Terminen diffuusiosinkkipinnoitteet (TDC)
Tätä menetelmää sovellettiin ensimmäisen kerran Englannissa 1900-luvun alussa, ja sitä kutsuttiin "sherardisaatioksi" (keksijän nimen mukaan - Sherard ( Sherard Cowper-Coles )).
Terminen diffuusiosinkkipinnoite on rautametallien anodi ja suojaa terästä sähkökemiallisesti . Sillä on vahva adheesio (tarttuvuus) perusmetalliin johtuen raudan ja sinkin keskinäisestä diffuusiosta Zn-Fe:n pinnan metallien välisissä faaseissa, joten pinnoite on vähän herkkä kuoriutumiselle tai lohkeamiselle iskun, mekaanisen rasituksen ja käsitellyn aineen muodonmuutoksen vaikutuksesta. Tuotteet.
Lämpödiffuusiopinnoitustekniikan etuna galvaanisiin pinnoitteisiin verrattuna ei ole pelkästään sen ylivoimainen korroosionkestävyys, vaan myös se, että se ei aiheuta metallin vetyhaurastumista .
Lämpödiffuusiosinkkipinnoite seuraa tarkasti tuotteiden muotoja, se on paksuudeltaan tasainen koko pinnalla (30-80 mikronin toleranssivaihteluissa, koska tällä hetkellä ei ole täydellistä levitystekniikkaa), mukaan lukien monimutkaiset tuotteet muoto ja kierreliitokset.
Terminen diffuusiosinkkipinnoitustekniikan ydin on, että korroosionestopinnoite muodostuu metallituotteiden pinnan sinkkikyllästymisen seurauksena jauheväliaineessa lämpötilassa 400–500 ° C, ja lämpötilan valinta riippuu terästuotteiden tyypistä, teräslaadusta ja osien valmistajien vaatimuksista. Tämä tekniikka mahdollistaa teoreettisesti minkä tahansa pinnoitteen paksuuden saavuttamisen pienikokoisille (jopa useita neliödm) tuotteille alueella 5 - 150 mikronia säätämällä lämpötilaa ja käsittelyajan muutoksia. Tuotteissa, joilla on monimutkainen pinta (esim. lämmönvaihtimet, tuotteet, joissa on kierreprofiilit, tuotteet, joissa on avoimia sisäisiä onteloita), suuren pinta-alan tuotteet (esim. putket, joiden pituus on yli 50 cm), pinnoitteen paksuuden leviäminen käsittelyn jälkeen yleensä saavuttaa 60-80 mikronia eri alueilla. Prosessi tapahtuu hermeettisesti suljetussa säiliössä, jossa käsiteltyihin osiin lisätään hienojakoisen sinkkijauheen ja kosteutta absorboivan aineen, kuten puuhiilen (Neozinc-teknologia), seosta. Passivoinnilla (osien viimeistelyllä) pyritään estämään keltaisten tai valkoisten korroosiotuotteiden muodostuminen pinnoille, jotka ovat alttiina korkealle kosteudelle, suolaiselle vedelle, meriympäristölle tai kondensaatio- ja kuivausjaksoille.
Metallien korroosiosuojaus varmistaa eri osien, rakenteiden ja rakenteiden pitkäaikaisen toiminnan. Teräksen ja terästuotteiden vuotuisesta tuotannosta noin 10 % menettää vuosittain tekniset ominaisuutensa korroosion vuoksi, jonka arvo on arviolta kymmeniä miljardeja dollareita. Yksi yleisimmistä tavoista suojata metalleja korroosiolta on sinkkipinnoitus. Sinkin valinta ei ole sattumaa, ja se selittyy Zn 2+ /Zn -parin redox-potentiaalin korkealla negatiivisella arvolla. Tämä metalli suojaa perusmetallia (rautaa) anodisesti, eli sinkki liukenee galvaaniseen Fe-Zn-pariin. Sähkökemiallinen vaihtoehto sinkille on kadmium , mutta sen käyttö on kielletty monissa maissa sen korkean myrkyllisyyden vuoksi. Venäjän federaatiossa kadmiumpinnoitusta käytetään rajoitetusti ja se on yleensä mahdollista vain erityisellä luvalla. Suojaavan sinkkipinnoitteen paksuus valitaan tuotteen käyttötarkoituksen ja käyttöolosuhteiden mukaan. Erilaisten metallituotteiden käyttöolosuhteiden analyysi osoittaa, että näihin olosuhteisiin soveltuvalla suojaavalla ( korroosionesto- ) pinnoitteella ei ole ainoastaan parannettu korroosionkestävyys, vaan se on myös kestettävä hankausta kulumista ja sillä on oltava hyvä tarttuvuus pintaan. suojatusta tuotteesta.
Galvaaniset (elektrolyyttiset) pinnoitteet . Tuotteiden pinnalla olevat pinnoitteet levitetään elektrolyyttiliuoksiin sähkövirran vaikutuksesta. Näiden elektrolyyttien pääkomponentit ovat sinkkisuolat. Metallituotteiden galvaanisella suojausmenetelmällä on alhainen korroosionkestävyys (noin 140 tuntia neutraalissa suolasumukammiossa ), se ei salli monimutkaisen kokoonpanon tuotteiden pinnoittamista, aiheuttaa vetyhaurastumista valmisteltaessa pintaa galvanointia varten erittäin lujilla tuotteilla , ei salli metallituotteiden purkamiseen, sillä on alhainen tarttuvuus pintaan. Tämäntyyppisellä suojalla on pikemminkin koristeellinen tehtävä.
Metalliset pinnoitteet . Pinnoitteet levitetään ruiskuttamalla sulaa sinkkiä ilma- tai kuumakaasusuihkulla. Ruiskutusmenetelmästä riippuen käytetään sinkkilankaa (sauvaa) tai sinkkijauhetta. Teollisuudessa käytetään liekkiruiskutusta ja sähkökaarimetallointia .
Sinkkipitoiset pinnoitteet . Nämä pinnoitteet ovat koostumuksia, jotka koostuvat sideaineesta ja sinkkijauheesta. Sideaineina käytetään erilaisia synteettisiä hartseja (epoksi, fenoli, polyuretaani ja vastaavat), lakkoja, maaleja ja polymeerejä. Niissä on ennemminkin maalin kuin metallipinnoitteen ominaisuuksia.
Kuumasinkitys . Pääsääntöisesti kuumasinkitystä käytetään suurten metallirakenteiden suojaamiseen korroosiolta. Pienten osien ja kierreosien galvanointi ei takaa vaadittua galvanoidun pinnan laatua. Rasvanpoiston, pesun, peittauksen ja uudelleenpesun jälkeen rummun osat kastetaan sulan sinkin kylpyyn (yleensä keraamiseen). Rummun pyöriminen tuottaa sinkkimassan virtauksen suhteessa osiin täyttämään kaikki huokoset ja mikrohalkeamat. Rumpu poistetaan sitten hauteesta ja sentrifugoidaan ylimääräisen sinkin poistamiseksi sentrifugoimalla . Osiin muodostuu painumista, ylimääräistä sinkkiä jää sisäkierteisiin, kierre on työstettävä, jolloin suojaava sinkkikerros poistetaan, mikä lisää korroosiota. Tämä menetelmä ei sovellu pienille osille, kuten metrisille kiinnikkeille . Ei sovellu lujille ja seostetuille teräsosiin.
Terminen diffuusiosinkkipinnoitteet . Ne mahdollistavat minkä tahansa teräslaadun, mukaan lukien korkealujuus, ja valuraudan osien korroosiosuojauksen muuttamatta perusmetallin ominaisuuksia, monimutkaisia osia, joissa on reikiä, kootut osat, hitsatut ja kierteitetyt. Osien koon rajoittaminen säiliön kokoon.
Matalan lämpötilan lämpödiffuusio sinkkipinnoite. Matalalämpötilaisen diffuusiosinkityksen tekniikalla on useita perustavanlaatuisia etuja vaihtoehtoisiin tekniikoihin verrattuna metallituotteiden suojaamiseen korroosiolta ja kulumiselta, mikä varmistaa nykyaikaisten teknisten standardien ja ympäristövaatimusten noudattamisen. Matalan lämpötilan lämpödiffuusioprosessi tarjoaa metallituotteen pintakerroksen syvän muunnoksen, joka antaa sille korroosionestoominaisuuksien lisäksi uusia plastisuusominaisuuksia ja samalla kestävyyttä hankaavaa kulumista vastaan, mikä tekee siitä eri toimialojen (rakennus, öljy ja kaasu, maatalous, energia ja liikenne) metallituotteiden elinkaari on mahdollista pidentää kahdesta kymmeneen kertaiseksi. Matalan lämpötilan lämpödiffuusiosinkityksen teknologian innovaatio on se, että sinkki diffundoituu metallin kanssa lämpötilassa 100 C sulamispisteensä alapuolella loukkaamatta lujien terästen erityisominaisuuksia ja parantamatta osien mekaanisia ominaisuuksia [1] .
Yhdistetyt pinnoitteet ovat yhdistelmä sinkkiä, maalia tai polymeeripinnoitetta. Maailmankäytännössä tällaiset pinnoitteet tunnetaan "duplex-järjestelminä". Tällaisissa pinnoitteissa yhdistyvät sinkkipinnoitteen sähkökemiallinen suojavaikutus maalin tai polymeeripinnoitteen vedenpitäväksi suojaavaan vaikutukseen. On huomattava, että galvanoidut ja metalloidut sinkkipinnoitteet eivät sisällä metallien välisiä yhdisteitä (faaseja) ja koostuvat vastaavan kemiallisen koostumuksen omaavasta sinkistä. Kuumasinkityillä (sinkkisulasta) saaduilla kuumasinkkipinnoitteilla ja sinkkipohjaisista jauheseoksista levitetyillä diffuusiopinnoitteilla on samanlainen muodostumismekanismi - diffuusio. Sinkin diffuusio metalliin on kuitenkin erilainen: kuumasinkkipinnoitetta käytettäessä diffuusio on 0,1÷3 %, lämpödiffuusiosinkitys - 50÷70 %. Fe–Zn-järjestelmän faasikaavion mukaisesti näiden pinnoitteiden rakenne sisältää useita samanlaisia faaseja (metallien välisiä yhdisteitä). Siitä huolimatta näiden pinnoitteiden yleinen rakenne ja ominaisuudet ovat edelleen erilaiset.
Päällystysprosessi on suljettu teknologinen sykli, joka on jaettu useisiin toimintoihin:
1. vaihe: alustava mekaaninen puhdistus ruiskupuhalluksella tai ruiskupuhalluskoneella; 2. vaihe: puhdistettujen osien lataaminen säiliöön; lisäämällä imeytysaineena kyllästävä seos, joka koostuu hienosta sinkkijauheesta ja murskatusta hiilestä; 3. vaihe: ilmatiiviisti suljetun säiliön tyhjennys typellä ilmankosteuden vähentämiseksi säiliön sisällä mahdollisimman pieneksi; 4. vaihe: lämpödiffuusioprosessin suorittaminen kuumentamalla säiliö ennalta määrättyyn lämpötilaan, mikä varmistaa sinkkikerroksen levittämisen osien pinnoitetulle pinnalle; 4. vaihe: osien purkaminen säiliöstä samalla puhdistamalla kyllästyvän seoksen jäännöksistä ja passivoimalla. 5. vaihe: valmiin tuotteen jäähdytys. Seuraavan tyyppisten pinnoitteiden (maalit, liimaukset, pehmitykset jne.) levittämiseen tarkoitetut osat passivoidaan yleensä 1 kerran. Kaikissa muissa tapauksissa suoritetaan kaksi passivointioperaatiota osien välipesulla. Korkealaatuisen korroosionestopinnoitteen saamiseksi kaikki tekniset vaiheet ovat yhtä tärkeitä ja ovat yhtä tärkeitä teknologisen prosessin komponentteja. On huomattava, että pinnoitustekniikka ei tee poikkeusta minkään tyyppisille osille, jotka koon, painon ja kokoonpanon perusteella sisältyvät käytössä olevan laitteen teknologiseen säiliöön. Ainoa asia, joka on otettava huomioon, on se, että tuotteissa, joissa on kierreprofiilit, jännitys ja profiili muuttuvat, koska profiiliin asetetaan ylimääräinen metallikerros, jonka paksuus on hallitsematon (katso yllä 30-80 mikronin toleranssi). . Kun sinkitään molempia ruuvattuja osia, ongelma pahenee, on muutettava valmiiden tuotteiden ruuvien vääntömomentteja koskevia standardeja, laadittava ja sovittava lisäyksistä nykyiseen säädösdokumentaatioon jne. Vastaavasti on tarpeen joko päällystää lanka erikseen mahdollisimman pienellä paksuudella (mikä on nykyään teknisesti mahdotonta) tai luopua kierrepinnoituksesta (joka johtaa galvaanisen parin muodostumiseen ja mitätöi pinnoitteen anodisuojan), tai tehdä muutoksia tuotteen suunnitteluun jo sen valmistushetkellä.rautametalleista (muuta kierteiden halkaisijaa ja profiilia). Erikokoisten osien käsittelyyn tarkoitetut laitteet valmistetaan tilauksesta. Vastaavasti teknisten eritelmien kehittämisvaiheessa määritetään säiliön ja uunien kokonaismitat sekä linjan jäljellä olevien yksiköiden teho, haulipuhalluksen ja haulipuhalluksen, passivointilaitosten ja kuivauksen suorituskyky. Pintakäsittelyvaiheeseen kuuluu osien ultraääni-, ruiskupuhallus- tai hiekkapuhallus, mikä on erityisen tärkeää metallituotteille, joissa on hilsettä tuotannon lämpökäsittelyn jälkeen.
Ensimmäinen on teknologisen prosessin kyky saada mikä tahansa pinnoitepaksuus asiakkaan vaatimalla tavalla. Toinen on liimausosien puute. Tämä on yksi kuumasinkin ja galvanoinnin negatiivisimmista puolista. Kolmas etu koskee osien ulkoista ja sisäistä muotoa. Venäjän markkinat osoittivat, että suurin osa kiinnikkeistä ja kaikista muista apuosista oli aiemmin maalattu, pehmitetty tai yksinkertaisesti jätetty pinnoittamatta, koska niissä oli kierreliitoksia, onttoja ja umpireikiä, monimutkaisia liitoksia ja hitsejä. Plussaa on myös sinkin tulon puuttuminen painaumien tai nivelten paikoista. Neljäs etu liittyy mahdollisuuteen käsitellä osia myöhemmin erilaisilla maaleilla, pehmittimillä jne. Lähes kaikentyyppiset teollisuusmaalit tarttuvat hyvin lämpödiffuusiopinnoitteeseen. Korkea tarttuvuus lisää korroosionkestävyyttä, maalien turpoaminen ja irtoaminen pinnasta on käytännössä poissuljettu. Kaksoispinnoitettujen osien käyttöikä pitenee, mikä johtaa merkittäviin säästöihin niiden käytössä. Viides etu on prosessin ympäristöystävällisyys (jos tuotetta ei tarvitse poistaa rasvasta).
Lopputulos on epävakaa ja hallitsematon. Laadukkaan yhtenäisen ja jatkuvan pinnoitteen saamiseksi tuotteiden koko pinnalle tarvitaan teknisiä toimia, joiden tulosta ei voida säästää tuotantosyklissä:
Joulukuussa 2003 JSC Russian Railwaysin sähköistys- ja tehonsyöttöosasto antoi ohjeet kontaktiverkon osien ja rakenteiden lämpödiffuusiosinkityksen käyttöön. Tämä ohje koskee suojaavia sinkkipinnoitteita, jotka levitetään lämpödiffuusiosinkimällä kierreosiin, liittimiin, kosketusverkkorakenteisiin ja muihin hiili- ja vähähiilisestä teräksestä valmistettuihin tuotteisiin, mukaan lukien lisälujuus, kosketusverkoston valurauta- ja ei-rautametalliosiin , mukaan lukien valurautaiset posliinipäädyt. Tammikuusta 2008 lähtien GOST-standardeja on myönnetty metallirakenteiden lujille kiinnikkeille, jotka osoittavat lämpödiffuusiopinnoitteen käytön suojaamaan lujia pultteja, muttereita ja aluslevyjä korroosiolta.