Защита металлов от коррозии обеспечивает долговременное функционирование различных деталей, конструкций и сооружений. Около 10% выпускаемой стали и стальных изделий теряют свои технические характеристики из-за коррозии. Один из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии – покрытие цинком.

Электрохимической альтернативой цинку является кадмий, но его применение во многих странах запрещено из-за высокой токсичности. В РФ кадмирование имеет ограниченное использование и возможно, как правило, только по специальному разрешению.

Толщина защитного цинкового покрытия выбирается в зависимости от назначения изделия и условия его эксплуатации. Анализ условий применения различных металлоизделий показывает, что защитное (антикоррозионное) покрытие для этих условиях должно обладать не только повышенной коррозионной стойкостью, но быть также устойчивым к абразивному износу и иметь высокую степень сцепления с поверхностью защищаемого изделия.

Методы антикоррозионной защиты

Гальванические (электролитические) покрытия. Покрытия на поверхность изделий наносят в растворах электролитов под действием электрического тока. Основными компонентами этих электролитов являются соли цинка.

Недостатки гальванического покрытия:

1. Гальванический способ защиты металлоизделий имеет низкую коррозионную стойкость

2 Не позволяет нанести покрытие на изделия сложной конфигурации,

3 При подготовке поверхности к оцинкованию на высокопрочных изделиях вызывает водородное охрупчивание, не позволяет производить демонтаж металлоизделий,

4 Имеет низкую степень сцепления с поверхностью.

Данный вид защиты несет, скорее, декоративную функцию.

Металлизационные покрытия. Покрытия наносят путем распыления струей воздуха или горячего газа расплавленного цинка. В зависимости от способа напыления используют цинковую проволоку (пруток) или порошок цинка. В промышленности используют газопламенное напыление и электродуговую металлизацию.

Цинконаполненные покрытия. Эти покрытия представляют собой композиции, состоящие из связующего и цинкового порошка. В качестве связующих используют различные синтетические смолы (эпоксидные, фенольные, полиуретановые и др.), лаки, краски, полимеры.

Горячее цинкование. Как правило горячее цинковние применяют для защиты от коррозии крупных металлоконструкций. Оцинкование мелких деталей и деталей с резьбой не дает необходимого качества оцинкованной поверхности. После обезжиривания, промывки, травления и повторной промывки, детали в барабане окунают в ванну с расплавленным цинком. Вращением барабана обеспечивают поток цинковой массы относительно деталей для заполнения всех пор и микротрещин. Затем барабан вынимают из ванны и раскручивают для удаления излишков цинка центрифугированием.

Недостатки горячего цинкования:

1 На деталях образуются наплывы.

2 На внутренних резьбах остаются излишки цинка, резьбу приходится протачивать, снимая таким образом защитный цинковый слов, что в дальнейшем вызывает коррозию.

3 Данный способ неприменим для мелких деталей, например для метрических крепежных изделий. Не применим для деталей из высокопрочной и легированной стали.

Комбинированные покрытия. Они представляют собой комбинацию цинкового покрытия, лакокрасочного или полимерного. В мировой практике такие покрытия известны как «дуплекс-системы».

В таких покрытиях сочетается электрохимический защитный эффект цинкового покрытия с гидроизолирующим защитным эффектом лакокрасочного или полимерного.

Следует отметить, что гальванические и металлизированные цинковые покрытия не содержат интерметаллических соединений (фаз) и состоят из цинка соответствующего химического состава. Горячецинковые покрытия, получаемые методом горячего цинкования (из расплава цинка) и диффузионные покрытия, наносимые из порошковых смесей на основе цинка, имеют аналогичный механизм образования — диффузионный. Однако диффузия цинка в металл различна: с применением горячецинкового покрытия диффузия составляет 0,1?3%, термодиффузионного цинкования – 50?70%.

Термодиффузионные цинковые покрытия. Взамен традиционным методам на в производстве успешно применяется способ антикоррозионной защиты металлоизделий- термодиффузионное цинкование.

Термодиффузионное цинковое покрытие является анодным по отношению к черным металлам и электрохимически защищает сталь. Оно обладает прочным сцеплением (адгезией) с основным металлом за счет взаимной диффузии железа и цинка, поэтому не происходит отслаивание и скалывание покрытия при ударах, механических нагрузках и деформациях обработанных изделий.

Суть технологии термодиффузионного цинкового покрытия состоит в том, что антикоррозионное покрытие формируется в результате насыщения цинком поверхности металлических изделий в порошковой среде при температуре 290-450°С, причем выбор температурного режима зависит от типа стальных изделий, марки стали и требований производителей деталей.

Процесс происходит в закрытом контейнере с добавлением к обрабатываемым деталям специальной насыщающей смеси. Пассивация (финишная обработка деталей) является обязательной частью процесса термодиффузионного цинкования. Пассивация предназначена для предотвращения образования белых продуктов коррозии на поверхностях, подвергаемым воздействию атмосфер с высокой влажностью, соленой воды, морских атмосфер или циклам конденсации и высыхания.

Процесс нанесения термодиффузионного цинкового покрытия (ТДЦ) представляет собой замкнутый технологический цикл, разбитый на несколько операций:

1-й этап: предварительная механическая очистка с помощью дробеметной установки;

2-ой этап: загрузка очищенных деталей в контейнер; добавление насыщающей смеси;

3-й этап: проведение термодиффузионного процесса, обеспечивающего нанесение на покрываемую поверхность деталей цинкового слоя;

4-й этап: разгрузка деталей из контейнера с одновременной очисткой их от остатков насыщающей смеси и пассивирование.

5-й этап: остывание готовой продукции.

Детали, предназначенные для нанесения следующих видов покрытий (краски, склейки, пластифицирование и др.), как правило, пассивируются 1 раз. Во всех других случаях проводятся две пассивационные операции, с промежуточной промывкой деталей. Этап подготовки поверхности включает в себя ультразвуковую, дробемётную или пескоструйную очистку деталей, которая особенно важна для металлоизделий, имеющих на себе окалину после термической обработки во время производства.

Преимущества термодиффузионных цинковых покрытий:

1 Превосходство по коррозионной стойкости по сравнению с гальваническими покрытиями.

2 Не вызывает водородного охрупчивания металла.

3 Термодиффузионное цинковое покрытие в точности повторяет контуры изделий, оно однородно по толщине на всей поверхности, включая изделия сложной формы и резьбовые соединения.

4 Данный метид цинкования позволяет расширить области применения цинковых покрытий нового поколения и использовать их для защиты различных изделий, эксплуатирующихся в жестких коррозионно-эрозионных условиях.

5 Новые методы оцинкования позволяют защищать от коррозии детали из любых марок стали, в том числе высокопрочных, и чугуна без изменения свойств основного металла, детали сложной конфигурации с отверстиями, детали в сборе, сварные и резьбовые.

6 Такая технология позволяет получить любую толщину покрытия в диапазоне от 6 до 100 микрон по требованию заказчика без изменения технологического процесса

7 Отсутствие склеивания деталей.

8 Нет ограничений по форме и размерам изделия.

9 Отсутствие каких-либо наплывов цинка в местах углублений или соединений.

10 Возможность последующей обработки деталей разными видами красок, пластификаторов и т.п. Высокая адгезия увеличивает коррозионную стойкость, практически исключается вздутие и отслоение красок с поверхности. Срок службы деталей с двойным покрытием увеличивается, что приводит к значительной экономии при их эксплуатации.

11 Экологическая чистота процесса (если нет необходимости в обезжиривании изделия).