Характеристики термодиффузии

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).

Оборудование для 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.

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

• 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.

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

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.

Этап нанесения покрытия

• Он длится 90 мин. или 180 мин. (в зависимости от установленного оборудования и типов используемых порошков для цинкования).
• Часть времени уходит на разогрев деталей и насыщающего порошка до необходимой температуры и затем, при достижении заданных температурных параметров, происходит непосредственно процесс цинкования.
• После чего контейнер извлекается из печи и охлаждается.

Цинкование происходит при температурах от 290С до 400С. Выбор температурного режима зависит от типа стальных изделий, марки стали и установочных норм производителей деталей.

На протяжении всего процесса цинкования, контейнер находится во вращающемся состоянии и останавливается только перед непосредственной выемкой контейнера из печи.

Толщина цинкового слоя на поверхности может варьироваться от 5 до 100 мкм.

Регулируется она только количеством цинкового порошка, который закладывается в контейнер вместе с деталями.

Время обработки является постоянным, что очень удобно для планирования производственной деятельности.

После охлаждения, контейнер разгружается и продукция поступает на стадию финишных операций.

Термодиффузионное цинкование

«Завод оцинкованных металлоконструкций» производит термодиффузионное цинкование на печах Дистек-125. Габариты реторты: длина 3000мм, диаметр 700мм.
Сотрудничая с нами, вы получаете:

• Приемлемые цены от 22 руб./кг.
• Пропускную способность до 60 тонн в месяц;
• Возможность пассивации изделий после цинкования;
• Высочайшее качество покрытия;
• Услуги по очистке металлоизделий;
• Кратчайшие сроки;
• Оперативное заключение договора;

Данный вид цинкования позволяет защищать от коррозии детали из любых марок стали, в том числе высокопрочных, и чугуна без изменения свойств основного металла.

Перед загрузкой изделий проверяется состояние их поверхности. При необходимости проводится дробеструйная обработка, сушка, очистка изделий от окалины и окисной пленки. Для мелких изделий дополнительно предусмотрена операция обезжиривания поверхности. ТДЦ длинных изделий проводится в следующем порядке:

• изделия загружаются в контейнер;
• после загрузки изделий, в контейнер засыпается порция насыщающей смеси и закрывается крышка;
• контейнер переносится цеховым краном в печь или на стеллаж;
• в печи производится термодиффузионного насыщения поверхности изделий цинком в автоматическом режиме;
• выгрузка контейнера из печи и остывание на стеллаже.
• после разгерметизации контейнера производится выгрузка изделий;

Изделия проходят финишную обработку поверхности в следующей последовательности:

• промывка изделий водой для удаления остатков отработанной насыщающей смеси;
• фосфатная пассивация в ванне с раствором;
• ополаскивание изделий водой;
• сушка изделий в калориферной установке;
• проверка качества покрытия изделий и отправка их на склад готовой продукции.

Цех ТДЦ представляет комплекс оборудования, увязанного в единую технологическую цепочку – линию. Линия оборудована компьютерной системой визуализации процесса, которая включает:

• автоматический расчет технологических режимов покрытия конкретных изделий в программе «TDZpro»;
• назначение и автоматической управление процессом насыщения изделий в печи «Distek 3600» с записью процесса в базе данных программы.

Система позволяет наблюдать за работой линии в удаленном режиме через Интернет и отслеживать прохождение отдельного заказа по операциям на дисплее в режиме реального времени.

Система обеспечивает архивацию всех параметров процесса ТДЦ, как заданных технологом, так и полученных на практике, включая фиксацию фактической толщины покрытия, замеренного представителем ОТК и отдельных замечаний по качеству.

Термодиффузионное цинкование имеет ряд существенных преимуществ:

• высокая антикоррозионная стойкость;
• покрытие в точности воспроизводит профиль поверхности изделия в целом и отдельных деталей на ней (резьбу, маркировку, другой тонкий рельеф поверхности).
• покрытие имеет более высокую твердость, чем другие цинковые покрытия и обладает хорошим сопротивлением абразивному износу.
• температура насыщения относительно невелика, поэтому покрытие может быть нанесено на пружинные и другие предварительно термообработанные детали.
• процесс может быть использован для нанесения покрытий на изделия, полученные по порошковой технологии, на пористые изделия, а также на предварительно собранные подвижные узлы и сварные изделия.
• детали, подвергаемые насыщению, требуют минимальных затрат на подготовку поверхности к покрытию. Допускается наличие на деталях пятен коррозии, остатков смазки и СОЖ.
• в процессе исключено образование жидких и твердых отходов, нуждающихся в нейтрализации или захоронении.
• покрытие представляет собой интерметаллид железо-цинк переменного состава, в основном FeZn7 (α1-фаза). Плотность этой фазы 7,2 см3, микротвердость ~ 4500 МПа.
• толщина покрытия может варьироваться в пределах от 20 до 100 мкм и более.
• покрытие, получаемое по процессу «DiSTeK», полностью соответствует требованиям ASTM B633, ASTM B695, Британского стандарта BS 4921:1988 и ГОСТ Р 51163-98 Российской федерации.

Получаемое покрытие однородно по толщине, имеет матовый темно-серый (возможно варьировать) цвет. Антикоррозионная стойкость такого покрытия превосходит по своим защитным свойствам другие цинковые покрытия.

Классы покрытий в зависимости от толщины цинкового покрытия определяют по таблице 1.
Таблица 1 — Классы покрытий

Недостатком термодиффузионного цинкования является отсутствие у готового изделия декоративных свойств: покрытие имеет матовую поверхность серого цвета.
Для улучшения внешнего вида  «Завод оцинкованных металлоконструкций» предлагает производить последующую покраску цинкосодержащими эмалями или порошковую покраску.

ООО «Завод оцинкованных металлоконструкций» проводится весь комплекс работ по термодиффузионному цинкованию и финишной обработке мелких изделий:

• гвозди строительные, машинные, специальные (ершенные, навинтованные, квадратные, обойные, кровельные, отделочные, палетные, формовочные, шиферные, финишные, тарные, рифленые и др.);
• шурупы (специальные, термоупрочненные)
• винты (стандартные, специальные, самосверлящие и самонарезающие)
• болты (с полукруглой, шестигранной или потайной головкой )
• гайки (шестигранные, клапана отбоя и клапана отдачи амортизатора)
• заклепки

При цинковании резьбовых деталей метод ТДЦ за счет равномерности покрытия не требуется последующая обработка резьбы.

Технология цинкования металла методом термодиффузии на заводе

Процесс нанесения покрытия представляет собой технологический цикл, разбитый на несколько операций.

• предварительная очистка деталей от органических загрязнений, ржавчины и окалины;
• оцинкование деталей;
• сушка готовой продукции.

В процессе также существуют промежуточные операции по загрузке/разгрузке деталей, промывке и т.д.

Обратите внимание!

Для получения качественного антикоррозионного покрытия все технологические этапы имеют одинаково важное значение и являются равными составляющими технологического процесса.Технология нанесения покрытия не меняется ни для одного вида деталей.

Термодиффузионное цинкование | Цинковый портал

Термодиффузионное цинкование — процесс формирования защитного слоя путем  диффузионного внедрения атомов одного вещества (Zn) в кристаллическую решетку другого(Fe).

Чем глубже проникновение инородного вещества вглубь основы материала, тем выше прочность сцепления (связи) при термодиффузионном цинковании.

На поверхности формируется сплавное покрытие, состоящее из железа и цинка.

Термодиффузионное цинкование. Методика формирования поверхностного слоя

Диффузия – это направленное движение частиц под воздействием тепла. Термодиффузионное цинкование протекает в температурном диапазоне от 400 градусов до 500. Согласно диаграмме Fe — Zn, температура активно влияет на формирование структуры защитного слоя, толщина покрытия зависит от времени выдержки (продолжительности технологического процесса).

После термодиффузионного цинкования (химико-термической обработки) металлического изделия цинком на стальной подложке формируется поверхностный слой, который имеет двухфазную микроструктуру:
• Г-фаза формируется на поверхности матричной основы изделия, толщина слоя от 2 мкм до 4 мкм, содержание железа до 25%, цинка — до 75%,
• б1 – фаза – формируется на поверхности обрабатываемой детали, толщина слоя от 100 мкм до 160 мкм, содержание железа до 12%, цинка – до 88%.

Цинковое покрытие при термодиффузионном методе обработке получается в результате нагрева исходной детали в рабочей зоне спецоборудования вместе с насыщающей, диффузионной смесью.

Технологический состав для ХТО включает в себя цинковый порошок (цинковую пыль), инертный разбавитель, активатор.

Различные добавки, входящие в насыщающую смесь, влияют на определенные технологические свойства покрытия, ускоряют процесс термодиффузионного цинкования.

Микроструктура поверхностного слоя зависит от
• температуры протекания технологического процесса,
• времени выдержки в насыщающей среде,
• состава диффузионной смеси.

При термодиффузионном цинковании защита металлической основы от коррозионного разрушения происходит электрохимическим способом, т.к. наносимое покрытие является анодом, а черный металл — катодом.

Каждая последующая структурная фаза, по мере приближения к матрице, становится катодом по отношению к предыдущей составляющей.

После цинкования на обработанной поверхности образуется гладкое, беспористое покрытие, которое точно повторяет все конструкционные особенности изделия. Толщина диффузионного слоя равномерна, одинакова по всей длине. Цвет покрытия светло-серый.

Оцинковку можно производить на деталях, изготовленных из высоко- и низкоуглеродистых стали, а также на изделиях из чугуна.

Для улучшения товарного вида оцинкованных изделий и для повышения характеристик коррозионной устойчивости производится дополнительная поверхностная обработка (фосфатирование, пассивирование, промасливание), после чего процент коррозионной стойкости увеличивается еще на 12- 15 единиц.

Для цинкования используется специальное оборудование:
• барабаны,
• контейнеры,
• реторты,
• печи.

Для нагрева и поддержания определенного температурного режима в химико-термических установках применяют термостойкие нагреватели.

Основные преимущества защитного покрытия после термодиффузионного цинкования

• Высокая коррозионная стойкость.
• Отсутствие водородной охрупчиваемости (электрохимическое цинкование).
• Эксплуатационная надежность (высокая износостойкость).
• Цинковое покрытие обладает достаточной пластичностью (твердая смазка).
• Прочное сцепление поверхностного слоя с матричным основанием (диффузионная связь).
• Высокая твердость защитного слоя, низкий коэффициент абразивного износа.

Термодиффузионное цинкование используется для нанесения защитного покрытия на детали и изделия, используемые в нефте- и газодобывающих отраслях, для защиты водопроводов и газопроводов, в строительной индустрии.

Дополнительная обработка поверхности после термодиффузионного цинкования (фосфатирование, покраска, промасливание и др.) расширяют области практического применения.

Закажите профессиональное горячее цинкование

Наша компания обеспечивает профессиональное нанесение цинкового покрытия на поверхность металлов для их защиты от коррозии. Есть сразу несколько преимуществ обращения в нашу компанию:

• Универсальность. Мы работаем со всеми видами заготовок и металлов. На территории установлена одна из самых глубоких ванн для оцинковки в ЦФО. Это помогает работать даже с наиболее массивными изделиями из металла.
• Качество. Мы строго следим за качеством проведения обработки. Результат будет полностью соответствовать требования ГОСТ. Также мы предоставляем полный набор гарантий качества на выполнение работ.
• Скорость. Большие производственные мощности позволяют выполнять даже срочные и крупные заказы без потери качества.
• Сервис. Готовы обеспечить отправку готовой партии оцинкованных изделий.

Чтобы получить ответы на интересующие вас вопросы, достаточно оставить заявку на сайте или позвонить нам по указанным телефонам. Ответим на все интересующие вопросы, предоставим развернутую консультацию, рассчитаем стоимость выполнения поставленной задачи.

Особенности термодиффузионного цинкования металлоизделий в электромагнитном поле (ТДЦЭ)

Одним из наиболее распространенных способов защиты от коррозии металлоизделий является их оцинковка. Объясняется это тем обстоятельствам, что цинк имеет стационарный потенциал, 0,2-0,3 мВ более отрицательный, чем у железа. При воздействии электролитов, содержащихся в агрессивных средах морской или промышленно-городской атмосферах, а также во влагонасыщенных бетонах, цинковое покрытие медленно растворяется за счет электрохимических реакций, защищая, тем самым, ферритную подложку. Таким образом, цинковое покрытие выполняет роль протектора, «размазанного» по поверхности защищаемой стальной конструкции.

Цинковое покрытия сравнительно дешевы и обеспечивают длительную противокоррозионную защиту стальной подложки.

Наибольшее распространение в практике защиты от коррозии металлоизделий нашли следующие методы цинкования: гальваническое, «горячее» из расплава цинка, газотермическое цинкование напылением, «холодное» путем окраски металлоизделий цинкнаполненными красками, термодиффузионное цинкование. Рассмотрим преимущества и недостатки данных методов.

Гальваническое цинкование, по причине получения слишком тонких покрытий и формирования покрытия в специальных малоемких ваннах, неприемлемо для защиты крупногабаритных металлических конструкций.

Подготовка стальной поверхности под гальваническое цинкование производится экологически опасным методом химического травления в кислотах, что может увеличить риск наводороживания металла, способствующего непредсказуемому хрупкому разрушению ответственных металлоконструкций, работающих в сложном состоянии.

Способ горячего цинкования заключается в окунании предварительно очищенных химическим способом (травлением в кислоте) металлоизделий в ванну с расплавом цинк-алюминевого сплава при температуре 460-480 оС с выдержкой в течение 10-15 минут.

Достоинства горячего цинкования

• Сравнительная простота, низкая стоимость и технологичность операций по цинкованию;
• Сравнительно высокая защитная способность и долговечность, определяемая выбранной толщиной покрытия от 30 до 300 мкм при скорости коррозионного износа покрытия, равной 2-3 мкм в год в умеренно холодном климате в неагрессивных средах;
• Горячее цинковое покрытие в принципе не подлежит последующему окрашиванию, за исключением поверхностей, требующих декоративной окраски.

Недостатки горячего цинкования

• Сложность и экологическая опасность подготовки поверхности под покрытие травлением, а также риск новодораживания;
• Необходимость постоянного круглосуточного поддержания температуры расплава цинка, что требует значительного расхода энергетических затрат;
• Неравномерность толщины покрытия на цинкуемой поверхности, образование наплывов (при вынимании конструкций из ванны с вязким расплавом) на нижних кромках и в отверстиях, что требует проведения последующих дорогостоящих работ по зачистке цинкового покрытия в местах прилегания монтажных поверхностей;
• Сравнительно низкая адгезивная связь с подложкой;
• Значительные технологические потери дорогостоящего цинка, проявляющиеся при образовании соединения цинка с железом в ванне расплава (так называемый, гартцинк, до 1/3 от количества потребляемого цинка);
• Существующие ванны горячего цинкования позволяют оцинковывать металлоконструкции длиной до 11 м, обычно применяются для оцинковки строительных изделий в виде перил, дорожных ограждений, электрических фонарей, молниеотводов и тому подобных конструкций;
• Высокая начальная затратная стоимость организации участка горячего цинкования, достигающая 10 млн долларов США;
• Во многих регионах России (Сибири, Дальний Восток) участки горячего цинкования вообще отсутствуют;
• Необходимость дополнительной поверхности или искусственное ее старение под окрашивание, что также удорожает производство.

Газотермическое и термодиффузионное цинкование

При газотермическом цинковании напыление наносится на конструкции, элементы и их детали, форма поверхности которых позволяет направить на нее струю распыляемого металла под углом 90-45 градусов.

Способ пригоден для нанесения покрытия на изделия любых габаритов, мобилен.

В последние годы традиционный метод получения термодиффузионных покрытий (ТДЦ) был усовершенствован и убраны недостатки метода, путем замены радиационного нагрева реторт с цинкуемыми деталями на индукционный нагрев.

В предлагаемом способе термодиффузионного цинкования в электромагнитном поле — ТДЦЭ (патент на изобретение № 2424351 «Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления») реторта помещается внутрь камеры с индуктором.

В связи с тем, что находящаяся внутри реторты шихта является парамагнитным и мелкодисперсионным материалом, она практически прозрачна для электромагнитных волн, генерируемых индуктором, следовательно, нагрев шихты происходит за счет конвективной передачи тепла от корпуса реторты и цинкуемых изделий.

В отличие от шихты, цинкуемые металлоизделия ферромагнитны. В результате в изделиях, помещенных в магнитное поле индуктора, возникают вихревые токи, которые нагревают изделия до температур 500-800 оС внутри объема реторты.

Процесс термохимической диффузии сокращается в десятки раз, поскольку разогрев деталей происходит за 25-30 минут в зависимости от величины подводимой электрической мощности, магнитных свойств и толщины материала реторты, а также массы обрабатываемых изделий.

Структура покрытия практически состоит из  α- и δ-фазы, прослойка Г-фазы, снижающая качество покрытия, ничтожно мала. Содержание цинка в верхнем слое покрытия толщиной 60 мкм достигает 98%.

Требуемая толщина покрытия регулируется временем прогрева, заданной температурой цинкования, характеристикой сортамента металлоизделий, загружаемых в реторту, и составом шихты.

Рассмотрим еще одну важную особенность предлагаемого способа термодиффузионного цинкования.

Использование индукционного нагрева позволяет, в отличие от способа традиционной термодиффузии с радиационном нагревом, формировать однородный цинковый слой требуемой толщины за счет токов индукции и тепла, идущего изнутри цинкуемой детали, происходит полный переплав старого и последующего слоев цинка. Таким образом, использование индукционного обогрева позволяет, в отличие от других способов цинкования, восстанавливать цинковое покрытие, если его толщина недостаточна или если оно повреждено.

Резюмируя все вышесказанное, к достоинствам метода термодиффузионного цинкования в электромагнитном поле (ТДЦЭ) можно отнести следующее:

• Детали цинкуются в герметически закрытых ретортах, поэтому процесс диффузионного цинкования экологически безопасен и не требует создания очистных сооружений;
• Получаемое покрытие не имеет пори за счет диффузионного слоя имеет прочную адгезионную связь с подложкой, т.к. покрытие представляет собой многослойный набор интерметалидов, в том числе проникшие в тело подложки, что очень важно при защите металлоизделий, используемых в «тяжелых» условиях, например в ледовой обстановке, перепадов температур;
• Метод позволяет осуществлять упрочнение изделий и ремонтные работы по восстановлению поверхностного слоя изделий;
• Защитная способность покрытия многократно выше, чем у гальванических, и выше, чем у покрытий, образованных методом горячего цинкования;
• Толщина покрытия может быть любой (по техническому заданию заказчика) и зависит от времени выдержки цинкуемых деталей в печи и используемой рецептуры смеси;
• Диффузионный цинк покрывает детали равномерным слоем без наплывов, точно повторяя профиль цинкуемой поверхности, обеспечивая равномерную толщину с точностью воспроизведения профиля от 10 до 300 мкм, любым необходимым слоем, на любом необходимом участке без наплывов, включая элементы сложной конфигурации, резьбовые соединения (при покрытии данных изделий от 10 до 30 мкм), возможность выборочного покрытия участков, включая глухие отверстия, элементы сложной конфигурации, щели, полости, резьбу т.п.;
• Метод позволяет, в отличие от других, оцинковывать длинномерные трубы с обеих сторон, а при необходимости покрывать только внутреннюю или только наружную поверхность труб, в зависимости от размещения порошковых цинк-содержащих смесей – снаружи или внутри труб;
• Отходы производства не требуют захоронения и могут быть использованы в качестве наполнителей строительных бетонных смесей;
• Диффузионное цинковое покрытие сертификатом Госсанэпиднадзора № 78.1.3.315.П.17512.9.99 от 06.09.1999 допущено к контакту с водой питьевого и бытового водоснабжения.

Особенно подробно отметим роль метода и необходимость применения метода ТДЦЭ (основываясь на ранее изложенном) в областях, где применяются железобетонные конструкции (ледостойкие морские платформы, гидротехнические сооружения и пр.).

железобетонные конструкции, несмотря на высокие прочностные показатели, в процессе эксплуатации склонны к разрушению. Объясняется это тем, что бетоны имеют достаточно пористую структуру, которая активно поглощает влагу.

И хотя при насыщении бетон становится прочнее, при отрицательных температурах проникшая в бетон вода, замерзая и расширяясь, образует трещины в монолитной структуре.

Возросшее в последние годы содержание углекислого газа в атмосфере приводит также к карбонизации бетона. Содержащаяся в материале известь (гидроксид кальция) превращается в карбонат кальция, снижается показатель рН, т.е.

повышается кислотность среды внутри бетона, благодаря чему начинается интенсивная коррозия поверхности стальных конструкций, соприкасающихся с бетоном.

Также пористость и появление и появление трещин в бетоне облегчает поступление влаги, воздуха и агрессивных веществ из окружающей среды к поверхности арматуры, вследствие чего ее пассивное состояние в местах расположения трещин нарушается, в результате нарушения ее пассивности, вызываемого уменьшением щелочности до рН < 12, возникает коррозия стали, снижается сцепление арматуры с бетоном. Ржавчина, формирующаяся при окислении стали, имея объема в 14 раз больший, чем монолитный металл, повышает внутреннее давление в бетоне и приводит к разломам бетона и оголению стальных конструкций. Оголенный металл еще стремительнее корродирует, способствуя дальнейшему разрушению бетона. Скорость карбонизации может достигать от 1 до 6 мм в год.

Хлориды, содержащиеся в морской атмосфере и в агентах-антиобледенителях, также способствуют разрушению бетона, так и стальной арматуры. Поскольку процессы карбонизации, а также воздействие хлоридов и сульфатов неизбежны, представляется целесообразным нанести на стальные, омоноличиваемые стальные мостовые конструкции защитные покрытия, препятствующие разрушению.

В соответствии с рекомендациями ГОСТ 31384-2008 (Приложения Е и И) и СНиП 2.03.11-85 бетонируемые стальные конструкции должны быть защищены от коррозии.

Стальные строительные детали рекомендуется перед закладкой в бетон металлизировать путем горячего цинкования в расплаве, газотермического напыления, термодиффузионного цинкования, а также методом «холодного цинкования» цинкнаполненными красками.

Толщина цинкового покрытия должна быть не менее 100-120 мкм, чтобы исключить пористость металлического слоя и снизить интенсивность растворения цинка.

Поскольку работы по металлизации напылением на поверхности закладной арматуры представляются весьма трудоемкими, наиболее технологичным способом их оцинковки может служить термодиффузионное цинкование (ТДЦ) в специальных ретортах, позволяющих оцинковывать длинномерные изделия длиной до 12 м. метод ТДЦ может быть усовершенствован за счет обогрева цинкуемых изделий электроиндуктивным методом (ТДЦЭ), что на порядок интенсифицирует и ускоряет процесс оцинковки и повышает качество обрабатываемого изделия.

Технология ТДЦЭ и покрытие соответствуют нормативным документам:

• ГОСТ Р 9.316-2006 «Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля;
• ГОСТ Р 51163-98 «Покрытия термодиффузионные цинковые для крепежных и других мелких изделий»;
• РД «Покрытия цинковые для стальных изделий морской техники. Технологический процесс нанесения цинковых покрытий термодиффузионным способом в электромагнитном поле» ГКЛИ 3240-0392012;
• РД «Покрытия цинковые защитные стальных труб судовых систем. Технические требования. Типовой технологический процесс». РД 5.95027-88;
• СТО 02494680-0034-2004 «Покрытия защитные термодиффузионные цинковые на элементах металлических конструкций и крепежных изделиях. Общие технические условия» Стандарт организации ЦНИИ ПСК им. Мельникова.

В настоящее время разработан новый инновационный способ (Патент на изобретение № 2424351) нанесения термодиффузионных цинковых покрытий (и др.

покрытий), создана установка в результате исполнения государственной программы по развитию гражданского флота ОКР «Термодиффузия», прошли предусмотренные программой испытания на коррозионную стойкость, механическую прочность и стойкость к абразивному износу.

Установка позволяет производить термодиффузионное цинкование в электромагнитном поле длинномерных металлоконструкций с производительностью до 20 т/час (в зависимости от конструктивных особенностей изделий).

Данная установка способна на промышленном уровне решать задачи коррозионной защиты металлоконструкций. Что значительно расширяет возможности и границы использования инновационного способа – термодиффузионного цинкования в электромагнитном поле (ТДЦЭ) металлоизделий.

Сравнительный анализ характеристик цинковых защитных покрытий

Установка термодиффузионного цинкования

По материалам журнала «ЛКМ Лакокрасочные материалы и их применение»

Особенности метода

Термодиффузионное цинкование в электромагнитном поле (ТДЦЭ) предполагает выполнение химико-термической обработки металлических изделий. Ключевая особенность процесса – это среда, в которой он проводится. Применяется специальная индукционная установка, в которой формируются токи промышленной частоты.

Под действием внешних факторов во время обработки металла, на нем создается специальный диффузионный слой. Он находится не только над поверхности, но и внутри нее. Сам по себе этот барьерный слой отличается гомогенизированной структурой. В зависимости от поставленных требований по обработке металла, можно выбирать необходимую толщиной подобного барьера.

Если рассматривать подобный защитный слой более подробно, можно увидеть, что его составляют интерметаллиды. В данном случае, это цинк и железо в дельта-фазе. Барьер отличается повышенными показателями прочности и твердости. Это говорит о том, что он будет долговечным, а также сможет противостоять различным вариантам внешнего воздействия, которые могут вызывать коррозию.

Чтобы запустить диффузионный процесс, важно учитывать все особенности основного материала, состав сплава и другие параметры. Обычно для быстрого и эффективного проведения применяется температура. Нагрев должен проводиться в диапазоне от +400 до +800 градусов, чтобы диффузия протекала без проблем. Частота электромагнитного поля должна находиться на уровне 50 Гц. Все перечисленные показатели в процессе контролируются специальными датчиками.

Важная особенность процессе цинкования таким методом заключается в том, что внутри электромагнитного поля формируется высокий температурный градиент. По мере продвижения по шихте он становится меньше.

При рассмотрении распределения повышения температуры внутри металла можно определить, что ближе к поверхности наблюдается расширение кристаллической решетки. Таким образом удается спровоцировать протекание процессов сразу в двух направлениях. На фоне этого протекает формирование интерметаллических соединений.

Кристаллизация может протекать с разной скоростью. На интенсивность ее протекания влияет, к примеру, вибрация, которая формируется под воздействием внешних факторов. Также на скорость влияет индукционные токи, их величина и другие параметры. Когда слой цинка формируется на поверхности, его структура оказывается гомогенизированной.

Применение подобного метода получило большое распространение в промышленности. Большое значение имеет универсальность подобного средства. Кроме формирования защитного цинкового слоя, также практикуется нанесение и других материалов. К ним относятся такие, как:

• Лучше всего нанесение цинка таким методом показывает себя при обработке низкоуглеродистых сталей, а также чугуна. При этом удается существенно увеличить уровень защиты от коррозии, даже если планируется использовать предмет под действием агрессивных сред разного типа.
• Обработка медью также может использоваться в ряде случаев. Омеднение рекомендуется в том случае, если предмет создается из углеродистой стали. После проведения такой обработки, можно использовать металлические изделия, чтобы они были эквивалентны по своим характеристикам продукции, созданной из сплавов цветных металлов.
• Технология может использовать при обработке никелем. Покрытие подойдет в том случае, если предполагается контакт изделия со средой с высоким уровнем содержания щелочи и кислоты. При этом кроме защиты от ржавчины также значительно увеличивается и механическая стойкость материала.
• Алюминий создает качественный диффузионный слой. Он подойдет для низкоуглеродистых и легированных сталей. Кроме уровня защиты от коррозии также повышается стойкость к высоким температурам, эрозии, самым разным вариантам агрессивных сред.
• Покрытие хромом подойдет для обработки изделий, эксплуатируемых при экстремально высоких и низких температур. Даже если предмет используется под повышенным напряжением, его механическая стоимость будет на хорошем уровне.

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.

Особенности и сферы применения

Такой метод защиты металлических изделий от коррозии и старения, как термодиффузионное цинкование, общие требования к которому регламентирует ГОСТ Р 9.316-2006, основан на явлении диффузии молекул металла, протекающей при относительно высокой температуре (400–470°). В данном случае в поверхностный слой обрабатываемого изделия диффузируют молекулы легирующего элемента – цинка.

В результате применения такой технологии на поверхности металлической детали формируется однородный цинковый слой. При этом однороден такой слой даже в труднодоступных местах обрабатываемого изделия.

При термодиффузионной обработке детали покрываются равномерном слоем цинка, включая отверстия и внутренние полости

Диффузионному поверхностному цинкованию, выполняемому при термическом воздействии на обрабатываемую деталь, чаще всего подвергают:

• арматуру, применяемую в нефтяной и газовой отраслях;
• ограждающие дорожные и мостовые конструкции;
• элементы трубных коммуникаций и строительную арматуру;
• фурнитуру, используемую для изготовления мебели;
• арматуру, применяемую для укрепления железнодорожного полотна;
• конструктивные элементы автотранспортных средств;
• конструктивные элементы ЛЭП (линии электропередачи).

Термодиффузионное цинкование позволяет получать на поверхности металла цинковый слой минимальной толщины, благодаря чему подвергать такой обработке можно даже детали, отличающиеся очень небольшими размерами.

При повышении температуры обработки по данной технологии до 470° термодиффузия молекул цинка в поверхностный слой металла становится более интенсивной, но полученное в итоге покрытие не обладает требуемыми характеристиками. Оно не только отличается повышенной хрупкостью и легко отслаивается от поверхности изделия, но и не способно обеспечить требуемый уровень антикоррозионной защиты.

Промышленная линия термодиффузионного цинкования

Чтобы сформировать на поверхности металлического изделия термодиффузионное цинковое покрытие заданной толщины, обладающее высокими защитными характеристиками, необходимо предусмотреть ряд дополнительных процедур.

• Проводится тщательная очистка поверхности изделия, которое будет подвергаться обработке.
• Необходимо обеспечить герметичность контейнера для термодиффузионного цинкования.
• Когда герметичность контейнера обеспечена, в нем необходимо создать инертную или восстановительную среду. Следует иметь в виду, что в окислительной среде цинкование выполнять нельзя.

Детали обработаны и загружены в специальную емкость для термодиффузионного цинкования

При выполнении самого термодиффузионного цинкования в рабочую среду желательно вносить специальные флюсующие элементы, которые называют активаторами.

Если придерживаться всех вышеуказанных рекомендаций и строго соблюдать все технологические режимы, то на поверхности металлического изделия можно сформировать термодиффузионное цинковое покрытие, которое будет соответствовать как заданной толщине, так и требуемым защитным характеристикам.

Сравнительный анализ коррозионной стойкости

Алгоритм нанесения термодиффузионного цинкового покрытия выглядит следующим образом.

• Обрабатываемая поверхность тщательно очищается (в производственных условиях для этого используют дробеметные, пескоструйные и ультразвуковые установки).
• Изделие и специальную смесь, за счет которой будет осуществляться насыщение его поверхности цинком, помещают в герметичный контейнер.
• В контейнере создается требуемая температура, при которой и протекает диффузионное поверхностное цинкование.

Печь для термодиффузионного цинкования

После окончания цинкования деталь извлекают из контейнера и очищают ее поверхность от остатков использованной смеси. Затем остается выполнить пассивирование уже оцинкованной поверхности и дать ей полностью остыть.

Для выполнения диффузионного поверхностного цинкования используются различные насыщающие смеси, одной из которых является «Левикор».

Высокую популярность у отечественных специалистов смесь «Левикор» завоевала благодаря тому, что ее отличает высокая проникающая способность, а ее применение позволяет получать цинковые покрытия требуемой толщины, обладающие исключительными защитными свойствами.

Технология цинкования, для реализации которой используется термодиффузия, отличается целым рядом достоинств. Перечислим их.

• Поверхность обработанного изделия и сформированный на ней цинковый слой характеризуются отличной адгезией.
• Данный метод обработки отличается экономичностью, так как для его реализации не требуются большие производственные площади, значительные затраты рабочей силы и электрической энергии.
• Технология термодиффузионного цинкования позволяет получать идеально ровное и однородное по своей толщине покрытие, отличающееся, кроме того, высокими защитными свойствами.
• За счет того, что термодиффузия осуществляется в герметичных контейнерах, данный процесс отличается токсической, химической и экологической безопасностью. При работе с такими установками человек не получит термический ожог, а также не подвергнется воздействию других факторов, которые бы могли негативно отразиться на его здоровье.
• Толщина цинкового слоя при использовании такой технологии хорошо поддается регулировке в достаточно широких пределах.
• Образующиеся в процессе термодиффузионного цинкования отходы легко утилизируются. При этом процесс такой утилизации, выполняемой по стандартной схеме, также не связан с опасностью для человеческого здоровья.
• Для очистки поверхности изделия после термодиффузионного цинкования не используются кислоты и другие агрессивные средства.
• Оборудование, на котором выполняется диффузионное поверхностное цинкование, отличается простотой управления и обслуживания.
• Процедура термодиффузионного покрытия цинком выполняется при более щадящем температурном режиме, если сравнивать ее с другими технологиями нанесения защитных покрытий.

После этого типа цинкования возможна последующая окраска деталей

У данной технологии есть два основных недостатка. Заключаются они в следующем.

• Цинковый слой, формирующийся на поверхности изделия при использовании данной методики, отличается малопривлекательным сероватым цветом. Такая проблема решается путем нанесения на предварительно полученное термодиффузионное цинковое покрытие дополнительного декоративного слоя. Следует, однако, иметь в виду, что возможность нанесения такого слоя не оговаривается положениями ГОСТа. Во многих случаях, когда для оцинкованных металлических изделий эстетический фактор не столь важен, на такой недостаток не обращают внимания.
• Габариты изделий, которые могут быть подвергнуты термодиффузионному цинкованию, серьезно ограничены размерами герметичного контейнера, а также внутренним объемом нагревательной печи.

При выполнении такой обработки следует строго придерживаться не только технологических рекомендаций, но и правил техники безопасности. В противном случае в организм человека может попасть цинковая пыль, которая способна нанести вред его здоровью.

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

В соответствии с положениями нормативного документа, термодиффузионные цинковые покрытия могут быть отнесены к одному из следующих классов:

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

Несмотря на то, что в ГОСТе не упомянуты цинковые покрытия большей толщины, потребитель по согласованию с производителем может заказать их нанесение. Однако в таком случае полученное покрытие будет относиться к категории нестандартных.

Рассматриваемый метод цинкования позволяет получить качественное цинковое покрытие толщиной 5–100 микрон

Термодиффузионное цинковое покрытие не наносится на те металлические конструкции и изделия, на которых имеются соединения, выполненные при помощи смол или припоя. Нанести цинковый слой на такие детали возможно, но для этого следует применять другие технологии.

В соответствии с положениями ГОСТ, цинковый слой, нанесенный на металлическое изделие по рассматриваемой технологии, не должен иметь следующих дефектов:

• остатков насыщающих смесей, которые не поддаются смыванию;
• вкраплений инородных тел;
• наростов;
• пустот и раковин;
• отслоений;
• трещин на поверхности;
• вздутий;
• даже очень незначительных по площади участков, на которых отсутствует покрытие.

Термодиффузионное цинкование (ТДЦ) в Москве

Предприятие «МирМет» уже на протяжении восьми лет работает в сфере производства покрытия для конструкций, изделий и деталей из чугунных материалов и стали, используя современный качественный способ ТДЦ — термодиффузионное цинковое покрытие.

Согласно СНиП 2.03.11 — 85, термодиффузионные цинковые покрытия — это в высокой степени характеризующиеся надежностью всфере предохранения металлических конструкций от коррозийных воздействий. СНиП выражает рекомендацию по применению диффузионного цинкования в средах, характеризующихся высокой агрессией.

Почему у нас заказывают холодное цинкование?

Цена формируется исходя из сложности и объема работ. Система скидок и бонусов для постоянных клиентов

Вы можете быть в нас уверены! Мы успешно осуществляем свою деятельность на рынке металлопроката с 2007 года

Производственные мощности компании позволяют реализовывать заказы в самые сжатые сроки и без задержек

Расчет стоимости доставки

На сегодняшний день «МирМет» предлагают услугу ТДЦ сортового металлопроката, имеющего длину до 3х метров:

• полосы;
• углы;
• швеллеры;
• профильные трубы;
• трубопроводная арматура;
• металлоконструкции;
• метизы;
• закладные детали;

Цены на термодиффузионное цинкование (только закладные детали,метизы)

Что такое ТДЦ?

Это самый прогрессивный метод обработки по химико-термическому принципу; изделия обрабатываются в специальных печах с ретортой (камера с регулярным вращением), используется насыщающаяся смесь, которая имеет в своем составе аквтитор, инертный наполнитель и цинк.

Чему может служить термодиффузионное цинковое покрытие?

Для создания защитных антикороззийных условий для деталей, конструкций и изделий контактной сети. Данное покрытие характеризуется стойкостью, свойства которой установлены ГОСТ 9.316-2006.

Какие есть выгодные отличия у термодиффузионного цинкового покрытия перед конкурентами?

• Высокий уровень устойчивости к коррозийным явлениям.
• Покрытия отличаются лидирующими уровнями качества и экономичности ? за счет превышения стойкости горячего цинкования в три-три с половиной раза, что также гарантирует увеличение срока службы металлических изделий в несколько десятков раз.
• Отдельно отметим, что сопротивление коррозии данного покрытия существенно выше, чем качество аналогичного свойства у покрытий, которые были нанесены с помощью технологии горячего либо гальванического цинкования.
• Также этот метод можно сочетать с иными технологиями нанесения покрытий.
• В технологии процесса цинкования исключено водородное охрупчивание металлоизделий, что исключает, возможность внедрения атомов цинка в металлическую структуру.

О последовательности процесса

• Детали и материалы приводятся в состояние готовности к цинкованию.
• Детали и материалы упаковываются в контейнеры или барабаны.
• Детали проходят химико-термическую обработку.
• Барабаны или контейнеры охлаждаются и распаковываются.
• Обработанные материалы извлекаются.

Данные рабочего пространства реторты печи и температурные данные:

Во время процесса цинкования, контейнер постоянно пребывает в состоянии вращения, а прекращает свою работу непосредственно перед самым извлечение его из печи.

Наши клиенты, это строительные, автомобильные, автодорожные, строительные предприятия а также потребители сортового металлопроката. Наш выход на существенно новый уровень ТДЦ технологии дает нам уверенность в заинтересованности в наших услугах представителей энергетики, нефтяного комплекса и сферы ж/д транспорта.

Многочисленные экспертные исследования, проведенные в лабораторных условиях, а также многие испытания доказывают качественное превосходство технологии ТДЦ по сравнению с иными методами цинкования.

Формирование термодиффузионного покрытия

Формирование покрытия происходит во время процесса вращения контейнера.Вращение обеспечивает равномерное перемешивание деталей с насыщающим цинковым порошком и, как следствие, однородность покрытия по всей поверхности каждой детали.

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.