Диффузионные цинковые защитные покрытия

Диффузионные цинковые покрытия, по сравнению с гальваническими и металлизационными, имеют более прочную (диффузионную) связь с защищаемым металлом вследствие диффузии цинка в покрываемый металл, а постепенное изменение концентрации цинка по толщине покрытия обусловливает менее резкое изменение его свойств. Структурная особенность диффузионных покрытии благоприятно сказывается на их механических, технологических и защитных свойствах. Такие покрытия позволяют создать надежный защитный барьер между агрессивной средой и металлической поверхностью. Повышенная (3360-5250 МПа) по сравнению с гальваническими (300- 380 МПа) твердость диффузионных цинковых покрытий обеспечивает им достаточно высокую сопротивляемость абразивному износу.

Диффузионные цинковые защитные покрытия

Основным материалом порошковых смесей для диффузионного цинкования является цинковый порошок или цинковая пыль — отходы при производстве цинка. Она состоит из металлического цинка (до 50%), оксида цинка (40-50%) и небольшого количества (до 0,5%) других металлов (Cd, Pb, Fe, Си). На практике широкое применение нашли порошковые смеси, содержащие инертные материалы (разбавители). Это позволяет вести процесс диффузионного цинкования при температурах, превышающих температуру плавления цинка (419,4°С), и при этом избежать сплавления и спекания цинкового порошка.

Диффузионное цинкование с использованием порошковых смесей обычно осуществляют в негерметичных контейнерах, в которые возможен доступ воздушной атмосферы. Процесс цинкования можно проводить в атмосфере водорода или аммиака, а также в вакууме или псевдокипящем слое.

Водородная атмосфера оказывает восстановительное воздействие на поверхность металла и наносимого материала. Вакуумный способ удобен для практического использования, так как позволяет получать на поверхности изделия плотные цинковые покрытия при относительно низких температурах и малой продолжительности процесса насыщения. Скорость цинкования в псевдосжиженном слое значительно выше, чем с использованием контейнера.

Толщина покрытия при диффузионном цинковании находится в зависимости от продолжительности цинкования и атмосферы, в которой оно производится.

Диффузионный метод цинкования с использованием порошковых смесей на основе цинка, в отличие от горячего цинкования, представляет собой процесс, происходящий при температуре 400-500°С и продолжительности от 2 до 5 часов, в зависимости от требуемой толщины покрытия. При этом методе цинкования в результате диффузии цинк внедряется в кристаллическую решетку защищаемого металла, поэтому прочность связи покрытия с основным (покрываемым) материалом резко возрастает. Глубина проникновения цинка в покрываемый металл тем больше, чем выше температура и продолжительнее процесс диффузии. Диффузионные цинковые покрытия на всю толщину покрытия состоят из железоцинковых интерметаллических соединений, обладающих большой твердостью (3360-5250 МПа), что обеспечивает покрытию достаточно высокую сопротивляемость движущимся агрессивным средам, содержащим различные твердые частицы.

Диффузионный способ нанесения покрытий обеспечивает получение диффузионных цинковых покрытий абсолютно беспористых и в связи с этим появляется возможность наносить на изделия коррозионностойкие диффузионные цинковые покрытия небольшой толщины, например, 25-30 мкм. Это является большим преимуществом диффузионных цинковых покрытий по сравнению с другими видами цинковых покрытий. При горячем цинковании при нанесении тонких покрытий (25-30 мкм) требуется очень тщательная подготовка поверхности изделия перед цинкованием и, тем не менее, появляется большая вероятность образования в покрытии различных несплошностей, что резко снижает защитную способность таких горячецинковых покрытий. Гальванические или металлизационные цинковые покрытия отличаются большой пористостью, особенно если слой этих покрытий небольшой толщины (30- 50 мкм). Поэтому эти покрытия пропитывают различными органическими составами, чтобы закупорить поры в покрытии.

Одним из достоинством диффузионных цинковых покрытий является также способность образовывать плотные трудно растворимые продукты коррозии, которые прочно сцеплены с поверхностью покрытия и обладают защитными свойствами. Они проявляют так называемый эффект самозащиты — препятствуют доступу к металлу растворенного в электролите кислорода и других коррозионных агентов, тормозят процессы электрохимической коррозии и предохраняют нижележащие слои покрытия от разрушения. Диффузионные цинковые покрытия, полученные в порошковых смесях на основе цинка, имеют повышенную стойкость против коррозионно-эрозионного воздействия быстродвижущейся агрессивной водной среды, что обусловлено образованием в покрытии железоцинковых сплавов соответствующей структуры с повышенной микротвердостью. Коррозионная стойкость железоцинковых фаз диффузионного цинкового покрытия выше, чем чистого цинка, в первую очередь за счет участия в пассивации покрытия ферритов цинка наряду с ZnO. Выводы термодинамики подтверждаются сравнительными коррозионными испытаниями гальванических, горячецинковых и диффузионных цинковых покрытий в водопроводной воде. Так, во всех случаях скорость коррозии этих покрытий убывает обратно пропорционально квадратному корню от времени выдержки, то есть лимитируется диффузией кислорода через пассивационную пленку. При этом скорость коррозии минимальна для диффузионных цинковых покрытий по сравнению с другими видами цинковых покрытий.

Рекомендуют применение диффузионных цинковых покрытий для защиты от коррозии различных металлоизделий, эксплуатирующихся в жестких коррозионно-эрозионных условиях. Диффузионный способ цинкования находит все большее распространение при цинковании длинномерных стальных изделий (труб, компонентов дорожных ограждений и линий электропередач, арматуры и др.), что обусловлено, прежде всего, высокими химическими и физико-механическими свойствами диффузионных цинковых покрытий.

Новыми перспективными являются технологии электроннолучевого напыления покрытий на стальную полосу в вакууме с предварительным цинкованием полосы, а также процесс холодного цинкования, основанный на использовании цинконаполнительных красок, после нанесения которых на защищаемую поверхность металла и сушки формируется покрытие с содержанием цинка до 95%.

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий