Термодиффузионное цинкование оборудование своими руками

Содержание

Процесс термодиффузного цинкования

[Термодиффузионное цинкование] позволяет создать на металлической поверхности некоторый защитный слой, который значительно продлевает срок службы материала.

Особенность цинкового слоя заключается в том, что он обеспечивает как электрохимическую, так и механическую защиту металлической заготовке.

Данный метод достаточно востребован в промышленной сфере, а технология, по которой выполняется термодиффузионное цинкование, успешно испробована на поверхностях различных видов металлов.

Конечно, для того чтобы провести данный вид цинкования материала, потребуется определенное оборудование, для которого высокая температура является рабочей.

55fb2f7099bb9e6b8576ae70c635348c

Следует отметить, что цинк имеет свойство вступать в химическую реакцию с большим количеством самых разных элементов и является достаточно активным металлом.

Если провести простейшие опыты из школьного курса химии, то можно наблюдать, как при взаимодействии цинка с водой или воздухом поверхность самого металла покроется тонкой пленкой.

Именно таким образом и получают защитное покрытие при помощи термодиффузионного цинкования на поверхностях самых разных видов металлов.

Данная технология используется только в промышленных сферах, так как требуется специальное оборудование и высокая рабочая температура, а также наличие активных смесей.

Особенности процесса

Данный метод достаточно простой, однако требует наличия специального оборудования и определенной рабочей температуры.

Для начала выполняется максимально тщательная очистка той поверхности, которая будет цинковаться.

Если есть на поверхности следы от масла, то они легко удаляются при помощи дигрейзера.

Для того чтобы убрать с материала ржавчину и окалину, необходимо воспользоваться дробометной установкой.

Кроме этого, для удаления грязи с поверхности используют некоторые специфические методы обработки, такие, как пескоструйная или ультратразвуковая.

После того как поверхность станет чистой, ее отправляют на загрузку, и для этого помещают на специальную металлическую тележку.

Также изделие перед обработкой взвешивается. Это делается для того, чтобы правильно определить количество смеси, с помощью которой и будет проводиться данное цинкование.

Метод позволяет регулировать количество наносимой смеси в зависимости от количества приготовленного раствора, а также формы и массы детали.

Толщина стандартного слоя для различных типов металлов составляет в среднем около пятидесяти микрон. Технология, несмотря на свою относительную простоту, требует определенных знаний и навыков от исполнителя работ.

Термодиффузионным цинкованием на крупных предприятиях стараются подвергать практически все металлические изделия и заготовки.

После того как заготовка будет очищена и взвешена, ее аккуратно помещают в муфельную печь, непосредственно в которой и происходит само термодиффузионное цинкование.

В некоторых отдельных случаях температура в печи может достигать четырехсот градусов выше нуля.

Сам температурный режим следует подбирать в зависимости от типа заготовки, марки стали и принятых на предприятии стандартов.

Технология предполагает среднее время обработки порядка ста двадцати минут.

На показатели времени нанесения термодиффузионного покрытия цинка влияет, главным образом, мощность используемого оборудования, а также состав используемой смеси.

Данный метод практически невозможно использовать в домашних условиях ввиду того, что требуется специальное оборудование достаточно крупных размеров.

Следует отметить, что в процессе термодиффузионного цинкования необходимо, чтобы контейнер, в который помещены заготовки, находился в непрерывном вращении.

Данный метод предполагает после цинкования обработку поверхности пассивацией.

Такая дополнительная обработка позволяет эффективно защитить металлическую поверхность от воздействия атмосферного воздуха.

Также проводится галтовка, при помощи которой с заготовки удаляются заусеницы.

На завершающем этапе деталь тщательно высушивают.

Плюсы и минусы

При помощи термодиффузионного цинкования можно проводить эффективную обработку целого ряда метизов. Данный метод имеет целый ряд самых разных преимуществ.

В первую очередь, изделия становятся более стойкими к коррозионным процессам, если выдержана требуемая толщина слоя. Кроме этого, покрытие полностью повторяет как контур, так и форму метизов.

За счет термодиффузионного цинкования заготовки приобретают более высокие показатели твердости. Кроме этого, металлы становятся более устойчивыми к абразивному типу разрушений.

Технология эффективна для большей части самых разных метизов, притом, что затраты на проведение данного вида цинкования минимальны.

Конечно, необходимое оборудование требует определенных изначальных затрат, однако они достаточно быстро окупаются.

Также к достоинствам данного метода можно отнести высокую адгезию, а также практически полную безопасность в экологическом плане.

Несмотря на огромное количество достоинств термодиффузионного цинкования, данный метод имеет и некоторые недостатки.

Так, данный процесс характеризуется достаточно низкой производительностью по сравнению с другими технологиями цинкования металлов.

Кроме этого, термодиффузионному цинкованию нельзя подвергать различные виды декоративных покрытий.

Это связано с тем, что после проведения данной процедуры первоначальное покрытие приобретет неприятный мышиный цвет.

Следует отметить и то, что после термодиффузионного цинкования образуется большое количество аэрозолей с содержанием цинковой пыли, которая в свою очередь вредна для здоровья.

Несмотря на все недостатки, данная методика достаточно востребована и активно применяется на самых разных крупных предприятиях.

Область применения

Практически на всех крупных промышленных предприятиях, которые работают в сфере обработки металлов, цинкование достаточно востребованный способ защиты металлических изделий.

Он пользуется высоким спросом за счет минимального количества необходимого оборудования и своей относительной простоты.

На выходе изделие приобретает специальный защитный слой, который позволяет значительно продлить его срок службы.

Особенно часто его используют для обработки самых разных крепежных систем, использующихся в сфере строительства.

Еще одно преимущество, которое сильно влияет на популярность данного вида защиты, это его дешевизна, а также максимально высокие эксплуатационные свойства, которые приобретает обработанное изделие.

Достаточно активно термодиффузионному цинкованию подвергают различную арматуру, трубы, а также самые разные детали для автомобилей.

Покрытие наносят на поверхность фитингов, а также на полые и резьбовые заготовки самого разного назначения.

Пленка хорошо ложится на детали, которые имеют сквозные и глухие отверстия, а также на самые разные элементы из мебельной фурнитуры.

Достаточно востребован данный вид защитного покрытия при изготовлении железнодорожных и контактных сетей, а также мостовых ограждений.

В настоящее время такая обработка считается наиболее экономически обоснованной и эффективной.

Источник

Отличная идея Мелуина: термодиффузионное оцинкование

Обернуть пагубные процессы во благо – эта человеческая способность не перестает удивлять. Так образование гальванических пар, главных виновников коррозийности, с пользой применяют для создания батарей и аккумуляторов. Вот только саму коррозию при этом еще никто не отменял. Самопроизвольное разрушение металлов приводит ежегодно к миллиардным убыткам. Не удивительно, что светлейшие умы человечества на протяжении многих десятилетий работали над этой проблемой. Что мы имеем на сегодняшний день?

Основным методом борьбы с коррозией является покрытие изделий всевозможными защитными напылениями. Из металлических покрытий пальму первенства уверенно удерживает цинк. Невысокая стоимость в комплексе с большим химическим потенциалом обезопасили цинковые покрытия от конкуренции намного лет вперед.

К истории вопроса

Идея покрывать металлические изделия расплавленным цинком пришла в голову французскому химику Мелуину в далеком 1742 г. После успешной презентации изобретения во Французской Королевской Академии, метод оцинкования взяли на вооружение.Уже к 1850 г. только в одной Великобритании для защиты от коррозии использовалось более 10 000 т цинка в год.

Термодиффузионное оцинкование известно с 1742 года, однако признание методу пришло на сто лет позже

Со временем метод оцинкования металлоконструкций получил множество вариаций, на сегодняшний день широко используется 4 из них: термодиффузионное, холодное, горячее и гальваническое оцинкование. Самым надежным из них, с полной уверенностью, можно назвать термодиффузионное оцинкование. Металлоконструкции, обработанные по данной технологии, наиболее стойки и долговечны даже в очень агрессивной среде. Применяется она с начала ХХ века с легкой подачи английского ученого Шерарда Каупер-Колса. Но первые испытания показали, что метод хорош, но малопроизводителен. Поэтому на протяжении многих десятилетий он находился в тени гальваники и горячего цинка. Исправить подобную несправедливость пытались немцы, а затем и русские, но начало Второй мировой войны положило конец их исследовательской деятельности. Новая эра термодиффузионного оцинкования наступила в начале 90 –х годов прошлого столетия и длиться по сей день.

Суть метода

Данный метод борьбы с коррозией основывается на способности диффузии цинка (переход атомов) в металлическую подложку под воздействием высоких температур. При этом поверхностные слои подложки превращаются в железно-цинковый сплав сложной фазовой структуры. В последствии, благодаря высокому электроотрицательному потенциалу, при негативном воздействии среды, сплав медленно растворяется и защищает, тем самым, всю конструкцию.

Термодиффузионное оцинкование применяется для:

bolti 09 04

Процесс нанесения термодиффузионного покрытия – это определенный технологический цикл, разбитый на 4 этапа:

Подготовка поверхности цинкуемой детали – один из важнейших факторов, влияющих на качество термодиффузионного покрытия. Мероприятия по устранению дефектов поверхности в большинстве случаев реализовываются еще на стадии изготовления изделий. Что касается удаления масляных и жировых загрязнений, то оно осуществляется путем обработки металлической поверхности органическими растворителями и специальными моющими средствами. В борьбе с ржавчиной и окалиной оптимальна абразивоструйная обработка.

Процесс оцинкования осуществляется в специализированной печи. Термодиффузионная печь представляет собой цилиндрический контейнер (длина от 900 до1500 мм, диаметр 300—500 мм), совершающей обороты вокруг своей оси (2—10 об./мин) и ТЭНов- нагревательных составляющих (15—30 кВт), расположенных вокруг контейнера. Продолжительность процедуры оцинкования составляет 90-180 мин. Первоначально детали вместе с насыщающей смесью разогреваются до заданной температуры, после чего собственно и происходит диффузия атомов цинка на поверхность деталей.

Стоит отметить, что толщина термодиффузионного покрытия может варьироваться в зависимости от продолжительности процесса, температуры, а так же процентного содержания цинка в насыщающей смеси. Как показывает практика, в большинстве случаев применяется два варианта толщин: так называемые «малые» (15—40 мкм) и «большие» (40—150 мкм). Первые применяются для оцинкования резьбовых соединений и крепежа, а вторые – для защиты деталей машиностроения и элементов железнодорожных путей.

Третий этап представляет собой совокупность мер, способствующих дополнительному укреплению конструкций, приданию им декоративных качеств. Так добавление пластификаторов улучшает огне-, свето- и термостойкость конструкции. Окрашивание является не только декоративной мерой, но очередным средством защиты от коррозии. Пассивационный слой так же выполняет антикоррозийную функцию. А вот вибровыглаживание оцинкованных изделий носит исключительно «украшательную» функцию. Шлифовка деталей с абразивом в специальных вибраторах осуществляется ради придания изделиям благородного полуматового блеска.

Оцинкованные предметы подлежат сушке. Ее правильный процесс – завершает антикоррозийные мероприятия.

Преимущества и недостатки термодиффузионного оцинкования

Truba 09 04

Согласно существующим Строительным нормам и правилам, термодиффузионные цинковые покрытия являются наиболее надежными в области предохранения металлических конструкций от коррозии. Объекты, прошедшие процесс термодиффузионного оцинкования, успешно используются при строительстве крупных, металлоёмких сооружений, а так же в автомобильной, автотракторной промышленности, машиностроении и станкостроении.

Источник

Технология выполнения цинкования в домашних условиях

Метод цинкования – один из самых распространенных для создания надежной защиты для металла от коррозии. Он отличается простотой и дешевизной. Поэтому такой способ обработки можно выполнять в домашних условиях, для чего необходимо лишь соблюдать определенные условия.

Цинкование как распространенный способ коррозийной защиты металлов

При создании качественных и долговечных металлических покрытий чаще всего применяют именно технологию цинкования. Это объясняется невысокой стоимостью расходных материалов и отличным результатом. Само цинкование происходит по простейшей технологии. Для ее осуществления не нужны дополнительные расходы и много усилий, что позволяет проводить подобную обработку в домашних условиях.

Holodnoe tsinkovanie zashhita metalla ot korrozii e1528184332886

Цинковое покрытие формируется в результате того, что цинк вступает в реакцию окисления с кислородом, находящимся в составе воздуха. В последующем на поверхности обрабатываемого металла образуется прочная защитная пленка, которая ограждает его от негативного воздействия внешней среды.

Цинк является более активным металлом, чем железо или сталь. Поэтому он в первую очередь взаимодействует с кислородом и водой, предотвращая коррозию. Даже если на поверхности изделий из металла присутствует хоть часть покрытия, оно защищает его от разрушения.

Проведение цинкования в домашних условиях

Технологический процесс цинкования подразумевает под собой осаждение катионов металла на аноде. Подобная химическая реакция протекает в ванне с электролитом при воздействии электрического тока.

Где найти электролит

В качестве электролита можно использовать любой раствор солей цинка. Самыми популярными и легкодоступными считаются хлорид цинка и соляная кислота. Также электролит с необходимыми свойствами можно получить методом травления цинка в серной кислоте. Эту реакцию следует проводить очень осторожно. Она сопровождается выделением большого количества тепловой энергии и взрывоопасного водорода.

Vzaimodejstvie tsinka s sernoj kislotoj s vydeleniem vodoroda

Как получить цинк

Для цинкования в домашних условиях необходимо подготовить цинк, который можно получить следующими способами:

Shema polucheniya tsinka iz batareek

Подготовка к выполнению процедуры

Для создания качественного металлического покрытия следует выполнить несколько подготовительных операций:

Protsess tsinkovaniya v domashnih usloviyah

Prisposoblenie dlya tsinkovaniya v domashnih usloviyah e1528183118649

Технология создания цинковой пленки

Для создания качественного защитного покрытия на поверхности металла после проведенных подготовительных операций источник тока подключают к сети, а катод окунают в гальваническую ванну. Данный процесс должен проходить без бурного кипения. Если такое наблюдается, можно заподозрить слишком большую силу тока в системе. Чтобы снизить ее, в электрическую цепь присоединяют несколько дополнительных потребителей.

Постепенно на поверхности катода будет формироваться металлическое покрытие. Чем дольше протекает этот процесс, тем больше будет толщина защитного слоя на металле.

Популярные методы

Существует много эффективных химических способов выполнения цинкования, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В любом случае созданное покрытие будет служить долго, если не подвергать его механическим воздействиям и правильно выбрать толщину защитного слоя с учетом особенностей эксплуатации изделий.

Osobennosti holodnogo tsinkovaniya 1

Горячий метод

Данный способ цинкования является одним из самых эффективных. После проведения подобной обработки удается создать надежное покрытие, которое надолго остается на поверхности металлических изделий. Недостатком горячего метода является его вредность для окружающей среды.

Для выполнения данной обработки необходимо придерживаться следующей технологии:

Etapy goryachego tsinkovaniya e1528181868837

Такой метод цинкования не подходит для обработки больших по площади деталей и требует определенной подготовки, поиска подходящих емкостей.

Холодный метод

Данный метод обработки подразумевает окраску металлоизделий специальными смесями. Они содержат в составе цинк, что позволяет в кратчайшие сроки сформировать на поверхности надежное покрытие. Наносят такую краску обычным способом – валиком, кистью, краскопультом. Такой метод обработки идеален для деталей, которые невозможно покрыть защитным слоем обычным горячим цинкованием.

Prednaznachenie holodnogo tsinkovaniya e1528182380561

Гальваническое цинкование

Printsipialnaya shema galvanicheskogo tsinkovaniya e1528181446491

Такое цинкование в домашних условиях проводится с применением электрохимических воздействий на металл. При его выполнении на поверхности металла образуется тонкая защитная пленка, которая эффективно защищает металл от внешнего негативного воздействия.

Для обработки изделие помещают в специальную емкость, где находится цинковая пластина. После этого подводится электричество. Именно оно переносит частицы цинка с пластин на поверхность обрабатываемых изделий.

Основным недостатком данного метода называют его дороговизну. Также в процессе обработки металла остаются опасные яды, которые требуют специальной утилизации.

Термодиффузионное цинкование

При выполнении термодиффузионного цинкования создается среда, которая характеризуется наличием высоких температурных показателей. Примерно при +2600°С цинк расщепляется на мелкие частицы, которые оседают на поверхности металлических изделий. Основным преимуществом данного метода цинкования является то, что в результате его выполнения образуется особенно толстый защитный слой.

Preimushhestva termodiffuzionnogo tsinkovaniya e1528181373710

Процесс нанесения защитного покрытия на изделия из металла осуществляется в специальной камере закрытого типа. Вначале на поверхность детали наносится порошковый цинк, после чего она подвергается нагреву. Данная технология применяется исключительно в промышленных условиях. Дома ее использовать очень сложно, дорого и небезопасно.

Преимуществом термодиффузионного цинкования называют его безопасность для окружающей среды. Создаваемое покрытие имеет значительную толщину, что обеспечивает отличные защитные качества.

Газотермическое цинкование

Нанесение цинка осуществляется при помощи интенсивного газового потока. После выполнения подобной обработки поверхность обязательно окрашивают. Несмотря на особенности подобной технологии, она обеспечивает высокое качество и долгий срок службы обрабатываемых деталей.

Gazo termicheskoe tsinkovanie e1528182599278

Видео по теме: Цинкование металла в домашних условиях

Источник

Термодиффузионное цинкование деталей из металла, технология процесса

Цинкование давно используется для защиты металлов от воздействия атмосферных и агрессивных сред. Разработано множество способов нанесения цинкового слоя. Но сравнительно недавно стала применяться технология термодиффузионного цинкования. Кроме коррозионной защиты, обработанные детали стойки к механическим и электрохимическим повреждениям.

Суть процесса

Термодиффузия представляет собой процесс проникновения атомов цинка в поверхностный слой металла, происходящий под действием высокой температуры в восстановительной или инертной газовой среде.

Рабочая температура зависит от толщины покрытия и варьируется в пределах 280°С-470°С. Внедряясь, в кристаллическую решетку металла,

цинк создает на поверхности защитный слой толщиной в несколько микрон. Процесс протекает в газовой среде водорода.

Выбор в качестве антикоррозионной защиты пал на цинк неслучайно. Находясь на стальной поверхности, он распространяется по ней со скоростью 2 мм в год, но при температуре окружающей среды 70 °С. Такое свойство позволяет затягивать поверхностные микроповреждения.

Практика показывает, что этот способ более перспективен и имеет свои достоинства.

Технология процесса

Термодиффузионное цинкование технологический процесс которого разбит на шесть последовательных операций. Строгое следование по маршруту залог получения качественного результата.

Достоинства и недостатки

На протяжении применения метода антикоррозионной защиты были выявлены характерные для него черты. Термодиффузионное цинковое покрытие обладает рядом достоинств, среди которых выделяются:

На фоне достоинств у метода есть и недостатки:

Оцинкование деталей различными методами и проведенный сравнительный анализ показал следующие данные.

№ п.п. Метод цинкования
Горячее Гальваническое Термодиффузионное
1 Температурный режим протекания процесса, °С 450–540 20 280–470
2 Толщина нанесенного слоя, мкм 30–60 6–15 5–100
3 На какой материал наносится Сталь с незначительным содержанием кремния Сталь (ограничение для высокопрочных марок) Черные металлы и сплавы на основе меди
4 Размер обрабатываемых метизов М10–50 М4–50 М4–90
5 Типы обрабатываемых отверстий Сквозные Сквозные Сквозные, глухие
6 Ограничения по обработке Карманы, сплошные сварные швы Карманы, отсутствие сварных швов Без ограничений
7 Закаленный крепеж Не подлежит обработке (температура протекания процесса близка к низкому отпуску) Не подлежит обработке (кислотная обработка, повышение водородной хрупкости) Без ограничений
8 Стойкость к солям (лабораторный тест), час 500 96 1500
9 Свойства покрытия Сниженная адгезия, ресурсозатратная подготовка Сниженная адгезия, ресурсозатратная подготовка Адгезия высокая
10 Твердость Снижается Отсутствует Плюс 1…2 HRC
11 Коэффициент трения Повышенный Пониженный Пониженный при выкручивании
12 Подготовка к нанесению покрытия Химическая Химическая Нейтральная
13 Испарения вовремя цинкования Обильное дымовыделение Выделение хрома Отсутствие дымовыделения

Сфера использования

Этот способ обработки создает однородный слой даже в труднодоступных местах. Микронная толщина слоя позволяет обрабатывать мелкие детали. Термодиффузионному цинкованию подвергают:

Оборудование для термодиффузионного цинкования

В промышленных масштабах производимое термодиффузионное цинкование оборудование используется механизированное, а сам процесс максимально автоматизирован. Используемые агрегаты:

Требования к защитному слою

К покрытию предъявляются строгие требования. ГОСТ предусматривает отсутствие следующих дефектов на поверхности деталей после термодиффузионного цинкования:

В современных условия этот вид антикоррозионной защиты считается эффективным и экономически целесообразным.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector