Термодиффузионное цинкование: защита, которая нравится всем

Термодиффузионная обработка металлических поверхностей цинком (шерардизация) – относительно новый метод обработки металлоконструкций.
Несмотря на это, технология термодиффузии получила широкое распространение в кругу профильных специалистов.

Это обусловлено стабильными защитными свойствами и эксплуатационными характеристиками обработанных изделий.

Термодиффузионное цинкование металла: плюсы и минусы

К бесспорным достоинствам технологии относятся:

• отличное сцепление слоя цинка с поверхностью металла;
• по сравнению с горячим цинкованием — компактность оборудования, возможность работать на небольших площадях;
• низкие трудозатраты, а следовательно, экономичность;
• стойкость покрытия;
• ровность слоя, возможность регулировать его толщину в процессе нанесения;
• безвредность для персонала и окружающей среды;
• практически полная безотходность — оставшиеся после обработки продукты легко утилизируются;
• простота и энергоемкость техники.

Вместе с тем у термодиффузионного цинкования металла есть и недостатки. Изделия, оцинкованные этим способом, проигрывают в эстетике: они имеют тусклый сероватый оттенок. Проблему можно решить нанесением поверх оцинковки декоративного покрытия. Хотя для деталей сугубо технического профиля “мышиный” цвет не имеет принципиального значения.
Гораздо больший минус в том, что возможности цинкования деталей напрямую зависят от размеров камеры. А она, как правило, очень компактна. Следовательно, для защиты крупногабаритного проката эта технология не подходит.

Особенности технологии и сфера применения

Данный способ обработки обеспечивает металлоконструкциям надежную антикоррозийную защиту, а также предупреждает преждевременный износ металла, как следствие – позволяет увеличить срок службы. В основе методики лежит процесс диффузии молекул металла, проводимый при температуре от 400 до 470 °С. За счет этого в поверхностный слой конструкции диффузируют молекулы легирующего вещества – цинка. Особенности процесса термодиффузии прописаны в профильном стандарте – ГОСТ Р 9.316-2006.

Применение данной технологии позволяет создать на поверхности металлоконструкций равномерный цинковый слой. Главной особенностью метода выступает то, что слой цинка является однородным даже на труднодоступных участках обрабатываемой детали (полости, отверстия и т.д.).

Технологию термодиффузии обычно применяют для обработки следующих конструкций и деталей:

• Оградительные конструкции для мостов и дорог;
• Фурнитура, которая используется в мебельной промышленности;
• Арматура, используемая в нефтегазовой промышленности;
• Арматура, которую используют для укрепления железнодорожных полотен;
• Элементы трубопроводов, используемых при создании инженерных коммуникаций и арматура, которую используют в сфере строительства;
• Элементы конструкций линий электропередач;
• Отдельные детали автотранспортных средств.

С помощью термодиффузионного цинкования на металлоконструкциях удается создавать слой цинка минимальной толщины. Поэтому данной обработке допускается подвергать изделия, имеющие незначительные габариты.

Стоит отметить, что обработка деталей при максимальном повышении температуры (до 470 °С) приводит к увеличению интенсивности процесса термодиффузии молекул цинка. Поэтому покрытие не приобретает необходимые эксплуатационные характеристики. Такое покрытие характеризуется низким уровнем антикоррозийной защиты, высокой хрупкостью и высоким уровнем отслаивания цинкового слоя.

Для создания цинкового покрытия необходимой толщины, которое будет обладать высокими защитными свойствами, важно провести ряд дополнительных мероприятий:

• Перед обработкой поверхность металла следует тщательно очистить;
• Нужно создать абсолютную герметичность контейнера, в котором проводится термодиффузионное цинкование;
• В герметичном боксе следует создать инертную и восстановительную среду, поскольку в окислительной среде наносить цинковое покрытие нельзя.

В процессе нанесения цинкового покрытия целесообразно дополнительно добавлять в рабочую среду активаторы (специальные флюсующие элементы).

Технология термодиффузионного цинкования

Как же “работает” термодиффузионное цинкование в Москве? В его основе, как можно догадаться из названия, лежит физический процесс диффузии — проникновения молекул цинка в среду металла. Он происходит под воздействием высокой температуры — от +400 до +470 градусов. Если при холодном цинковании добраться до некоторых участков бывает сложно или невозможно, за счет диффузии покрытие охватывает самые труднодоступные уголки.
При нагревании не рекомендуется доходить до “критичных” 470 градусов — чем выше температура, при которой происходит процесс, тем более слабым становится покрытие. При эксплуатации оно может легко отслоиться, что сведет защитные функции к нулю.

Методы цинкования

Выбранный метод цинкования влияет на конечный результат, так как при каждом способе металлические изделия приобретают различные свойства:

• Толщина защитного слоя. Для габаритных конструкций лучше использовать более толстое покрытие, а мелких деталей необходимо подбирать оптимальную толщину защитного покрытия, не снижающую эксплуатационные характеристики.
• Равномерность. Для мелких деталей важна равномерность укрытия по всей площади, а для габаритных изделий этот параметр не столь важен.
• Прочность удержания защитного слоя на металле. Этот параметр зависит от выбранной технологии цинкования. При использовании горячего и термодиффузионного цинкования соединение металлов происходит на молекулярном уровне, что обеспечивает надежное удержание защитного покрытия.
• Внешний вид. После оцинковки поверхность может становится матовой или глянцевой, а также иметь различные цвета – от темно-серого до голубого.
• Устойчивость к механическим воздействиям. Чем выше уровень защиты, тем надежнее защищены детали от коррозии.
• Самовосстановление. Этот параметр зависит от толщины наносимого слоя.
• Устойчивость к процессам коррозии. На это свойство влияют все факторы – толщина слоя, равномерность нанесения, стойкость к механическим воздействиям и т.д.

Технология цинкования оказывает влияние на эксплуатационные свойства металлоконструкций. В современной промышленности наиболее востребованными являются два метода:

• Горячее цинкование. Предполагает погружение деталей в раствор с расплавленным цинком.
• Термодиффузионное цинкование. Формирование защитного покрытия осуществляется путем помещения деталей в среду с порошкообразным цинком.

Горячее цинкование

При использовании этого технологического процесса металлические детали погружаются в расплавленный цинк.

Оцинкованные таким способом изделия обладают широким спектром эксплуатационных преимуществ. Технология состоит из нескольких этапов:

• Детали, нуждающиеся в обработке, помещаются в зону навески, где они устанавливаются на подвижные траверсы. На них они фиксируются так, чтобы секции было удобно опускать в технологические емкости. При этом при навешивании обеспечивается возможность эффективного контакта с жидкостями, таким образом, чтобы детали не мешали друг другу.
• Перед погружением в цинк детали проходят несколько этапов предварительной обработки – обезжиривание, очистка, травление, удаление остатков кислоты, флюсование. На этом этапе металла немного нагревается, для исключения деформаций при резкой смене температур.
• Сушка и подогрев. В многоступенчатые печи подается чистый подогретый воздух. Он позволяет тщательно удалить с поверхности остатки предварительной подготовки и нагревает детали до необходимой температуры.
• Цинкование. Траверсы с подготовленными металлоизделиями помещаются в закрытую печь, где расположены емкости с расплавленным цинком (его температура около 450 градусов по Цельсию). Печь должна обеспечивать герметичность, чтобы обезопасить работу персонала и исключить попадание в атмосферу газов, которые должны пройти доочистку до выброса в атмосферу. Тепловая энергия от этих печей используется вторично в других технологических процессах.
• После цинкования траверса с навешенными деталями отправляется в зону снятия и сортировки.

Метод горячего цинкования остается одним из самых эффективных, и простых в плане реализации, а также не требует больших экономических затрат. При таком цинковании металлоконструкции обретают оптимальную защиту от коррозии. Преимущества:

• Невысокая стоимость технологического процесса.
• Использование технологических линий с высокой производительностью.
• Возможность выполнять оцинковку крупных и габаритных деталей.
• Толщина защитного слоя может варьироваться в пределах 40-200 мкм.
• Прочность удержания на конструкциях цинкового слоя за счет проникновения молекул цинка в кристаллическую решетку металла.
• Устойчивость конструкций к механическим воздействиям.
• Хорошая способность к самовосстановлению.
• Устойчивость к коррозии.

Есть у этого метода и некоторые недостатки:

• Невозможность делать слой цинка менее 45 мкм.
• Нестабильная равномерность покрытия.
• Внешний вид изделий получается не слишком презентабельным.

Горячее цинкование – оптимальный вариант защиты для габаритных и крупных конструкций, которые нуждаются в надежной и продолжительной защите от коррозии. Его не целесообразно использовать для обработки мелких конструкций, требующих высокой точности по толщине слоя или равномерности покрытия. Таким способом нельзя обработать стационарные металлоизделия вне стен производственного цеха.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

Оборудование термодиффузионного цинкования в Московской области может отличаться по сложности, а следовательно, и по возможностям. Наибольший потенциал имеют не отдельные агрегаты, а линии, на которых деталь или группа деталей проходит пошаговые операции.
Оптимальным оборудованием для предварительной очистки считается дробеструйная установка. Для подачи деталей к печи используются такие элементы, как загрузчик и конвейер. А извлекается уже обработанный прокат при помощи еще одного конвейера — выгружающего. Печь, в которой происходит ключевой процесс, должна обладать повышенной термостойкостью и быть полностью герметичной.

Укомплектованные линии диффузионного цинкования должны также оснащаться сепаратором, вибратором, отсеивателем, емкостями, в которых уже обработанные детали проходят пассивирование и промываются. Финишный пункт линии — приемник готовой продукции.

Цинкование проводится в инертной или восстановительной среде. В камеру могут дополнительно загружаться активаторы, которые выполняют флюсующие функции.

Суть и назначение термодиффузионного цинкования

На заре рождения технологии, более ста лет назад, ее называли шерардизацией — по имени изобретателя, англичанина Шерарда Коупера-Коулза. Позже от длинного и не очень благозвучного термина отказались, сделав упор на процесс. До внедрения термодиффузионного цинкования использовался ненадежный и трудоемкий гальванический метод, имевший много минусов. С ростом технического прогресса, а конкретно — с созданием первых закрытых автоклавов, появилась возможность использовать для оцинкования пары цинка.
Главное и единственное назначение технологии — защита металла. Конечно, даже нанесенный термодиффузионным цинкованием слой не вечен. Он примет на себя удар внешних сред, особенно агрессивных, и постепенно начнет разрушаться. Но это очень медленный процесс, который будет продолжаться не годами, а десятилетиями.

Термодиффузионное цинкование — надежный метод антикоррозионного покрытия

Кроме стопроцентной защиты металл приобретает и другие полезные свойства. В отличие от других методик, при которых линейные размеры заготовок пусть незначительно, но увеличиваются, полученное диффузионным способом покрытие проникает вглубь заготовки, на нарушая ее контуров. Это особенно важно при обработке таких изделий, как решетки с небольшими ячейками.
Надежность метода не снижается в зависимости от сложности детали: термодиффузионное цинкование в Москве одинаково доступно для заготовок с резьбой, внутренними полостями, цельных и сварных.

Достоинства и недостатки технологии

Термодиффузионный метод обработки металла, в отличие от других технологий, имеет ряд очевидных преимуществ:

• Цинковое покрытие ложится равномерно, а поверхность приобретает хорошую адгезию и стабильные защитные качества.
• Технология является экономически выгодной, поскольку для ее применения не нужны крупные производственные площади, а затраты на электричество и трудозатраты минимальные.
• Поскольку диффузионная обработка проката проводится в герметичных боксах, эта технология характеризуется химической и токсической безопасностью, а также является экологически чистой. Более того, рабочий процесс исключает вероятность получения специалистами термических ожогов.
• Очистка поверхности изделий после обработки слоем цинка осуществляется без применения кислот и прочих химически агрессивных составов.
• Есть возможность регулировать толщину цинкового покрытия, причем – в широком диапазоне в зависимости от установленных требований.
• Отходы, которые образуются при термодиффузионном цинковании, легко поддаются утилизации, которая проводится по стандартной схеме, исключая опасность для здоровья человека.
• Диффузионное цинкование металлических поверхностей проводится на оборудовании, которое характеризуется простотой в управлении и обслуживании.
• В отличие от других технологий, применяемых для обработки металлоконструкций цинком, термодиффузионное покрытие проводится при щадящей температуре.

Сравнительный анализ коррозионной стойкости

Несмотря на множество достоинств, данная технология также имеет некоторые недостатки, среди которых:

• Поверхность после обработки имеет неэстетичный серый цвет. Для повышения привлекательности покрытия на предварительно созданный слой цинка необходимо нанести дополнительный декоративный слой. Однако возможность нанесения декоративного слоя не предусмотрена требованиями действующих ГОСТов. Поэтому если декоративные свойства для оцинкованных деталей не выступают первостепенными, серый цвет изделия не считается недостатком.
• Технологию можно применять только в отношении изделий, размеры которых не ограничиваются объемом печи нагрева и не превышают габариты самого герметичного бокса.

Требования ГОСТ р 9.316-2006 к термодиффузионным цинковым покрытиям

Стандарт р 9.316-2006 не только определяет особенности процесса, но и разделяет термодиффузионные цинковые покрытия на классы в зависимости от их толщины. Самые тонкие, толщиной не более 9 мкм, относятся к первому, насчитывающие от 40 до 50 мкм — к последнему, пятому. При желании на металле можно “нарастить” и более толстый слой, но в подобном случае изделие уже будет выходить за рамки ГОСТа.
Этим же стандартом выводится список дефектов, при которых покрытие считается некачественным. На поверхности цинкового слоя не допускается образование

• выпуклостей,
• трещин,
• пустот,
• непокрытых участков,
• инородных частиц,
• пузырей,
• отслоений.

При наличии этих дефектов изделие после термодиффузионного цинкования в Московской области подлежит выбраковке.

Что такое цинкование

Цинкование – это нанесение на поверхность металлических изделий тонкого слоя цинка, защищающего конструкции от процессов коррозии. Оцинковка может осуществляться различными способами – от простого покрытия поверхности цинковым составом до соединения металлов диффузным методом.

За счет особых свойств цинка при контакте оцинкованных металлоконструкций с кислородом на поверхности образуется высокоплотная и прочная пленка, обеспечивающая:

• Защиту от проникновения к металлу атмосферного кислорода;
• Протекцию от механических воздействий.

После оцинковки металлоконструкции находятся как бы в прочной оболочке, которая не пропускает воздух, не допуская тем самым коррозию.

Кроме того, цинк обладает таким свойством, что при малейшем повреждении защитного слоя на поверхности образуется новой защитный слой, во время контакта цинка с воздухом. Такая защита считается самовосстанавливающейся.

А при интенсивном повреждении цинкового слоя, ржавление металла будет происходит значительно медленнее. Это обусловлено наличием гальванической пары, в которой более активным металлом является цинк. Он и коррозирует раньше, замедляя процессы ржавления менее активного железа.

Выгодные отличия термодиффузионного цинкования перед “конкурентами”

Данная методика цинкования имеет немало преимуществ перед другими. В отличие от покрытия, полученного горячеоцинкованным способом, термодиффузионное прослужит в два раза дольше. А гальваническое проигрывает ему в стойкости минимум в три раза! По сравнению с горячим цинкованием в атмосферу не выделяются вредные испарения. Другой недостаток горячего способа — в невозможности регулировать толщину слоя. Для термодиффузионного можно формировать слой определенного количества микрон.

Термодиффузионное цинкование изделий

Несмотря на то, что термодиффузионное цинкование не применяется для крупногабаритных изделий, перечень деталей, подходящих для него, очень широк. Это:

• строительная и ж/д арматура,
• элементы мостовых и дорожных конструкций,
• фитинги,
• мебельная фурнитура,
• детали для авто,
• комплектующие для монтажа линий электропередачи.

Термодиффузионное цинкование метизов

Не менее часто методика применяется для обработки мельчайших метизов, так как их гальваническое или горячее цинкование может выполняться с большой долей погрешностей. При термодиффузионном исключается такое негативное последствие, как водородное охрупчивание. Его удается избежать опять же благодаря глубокому проникновению частиц цинка в структуру металла.

Почему у нас заказывают термодиффузионное цинкование?

Предлагая нашим клиентам термодиффузионное цинкование в Москве, мы гарантируем им максимально выгодные условия сотрудничества:

• оперативное исполнение заказов;
• работу с прокатом любой сложности;
• низкие цены;
• реальные, а не мифические скидки при обработке крупных партий;
• быструю доставку в любую точку столицы и области.

В нашем автопарке разнообразные единицы транспорта, в том числе для единовременной доставки большого объема проката.

Термодиффузионное цинкование от 26 руб./кг

Если ваш заказ измеряется тоннами, мы готовы предложить вам поистине революционную скидку на цинкование килограмма проката — от 26 рублей. Подробно ознакомиться с ценовой политикой компании вы можете в разделе “Стоимость”. Это фиксированные и действительно работающие, а не взятые “с потолка” цены.
На стоимость проекта могут повлиять срочность заказа и другие факторы. Окончательную сумму наши менеджеры назовут в телефонном разговоре или когда получат вашу онлайн-заявку. При выборе второго способа оформления не забудьте указать координаты для связи.