композиции в контейнер (главная часть оборудования для термодиффузионного цинкования);
• нанесение цинкового покрытия.

После этого обработанные изделия достают из контейнера, в котором проводилась их термодиффузия (по сути, цинкование уже совершилось), удаляют с них остатки использованной смеси, и выполняют пассивирование. Деталям из металла с цинковым покрытием остается лишь остыть.

2 Достоинства и недостатки шерардизации

Специалисты особо выделяют следующие преимущества описываемой методики:

• идеальное сцепление (адгезия) изделий, на которые наносят защитный слой, с цинковым покрытием;
• экономичность технологии (ее себестоимость относительно невысока, так как требуются небольшие площади для выполнения операции, малые затраты рабочей силы и энергии);
• обеспечение абсолютно ровного диффузионного покрытия, которое обладает высокими антикоррозионными показателями);
• токсическая, химическая и экологическая безопасность, которой так славится термодиффузия (такое цинкование выполняется, как было сказано, в герметичных контейнерах, что полностью исключает вероятность негативного воздействия технологического процесса на здоровье человека);
• возможность получения защитного покрытия по любой толщине;
• отходы после цинкования легко утилизируются по стандартной процедуре, опасность отсутствует;
• отсутствует необходимость применения химических составов и кислот для очистки обрабатываемой поверхности;
• простое оборудование для осуществления термодиффузионного цинкования;
• температура проведения процесса (если сравнивать ее с другими вариантами нанесения "защиты" на металлические изделия) находится на вполне приемлемом уровне.

Все указанные достоинства в основном и обусловили популярность такого вида цинкования, которое сейчас применяется весьма активно для обработки металла.

Впрочем, термодиффузионное цинкование имеет и ряд недостатков. К ним относят следующие факты:

• Малая декоративная ценность обработанного металла. Данная технология предполагает получение на изделии внешне малопривлекательного сероватого слоя. Сейчас эту проблему пытаются решить путем нанесения на металлические поверхности, прошедшие процедуру термодиффузионного цинкования, добавочных слоев с высокими декоративными характеристиками (в ГОСТ, стоит заметить, о них не сказано). Здесь есть и другой момент. Для большинства оцинкованных конструкций, используемых в промышленности, фактор эстетики не столь важен. Поэтому на него просто-напросто не обращают внимания.
• Малые объемы производства. Возможность нанесения защитного слоя на то или иное изделие ограничивается размерами закрытого контейнера и печи, где происходит его нагрев, термодиффузия и последующее цинкование. Если деталь не входит в контейнер, обработать ее не получится.

Добавим, что при невыполнении требований ГОСТ и правил техники безопасности цинковая пыль может попасть в организм человека, нанося вред его здоровью.

3 Основные положения ГОСТ Р 9.316–2006

Цинковые покрытия в соответствии с этим Госстандартом причисляются к одному из пяти классов:

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

Потребитель может заказать и нанесение покрытия более толстым слоем. Такая термодиффузия разрешена, но по ГОСТ подобное цинкование металла не классифицируется (то есть полученное покрытие по толщине будет нестандартным).

На деталях и конструкциях, в составе коих имеются смолы или припой, термодиффузия не проводится, цинкование в подобных ситуациях следует выполнять по иным методикам.

ГОСТ не допускает наличия на полученном покрытии далее указанных дефектов:

• остатков от применяемых для цинкования составов, не поддающихся смыванию;
• вкраплений;
• наростов;
• раковин;
• отслоений;
• трещин;
• вздутий;
• участков (даже совсем небольших по площади), на которых отсутствует покрытие.