Термодиффузионное покрытие (TDC) крепежных изделий

Термодиффузионное цинкование (ТДЦ) с применением порошковой смеси — это процесс нанесения защитного покрытия на прессованные, литые, кованные и механически обработанные металлические изделия.

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.

Технология термодиффузионного цинкового покрытия отличается от остальных способов цинкования металла, прежде всего тем, что защитное антикоррозионное покрытие образуется в результате насыщения поверхности металлических изделий цинксодержащим порошком при температуре 290—390 гр.C Выбор температуры технологического режима зависит от требований производителей деталей, марки стали и типа обрабатываемых деталей. Расчетная толщина защитного покрытия на небльших по площади деталях определяется температурой и длительностью  технологического процесса термодиффузионного цинкования. Толщина  термодиффузионного покрытия может варьироваться от 5 до 160 мкм. Однако неоднородность покрытия на деталях сложной формы может достигать 80 мкм на разных участках. Технология и требования к технологическому процессу термодиффузионного цинкования отражены в национальном стандарте Российской Федерации ГОСТ Р 9.316-2006 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования методы контроля». Указанный ГОСТ разработан и внесен техническим комитетом по стандартизации ТК 213 «Металлические и другие неорганические покрытия» и ТК 214 «Защита изделий и материалов от коррозии». Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 сентября 2006 г. N 204-ст. Настоящий стандарт распространяется на защитные цинковые покрытия, наносимые методом термодиффузионной обработки в порошковых смесях, предназначенные для обеспечения коррозионной стойкости изделий, деталей и другой металлопродукции из стали, в том числе повышенной прочности, а также из чугуна и медных сплавов и устанавливает общие требования к покрытиям и методы контроля их качества.

Для металла важно быть защищенным от коррозии, которая приносит колоссальные убытки во всем мире. Ведь согласно исследованиям не менее десяти процентов металла приходит в негодность именно из-за нее. Разработано много способов, как препятствовать такому деструктивному процессу. Большинство из них сводится к тому, чтобы блокировать доступ окисляющей среды к поверхности металла. Термодиффузионное цинкование как раз один из таких методов.

Термодиффузионный процесс нанесения цинковой оболочки примечателен еще тем, что позволяет замедлить и так называемую электрохимическую коррозию. Это связано со структурой металла цинка, который имеет более отрицательный потенциал, чем сталь. Поэтому в первую очередь разрушается он, локализуя и останавливая все очаги возникновения коррозии в любой точке покрытия.

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,

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.

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.

Технология процесса

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.

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

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.

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.

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.

Порошок для цинкования (шерардизации)

Покрытие является интерметаллидным сплавом и обладает значительно большей износостойкостью, чем получаемое при горячем или гальваническом способе цинкования, и практически не подвергается скалыванию и отслаиванию при механическом воздействии, деформациях или ударах, так как имеет прочное сцепление за счёт взаимной диффузии железа и цинка.

Порошок для цинкования «Стандарт»

Разработанная нами смесь позволяет исключить применение в технологическом процессе термодиффузионного цинкования инертных добавок: глинозема, кварцевого песка и электрокорунда, что в свою очередь снижает трудозатраты, энергетические затраты на цинкование, уровень запыленности в рабочей зоне при операциях загрузки и выгрузки, а также позволяет полностью исключает затраты на инертные добавки.

Цинковый порошок нашего производства позволяет получить стабильные параметры цинкового покрытия: толщину, однородность, равномерность и одновременно с этим снизить себестоимость цинкования деталей.

Порошок для цинкования высокопрочной стали

Данный порошок дает возможность цинковать изделия из высокопрочной стали при пониженных температурах, что позволяет сохранить прочностные характеристики деталей.

После завершения цинкования этим способом не требуется никакой дополнительной обработки. При термодиффузионном цинковании на покрытии изделий отсутствуют трещины. При помощи такого типа цинкования можно покрывать полые детали. На термодиффузионное цинкование можно наносить сверху лакокрасочное покрытие.

Оснастив свои линии цинкования нашим дробометным, оборудованием вы сможете очистить от пригара отливки из черных металлов и очистить от окалины и окисной пленки паковки, заготовки и штамповки.

Очищение необходимо проводить перед механической обработкой и нанесением защитных покрытий: окраской или цинкованием.

Технические характеристики

Печи для термодиффузионного цинкования

• Установка термодиффузионного цинкования, с рабочими (внутренними­) размерами реторты, диаметр — 377/408 мм, длина — 1000 мм
• Максимальная мощность: 30 кВт
• Потребляемая мощность: 10 кВт
• Вес установки : 1 200 кг
• Габаритные размеры, в мм (ДхВхШ), 2100х1200х1300

• Установка термодиффузионного цинкования, с рабочими (внутренними­)­ размерами реторты, диаметр — 500 мм, длина — 1500 мм
• Максимальная мощность: 42 кВт
• Потребляемая мощность: 14 кВт
• Вес установки : 2 000 кг
• Габаритные размеры, в мм (ДхВхШ), 3500х1450х2000

• Установка термодиффузионного цинкования, с рабочими (внутренними­)­ размерами реторты, диаметр — 820 мм, длина — 2500 мм
• Максимальная мощность: 54 кВт
• Потребляемая мощность: 18 кВт
• Вес установки : 2 800 кг
• Габаритные размеры, в мм (ДхВхШ), 4800х1900х2300

Установки для термодиффузионного цинкования с наклонным механизмом:

Установка для термодиффузионного цинкования, модель Проф 4100Н

• Установка термодиффузионного цинкования, с рабочими (внутренними­)­ размерами реторты, диаметр — 377/408 мм, длина — 1000 мм
• Максимальная загрузка 200 кг

Установка для термодиффузионного цинкования, модель Проф 4150Н

• Установка термодиффузионного цинкования, с рабочими (внутренними­)­ размерами реторты, диаметр — 377/408 мм, длина — 1500 мм
• Максимальная загрузка 300 кг

Финишная операция

Предлагаем в качестве финишной обработки оборудование Российских производителей — вибромашины ВУЛ.

В качестве рабочего инструмента применяются различные галтовочные наполнители, создающие абразивную среду.

В процессе работы установки, выполняются следующие операции:

• шлифование;
• полирование;
• скругление кромок.

Вибрационные наполнители бывают:

• керамические;
• пластиковые;
• органические (скорлупа ореха, сухие зерна кукурузы и т.д.)

* конечные параметры оборудования могут отличаться.

Технология цинкования стали

Термодиффузионным цинкованием (или шерардизацией) называется такой вид покрытия, при котором:

• значительно повышается прочность изделий и исключается водородное охрупчивание (что отличает шерардизацию от гальванического цинкования, которое производится при помощи электрохимического осаждения цинка на поверхности обрабатываемой детали);
• повышаются антикоррозийные свойства покрытия (технология термодиффузионного цинкования такова, что его антикоррозийные свойства в 5 раз выше, чем при гальваническом, и в 2 раза выше, чем при горячем цинковании, которое производится путем окунания изделия в ванну, наполненную расплавленным цинком);
• изделие характеризуется повышенной термостойкостью, износостойкостью и твердостью, благодаря чему оно успешно противостоит любым механически нагрузкам;
• оборудование для термодиффузионного цинкования позволяет получать цинковое покрытие толщиной от 15 до 150 мкм.

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

Как происходит термодиффузионное цинкование

Метизы укладываются в технологический контейнер с цинконасыщенной смесью. Емкость герметично закрывается и помещается в печь. Под воздействием высоких температур (от 400° и выше), на поверхности обрабатываемых деталей формируется интерметаллический слой. При использовании неглубокого вакуума (~1,33 Па), температуру цинкования можно снизить. Время нахождения наполненного контейнера в печи зависит от состава рабочей смеси и требуемой толщины цинкового слоя. По завершению обработки, изделия отправляются на пассивацию.

Термодиффузионной обработке подвергается крепеж, выполненный из углеродистой и низкоуглеродистой стали, в том числе с высоким запасом прочности, медные и чугунные изделия. То есть, цинкованию можно поддавать материалы, которые не меняют своих свойств под воздействием высоких температур.

Готовые обработанные изделия имеют равномерное, гладкое или чуть шероховатое покрытие матового серого цвета.

Преимущества технологии и свойства крепежа с ТДЦ покрытием

• Целостный и равномерный цинковый слой, образованный термодиффузионным методом, обеспечивает высокую стойкость к коррозии и механическую защиту крепежа при ударных и деформационных нагрузках. Коррозионная стойкость изделий после ТДЦ в 5 раз выше чем у гальванического покрытия: цинк проникает в саму структуру металла, а не ложится на поверхность, как при гальванике.
• При термодиффузии, можно достичь толщину покрытия от 5 до 150 микрон, что намного больше, чем при гальваническом методе.
• Высокая прочность сцепления покрытия с металлической основой. Цинковый состав проникает в металл на треть толщины защитного слоя, получаемое покрытие не скалывается и не поддается оцарапыванию.
• Технология оптимально подходит для обработки изделий со сложными контурами, в том числе, с метрической резьбой. Покрытие точно повторяет формы детали, нет необходимости в дополнительной обработке и прорезке резьбы.
• ТДЦ-покрытие отлично сопротивляется абразивному износу, имеет более высокую твердость, чем иные цинковые покрытия (микротвердость 4500 Мпа).
• Допускается цинкование термообработанных метизов и полых деталей.
• Для улучшения эстетичности и коррозийной стойкости, на цинковую поверхность можно нанести лакокрасочное покрытие.

В процессе сварки металлических изделий с термодиффузионным покрытием, происходит повреждение цинка лишь в области образования сварного шва. Покрытие в околошовной зоне полностью сохраняется и обеспечивает протекторную защиту сварного шва.

Требования к изделиям, поддающимся обработке

• Все поверхности и полости крепежного изделия должны быть доступными для обработки. Не допускается наличие карманов и закрытых полых участков. Изделия сложной формы, а также с поверхностями содержащими полости, отверстия (глухие, узкие) и зазоры, предварительно подвергаются пробному цинкованию методом термодиффузии.
• Крепеж, подлежащий цинкованию, должен иметь характеристики, точно соответствующие заявленным стандартам.
• К обработке не допускаются изделия с дефектами поверхности, окалинами, трещинами, заусенцами, расслоениями. На кованых и литых деталях не должно быть шлаковых и флюсовых включений, раковин.
• До начала обработки, с метизов должны быть удалены следы коррозии, загрязнения, шлам, окалина, следы эмульсии и смазки, металлическая стружка, заусенцы, пыль. Для получения защитного покрытия отличного качества необходимо до начала обработки скруглить острые углы и грани.
• Завершающий этап подготовки метизов — обезжиривание поверхности, которая затем обрабатывается струйно-абразивным методом или путем травления.

Крепежные изделия полностью подготовленные к ТДЦ, могут храниться в условиях не допускающих образования конденсата на поверхности, на протяжении суток.

Классы и типы ТДЦ

Класс покрытия зависит от толщины цинкового слоя:

Классификация в зависимости от дополнительной обработки:

Цена ТДЦ

Стоимость термодиффузионного цинкования металлических изделий зависит от габаритов и конфигурации деталей, требуемой толщины цинкового слоя.

Заказать ТДЦ можно на странице Спецпокрытие, или обратившись по любым представленным на сайте контактам.

Этапы термодиффузионного цинкования

Технологический процесс термодиффузионного цинкования состоит из следующих стадий:
— подготовки поверхности;
— термодиффузионного цинкования (нанесения цинкового покрытия);
— фосфатирования;
— дополнительной обработки покрытия.

Обработка основного покрываемого металла проводят механическим, электрохимическим и/или химическим способом с целью удаление с нее веществ, препятствующих обработке и ускоряющих коррозионные процессы, улучшения адгезии и коррозионных свойств поверхности. Подготовку поверхности деталей, подвергаемых термодиффузионной обработке в зависимости от вида загрязнений проводят по ГОСТ 9.402. Степень очистки — 2 по ГОСТ 9.402.

Степень очистки поверхности металлических изделий от окалины и ржавчины в зависимости от условий эксплуатации указана в таблице ниже.

Нанесение цинкового покрытия

Для получения покрытия используют насыщающую смесь на основе цинкового порошка по ГОСТ 12601 влажностью не более 1,5%.
Изделия, подвергаемые термодиффузионному цинкованию, помещают в герметически закрываемый контейнер с цинкосодержащей смесью. Массу насыщающей смеси устанавливают в зависимости от заданной толщины покрытия, общей площади защищаемой поверхности изделий с учетом влияния на толщину процесса фосфатирования.
Контейнер помещают в печь, в которой проводят нанесение покрытия при температуре от 290°С до 390°С при вращении контейнера со скоростью от 0,03 до 0,1 с в течение от 2 до 3 ч. После окончания термодиффузионной обработки контейнер извлекают из печи и охлаждают, при этом при температуре свыше 60°С контейнер не открывают.
После охлаждения контейнера изделия вынимают и очищают поверхности от остатков порошка.

После нанесения термодиффузионного цинкового покрытия проводят фосфатирование по ГОСТ 9.305. Под лакокрасочные покрытия фосфатирование проводят по ГОСТ 9.402.

Дополнительная обработка покрытия

Дополнительную обработку покрытий проводят маслами, смазками, восковыми составами и другими средствами временной противокоррозионной защиты , лакокрасочными покрытиями по согласованию с потребителем в зависимости от изделия конкретного типа и условий эксплуатации.

Пример расположения оборудования в цехе термодиффузионного цинкования

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.

Достоинства и недостатки технологии

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

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

Сравнительный анализ коррозионной стойкости

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

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

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

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.

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).

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.

Недостатки процесса термодиффузинного цинкования и термодиффузионных цинковых покрытий.

— Покрытие не рекомендуется применять на изделиях, которые при работе достигают температуры 370°С и выше или контактируют с другими деталями, достигающими этих температур.
— Чтобы замедлить или предотвратить образование белых продуктов коррозии на поверхностях, подвергаемых воздействию атмосфер с высокой влажностью, соленой воды, морских атмосфер или циклам конденсации и высыхания, требуется дополнительная обработка цинковых покрытий.
— Термодиффузионное покрытие неоднородно по толщине на всей поверхности деталей, включая изделия сложной формы и резьбовые соединения.
— При повышении температуры процесса термодиффузионного цинкования до 470° происходит более интенсивный процесс термодиффузии молекул цинка в поверхностный слой металла . Однако, полученное при такой температуре покрытие не обладает требуемыми защитными антикоррозионными и прочностными характеристиками. Оно отличается повышенной хрупкостью и легко отслаивается от поверхности изделия, а также и не способно обеспечить требуемый уровень антикоррозионной защиты.
— Для полноценного диффундирования цинка в кристаллическую решетку металла необходимо избегать окисления очищенной поверхности изделия.
— Для равномерного распределения цинковой пыли внутри контейнера необходимо полностью избегать наличия влаги внутри, чтобы предотвратить слипание цинксодержащего порошка и запекания его единой массой.
— Цинковый слой, формирующийся на поверхности изделия при термодиффузионном цинковании отличается малопривлекательным матовым серым цветом.
— Габариты изделий, которые могут быть обработаны термодиффузионным цинкованием, ограничены размерами герметичного контейнера, и внутренним объемом нагревательной печи.

Классы покрытий в зависимости от толщины цинкового покрытия.

ГОСТ Р 9.316-2006  «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные  цинковые. Общие требования методы контроля».  Выделяет  5 классов термодиффузионного покрытия  на поверхности деталей  в зависимости от толщины   термодиффузионного слоя цинка.

Толщина цинкового покрытия более 50 мкм – возможно по согласованию с потребителем.

Продолжительность испытания термодиффузионного покрытия в зависимости от класса покрытия Испытания на коррозионную стойкость проводят в камере нейтрального соляного тумана по ГОСТ 9.308 в течение времени, приведенного в таблице ниже.

Образцы считают не выдержавшими испытаний при появлении продуктов коррозии основного металла (ржавчины) хотя бы на одном из испытуемых образцов до истечения времени, указанного в таблице 3. При этом образование продуктов коррозии покрытия на кромках (торцах) образцов не считают браковочным признаком, если потребителем не установлено иное.

Промышленная группа ИНОТЭК выполняет работы по антикоррозионной обработке стальных конструкций цинком, методом термодиффузионного цинкования, наносит цинк-ламельное покрытие на различные типы металлоизделий.Поставляем и покрываем все виды метизов (болты, гайки, шайбы, шпильки, заклепки, хомуты, анкеры и пр.)Наносим термодиффузионное цинковое и цинк-ламельное покрытие на детали автомобилей, стальные фланцы, детали трубопроводов, рамы, экраны, крепежные элементы, стойки, кронштейны, кабельные лотки, штампованные изделия, фундаментные болты, закладные и прочие детали.Технология нанесения и качество покрытий в соответствии с СП 28.13330.2017 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии» и ГОСТР ИСО 10683-2020 Системы неэлектролитических цинк-ламельных покрытий.

Особенности термодиффузионных покрытий

— Технологический процесс термодиффузионного цинкования позволяет получить любую толщину покрытия по требованию заказчика.
— Технология термодиффузионног о цинкования не вызывает водородного охрупчивания металла во время процесса нанесения.
— Термодиффузионное цинковое покрытие точно повторяет контуры изделий.
— Термодиффузионное цинковое покрытие является анодным по отношению к черным металлам и электрохимически защищает сталь от коррозии.
— Термодиффузионное цинковое покрытие обладает прочным сцеплением (адгезией) с основным металлом за счет взаимной диффузии железа и цинка в поверхностных интерметаллидных фазах.
— На термодиффузионном цинковом покрытии не происходит отслаивания и скалывания покрытия при ударах, механических нагрузках и деформациях обработанных изделий.
— При термодиффузионном цинковании отсутствует склеивания деталей.
— При термодиффузионном цинковании отсутствуют какие-либо наплывы цинка в местах углублений или соединений.
— После термодиффузионного цинкования имеется возможность последующей обработки деталей разными видами красок, пластификаторов и т. п.
— Практически все виды промышленных красок хорошо прилегают к термодиффузионному покрытию.

Высокопрочные болты покрыты цинком методом термодиффузионного цинкования