Термическое диффузионное цинкование используется уже более 100 лет

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.

Компания «Дистек» изготавливает и реализует технологические комплексы термодиффузионного цинкования.  Технология предназначена для обработки изделий из стали, чугуна и позволяет создавать на поверхности детали равномерный тонкий слой железноцинкового сплава переменной концентрации.

Покрытие обеспечивает надежную защиту от коррозии, оно однородно по всей площади поверхности изделия и повторяет все его контуры – формы любой сложности, в том числе резьбы.

Техника производства компании «Дистек» отличается экономичностью, долговечностью, удобством в эксплуатации. Предлагаем качественное оборудование для создания надежной защиты металлических изделий от коррозии. Применяемая технология термодиффузионного цинкования соответствует требованиям ГОСТ Р 9.316-2006.

При разводке системы отопления и водопровода в квартирах-новостройках или при капитальном ремонте владельцы квартир, заинтересованные в долговечности этих систем, стараются заказать их из оцинкованных труб. Речь идёт в первую очередь о трубах, внутренняя и внешняя поверхность которых покрыта цинком по методу, предложенному в начале прошлого века английским инженером Шерардом. В первое время метод даже носил название по фамилии изобретателя – «шерардизация», а сейчас известен как т

Промышленность и потребители быстро оценили нововведение: экономический эффект от использования оцинкованных труб многократно перекрывал затраты на их производство и приобретение. И дело было не только в антикоррозийных свойствах оцинкованных покрытий, но и в их способности оставаться чистыми, незабитыми даже после многолетней эксплуатации.

Основные преимущества термодиффузионного цинкования

Для покрытий, получаемых с помощью термодиффузии цинка, характерны следующие отличительные особенности:

• Высокие антикоррозионные свойства;
• Точное повторение контуров обрабатываемого изделия, отсутствие наплывов;
• Высокая однородность и отсутствие пор;
• Покрытие одинаково хорошо наносится как на внешние части деталей, так и на поверхность внутренних полостей;
• Высокая степень экологичности за счет отсутствия вредных отходов и многократного использования насыщающей смеси и пассивирующего раствора;
• Во время процесса термодиффузионного цинкования не происходит склеивания деталей;
• Относительно невысокая температура предотвращает водородное охрупчивание изделий. Это позволяет проводить обработку ответственных деталей, в том числе пружин;
• Возможность дополнительной обработки деталей с помощью окрашивания, пластифицирования;
• Технология отличается экономичностью и простотой применения;
• Небольшая толщина и высокая прочность покрытия делают его подходящим для нанесения на резьбы, и обеспечивают многократную свинчиваемость.

При обработке методом термодиффузионного цинкования можно с высокой точностью задавать толщину – в диапазоне от 15 до 150 мкм. Скорость осаждения цинка в первую очередь зависит от заданной температуры и, подбирая степень нагрева, а также продолжительность процесса, удается получать требуемую толщину.

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.

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,

цинк создает на поверхности защитный слой толщиной в несколько микрон. Процесс протекает в газовой среде водорода.

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

Выбор в качестве антикоррозионной защиты пал на цинк неслучайно. Находясь на стальной поверхности, он распространяется по ней со скоростью 2 мм в год, но при температуре окружающей среды 70 °С. Такое свойство позволяет затягивать поверхностные микроповреждения.

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

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

• 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.
• 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.
• 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.
• Выгрузка и очистка. После окончания процесса насыщения производится выгрузка деталей. Удаление остатков насыщающей смеси.
• 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.
• 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.

Оцинкование деталей различными методами и проведенный сравнительный анализ показал следующие данные.

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.

Пассивация изделий

Происходит в специально разработанных пассивационных растворах, и сам процесс принадлежит фирме на правах ноу-хау. Работают они исключительно в режиме комнатной температуры, находятся при обработке изделий в герметичных бассейнах, не связанных с системами канализации, и постоянно регенерируются, восстанавливаясь до исходного состояния после каждого контакта с оцинкованными изделиями.

Пассивационные растворы не имеют в своём составе агрессивных или вредных для здоровья обслуживающего персонала компонентов и просты в использовании.

Оборудование от производителя

Компания «Дистек» проектирует, изготавливает и реализует линии для термодиффузионного цинкования. Мы предлагаем производственные комплексы:

Подробнее ознакомиться с характеристиками оборудования по ссылке

Основные технико-экономические показатели технологии термодиффузионного цинкования по методу «ДИСТЕК»

При замкнутом технологическом цикле предусмотрены дробеметная обработка загружаемых в контейнеры деталей и их ультразвуковая очистка. Особенности химического процесса на холоднокатанных сталях диктуют и загрузку их в контейнеры без предварительных обработок.

Время цинкования длится от полутора до трёх часов, и время разогрева печей до рабочей температуры, а также их остывания до безопасно в технологический цикл не входит. А чтобы это время не внесло отрицательные коррективы в прочность образуемого слоя, время до и время после отжига максимально сокращают использованием особых режимов вентиляции и ускоренного равномерного остывания.

Контейнеры в загруженными в них деталями постоянно вращаются и останавливаются только на момент выгрузки готовых изделий.

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).

Термодиффузия

Суть химического процесса термодиффузии выражается в том, что используется свойство отрицательных значений окислительно-восстановительных потенциалов пары Zn2+/Zn . То есть цинк в таком виде покрытия защищает сталь электрохимически, анодно, то есть в случае воздействия агрессивных и просто неблагоприятных для железа в составе стали сред сначала «страдает» цинк. Но процесс это медленный, и сталь успеет прослужить очень долгое время, которое будет зависеть от глубины проникновения атомов цинка в кристаллическую структуру стали или других подвергнувшихся термодиффузионной оцинковке металлов. Химически это выглядит как образование на поверхностях металлических изделий так называемого интерметаллида со сложной фазовой структурой с большим процентом содержания металлического цинка.

Технологически же процесс покрытия металлов цинком и его термодиффузии осуществлялся в герметично закрытом контейнере с поддержанием в нём постоянной температуры порядка 300-450⁰С. Такой температурный разброс зависит от марки стали, покрываемой цинком, типа и конфигурации стальных изделий, а также от тех требований, которые предъявлялись к оцинковке заказчиками. Достаточно сказать, что за годы монопольного производства Англией оцинкованных изделий полученный металлургической промышленностью доход составил такие суммы, которые помогли пережить отрасли разразившийся в конце 20 годов мировой экономический кризис.

Технология термодиффузионного покрытия цинком позволила с помощью заранее заданной в процессе температуры и времени регулировать глубину диффузного проникновения защитного цинкового слоя в металл. Этот слой формируется порошком из цинконасыщенной смеси. Детали, подлежащие покрытию цинком, и эта смесь загружаются в специальной формы термостойкий контейнер, а уже он помещается в большую муфельную печь.

Требования ГОСТ Р 9. 316-2006 к термодиффузионным цинковым покрытиям

Согласно требованиям настоящего нормативного акта, термодиффузионные покрытия из цинка, в зависимости от толщины слоя, относятся к разным классам, а именно:

• 1-й класс – от 6 до 9 мкм;
• 2-й класс – от 10 до 15 мкм;
• 3-й класс – от 16 до 20 мкм;
• 4-й класс – от 21 до 30 мкм;
• 5-й класс – от 40 до 50 мкм.

Однако толщина покрытия не ограничивается показателем в 50 мкм. Просто о большей толщине не упоминается в положениях ГОСТ. Поэтому по согласованию с изготовителем клиент может заказать обработку изделий цинковым покрытием требуемой толщины. Но в этом случае цинковое покрытие будет считаться нестандартным.

Представленный метод обработки металлоконструкций невозможно применять к деталям и изделиям, в которых присутствуют соединения, сделанные с помощью припоя или смол. Обработку таких изделий проводят, используя другие технологии.

Согласно требованиям настоящего ГОСТа, цинковое покрытие, нанесенное по этой технологии, не может иметь такие дефекты:

• Наросты, вздутия и отслоения;
• Раковины и различные пустоты;
• Присутствие инородных частиц;
• Участки без покрытия (даже при их минимальной площади);
• Остатки насыщающих смесей, которые невозможно смыть;
• Трещины и другие дефекты.

Технология термодиффузионного цинкования

Формирование термодиффузионного цинкового покрытия происходит как результат насыщения поверхности стали цинком. Процесс идет при нагреве до 320-420ᵒС. Конкретный температурный режим выбирается в зависимости от марки стали, типа изделия, требований к покрытию.

Очищение деталей

Предварительно осуществляют подготовку деталей. Их подвергают процессу механической очистки при помощи пескоструйной или дробометной установки. Применяется также ультразвуковая очистка. Если на изделиях есть следы смазочных материалов, то необходимо их обезжирить. Качество очистки поверхности должно соответствовать 2 классу согласно ГОСТ 9.402. Деталь должна быть сухой и чистой, без следов жира, масла, других загрязнений, так как их наличие приводит к ухудшению адгезии и последующему снижению прочности защитного слоя.

Загрузка деталей и засыпка насыщающей смеси

Когда поверхность очищена, детали взвешивают, чтобы определить нужное количество насыщающей смеси. Дополнительные факторы для расчета количества – геометрия деталей, их конструктивные особенности.

Изделия загружают в специальный контейнер и осуществляют засыпку смесью. Она состоит из мелкодисперсного цинкового порошка, абсорбента влаги, дополнительных добавок.

Компания «Дистек» предлагает инновационное решение – специально разработанную насыщающую смесь, которая исключает применение инертных элементов, что уменьшает энергозатраты на нагрев печи и обеспечивает стабильность параметров покрытия – толщину, однородность, шероховатость. Также снижается расход смеси и уменьшаются затраты времени на подготовку и постобработку деталей, что упрощает технологию и удешевляет процесс.

Цинкование

Емкость с деталями отправляют в муфельную печь. Здесь герметично закрытый контейнер, заполненный обрабатываемыми изделиями и насыщающей смесью, находится в постоянном вращении. Так обеспечивается равномерное перемешивание, что улучшает однородность покрытия.

На начальном этапе идет нагрев изделий и смеси. После достижения заданной температуры процесс идет наиболее активно. Происходит насыщение поверхности изделий цинком. Образуется железноцинковый сплав с концентрацией компонентов меняющейся по глубине.

В среднем цинкование занимает 3,5-4 часа. Точная длительность зависит от особенностей обрабатываемых изделий, желаемой толщины, а также мощности оборудования и качества цинкового порошка. Регулируя температуру проведения обработки можно варьировать толщину слоя, скорость осаждения (а значит и длительность процесса) структуру диффузных слоев, механические характеристики.

По завершении термодиффузионного процесса изделия вынимают из печи, выгружают, очищают от остатков насыщающей смеси и проводят пассивацию. Для этого их помещают в фосфатный раствор. Пассивация способствует повышению антикоррозионных свойств деталей. В результате обработки на поверхности цинкового слоя образуется тончайший слой оксида цинка, стойкого к воздействию едких веществ.

Пассивацию осуществляют в два этапа, между которыми детали подвергают тщательной промывке, полностью удаляя пассивационный раствор. Допускается обрабатывать поверхности всего один раз, если позже на них будут нанесены дополнительные покрытия, например, клеевые или лакокрасочные.

Цена на оборудование для термодиффузионного цинкования

Поставляем как печи для цинкования, так и все виды вспомогательных устройств: оборудование для погрузки и разгрузки, отсева, контрольные приборы, сушильные аппараты, дробометы, пассивационные установки, дополнительную оснастку.

Звоните прямо сейчас, чтобы уже сегодня заказать и приобрести современную, удобную и экономичную линию термодиффузионного цинкования для создания надежной антикоррозионной защиты изделий из стали и чугуна. Стоимость и цена оборудования высылается при обращении через форму заказа.

Нанесение цинкового покрытия методом термодиффузии осуществляется на специализированном оборудовании.

Стандартная линия для обработки металлоконструкций цинком включает следующие виды оборудования:

• Отсыпные установки для реторт;
• Сушильные шкафы и печи проходного типа;
• Оборудование для фосфатной пассивации;
• Вспомогательные устройства и оснастка;
• Электронные контроллеры для измерения толщины цинкового слоя и раствора для пассивации;

Печное оборудование (боксы, контейнера или камеры с герметично закрывающейся крышкой), оснащенное стационарными или сменными ретортами, объем пространства для загрузки которых составляет до 600 кг.

Преимущества нового материала

Революционным преимуществом метода стала равномерность такого проникновения во все самые сложные по форме изделия. Это позволило оцинковывать сделанные ранее из обычной, подверженной коррозии, стали трубы, прокат, изделия сложной формы.

Цинкуются изделия решётчатой формы, с высверленными отверстиями любого диаметра, сваренные методами дуговой и газовой сварки, а также резьбовые. При оцинковке термодиффузионным способом линейные размеры изделий не изменяются или почти не изменяются, так как цинка не откладывается на поверхности обрабатываемого этим методом металла, а диффузно проникает вглубь. Глубина же проникновения зависит от температуры процесса и его длительности – что открывало широчайшие возможности защиты металлоконструкций в будущем, что и произошло в реальности.

Без оцинковки стали до изобретения метода в промышленности, на транспорте, в армии и в других сферах убытки от коррозии составляли многомиллиардные суммы в результате выхода из строя стальных конструкций из-за их коррозии. С внедрением метода в гальванической паре Fe+Zn железо со всеми его присадками, превращающее его в сталь, перестало разрушаться, переложив последствия разрушения от неблагоприятных сред на цинк – более дешёвый и легко возобновляемый ресурс.

Ограничение метода прослеживается только в одном: нельзя подвергать термодиффузионному цинкованию слишком габаритные детали. Или приходится создавать для них подходящие по размеру контейнеры.

Как происходит процесс обработки

Специалисты нашей компании для получения цинкового покрытия высокого качества используют современное оборудование немецко-австрийской фирмы KVK KOERNER и чешской компании EKOMOR. Процесс обработки проводится в несколько этапов:

• Очистка конструкции при помощи механического, химического или ультразвукового воздействия. На нашем предприятии для этих целей применяют пескоструйное, дробеметное и ультразвуковое оборудование.
• Помещение изделий в рабочий бокс (контейнер), в который впоследствии добавляют цинкосодержащий порошок.
• Герметизация рабочего контейнера, создание и поддержание внутри бокса требуемой температуры (на уровне 450 °C). В зависимости от величины обрабатываемой площади и заданной толщины цинкового слоя детали содержат в боксе от 1 до 4 часов. В течение этого времени молекулы цинка испаряются и проникают в кристаллическую решетку металлической поверхности изделия.
• Обработанные детали извлекают из бокса, с их поверхности удаляют остатки частиц порошка, а затем моют.
• Для придания деталям декоративных свойств их подвергают пассивации.

Назначение и применение

В процессе термодиффузионного цинкования на детали появляется покрытие, основу которого составляет сплав Zn-Fe. При нагреве, за счет диффузии, происходит проникновение молекул цинка в поверхностный слой металлического изделия, что обеспечивает надежную адгезию (сцепление) металлов.

Покрытие отличается высокой степенью устойчивости к механическому воздействию, выдерживает динамические нагрузки, удары. Не подвержено скалыванию или отслаиванию при деформации деталей. Обладая превосходными антикоррозийными свойствами, изделия, подвергнутые термодиффузионному цинкованию, способны успешно функционировать в агрессивных средах десятки лет.

Термодиффузионное цинкование используется для нанесения покрытий на изделия в нефтегазовой отрасли, для обработки узлов и деталей личного и общественного транспорта, элементов железнодорожной техники, частей конструкции ЛЭП. Широко применяется при создании крепежа, мебельной фурнитуры, арматуры, ограждающих конструкций. Технология позволяет получать тонкое (от 5 мкм), но прочное покрытие, поэтому подходит для обработки изделий небольших размеров, годится для нанесения на детали сложной формы, в том числе, имеющие внутренние полости.

Цинковый состав – Термишин

После закрытия в контейнере изделия и порошка с присадками обеспечивают ещё и вращение агрегата, что достигается сложной системой приводов. Во время этого вращения происходит постоянное смешивание деталей и присадок, что и обеспечивает равномерность и однородность цинкового покрытия. После отжига изделия дополнительно обрабатываются в ваннах с пассивазиционным раствором.

• наносить на изделиях и деталях термодиффузионное покрытие толщиной внедрение от 5 до 10 мкм;
• не использовать традиционные для такой технологии раньше вредные вещества;
• придать покрытию дополнительную антикоррозионную стойкость;
• обеспечивают товарный вид, придавая поверхности изделий «морозный» узор.

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.

Сравнение с другими технологиями цинкования

Термодиффузионный метод имеет ряд значимых преимуществ перед такими широко применяемыми технологиями обработки, как электрохимическое осаждение и горячее цинкование.

Сравнение с гальваническим методом

Покрытие, сделанное гальваническим методом, по свойствам фактически повторяет обычный цинк, оно мягче термодиффузионного и менее устойчиво к истиранию. Электрохимический процесс идет при нормальной температуре и не происходит появления прочного железоцинкового сплава, поэтому степень адгезии цинка к базовому слою значительно ниже, а устойчивость к коррозии меньше.

Трудности вызывает обработка полостей и отверстий. Не легко добиться равномерности покрытия на изделиях сложной формы. Толщина слоя цинка при обработке по данной технологии составляет от 3 до 15 мкм.

Процесс электрохимического осаждения цинка идет с применением вредных и опасных веществ, которым нужны особые условия хранения. Технология является более затратной, многоэтапной, требует использования сложного оборудования и полностью оправдывает себя только на крупных предприятиях, выпускающих изделия массового производства.

Сравнение с горячим цинкованием

При горячем цинковании также, как и при термодиффузии, обеспечивается сцепление цинка с базовым металлом и хорошая коррозионная стойкость. Слой цинка получается хоть и устойчив к истиранию, но оказывается недостаточно прочен, чтобы выдержать пластическую деформацию. Холодная формовка возможна только для изделий и материалов с тонким покрытием. При горячем цинковании часто возникают наплывы, поэтому форму детали и размеры резьб необходимо корректировать заранее. Покрытие неравномерно, точность получения толщины низкая, ее регулировка затруднена.

Коррозионная стойкость покрытий полученных методом термодиффузии в 3-5 раз превышает антикоррозионные свойства гальванических покрытий и в 1,5-2 раза для покрытий сделанных методом горячего цинкования.

История

До инновационных разработок инженера Шерарда тоже применялась защита стали цинком, но защитное покрытие наносилось гальваническим методом, у которого была масса недостатков:

• «Водородное охрупчивание» стали при нанесении цинка на неё гальваникой. От этого процесса больше всего страдают высокопрочные стали, а также сплавы титана и никеля. Суть его в рекомбинации атомарного водорода в молекулярный, который, оставаясь в нанопорах, затем может под влиянием температурных скачков расширяться или сжиматься, что со временем вызывает микротрещины.
• Неравномерность защитного слоя на металле.
• Невозможность гальванического нанесения цинка на детали сложной формы.
• Низкая стойкость цинковых гальванических покрытий (не более 140 часов в агрессивных средах).

Термодиффузионное цинкование появилось в первых десятилетиях ХХ века не случайно: именно к этому времени уровень технологического развития позволил лидеру в этом деле Англии создать контейнеры-автоклавы для процесса горячего анодного внедрения цинка в трубы и прокат.

Заключение

За 100 прошедших лет термодиффузионное цинкование стальных сплавов не претерпело сколько-нибудь заметных изменений. Они коснулись лишь совершенствования способов перемешивания смесей в контейнерах да составов этих смесей, которые стали более удобными в работе и менее токсичными. Но цинк оказался именно тем материалом, который пока незаменим ничем иным.

Электролитической заменой этому порошковому металлу является ещё кадмий, но используется он крайне редко из-за своей токсичности. Так что будущее как было, так и остаётся за цинком.