Термодиффузионное цинкование металла

Метод термодиффузионного цинкования (ТДЦ) электромагнитным полем для нанесения на поверхность металла защитного слоя впервые был применен в Англии в начале ХХ века и получил название шерардизация.

Метод NLW применяется исключительно в промышленности, поскольку предполагает применение специальной техники, работу с высокими температурами и применение активных смесей.

Основа метода термодиффузного цинкования - взаимодействие цинка с воздухом или водой при высокой температуре вызывает появление тонкой цинковой плёнки на поверхности металлических изделий, находящемся в одном с цинком замкнутом пространстве. Химически это выглядит как образование на поверхности интерметаллида со сложной фазовой структурой с большим процентом содержания металлического цинка.

Процесс ТДЦ происходит при температуре 300–450 °C в зависимости от марки стали, в замкнутом пространстве реторт или муфелей, заполненных цинкуемыми деталями и цинкосодержащей порошковой смесью.

Слой интерметаллида обеспевает металлу механическую и электрохимическую защиту: образованное цинковое покрытие не допускает внешнюю среду к физическому контакту с защищаемым металлом. Цинк со сталью образуют гальваническую пару, где цинк служит анодом, а сталь — катодом, за счёт чего от неблагоприятных сред разрушается цинк – дешёвый и легко возобновляемый ресурс.

Термодиффузионное цинкование применяют для изделий: 

• арматура, используемая в газовой и нефтяной отраслях,
• мебельная фурнитура,
• строительная арматура,
• элементы трубопроводов и других коммуникаций,
• ограждения для мостов и дорог, конструктивные элементы автотранспорта,
• арматура для железнодорожных путей,
• элементы контактных сетей железных дорог и линий электропередач.

Толщина слоя цинка - очень маленькая, поэтому его наносят на поверхность фитингов, полые метизы, мебельную фурнитуру, заготовки, оснащённые резьбой, изделия с отверстиями.

Нанесение покрытия в ТДЦ - замкнутый технологический цикл, разбитый на три операции:

1. Предварительная очистка деталей. Заготовки чистят от жира, ржавчины и окалины дробемётной или абразивно-струйной обработкой. Далее обезжиривают химическими жидкостями и очищают ультразвуком.
2. Этап нанесения покрытия. Цинкование происходит при температурах от 300 до 450 °C. Выбор температурного режима зависит от типа изделий, марки стали и установочных норм производителей деталей. На протяжении цинкования контейнер вращается и останавливается только перед выемкой из печи. Покрытие наносят от одного до трёх часов в зависимости от технического задания. Затем контейнер извлекают из печи и охлаждают.
3. Удаление остатков смеси и пассивация. После нанесения покрытия остатки смеси удаляют с поверхности изделия, затем его подвергают пассивации — улучшению внешнего вида, приданию декоративного товарного вида. Так изделие становится устойчивым к атмосферным воздействиям. 

Стандартная линия термодиффузионного цинкования должна иметь следующее оборудование:

• печь в виде камеры или бокса с плотно закрывающейся крышкой, ретортами сменными или стационарными с достаточным объёмом пространства;
• отсыпное оборудование для реторт;
• установка для фосфатной пассивации;
• шкафы сушильные или печи сушильные проходные;
• электронные контроллеры толщины слоя цинка и пассивационного раствора;
• оснастка вспомогательного назначения (например, погрузочные работы).

Метод термодифузии имеет преимущества по сравнению с другими методами оцинковки:

1. Высокая коррозионная стойкость (до 1500 часов в камере соляного тумана), повышение сопротивления негативному влиянию агрессивных сред (морская вода, нагретый газ, бензин).
2. Защита металла от водородного охрупчивания, процесса, которому подвержены высокоуглеродистые стали.
3. В процессе ТДЦ контейнеры с загруженными в них заготовками постоянно вращаются, поэтому покрытие равномерно ложится на них и в точности воспроизводит профиль изделия в целом и отдельных деталей (резьбу, маркировку, тонкий рельеф поверхности). На поверхности не образуется наплывов.
4. Покрытие термодиффузией твёрже других цинковых покрытий и хорошо сопротивляется абразивному износу с устойчивостью к сколам и механическим повреждениям.
5. Покрытие может быть нанесено на пружинные детали, на изделия, полученные по порошковой технологии, на пористые изделия, на несколько деталей без их склеивания, а также на предварительно собранные узлы.
6. При сваривании металлоизделий околошовная зона остается покрытой термодиффузионным покрытием, которое является протектором, защищающим сварной шов.
7. Детали, подвергаемые цинкованию, требуют минимальных затрат на подготовку поверхности к покрытию. Допускается наличие на деталях пятен коррозии и остатков смазки.
8. Толщина покрытия может варьироваться от 15 до 100 мкм и более. Дополнительно можно обработать готовую деталь любым финишным покрытием, на оцинковку ложатся все промышленные краски.

Метод термодиффузионного цинкования имеет слабые стороны. 

Во-первых, он существенно медленнее других способов оцинковки металлов. 

Во-вторых, цинковый слой, формирующийся на поверхности изделия, имеет малопривлекательный серый цвет. Хотя для большей части метизов, используемых в промышленности, эстетический фактор не играет значимой роли. 

И, наконец, габариты изделий, которые подвергаются термодиффузионному цинкованию, ограничены размерами герметичного контейнера, а также объёмом нагревательной печи.

Современное термодиффузионное цинкование – надежная защита металлических изделий. Без него сложно представить строительно-монтажные, конструкторские, а иногда и пуско-наладочные работы. 

Процесс оцинковки выполняют опытные специалисты компании Завода Кабельных Металлических Конструкций по современным технологиям, соответствующим современным нормативным документам металлообработки.

Еще в производстве кабельных лотков есть изделия, оцинкованные методом Сендзимира т.е. горячим (погружным) цинкованием. 

Общие требования к качеству покрытий и методы контроля устанавливаются в ГОСТ Р 9.316-2006, ГОСТ 9.302–88, ГОСТ 9.308–85. 

Покрытие также должно соответствовать иностранным стандартам: BS 4921:1988, ASTM B633, ASTM B695.