ООО “Сталюм”, 141400, г. Химки, Нагорное шоссе, д.2.

тел: 8-903-593-72-11
тел: 8-906-708-19-71

тел./факс:
(495) 545-28-93
email:stalum@comtv.ru
http://www.stalum.net

Термодиффузионное цинкование

  Термодиффузионные покрытия наносят путем диффузионного насыщения поверхности металла основы коррозионностойким металлом. Этот способ нанесения покрытий имеет некоторое сходство с цементацией, когда вследствие диффузии образуется защитный слой. Заслуживают внимание диффузионные покрытия, стойкие в некоторых агрессивных средах: алюминиевые (алитирование), хромовые (термохромирование), цинковые (термодиффузионное цинкование).
  Разработана высокопроизводительная экологически чистая технология нанесения защитных металлических покрытий на основе цинка на крепежные изделия, включая изделия с резьбой. Нанесение покрытия производится при совместном нагреве и изотермической выдержке стальных изделий с подготовленной поверхностью в сухой порошковой смеси на основе цинка (термодиффузионное цинкование) с активаторами и инертным разбавителем во вращающемся герметично закрытом контейнере.
  Подготовка поверхности крепежных изделий заключается в ее струйно-абразивной обработке потоком твердых частиц небольшого размера. Этот способ не только очищает, но и активирует поверхность металла основы. Исследования показали, что в качестве подготовки поверхности можно использовать химическое обезжиривание и травление, а также любую механическую очистку, позволяющую достигать первой степени очистки по ГОСТ 9.402.
  Формирование покрытия осуществляется при контактном взаимодействии частиц порошка цинкового сплава с очищенной и подготовленной поверхностью металла основы. За счет диффузии цинка и легирующих элементов в нем в железо происходит образование интерметаллических соединений цинка, легирующих элементов и железа, являющихся основой защитного покрытия. При этом образуется покрытие равномерное по толщине на всех участках стального изделия, включая резьбу.
Поверхностная диффузия цинка при формировании покрытия способствует заживлению поверхностных дефектов крепежных изделий, которые могли явиться концентраторами напряжений, способствующих разрушению высокопрочных болтов. Для протекания диффузии в данном случае необходимо создать условия для сближения разнородных атомов до расстояний, при которых возможен обмен их электронами. Для этого производят тщательную очистку поверхности металла основы, вводят в диффузионную смесь флюсующие активаторы, герметизируют контейнер и пытаются внутри него создать инертную или восстановительную атмосферу. Образование диффузионного контакта двух материалов может достигаться различными способами: конденсацией металла покрытия из паровой фазы, растеканием капли расплава по поверхности стали, принудительное сближение двух материалов за счет высокой пластичности металла покрытия.
  Повышение температуры нанесения покрытия (около 600С), в случае конденсации цинка из паровой фазы, способствует ускорению диффузии, но делает неуправляемым процесс формирования покрытия. При этом на поверхности стального изделия образуются интерметаллические соединения железа и цинка богатые железом и не отличающиеся высокой коррозионной стойкостью.
Формирование покрытия при более низких температурах (около 450С) за счет растекания капель расплава по поверхности стали (диффузия из жидкой фазы) усложняется тем, что капли расплава в процессе нанесения покрытия могут коагулировать, что приведет к образованию неравномерного по толщине или отсутствию покрытия на отдельных участках цинкуемых изделий.
  Известно, что горячее цинкование стальных изделий является более производительным по сравнению с термодиффузионным. Это связано с большой продолжительностью нагрева изделий в контейнере установки термодиффузионного цинкования и значительного латентного периода, предшествующего диффузионному проникновению материала покрытия в металл основы. В связи с этим термодиффузионное цинкование следует применять для защиты от коррозии мелких изделий (например, шайбы) и изделий с резьбой, (например, гайки, мелкие винты, шурупы), при горячем цинковании которых имеет место повышенный расход цинка. Крепежные изделия (например, болты, шпильки) наиболее предпочтительно защищать от коррозии с помощью горячего цинкования. Комбинированный подход в решении проблемы долговременной защиты от коррозии стальных крепежных изделий позволит повысить эффективность антикоррозионной защиты, увеличить производительность мощностей по нанесению покрытий и снизить себестоимость продукции за счет экономного расходования цинка.
  Таким образом, термодиффузионные покрытия на основе цинка могут быть использованы для защиты от коррозии крепежных изделий и элементов небольшого размера, эксплуатируемых в условиях повышенной агрессивности. Следует отметить, что темодиффузионное цинкование полностью исключает водородное и коррозионное растрескивание высокопрочных болтов, полученные покрытия обладают высокой износоустойчивостью и термостойкостью, технология обеспечивает формирование сплошного и равномерного по толщине покрытия на любой поверхности крепежного изделия.
  Анализ результатов натурных и ускоренных коррозионных испытаний образцов показал, что при одинаковой толщине термодиффузионные покрытия на основе цинка в зависимости от условий эксплуатации в 3 - 6 раз выше цинковых гальванических и в 2 – 3 раза выше горячих цинковых.
  Крепежные изделия с термодиффузионным покрытием на основе цинка могут быть использованы при изготовлении строительных конструкций и сооружений из элементов с алюминиевым или цинковым покрытием, кроме того, в автомобильной и автотракторной промышленности, в машиностроении и станкостроении, эти покрытия могут с успехом заменить гальванические цинковые и кадмиевые покрытия.
  Разработанная технология и оборудование для термодиффузионного цинкования крепежных изделий имеет ряд достоинств и преимуществ перед существующими:
  - возможность нанесения равномерного по толщине диффузионного  
    покрытия на всей поверхности крепежного изделия, включая резьбу
    снаружи и внутри;
  - возможность применения как традиционных химических
    (обезжиривание, травление), так и механических методов очистки
    поверхности;
  - возможность нанесения диффузионного покрытия на резьбовые
    крепежные изделия небольшого диаметра (например, М6 и менее);
  - термодиффузионное цинкование высокопрочных болтов полностью
    исключает их водородное охрупчивание и коррозионное
    растрескивание;
  - улучшение физико-механических и технологических свойств
    высокопрочных болтов (повышение пластичности, снижение
    коэффициента закручивания);
 - значительно уменьшены производственные площади за счет применения
   термического обезжиривания и струйно-абразивной подготовки
   поверхности изделий;
 - экономия цинка и снижение трудоемкости по сравнению с горячим
   цинкованием за счет исключения операции механической очистки
   резьбы от излишков цинка;
- функционирование агрегата не приводит к загрязнению окружающей
  среды, практически отсутствуют затраты на нейтрализацию и утилизацию
  отходов производства.
  На основании проведенных исследований был разработан ГОСТ Р 51163 «Покрытия термодиффузионные на крепежных и других мелких изделиях». Общие требования и методы контроля.
  Термодиффузионное цинкование было использовано для защиты от коррозии высокопрочных болтов в конструкции памятника Победы на Поклонной горе, крепежных изделий спортивного комплекса «Аквадром» и автодорожных мостов Московской кольцевой автомобильной дороги.
 

Главная   О компании   Это мы можем   Технологии   Публикации   Патенты   Презентация   Заказчику