Термодиффузионное цинкование металла

Технология термодиффузионного цинкования

Процесс термодиффузии — создание защитного слоя на металле при высокой температуре. Заготовки помещают во вращающийся контейнер (бокс) с цинковым порошком. Благодаря межмолекулярному взаимодействию основного металла и цинка возникает общий (диффузный) слой с великолепной адгезией. Использование термодиффузии сокращает экономические потери предприятий из-за коррозии и старения проката.

Условия и требования к производству

Для качественной оцинковки нужно соблюсти все требования к техпроцессу. ТДЦ осуществляется при температуре 400-470°C. Металл должен быть очищен, бокс — герметичен, среда — инертной. Потребуется производственная линия, где в связке работает оборудование:

  • отсыпное;
  • сушильное;
  • печное;
  • для фосфатной пассивации;
  • контроллеры;
  • дополнительное оснащение.

Упростить процесс помогает автоматизация. Аппаратура рассчитывает степень насыщения деталей цинком, делает производство безопасным и производительным.

Этапы технологического процесса

Цикл термодиффузионного цинкования разбивается на шаги:

  1. Очистка металла. Может понадобиться дробеструйная, ультразвуковая, пескоструйная обработка.
  2. Герметизация контейнера. Чистые, сухие заготовки и насыщающую смесь помещают в бокс, герметизируют и переносят в печь.
  3. Цинкование. Задается нужная температура, металл покрывается цинковым порошком.
  4. Выгрузка. Бокс достают из печи, после остывания вскрывают. Оцинкованные детали выгружают.
  5. Финишные операции. Очищение, фосфатная пассивация, ополаскивание и сушка заготовок.

В зависимости от требований к продукции процесс ТДЦ может занять от 80 до 150 мин.

Термодиффузионная оцинковка своими руками

Все составляющие процесса шерардизации одинаково важны. Чтобы воссоздать технологическую цепочку, понадобится комплекс оборудования. Такое производство невозможно организовать в гараже или маленькой мастерской.

О производительности гаражного бизнеса говорить не приходится, тогда как пропускная способность печей в цехах ТДЦ измеряется тоннами.

Для самостоятельной обработки металла рекомендуется холодное цинкование или гальваническое — с помощью зарядного устройства, автомобильного аккумулятора.

Профильный стандарт

Особенности и требования к ТДЦ прописаны в ГОСТ Р 9.316-2006. Методом шерардизации обрабатывают стальные, чугунные и медносплавные изделия. Свойства металлов не меняются.

Формовку, сверление, сварку и т.д. нужно завершить до оцинковки, расконсервировать временную антикоррозионную защиту по ГОСТ 9.014. На заготовках не должно быть шлаковых и флюсовых включений, заусенцев, окалины, ржавчины, эмульсий и смазок, грязи и пыли.

Термодиффузионные покрытия классифицируются по толщине:

  • от 6 до 9 мкм — I;
  • от 10 до 15 — II;
  • от 16 до 20 — III;
  • от 21 до 30 — IV;
  • от 40 до 50 V.

Слой цинка тоньше 6 и толще 50 мкм будет считаться нестандартным.

Признаки бракованной продукции

Оцинкованное покрытие будет забраковано, если:

  • содержит чужеродные частицы;
  • несмываемую насыщающую смесь;
  • неоцинкованные участки;
  • отслоения;
  • неровности;
  • пустоты и раковины;
  • трещинки, сколы.

Не реже чем раз в год и по требованию заказчика производитель испытывает оцинкованные изделия. Брак не ответит требованиям прочности, прописанным в нормативных документах на типовую деталь.  

Когда применяется термодиффузионное цинкование  

Изделия с термодиффузионным слоем устойчивы к динамическим, статическим нагрузкам, отслаиванию, мало подвержены деформациям. Могут использоваться в агрессивных средах. ТДЦ подойдет для обработки:

  • труб и других изделий, которые работают в керосине, бензине, влажной атмосфере и т.п.;
  • силовых установок для нефтяных и газовых скважин;
  • элементов мостов и железных дорог;
  • деталей оборудования для выпуска органической продукции (метанол, аммиак и т.д.);
  • запчастей автомобилей, судов;
  • мебельной фурнитуры;
  • элементов ЛЭП;
  • строительных конструкций и т.д.

Метод термодиффузии позволяет быстро обрабатывать множество мелких деталей сложной конфигурации, например, болтов, гаек, винтов и прочего крепежа с резьбой.

Сравнение с другими методами оцинковки  

Кроме ТДЦ, сегодня распространены такие методы оцинковки металла:

  • Горячее цинкование.

Изделия погружают в расплав цинка. Подойдет для средних и крупных конструкций, но не для стационарных. Нельзя создать однородный слой на фасках, резьбе, отверстиях и т.п.  

  • Холодное цинкование. 

Состав с 92–96%-ным содержанием цинка наносят на прокат, как обычную краску. Можно обработать детали в полевых условиях. Не подойдет для труднодоступных участков. Покрытие недолговечно.

  • Гальваническая оцинковка.

Заготовки погружают в цинкосодержащий электролит и пропускают ток. Создается временная защита — презентабельная, но непрочная.

  • Газотермическая оцинковка.

Металл нагревают газовой горелкой, подают порошок или проволоку из цинка. Можно обработать конструкции без демонтажа, но не мелкие запчасти.

Широта сферы применения выгодно отличает ТДЦ от других методов. Но из-за компактности контейнеров можно обработать только детали определенных размеров. Никакую оцинковку нельзя назвать универсальной — каждая решает свою задачу в зависимости от эксплуатационных условий.

Плюсы и минусы термодиффузионного цинкования

Особенности метода шерардизации можно рассмотреть со следующих позиций.

Качество покрытия

В процессе ТДЦ равномерно насыщаются все участки деталей, в том числе полости и отверстия. Толщина слоя варьируется от 5 до 100 мкм в зависимости от количества цинкового порошка.

Для металлов разных видов можно менять температуру в печи, активаторы и получать покрытие нужных характеристик. 

Термодиффузионное покрытие стабильнее и тверже, чем металлизационное или гальваническое. Недостаток — малопривлекательный серый цвет.

Безопасность технологии

Прокат обрабатывается в герметичных контейнерах, не применяются агрессивные средства очистки, поэтому технология нетоксична. Отходы не причиняют вреда природе. Но если не соблюдать технику безопасности, цинковая пыль нанесет вред здоровью.  

Простота обслуживания

Оборудование для ТДЦ легко обслуживать, контролировать, регулировать.

Перспективы применения термодиффузионной оцинковки

Каждый год примерно 10% сортового проката портится из-за коррозионного процесса. Шерардизация надежно защищает металл, поэтому считается перспективным методом цинкования.

Специалисты совершенствуют процесс ТДЦ: разрабатывают новые смеси, призванные улучшить свойства покрытий, внедряют автоматизированные линии. Для интенсификации оцинковки термодиффузию проводят в электромагнитном поле (метод ТДЦЭ).

Использование новаторских способов оцинковки позволяет предприятиям расширить номенклатуру обрабатываемых заготовок и повысить конкурентоспособность.

Ссылка на основную публикацию