N -ый закон бутерброда
Попробуйте намазать один кусочек хлеба хорошо замороженным сливочным маслом, а второй слегка подтаявшим и резко переверните бутерброд. В каком случае масло удержится? Второй бутерброд наглядно объясняет прочность сцепления при термодиффузионном цинковании, вся разница лишь в материалах.
В настоящее время остро стоит проблема увеличения срока службы металлических и железобетонных конструкций. Наиболее эффективным и экономически выгодным на сегодняшний день способом защиты является нанесение защитного цинкового слоя на поверхность изделия.
Увеличенный срок службы оцинкованных изделий позволяет существенно снизить затраты на ремонт и техобслуживание.
Исходя из механизма нанесения и физико-химических характеристик, можно выделить шесть видов цинковых покрытий:
1. Гальванические (электролитические)
Покрытия на поверхность изделий наносят в растворах электролитов под действием электрического тока. Основными компонентами этих электролитов являются соли цинка.
Данное покрытие обладает высокими декоративными, но не достаточно высокими эксплуатационными характеристиками. Оно не образует промежуточных сплавов с основой металла, что делает его неустойчивым к механическим нагрузкам, и имеет ограниченную толщину (5-10 мкм), непригодную для защиты деталей с большим сроком службы.
2. Металлизационные
Покрытия наносят путем распыления струей воздуха или горячего газа расплавленного цинка. В зависимости от способа напыления используют цинковую проволоку (пруток) или порошок цинка.
3. Горячецинковые
Покрытия наносят на изделия методом горячего цинкования -погружение в ванну с расплаво цинком. Покрытия, получаемые методом горячего цинкования , имеют значительную толщину (200 мкм) с образованием промежуточных сплавов, которые повышают силу сцепления покрытия с металлом и обеспечивают изделию многолетний срок службы. Но данный способ не позволяет получать тонкие покрытия с равномерной толщиной, а также не позволяет наносить покрытия на изделия сложной формы и резьбовые соединения, как позволяют это сделать покрытия, относящиеся к пленочным, получаемые электрохимическим методом и называемые гальваническими.
4. Диффузионные
Покрытия наносят на изделия путем их химикотермической обработки при температуре 380—500 °С в порошковых смесях на основе цинка. Сцепление диффузионного цинкового покрытия, основанное на диффузионной связи, превосходит степень сцепления цинковых покрытий, наносимых из расплава цинка (горячим цинкованием) или другими известными методами.
5. Цинконаполненные композиции
Эти покрытия представляют собой композиции, состоящие из связующего и цинкового порошка. В качестве связующих используют различные синтетические смолы (эпоксидные, фенольные, полиуретановые и др.), лаки, краски, полимеры.
6. Комбинированные
Они представляют собой комбинацию цинкового покрытия любого вида, лакокрасочного или полимерного. В таких покрытиях сочетается электрохимический защитный эффект цинкового покрытия с гидроизолирующим защитным эффектом лакокрасочного или полимерного.
Преимущества термодиффузионного оцинкования
Покрытие можно наносить на большинства углеродистых сталей от черных до ст.40, на низколегированные стали, чугун, кованый металл.
Покрытие в точности повторяет поверхность деталей.
Покрытие имеет высокую твердость и обладает высоким сопротивлением абразивному износу.
При проведении цинкования полностью исключается эффект водородного охрупчивания
Температура проведения процесса невелика, поэтому покрытие можно наносить на детали, прошедшие термообработку.
Так как процесс проводится на «сухую», его можно использовать для нанесения покрытий на изделия, полученные методом порошковой металлургии.
Диапазон толщин покрытия от 10 до 110 мкм.
Согласно ГОСТ Р51163-98 коррозионная стойкость термодиффузионного цинкового покрытия в 3-5 раз превышает коррозионную стойкость гальванического и в 1,5-2 раза – горячего цинкового покрытий при эксплуатации в промышленной и морской атмосфере.
Недостатки термодиффузионного оцинкования
Отсутствие декоративных свойств у диффузионного цинкового покрытия. Покрытие от темно-серого до светло-серого цветов без блеска
При методе термодиффузионного цинкования в результате диффузии цинк внедряется в кристаллическую решетку металла, поэтому прочность связи покрытия с основным материалом резко возрастает. Глубина проникновения цинка в покрываемый металл тем больше, чем выше температура и продолжительнее процесс диффузии.
Диффузионные цинковые покрытия на всю толщину покрытия состоят из железоцинковых интерметаллических соединений, обладающих большой твердостью (3360—5250 МПа) что обеспечивает покрытию достаточно высокую сопротивляемость движущимся агрессивным средам, содержащим различные твердые частицы.
Значения микротвердости покрытий
Вид покрытия, марка стали |
Микротвердость, МПа |
Сталь 20 |
2265—2540 |
Диффузионное цинковое |
3360—5250 |
Гальваническое цинковое |
300—380 |
Металлизационное цинковое |
200—280 |
Микротвердость покрытия особенно важна, так как во многом определяет эксплуатационные характеристики цинковых покрытий на резьбовых участках.
Повышенная (по сравнению с гальваническими и металлизационными цинковыми покрытиями) твердость диффузионных цинковых покрытий обеспечивает им достаточно высокую сопротивляемость абразивному износу. Диффузионные цинковые покрытия по сравнению с гальваническими и металлизационными имеют более прочную связь с защищаемым металлом вследствие диффузии цинка в глубь покрываемого металла.
Для диффузионных цинковых покрытий характерно затухание коррозии во времени. вследствии формирования на поверхности цинка, прочно сцепленных нерастворимых продуктов коррозии. Это объясняется меньшей электрохимической активность поверхности железноцинкового сплава, чем чистого цинка. В том время, как на поверхности чистого цинка при воздействии агрессивной среды образуется рыхлые плохо сцепленные продукты коррозии, которые легко смываются атмосферными осадками, потоками при контакте с жидкой коррозионной средой, т.е. коррозионный процесс на поверхности гальванического покрытия идет практически без торможения.
