Термодиффузионное цинкование: описание и преимущества

Экологически чистая технология термодиффузионного цинкования на ООО «НПО «Защита металлов» (стр. 1 из 2)

Министерство Науки и образования Украины

Донецкий Национальный Технический Университет

РЕФЕРАТ

На тему:

«Экологически чистая технология термодиффузионного

цинкования на ООО «НПО «Защита металлов»

Выполнил

ст.гр. ЭО02а

Петренко А.С.

Проверил

проф. Стонога И.Р.

Донецк-2008

Содержание

Введение.

1. Обзор деятельности ООО «НПО «Защита металлов».

2. Технология термодиффузионного цинкования. Преимущества покрытия, получаемого по методу термодиффузии.

3. Экологическая чистота метода.

Заключение.

Введение

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение «Защита металлов» было основано в 1992г. Основным направлением деятельности компании является повышение стойкости металлических изделий с помощью диффузионных упрочняющих покрытий.

Компания является первым предприятием Украины, освоившим массовое производство изделий с диффузионным цинковым покрытием. В настоящее время объем производства превысил 200 тонн в месяц. Изделия с диффузионными покрытиями, обработанные на оборудовании НПО «Защита металлов», были поставлены в более чем 30 стран ближнего и дальнего зарубежья.

Обратите внимание

Высокое качество выпускаемой продукции было отмечено общенациональными дипломами и наградами.

Компания работает в тесном сотрудничестве с ведущими производителями Украины, России и Европейского Союза (Болгария, Польша).

Основным потребителем продукции нашей компании являются предприятия машиностроения, горнодобывающей, коксохимической и нефтегазодобывающей отраслей, а также энергетики, связи, электропромышленности, строительства и сельского хозяйства.

В настоящее время НПО «Защита металлов» является единственным на Украине производителем, освоившим массовый выпуск метизов с термодиффузионным цинковым покрытием.

Собственными силами и с привлечением научно-исследовательских организаций на предприятии разрабатываются и внедряются новые технологические процессы, осуществляется постоянное совершенствование техники и технологии.

За время своей деятельности компания ООО «Защита металлов» получила несколько сертификатов и наград.

1. Обзор деятельности ООО «НПО «Защита металлов»

Основными направлениями деятельности НПО «Защита металлов» являются:

1. Оцинкование продукции, предоставляемой заказчиком.

2. Производство оборудования для термодиффузионного цинкования.

Далее приведен перечень продукции, производимой компанией на постоянной основе. Однако, технологические возможности оборудования ООО «НПО «Защита металлов» позволяют наносить покрытия на изделия любой формы и конфигурации.

Таблица 1. Базовый перечень продукции:

ООО «Научно-производственное объединение «Защита металлов» является производителем и поставщиком оборудования для термодиффузионного цинкования и порошковой смеси для цинкования.

Важно

С оборудованием поставляется смесь для цинкования, из расчёта цинкования ~ 1 тонны метизов; в последующем обеспечивается бесперебойная поставка смеси в любых количествах, что позволяют производственные мощности ООО «Научно-производственное объединение «Защита металлов».

При поставке оборудования специалисты ООО «Научно-производственное объединение «Защита металлов» курируют запуск оборудования и освоение технологии на производственных площадях заказчика.

В настоящее время выпускаются три модификации установок для термодиффузионного цинкования малогабаритных изделий, с размерами рабочего пространства 200х800 мм, 300х900 мм и 400х1200 мм, объемами загрузки 50-70 кг, 150-200 кг и 300-400 кг и максимальной потребляемой мощностью 12 кВт, 36 кВт и 50 кВт соответственно. Продолжительность одного цикла цинкования составляет 2-4 часа. Расход цинкового порошка на формирование 1 мкм — 7 г на 1 м2 поверхности изделия.

В комплект оборудования входит установка ТДЦ и шкаф управления. По требованию заказчика возможна поставка разделителя — аппарата для отделения оцинкованных изделий от рабочей смеси. Комплекс оборудования по нанесению термодиффузионного покрытия компактен и прост в эксплуатации (занимаемая площадь 25-30 м2). Один человек способен оперировать на пяти установках одновременно.

2. Технология термодиффузионного цинкования. Преимущества покрытия, получаемого по методу термодиффузии

Диффузионное цинкование – это один из наиболее перспективных способов нанесения защитных покрытий на стальные, чугунные или медные изделия. Эти покрытия имеют свойства не достижимые другими видами цинкования и поэтому являются особенно предпочтительными в ряде областей эксплуатации.

Диффузионные цинковые покрытия состоят из слоев железо-цинк (от 7 до 20% железа) образующихся путем термохимической диффузии цинка в поверхность изделий в процессе их нагревания в присутствии цинкового порошка.

Покрытия имеют тускло-серую матовую поверхность, точно воспроизводят профиль изделий, в том числе полых и изделий сложной формы (резьбы, маркировка). Такое свойство покрытий, как равномерность, делают их очень удобными для защиты резьбовых поверхностей. Сопряженные детали не нужно механически обрабатывать (прорезать резьбу после нанесения покрытия).

Покрытия, полученные методом диффузионного цинкования, имеют существенные преимущества по сравнению с покрытиями, полученными методом горячего цинкования, так как процесс протекает при более низких температурах и это позволяет цинковать термообработанные, в том числе пружинные стали, без потери их механических свойств.

Слои сплавов покрытий, полученные в порошке цинка, имеют самую высокую твердость из всех известных цинковых покрытий и низкий коэффициент скольжения, поэтому покрытия хорошо противостоят абразивному износу и деформации, гайки не ослабевают в процессе эксплуатации.

Диффузионное цинковое покрытие является жаростойким.

Совет

Гладкая матовая поверхность служит прекрасной основой для прочного сцепления с краской, резиной, клеем, не требуя при этом специальных грунтовых покрытий. Окрашивание после диффузионного цинкования обеспечивает защиту, превышающую суммарный срок службы двух покрытий (цинкового и краски), если их применять независимо.

Поскольку процесс диффузионного цинкования сухой, то он очень удобен для деталей, полученных спеканием, и для небольших узлов, которые можно цинковать в собранном виде.

Для удовлетворения изложенных потребностей было разработано и изготовлено специальное технологическое оборудование, позволяющее цинковать 200 тн метизов в месяц и разработаны технические условия «Крепёжные и другие изделия с термодиффузионным цинковым покрытием» ТУ У 28.5-31831164-002-2004.

Рисунок 1. Установка термодиффузионного цинкования.

Испытания, проведенные ведущими мировыми исследовательскими институтами, показали высокую коррозионную стойкость термодиффузионного цинкового покрытия.

В сравнении с другими видами цинковых покрытий коррозионная стойкость термодиффузионного покрытия выше, чем у аналогичного показателя горячего цинкования в 1,5-2 раза, а гальванического в 3-5 раз при одинаковой толщине.

А если учесть то, что толщина термодиффузионного цинкового покрытия при необходимости может достигать 100 мкм, а скорость коррозии диффузионного слоя ниже, чем у гальванического и горячего цинка, срок службы изделий, подвергнутых термодиффузионному цинкованию, увеличивается в десятки раз.

Коррозионная стойкость железоцинковых фаз диффузионного цинкового покрытия даже выше, чем у чистого цинка в первую очередь за счет участия в пассивации покрытия ферритов цинка (ZnFeO2, ZnFe2CО4) наряду с ZnO . Выводы термодинамики подтверждаются сравнительными коррозионными испытаниями гальванических, горячецинковых и диффузионных цинковых покрытий.

Так, во всех случаях скорость коррозии убывает обратно пропорционально квадратному корню от времени выдержки, т.е. лимитируется диффузией кислорода через пассивационную пленку. Скорость коррозии для диффузионных цинковых покрытий минимальна.

Обратите внимание

Сопоставление данных по времени, прошедшего до появления «красной» ржавчины и стационарного потенциала корродирующего образца показало, что защитные свойства цинкового покрытия определяются не только его электрохимическими свойствами, но и способностью покрытия к химическому растворению, а поскольку в диффузионном цинковом покрытии присутствуют интер-металлиды цинка, скорость растворения которых намного меньше, чем продуктов коррозии цинка, что и объясняет более высокую степень катодной защиты диффузионных цинковых покрытий.

Таблица 2. Сравнительные характеристики цинковых покрытий

3. Экологическая чистота метода

Источник: http://MirZnanii.com/a/190822/ekologicheski-chistaya-tekhnologiya-termodiffuzionnogo-tsinkovaniya-na-ooo-npo-zashchita-metallov

Термодиффузионное цинкование металла

Термодиффузионное цинкование – это технологический процесс, в ходе которого на поверхности железа формируется цинковое покрытие толщиной 5-100 мкм. Это возможно благодаря переходу атомов цинка в паровую фазу и их дальнейшему проникновению в железную подложку. Для термодиффузионного метода характерна высокая адгезия.

Покрытие идеально повторяет форму изделий – в частности сложных, фигурных, с пустотами, а также – контуры резьбы. Последняя после обработки не нуждается в проточке.

Преимущества термодиффузионного цинкования металла

Методика популярна в промышленности, цинкование с успехом применяется на различных металлических поверхностях. На крупных заводах процедуре подвергаются любые изделия и заготовки из металла.

Преимущества термодиффузионного покрытия :

  • Образующийся в результате обработки слой существенно увеличивает срок службы металла, обеспечивая ему механическую и электрохимическую защиту, коррозионную стойкость.
  • Метизы становятся более твердыми и менее подверженными абразивным разрушениям.
  • В ходе обработки в поверхностные слои металла не проникает водород, неизбежно вызывающий хрупкость материала.
  • Детали в процессе цинкования между собой не склеиваются.
  • Обработка полностью безвредна для человека; образующиеся в ее результате отходы утилизируются обычным способом, они не представляют опасности для окружающей среды.
  • Низкая стоимость, особенно – в сравнении с высоким качеством и надежностью термодиффузионного цинкового покрытия .

Этапы процесса

Технологический цикл включает несколько последовательных операций. Каждая одинаково важна и требует ответственного подхода:

  • Механическая очистка метизов от загрязнений (ржавчины, окалины), обезжиривание. Применяется оборудование для пескоструйной, ультразвуковой очистки.
  • Оцинкование деталей в специальном контейнере.
  • Финишная обработка – нанесение защитных слоев, окрашивание, пластификация и т.п.
  • Сушка готового изделия.

Процедуру нельзя назвать сложной, но ее выполнение обязательно предполагает использование специального оборудования и высокой температуры – 290-400 градусов. Более точный уровень определяется типом обрабатываемого изделия и маркой стали.

Компания «Цинкор» оказывает услуги по нанесению цинкового покрытия термодиффузионным способом. Все метизы после обработки отличаются прочностью и высоким качеством защитного слоя, устойчивостью к вредному воздействию.

Источник: http://cinkor.ru/uslugi/termodiffuzionnoe-tsinkovanie/

Технология термодиффузионного цинкования — технологические этапы и особенности

Существует несколько способов защиты стали от коррозии. Среди электрохимических технология термодиффузионного цинкования (другое название – «шерардизация») считается самой эффективной. Что она собой представляет, каковы ее преимущества и основные этапы работы – тема предлагаемой статьи.

В ГОСТ сказано, что технология термодиффузионного цинкования применяется при обработке образцов из стали, меди и чугуна. Однако это не единственно возможные варианты. Она была опробована и на ряде других металлов и сплавов; результат – положительный.

Особенности термодиффузионного цинкования

Плюсы технологии

  • Двойная защита основы – электрохимическая + механическая.
  • Степень антикоррозийной устойчивости – максимальная.
  • Исключается риск появления «водородной хрупкости».
  • Полное сохранение формы и рельефа образца.
  • Возможность регулирования толщины цинкового слоя в большом диапазоне (как правило, 6 – 50 мкм, хотя и это не предел; превышение обговаривается с заказчиком).
  • Минимальные затраты на стадии подготовки изделия к обработке.
  • В процессе цинкования температура в печи повышается до уровня не более 500 0С, следовательно, расход эл/энергии существенно ниже, чем при осуществлении ряда других методик, предусматривающих термообработку изделий.
  • Простейшая технология утилизации отходов.
Читайте также:  Покраска мебели: с чего начать и какую краску выбрать?

Минус

Практическая реализация технологии термодиффузионного цинкования возможна лишь в условиях большого производства. В быту она неприменима, так как предполагает наличие специфического (дорогостоящего) оборудования.

Технологические этапы термодиффузионного цинкования

Механическая обработка основы

Способы и оборудование выбираются исходя из габаритов образцов, их формы, рельефности, степени загрязнения и ряду других параметров. В масштабах производства это, как правило, пескоструйные, дробеметные, ультразвуковые установки.

Помещение изделия в емкость (контейнер)

В резервуар добавляется смесь с повышенным содержанием цинка. Ее рецептура, масса определяются ТУ на готовую деталь. В первую очередь – требуемой толщиной защитного слоя. Одно из условий проведения термообработки – герметичность контейнера.

Непосредственное цинкование

Оно проводится при высоких температурах. Для этого контейнер помещается в специальную печь, и ему одновременно с нагревом придается вращение. Такая обработка позволяет получить максимальную однородность цинкового слоя по всей площади образца. В зависимости от условий (температура, скорость) процесс длится в пределах 2,5±0,5 часа.

Охлаждение

После завершения цинкования контейнер извлекается из печи. Разгерметизация емкости возможна при достижении значения ее температуры 60 ºС и менее. Только после этого производится выемка детали.

Очистка заготовки

Задача – удалить приставшие к основе фракции порошка.

Фосфатирование

Оно проводится в соответствие с ГОСТ №№ 9.305 и 9.402 в зависимости от вида дальнейшей обработки детали. Проще говоря, подо что она готовится – покраску или иное.

Доп/обработка поверхности

Ее специфика определяется заданными ТУ на образец.

После проведения всех указанных мероприятий осуществляется контроль качества.

В статье рассмотрены лишь общие вопросы, касающиеся термодиффузионного цинкования. Тем, кто хочет разобраться с данной технологией более подробно, автор рекомендует изучить ГОСТ № Р 9.316 от 2006 года.

Источник: http://ISmith.ru/metal/texnologiya-termodiffuzionnogo-cinkovaniya/

Отличная идея Мелуина: термодиффузионное оцинкование

Обернуть пагубные процессы во благо – эта человеческая способность не перестает удивлять. Так образование гальванических пар, главных виновников коррозийности, с пользой применяют для создания батарей и аккумуляторов.

Вот только саму коррозию при этом еще никто не отменял. Самопроизвольное разрушение металлов приводит ежегодно к миллиардным убыткам. Не удивительно, что светлейшие умы человечества на протяжении многих десятилетий работали над этой проблемой.

Что мы имеем на сегодняшний день?

Основным методом борьбы с коррозией является покрытие изделий всевозможными защитными напылениями. Из металлических покрытий пальму первенства уверенно удерживает цинк. Невысокая стоимость в комплексе с большим химическим потенциалом обезопасили цинковые покрытия от конкуренции намного лет вперед.

К истории вопроса

Идея покрывать металлические изделия расплавленным цинком пришла в голову французскому химику Мелуину в далеком 1742 г. После успешной презентации изобретения во Французской Королевской Академии, метод оцинкования взяли на вооружение.Уже к 1850 г. только в одной Великобритании для защиты от коррозии использовалось более 10 000 т цинка в год.

Термодиффузионное оцинкование известно с 1742 года, однако признание методу пришло на сто лет позже

Со временем метод оцинкования металлоконструкций получил множество вариаций, на сегодняшний день широко используется 4 из них: термодиффузионное, холодное, горячее и гальваническое оцинкование. Самым надежным из них, с полной уверенностью, можно назвать термодиффузионное оцинкование.

Металлоконструкции, обработанные по данной технологии, наиболее стойки и долговечны даже в очень агрессивной среде. Применяется она с начала ХХ века с легкой подачи английского ученого Шерарда Каупер-Колса. Но первые испытания показали, что метод хорош, но малопроизводителен.

Важно

Поэтому на протяжении многих десятилетий он находился в тени гальваники и горячего цинка. Исправить подобную несправедливость пытались немцы, а затем и русские, но начало Второй мировой войны положило конец их исследовательской деятельности.

Новая эра термодиффузионного оцинкования наступила в начале 90 –х годов прошлого столетия и длиться по сей день.

Суть метода

Данный метод борьбы с коррозией основывается на способности диффузии цинка (переход атомов) в металлическую подложку под воздействием высоких температур.

При этом поверхностные слои подложки превращаются в железно-цинковый сплав сложной фазовой структуры.

В последствии, благодаря высокому электроотрицательному потенциалу, при негативном воздействии среды, сплав медленно растворяется и защищает, тем самым, всю конструкцию.<\p>

Термодиффузионное оцинкование применяется для:

  • оцинкования автодеталей, мебельной фурнитуры;
  • оцинкования метизов;
  • оцинкования труб, деталей трубопроводной и нефтяной арматуры;
  • оцинкования арматуры линий электропередач, элементов железнодорожных путей и контактной сети;
  • оцинкования дорожных и мостовых ограждений.

Процесс оцинкования

Процесс нанесения термодиффузионного покрытия – это определенный технологический цикл, разбитый на 4 этапа:

1 этап

Подготовка поверхности цинкуемой детали – один из важнейших факторов, влияющих на качество термодиффузионного покрытия. Мероприятия по устранению дефектов поверхности в большинстве случаев реализовываются еще на стадии изготовления изделий.

Что касается удаления масляных и жировых загрязнений, то оно осуществляется путем обработки металлической поверхности органическими растворителями и специальными моющими средствами.

В борьбе с ржавчиной и окалиной оптимальна абразивоструйная обработка.

2 этап

Совет

Процесс оцинкования осуществляется в специализированной печи. Термодиффузионная печь представляет собой цилиндрический контейнер (длина от 900 до1500 мм, диаметр 300—500 мм), совершающей обороты вокруг своей оси (2—10 об.

/мин) и ТЭНов- нагревательных составляющих (15—30 кВт), расположенных вокруг контейнера. Продолжительность процедуры оцинкования составляет 90-180 мин.

Первоначально детали вместе с насыщающей смесью разогреваются до заданной температуры, после чего собственно и происходит диффузия атомов цинка на поверхность деталей.

Стоит отметить, что толщина термодиффузионного покрытия может варьироваться в зависимости от продолжительности процесса, температуры, а так же процентного содержания цинка в насыщающей смеси.

Как показывает практика, в большинстве случаев применяется два варианта толщин: так называемые «малые» (15—40 мкм) и «большие» (40—150 мкм).

Первые применяются для оцинкования резьбовых соединений и крепежа, а вторые – для защиты деталей машиностроения и элементов железнодорожных путей.

3 этап

Третий этап представляет собой совокупность мер, способствующих дополнительному укреплению конструкций, приданию им декоративных качеств. Так добавление пластификаторов улучшает огне-, свето- и термостойкость конструкции.

Окрашивание является не только декоративной мерой, но очередным средством защиты от коррозии. Пассивационный слой так же выполняет антикоррозийную функцию. А вот вибровыглаживание оцинкованных изделий носит исключительно «украшательную» функцию.

Шлифовка деталей с абразивом в специальных вибраторах осуществляется ради придания изделиям благородного полуматового блеска.

4 этап

Обратите внимание

Оцинкованные предметы подлежат сушке. Ее правильный процесс – завершает антикоррозийные мероприятия.

Преимущества и недостатки термодиффузионного оцинкования

Преимущества метода:

  • высокие показатели препятствия коррозии (до1500 часов в камере соляного тумана, что в 3—5 раз выше, чем у гальванических покрытий);
  • покрытие воссоздает профиль поверхности конструкции в полном объеме;
  • покрытие отличается более высокой твердостью, в отличие от прочих цинковых покрытий;
  • температура процесса сравнительно невысока, что позволяет применять термодиффузионное оцинкование для обработки пружинных деталей и пористых изделий;
  • минимальные затраты на подготовку поверхности к оцинкованию;
  • возможность варьирования толщины покрытия от 15 до 150 мкм;
  • процесс экологически безопасен и не требует обустройства специальных очистных сооружений.

Недостатки метода:

  • сравнительно невысокий уровень производительности, ограниченный объемами реторт;
  • при открытии печи происходит незначительный выброс вредной цинковой пыли;
  • диффузионное цинковое покрытие лишено декоративных качеств.

Область применения 

Согласно существующим Строительным нормам и правилам, термодиффузионные цинковые покрытия являются наиболее надежными в области предохранения металлических конструкций от коррозии.

Объекты, прошедшие процесс термодиффузионного оцинкования, успешно используются при строительстве крупных, металлоёмких сооружений, а так же в автомобильной, автотракторной промышленности, машиностроении и станкостроении.

Диана Джаноян, специально для www.Equipnet.ru

Фотографии с сайта businessoffers.ru, vipdoski.ru,  metaprom.ru.

Источник: https://www.equipnet.ru/articles/hi-tech/hi-tech_350.html

Цинкование деталей, и какими преимуществами обладает термодиффузионный процесс

Применение процесса термодиффузионного цинкования дает возможность получить на любой металлической поверхности определенный защитный слой. В результате срок эксплуатации материала вырастает на порядок, а прочность повышается в разы .

Цинковое покрытие обеспечивает металлической заготовке несколько видов защиты:

  1. Электрохимическую;
  2. Механическую.

Этот способ получил большую популярность в самых разных промышленных отраслях. Технологический процесс термодиффузионного цинкования прошел много испытаний на разных заготовках, изготовленных из разных видов стали.

Безусловно, чтобы проводить цинкование металлов, необходимо иметь специальное оборудование, которое может функционировать при очень высокой температуре.

Нюансы технологического процесса

Этот метод не относится к особо сложным, но для его применения необходимо создавать высокую рабочую температуру. Для этой цели была создана специальная аппаратура.

Прежде чем начать обработку детали, поверхность необходимо хорошо очистить. Масляные следы можно удалить, используя, дигрейзер.

Деталь, покрытая ржавчиной, имеющая много окалины, отлично чиститься дробометной установкой.

Кроме упомянутых выше очищающих устройств, чтобы удалить грязь с заготовки, применяются и другие методы обработки:

  1. Пескоструйная;
  2. Ультразвуковая.

После очищения поверхности деталь загружается в металлическую тележку особой конструкции.

Перед началом обработки деталь обязательно взвешивают. Цель этой операции заключается в определение необходимого количества смеси, которое потребуется для процесса цинкования.

Таким образом, можно будет наносить точное количество смеси, учитывая вес детали, ее габариты и объем приготовленного раствора.

Важно

Стандартный слой цинка для многих типов металлов равняется примерно пятидесяти микронам. Технологический процесс выглядит достаточно просто, однако, исполнитель должен обладать некоторыми специфическими знаниями и определенным опытом.

На больших предприятиях практически все металлические детали подвергаются цинкованию.

Очищенную деталь после взвешивания отправляют в специальную муфельную печь, предназначенную для проведения термодиффузионного цинкования.

Температура печи иногда превышает 400 градусов. В принципе, температурный режим подбирается с учетом:

  • Формы;
  • Габаритов;
  • Марки стали;
  • Применяемых стандартов.

Среднее время цинкования длится два часа. Этот временной показатель зависит от мощности применяемого оборудования. Влияет также и состав смеси при выполнении операции.

Цинкование можно проводить только в промышленных условиях, так как дома просто невозможно установить специальное оборудование, имеющее очень большие размеры.

Очень важно, чтобы при термодиффузионном цинковании контейнер, куда были уложены детали, обязательно находился в постоянном вращении.

После цинкования поверхность должна быть подвергнута процессу пассивации. В результате этой дополнительной обработки оцинкованная поверхность получает еще одну защиту от атмосферного воздействия.

Читайте также:  Защита от коррозии: промышленные и бытовые способы (+32 фото)

Для удаления оставшихся заусенцев выполняется галтовочная операция. Деталь становится гладкой с абсолютно ровными краями.

Финишная операция заключается в тщательном высушивании детали.

Преимущества метода

Термодиффузионное цинкование позволяет обрабатывать различные виды метизов. Изделия получают повышенную устойчивость к коррозии, если, конечно, толщина слоя цинка соответствует технологическим требованиям. Благодаря тому, что покрытие повторяет контур, а также форму метизов, они становятся намного прочнее и выглядят более привлекательно.

После проведения термодиффузионного цинкования значительно увеличивается твердость детали. Появляется высокая устойчивость к абразивному воздействию.

Такой технологический процесс показывает большую эффективность для большинства метизов, причем, затраты цинкования будут минимальными.

Совет

Безусловно, специальное оборудование потребует определенных денежных вложений, но они очень быстро окупятся.

Еще одним характерным преимуществом цинкования можно назвать высокую адгезию. Процесс отвечает всем экологическим требованиям современности.

Недостатки

При большом количестве преимуществ, у этого метода существуют и отрицательные стороны.

Прежде всего, у этого способа низкая производительность, если сравнивать с аналогичными технологическими процессами цинкования деталей.

Термодиффузионное цинкование не подходит для декоративного покрытия. Дело в том, что после окончания операции первоначальное покрытие меняет свой цвет и приобретает некрасивый мышиный оттенок.

Надо сказать, что после проведения термодиффузионного цинкования происходит образование аэрозолей, в которых содержится цинковая пыль. Она наносит вред здоровью человека.

Но даже имея такие недостатки, методика остается востребованной и активно используется крупными промышленными предприятиями.

Где применяется термодиффузионное цинкование

Большие промышленные предприятия при обработке металлов обязательно проводят цинкование заготовок, чтобы создать на поверхности металлических изделий, защитный слой.

Такая большая популярность метода, связана с минимумом специального оборудования и простотой обслуживания.

Обработанные детали становятся более твердыми, увеличивается срок их эксплуатации.

Очень часто данная методика применяется при обработке крепежных устройств, нашедших применение в строительной отрасли.

Благодаря низкой стоимости оборудования цинкование получило огромную популярность. Значительно улучшаются эксплуатационные свойства заготовок, что очень важно для готового изделия.

Термодиффузионное цинкование применяется для автомобильных деталей, им обрабатывают различные виды арматуры.

Цинком покрываются фитинги, любые резьбовые заготовки.

Слой цинка отлично покрывает детали, имеющие много глухих и сквозных отверстий. Практически вся мебельная фурнитура имеет цинковое покрытие.

Благодаря такому покрытию образуется защитный слой на деталях мостовых ограждений. Цинк защищает контактные и железнодорожные сети.

Сегодня, эта методика считается наиболее эффективной и экономически обоснованной.

Источник: https://stanok.guru/metalloobrabotka/termoobrabotka-metalla/chto-takoe-termodiffuzionnyy-process-cinkovaniya.html

Термодиффузионное цинкование металла от коррозии: требования ГОСТ, описание технологии

Впервые термодиффузионное цинкование металла было применено в начале XX века английским изобретателем Шерардом. Какое-то время методика использовалась широко, но теперь уступила место другим, более технологичным способам. Но в последние два десятилетия ее снова начали применять.

По типу данный вид цинкования относится к анодным. Защитный слой надежно защищает материал от коррозии, поскольку железо и цинк соединены посредством диффузии. В результате оцинковка не отслаивается, хорошо выдерживает механические удары и деформации, не скалывается.

В России технология термодиффузионного цинкования стандартизируется по ГОСТ, в других странах существуют аналоги.

к содержанию ↑

Стандартизация технологического процесса по ГОСТ

В России термодиффузионное цинкование регламентируется ГОСТ Р 9.316-2006. Он включает в себя 5 классов покрытий, различающихся по толщине: от 5 до 50 мкм. Возможна дополнительная обработка маслом, воском, ЛКП и другими. Аналогами российской стандартизации являются ASTM B633, BS4921:1988 и ASTM B695.

к содержанию ↑

Описание технологии

Термодиффузионное цинкование — это технологический процесс замкнутого типа, который выполняется поэтапно:

  1. изделие подготавливают к процедуре посредством дробометного, пескоструйного ли ультразвукового устройства, это максимально важно для деталей после термической обработки, на поверхности которых образовалась окалина;
  2. подготовленные изделия опускаются в емкость с насыщающей смесью;
  3. установка термодиффузионного цинкования осуществляет процесс формирования на изделие цинкового слоя, среднее время обработки – 2 часа;
  4. изделия разгружаются из контейнера, остатки насыщающей смеси очищаются, и выполняется пассивирование;
  5. готовые изделия остывают.

Если в технологическом процессе производства предусмотрено дополнительное покрытие, то изделия необходимо осуществить пассивирование еще раз. Эта процедура выполняется для предотвращения появления белых коррозийных образований на поверхности детали в условиях высокой влажности воздуха, морской воды или многочисленных циклов образования конденсата и его высыхания.

Для того чтобы цинковое покрытие получилось качественным, необходимо придавать всем технологическим этапам равное значение. Оборудование производится стандартных размеров.

Если на производстве предстоит обработка деталей особых размеров, установка изготавливается под заказ.

Обратите внимание

В ТУ определяются габариты печей и емкости (муфель или закрытая реторта), а также мощность оборудования в линии с указанием пропускных возможностей дробометного устройства, сушки и модуля для пассивирования.

Суть технологии в том, что однокомпонентная цинковая насыщающая смесь для термодиффузионного цинкования насыщает поверхность металла, формируя однородное покрытие. Процесс может выполняться при температурном режиме от 290 до 450 градусов С. Выбор значений зависит от вида заготовок, марки металла и технических требований. 

к содержанию ↑

Технические преимущества

Метод термодиффузионного цинкования вспомнили благодаря многим его преимуществам:

  • формирование максимально стойкого к коррозии покрытия, его уровень идентичен 1500 часов нахождения в испарениях соляной кислоты;
  • покрытие безошибочно повторяет геометрию детали, вплоть до мельчайших элементов: маркировка, резьба или рельеф;
  • в результате применения данной технологии получается чрезвычайно твердое покрытие, которое максимально устойчиво к истиранию и абразивному воздействию;
  • попадание водорода в цинковый слой – минимально, поэтому водородная хрупкость не является его характеристикой;
  • детали не склеиваются в процессе цинковки между собой;
  • отсутствие уплотнений и изменения толщины покрытия в местах соединений и углублений;
  • температурный режим методики низок, в сравнении с другими методиками, что позволяет работать даже с пружинными элементами и деталями после закалки;
  • технология применима к деталям из пористого металла, изготовленным по порошковой методике и собранным узлам;
  • при нанесении дополнительных покрытий из пластика, лака или резины установлена высокая степень адгезии;
  • поверхность металла не нуждается в тщательной очистке, допускаются небольшие пятна коррозии, технических жидкостей и масел;
  • возможность наносить защитное покрытие различной толщины. 

В результате применения данной технологии изделие получает не только механическую защиту, но и электрохимическую.

к содержанию ↑

Недостатки термодиффузионного цинкования:

  • в сравнении с другими методиками термодиффузионное цинкование характеризуется небольшой производительностью;
  • невозможность выполнять покрытия на декоративных изделиях;
  • после процедуры образуются смеси, содержащие цинковую пыль, что является вредным фактором для здоровья.

Сфера применение технологии термодиффузионного цинкования

Методика преимущественно используется в промышленных сферах, поскольку предполагает применение специальных установок, активных химических смесей и значительных температур.

Термодиффузионное цинкование наиболее актуально для метизов, арматуры ЛЭП, труб, контактных и ж/д сетей, ограждений мостов и автомагистралей, мебельных и автомобильных деталей.

Методика сегодня пользуется высоким спросом на предприятиях, поскольку предполагает минимум оборудования, сравнительную простоту процесса и его высокую эффективность. Основное производственное преимущество технологии в том, что при небольших расходах он позволяет получить оптимальные результаты.

Источник: http://solidiron.ru/obrabotka-metalla/termodiffuzionnoe-cinkovanie-metalla-ot-korrozii.html

Термодиффузионное цинкование

Область применения

термодиффузионного цинкования имеет  ограничения в размерах покрываемых

деталей, которые должны помещаться в рабочую камеру. В настоящее время, как правило,

используются цилиндрические камеры (реторты) длиной 900-2000 мм и диаметром 300-1000 мм.

Чаще всего используют  для покрытия мелких и среднего размера деталей, например, дверных

петель, скоб, различного рода крепежа: гвоздей, болтов, гаек и пр.

Небольшая толщина, прочность и равномерность покрытия делает его оптимальным для покрытия

резьбовых соединений, обеспечивая многократную свинчиваемость. Это преимущество является

актуальным также в применении для соединительной арматуры, труб, фитингов, различных

сантехнических изделий.

Термодиффузия используется для цинкования следующей продукции:

• метизы,

• трубы,

• трубопроводная арматура,

• арматуры линий электропередач,

• элементы железнодорожных путей и контактной сети,

• дорожные и мостовые ограждения,

• автодетали,

• мебельная фурнитура,

• нефтяная арматура и т.д.

Обеспечивается достаточно высокая коррозионная стойкость термодиффузионных цинковых покрытий (примерно в 3-5 раз), по сравнению с гальваническими, и в 1,5-2 раза выше, по сравнению с горячецинковыми.

Возможностьпокрытия внешней и внутренней формы деталей.

Данный процесс дает возможность с высокой точностью получать беспористые однородные покрытия заранее заданной толщины в диапазоне от 15 до 150 мкм с высокой точностью (5 мкм).

Покрытие точно повторяет контуры обрабатываемых деталей, в том числе и сложной формы, например, резьбу или маркировку.

Экологичность метода. Современные технологии получения термодиффузионных цинковых покрытий являются экологически чистыми, вредные отходы и испарения отсутствуют.

Безопасность эксплуатации установки и смесей подтверждена санитарно-эпидемиологических заключением.

Отсутствие водородного охрупчивания. Относительно низкая, по сравнению с горячим цинкованием, температура насыщения позволяет покрывать пружины и другие специальные детали.

Экономичностьметода.

Отсутствие склеиваниядеталей.

Возможность последующей обработки деталей разными видами красок, пластификаторов и т. п.

Простота эксплуатации.

Установка термодиффузионного цинкования

Подробности

В основе термодиффузионного способа нанесения лежит процесс диффузии в поверхностные слои

Важно

деталей какого-либо металла при наличии высокой температуры. Обрабатываемое изделие

помещается в контейнер с цинковым порошком и нагревается в течение определенного времени.

Получаемое покрытие электрохимически защищает сталь, поскольку является анодным по

отношению к чёрным металлам.

Покрытие практически не подвергается скалыванию и отслаиванию при механическом

воздействии, ударах и деформациях, т.к. имеет прочное сцепление за счёт взаимной диффузии

железа и цинка. Перенос диффундирующего металла (цинка) на обрабатываемую поверхность

происходит посредством паровой фазы, которая образуется при нагревании металла.

Департамент электрификации и электроснабжения ОАО «Российские железные дороги» в декабре

2003 года выпустил инструкцию по применению термодиффузионного цинкования.

Она распространяется на резьбовые детали, конструкции контактной сети, арматуру и другие

изделия углеродистой и низкоуглеродистой стали.

С января 2008 года в ГОСТах на высокопрочный крепеж для металлических конструкций есть

указания на применение термодиффузии для защиты от коррозии гаек, болтов и шайб.

Преимущества термодиффузионного цинкования

Источник: http://xn--80akrri9d.xn--p1ai/termodzink.html

Термодиффузионное цинкование деталей из металла, технология процесса

Цинкование давно используется для защиты металлов от воздействия атмосферных и агрессивных сред. Разработано множество способов нанесения цинкового слоя. Но сравнительно недавно стала применяться технология термодиффузионного цинкования. Кроме коррозионной защиты, обработанные детали стойки к механическим и электрохимическим повреждениям.

Читайте также:  Краска для дисков: виды и популярные бренды (+25 фото)

Суть процесса

Термодиффузия представляет собой процесс проникновения атомов цинка в поверхностный слой металла, происходящий под действием высокой температуры в восстановительной или инертной газовой среде.

Рабочая температура зависит от толщины покрытия и варьируется в пределах 280°С-470°С. Внедряясь, в кристаллическую решетку металла,

Толщина покрытия регламентируется государственным стандартом. Согласно ГОСТ Р 9.316-2006 толщина покрытия делится на пять классов:

  1. 6…9 мкм;
  2. 10…15 мкм;
  3. 16…20 мкм;
  4. 21…30 мкм;
  5. 40…50 мкм.

Практика показывает, что этот способ более перспективен и имеет свои достоинства.

Технология процесса

Термодиффузионное цинкование технологический процесс которого разбит на шесть последовательных операций. Строгое следование по маршруту залог получения качественного результата.

  1. Подготовительный. На этапе подготовки детали подвергаются пескоструйной или ультразвуковой очистке от окалины, ржавчины. Удаление жировых загрязнений осуществляется ацетоном. Если деталь имеет большие размеры возможна дробеструйная обработка.
  2. Загрузка контейнера. Очищенные и высушенные детали помещаются в герметичный контейнер. Для насыщения внутреннего объема цинком и водородом добавляется насыщающая смесь. Большой популярностью пользуется «Левикор». От количества смеси зависит толщина слоя покрытия. После тщательного перемешивания контейнеры герметизируются и помещаются в печь.
  3. Процесс насыщения. Температура процесса насыщения зависит от типа сплава и его марки. В среднем процесс длится 60–90 минут. В течение всего времени нагревающая установка вращается, обеспечивая перемешивание деталей с насыщающей смесью.
  4. Выгрузка и очистка. После окончания процесса насыщения производится выгрузка деталей. Удаление остатков насыщающей смеси.
  5. Пассивирование. Эта операция предназначена для защиты покрытия от окислительного воздействия воздушной среды. Изделия, предназначенные для окрашивания, подвергаются обработке однократно. Те, что не окрашиваются, обрабатываются два раза. После каждого пассивирования следует промывка.
  6. Сушка. Во время сушки удаляется влага, и детали остывают.

Достоинства и недостатки

На протяжении применения метода антикоррозионной защиты были выявлены характерные для него черты. Термодиффузионное цинковое покрытие обладает рядом достоинств, среди которых выделяются:

  • высокая адгезия за счет того, что микронеровности поверхности не исчезают;
  • экономичность: низкие затраты на подготовку и электроэнергию, малое количество производственных площадей и обслуживающего персонала;
  • толщина покрытия равномерна по всей площади изделия;
  • экологичность процесса;
  • регулирование толщины при образовании защитного покрытия;
  • повышение твердости на поверхности;
  • минимальные затраты;
  • невысокая себестоимость;
  • простое в обслуживании оборудование;
  • невысокая температура не меняет внутреннюю структуру металла;
  • для очищения не используются химические реактивы;
  • получаемые отходы утилизируются естественным способом.

На фоне достоинств у метода есть и недостатки:

  • в отличие от других методов нанесенное покрытие имеет матовый серый цвет;
  • невысокая производительность;
  • габариты обрабатываемых изделий ограничиваются размерами объемами оборудования.
№ п.п. Метод цинкования
Горячее Гальваническое Термодиффузионное
1 Температурный режим протекания процесса, °С 450–540 20 280–470
2 Толщина нанесенного слоя, мкм 30–60 6–15 5–100
3 На какой материал наносится Сталь с незначительным содержанием кремния Сталь (ограничение для высокопрочных марок) Черные металлы и сплавы на основе меди
4 Размер обрабатываемых метизов М10–50 М4–50 М4–90
5 Типы обрабатываемых отверстий Сквозные Сквозные Сквозные, глухие
6 Ограничения по обработке Карманы, сплошные сварные швы Карманы, отсутствие сварных швов Без ограничений
7 Закаленный крепеж Не подлежит обработке (температура протекания процесса близка к низкому отпуску) Не подлежит обработке (кислотная обработка, повышение водородной хрупкости) Без ограничений
8 Стойкость к солям (лабораторный тест), час 500 96 1500
9 Свойства покрытия Сниженная адгезия, ресурсозатратная подготовка Сниженная адгезия, ресурсозатратная подготовка Адгезия высокая
10 Твердость Снижается Отсутствует Плюс 1…2 HRC
11 Коэффициент трения Повышенный Пониженный Пониженный при выкручивании
12 Подготовка к нанесению покрытия Химическая Химическая Нейтральная
13 Испарения вовремя цинкования Обильное дымовыделение Выделение хрома Отсутствие дымовыделения

Сфера использования

Этот способ обработки создает однородный слой даже в труднодоступных местах. Микронная толщина слоя позволяет обрабатывать мелкие детали. Термодиффузионному цинкованию подвергают:

  • арматуру для нефтяной, газовой, строительной и железнодорожной отраслей;
  • ограждения мостов, дорог;
  • метизы;
  • мебельную фурнитуру;
  • фитинги;
  • конструкции ЛЭП;
  • элементы автомобилей.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

В промышленных масштабах производимое термодиффузионное цинкование оборудование используется механизированное, а сам процесс максимально автоматизирован. Используемые агрегаты:

  • загрузчик деталей и насыщающего состава;
  • конвейер, подающий контейнеры к печи;
  • вращающаяся печь;
  • выгружающий конвейер;
  • отсеиватель;
  • вибратор;
  • сепаратор магнитный;
  • емкости для пассивирования и промывки;
  • сушилки;
  • приемник готовой продукции.

Требования к защитному слою

К покрытию предъявляются строгие требования. ГОСТ предусматривает отсутствие следующих дефектов на поверхности деталей после термодиффузионного цинкования:

  • выпуклостей;
  • отслоений;
  • трещин;
  • пригоревших остатков;
  • пустот;
  • раковин;
  • сторонних вкраплений;
  • отсутствия покрытия.

В современных условия этот вид антикоррозионной защиты считается эффективным и экономически целесообразным.

Источник: https://obrabotkametalla.info/splavy/termodiffuzionnoe-cinkovanie-detalej

Термодиффузионное цинкование – инновационная защита поверхностей

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.

Совет

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.

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.

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.

Источник: http://tutmet.ru/termodiffuzionnoe-cinkovanie-metalla-tehnologija-gost-oborudovanie.html

Ссылка на основную публикацию