Особенности технологии термодиффузионного цинкования

Термодиффузионное цинкование

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

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

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

Назначение и применение

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

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

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

Технология термодиффузионного цинкования

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

Очищение деталей

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

Загрузка деталей и засыпка насыщающей смеси

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

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

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

Цинкование

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

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

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

Пассивация

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

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

Сравнение с другими технологиями цинкования

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

Сравнение с гальваническим методом

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

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

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

Сравнение с горячим цинкованием

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

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

Основные преимущества термодиффузионного цинкования

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

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

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

Оборудование от производителя

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

«Дистек 125» – от 50 до 150 кг/ч;	«Дистек 450» – от 200 до 1000 кг/ч;
«Дистек А-4-450» – от 500 до 1000 кг/ч;	Линии на основе печей «Дистек 6-МТ» – «Дистек 12-МТ»

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

удельная стоимость линии в расчете на 1 кг изделий/час, руб

25 000 — 60 000
(в зависимости от комплектации)

расход электроэнергии на 1 тн изделий, кВт/час

требуемые производственные площади на 1 кг цинкуемых изделий/час, м2

норма загрузки насыщающей смеси:

на 1 мкм цинкового слоя на площадь 1 м2, кг

на 1 тн изделий при толщине слоя 20 — 30 мкм, кг

стоимость насыщающей смеси, руб./тн

235 000 (включая НДС)

численность производственного персонала, чел

длительность садки, час

необходимость в очистных сооружениях

Цена на оборудование для термодиффузионного цинкования

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

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

Особенности технологии термодиффузионного цинкования

Термодиффузионное цинкование – процесс получения покрытия слоем цинка любой стальной или чугунной поверхности изделия. Узнайте, как происходит процесс, какое оборудование используют дл я покрытия.

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.

• 1 Суть и назначение термодиффузионного цинкования
• 2 Как происходит процесс обработки
• 3 Достоинства и недостатки технологии
• 4 Область применения
• 5 Оборудование для термодиффузионного цинкования

Суть и назначение термодиффузионного цинкования

Человеком, благодаря которому технология термодиффузионного цинкования познала мир, был инженер-изобретатель из Англии по имени Шерард Коупер-Колс. Он предлагал насыщать поверхность изделий из стали цинком путем диффузии в искусственно созданной среде, где присутствуют высокие температуры. По прошествии более 100 лет эта технология получила развитие.

С химической точки зрения, прохождение процесса, при котором на стальной поверхности образуется слой цинкового покрытия, сопровождается переносом молекул цинка, вступлением их в связь с молекулами стали и образованием общей кристаллической решетки. Все это происходит при температуре около 450 °C (точнее, 400–450 градусов).

При проведении термодиффузионного цинкования не следует повышать температуру внутри бокса до 470 °C: это приводит к образованию более хрупкого отслаивающегося покрытия с плохими антикоррозионными свойствами.

Как упоминалось выше, термодиффузионное цинкование нацелено на достижение следующих результатов:

1. Защита механического характера. Образованное цинковое покрытие не допускает внешнюю среду к физическому контакту с защищаемым металлом.
2. Защита электрохимического характера. Цинк со сталью образуют пару гальваническую, где первый металл будет анодом, второй – катодом, то есть анод разрушается, за счет чего катод восстанавливается.

Как происходит процесс обработки

Современный процесс получения цинкового покрытия термодиффузионным методом претерпел некоторые изменения, доработки и включает следующие этапы:

1. Обработка изделий на предварительном этапе путем химического, механического или ультразвукового воздействия.
2. Помещение деталей, прошедших предварительную обработку, в специальный рабочий бокс, куда также добавляется цинксодержащий порошок.
3. Герметизация бокса и создание внутри него необходимой повышенной рабочей температуры.
4. Выдержка изделий в течение определенного времени, извлечение их из камеры и проведение дополнительных мероприятий по обработке.

Процесс будет проходить более интенсивно, если такую камеру подвергать вращению.

Первый этап необходим для того, чтобы избавиться от раковин, отслоений, трещин, ржавчины и жировой пленки, которые могут образовываться на поверхности изделия и препятствовать осаждению цинка. Эффективно с этим справляться можно, подвергая детали обработке абразивными материалами в установках типа пескоструйных, далее следует обезжиривание химическими жидкостями и очистка ультразвуком, хотя диффузионный процесс менее требователен к чистоте поверхности, чем, к примеру, гальванический.

Бокс, или камера для проведения термодиффузионного цинкования, представляет собой конструкцию из нержавейки, у которой есть плотно закрывающаяся крышка. Помещая туда заготовку и цинковый порошок, температуру внутри поддерживают на уровне около 450 °C в течение 1–4 часов, все зависит от того, какова необходимая площадь покрытия и какой толщины слой цинка должен образоваться. За это время произойдет испарение молекул цинка и проникновение их в кристаллическую решетку металла.

Когда термодиффузионное цинкование окончено, заготовки вынимают из камеры и подвергают ряду очисток. Первое, что удаляют, это оставшиеся частицы порошка, далее моют изделия и на последнем этапе проводят пассивацию – улучшение внешнего вида изделий, придание им декоративного товарного вида.

Достоинства и недостатки технологии

Термодиффузионное цинкование не зря считается одним из лучших способов получения оцинкованного покрытия, у него много положительных сторон:

1. Слой получается однородным, в нем отсутствуют поры, можно получить толщину с очень высокой точностью до 5 микрон при возможных диапазонах толщины 15–150 микрон.
2. Из всех имеющихся способов цинкования слой, полученный термодиффузионным методом, самый стойкий к коррозии, что дает возможность экономить на толщине покрытия, не жертвуя при этом качеством.
3. Цинковое покрытие устойчиво к изнашиванию за счет высокой прочности слоя и хорошей адгезии к поверхности основного металла. В числовом выражении его микротвердость доходит до 5000 МПа, слой цинка такой же толщины при гальваническом покрытии не превышает по твердости 400 МПа.
4. При помощи термодиффузионного цинкования можно получить слой цинка на поверхности любой конфигурации, при этом не нарушая контуров изделия. Это особенно актуально при обработке резьбовых соединений.
5. Технологический процесс получения оцинкованного слоя этим методом является чистым с точки зрения экологии.
6. При термодиффузионном цинковании не наблюдается процесса водородного охрупчивания.

Термодиффузионное цинкование обладает и некоторыми недостатками:

1. Это в первую очередь невысокие декоративные качества покрытия, которое имеет серый матовый оттенок.
2. Также сложно создать большую камеру для проведения операций, в результате чего размеры деталей все же ограничены. Самая большая камера на сегодня имеет размер 1.5 метра длиной и 0.5 метра в диаметре.
3. Цинкование термодиффузионным методом не отличается быстротой.

Чтобы избежать процесса спекания порошка с цинком при высоких температурах, что иногда наблюдается, в последний вводят инертные частицы, то есть наполнитель, который не дает соприкасаться частичкам цинка в порошке.

Область применения

Основные области, где эффективно применяют изделия, обработанные термодиффузионным цинкованием:

• покрытие арматуры для газовой отрасли и нефтяной промышленности;
• дорожная сфера – металлические конструкции для ограждения мостовых и дорожных покрытий;
• строительная сфера и трубные сети – цинкование крепежной арматуры и элементов конструкций;
• мебельная отрасль – обработка фурнитуры;
• железнодорожные коммуникации – соединительные элементы и крепежные детали полотна железной дороги;
• запчасти автомобилей и общественного транспорта;
• энергетическая отрасль – обработка конструктивных составляющих электропередающих линий.

Оборудование для термодиффузионного цинкования

Стандартная линия организации покрытия металла слоем цинка должна иметь следующий перечень оборудования для термодиффузионного цинкования:

• оборудование печное в виде камеры или бокса с плотно закрывающейся крышкой, ретортами сменного типа или стационарными с объемом пространства для загрузки до 600 килограммов;
• оборудование отсыпное для реторт;
• установка для фосфатной пассивации;
• шкафы сушильные или печи сушильные проходные;
• электронные контроллеры толщины слоя цинка, раствора пассивационного;
• оснастка вспомогательного назначения.

Уважаемые посетители сайта, кто имеет представление о технологическом процессе термодиффузионного цинкования, поделитесь своим опытом в комментариях, поддержите тему.

Источник https://distek-ural.ru/termodiffuzionnoe-czinkovanie/

Источник https://wikimetall.ru/metalloobrabotka/termodiffuzionnoe-tsinkovanie.html

Источник