Термодиффузионное цинкование изделий Этапы процесса, преимущества и недостатки метода

Метод термодиффузионного цинкования известен достаточно давно: еще в начале XX века патент на него оформил Шерард Коупер-Колс из Англии. Процесс тогда был назван «шерардизацией» — по фамилии изобретателя. Однако тогда новый термодиффузионный метод нанесения цинка не получил большой популярности (вероятнее всего, из-за технологических особенностей и невысокой производительности). Одним из основных он стал гораздо позже, только в конце прошлого столетия, когда и были оценены его преимущества.

Суть технологии в том, что атомы цинка внедряются в кристаллическую решетку металла изделия под действием высокой температуры в газовой среде — таким образом и создается защитный слой. Термодиффузионный процесс происходит в герметичном контейнере, а варианты толщины покрытия определены госстандартом. Согласно ГОСТ Р 9.316-2006, различают пять классов толщины, которая может составлять от 6 до 100 мкм.

Сейчас шерардизация используется для цинкования элементов линий электропередач, дорожных отбойников и ограждений мостов, элементов конструкций в автомобильной промышленности, фурнитуры для сборки мебели, ассортимента болтов и метизов, а также арматуры для разных отраслей.

Основные этапы термодиффузионного цинкования

Технология насчитывает четыре стадии. На производстве, как правило, процесс организован в виде замкнутого цикла, с промежутками на загрузку, промывку и разгрузку изделий.

  1. Очистка. Все возможные загрязнения и ржавчину удаляют при помощи песка или ультразвука на специальных установках, для обезжиривания может применяться ацетон.
  2. Цинкование. Проводится при температуре 290-400 °С (режим зависит от особенностей изделий, марки стали и т.д.). В герметичный контейнер помещают изделия, детали или метизы, и высыпают порошковые смеси с содержанием цинка, а также активирующих элементов или инертных материалов. Количество смеси имеет значение для получения нужной толщины покрытия. Далее следует перемешивание, контейнер герметизируется и транспортируется в печь. Там он в течение необходимого времени (в среднем 1-1,5 часа) вращается, как барабан, и атомы цинка соединяются с поверхностью изделия.
  3. Пассивирование. Проводится с использованием растворов, которые могут быть ноу-хау производителя, после охлаждения и открытия контейнера. Операция служит для того, чтобы защитить цинковый слой от окисления на воздухе.
  4. Сушка изделий.

Кроме того, после завершения всех технологических процессов изделие проходит контроль качества. Детали и метизы, подвергнутые термодиффузионному цинкованию, не должны иметь трещин, выпуклостей или отслоений, а также участков с отсутствующим покрытием и сторонних вкраплений.

Преимущества термодиффузионного цинкования

  • невысокая стоимость;
  • сочетание высокого качества покрытия (ровное и однородное) и превосходных защитных свойств (при термодиффузионном цинковании они значительно выше, чем при использовании электрогальванического метода, и выше, чем при горячем цинковании);
  • процесс экологически безопасен благодаря прохождению в герметичных контейнерах, а получаемые отходы не требуют захоронения и легко утилизируются (могут быть использованы для бетонных смесей в строительстве);
  • большой диапазон толщины покрытия цинком, из которого может выбирать заказчик;
  • при оцинковке метизов не нужно обновлять резьбу. Кроме того, наносить покрытие можно на большие партии: специальное оборудование позволяет оцинковывать 100-200 тонн метизов в месяц;
  • оцинкованные термодиффузионным методом изделия допущены к контакту с водой питьевого водоснабжения — это важное преимущество для применения элементов;
  • оборудование для шерардизации является простым в использовании и обслуживании.

Недостатки метода:

  • параметры изделий, которые можно оцинковать, определяются объемами герметичного контейнера;
  • при оцинковке труб термодиффузионный метод позволяет наносить покрытие только внутри или только снаружи;
  • эстетический фактор: получаемое термодиффузионным способом цинковое покрытие не блестит, оно имеет матовый серый цвет и не отличается красивым внешним видом (для метизов этот фактор не так актуален)