Термодиффузионное цинкование: технология и преимущества
Что такое термодиффузионное цинкование?
Термодиффузионное цинкование представляет собой высокоэффективный метод защиты металлических изделий от коррозии посредством диффузии атомов цинка в поверхностный слой металла. Данная технология обеспечивает продолжительный срок службы и высокую надежность конструкций, подверженных воздействию агрессивной среды. В отличие от других методов цинкования, ТДЦ не создает простого покрытия, а формирует диффузный слой, в котором атомы цинка проникают в кристаллическую решетку стали, образуя сплав.
Термодиффузионное цинкование основано на физико-химических процессах, происходящих при высоких температурах.
- Во-первых, нагрев приводит к диффузии атомов цинка в кристаллическую решетку стали за счет увеличения их кинетической энергии.
- Во-вторых, происходит реакция цинка с железом, в результате которой образуются интерметаллические соединения (FeZn13, FeZn7 и др.). Свойства диффузионного слоя напрямую зависят от состава и структуры этих соединений.
- В-третьих, наблюдается формирование градиента концентрации цинка: максимальная концентрация на поверхности постепенно снижается вглубь стали. Такая структура обеспечивает высокую адгезию покрытия и его стойкость к механическим воздействиям.
Технологический процесс термодиффузионного цинкования
Процесс нанесения цинкового покрытия состоит из нескольких этапов:
- Подготовка изделий
Очистка поверхности металлических изделий от загрязнений и продуктов коррозии, обезжиривающая мойка для удаления смазки, которая наносится на поверхность болтов и других метизов, для их консервации.
- Процесс цинкования
При использовании технологического метода происходит насыщение металла цинком с помощью термической обработки в специальной порошковой смеси. Изделия погружают в камеру цилиндрической формы (печь-реактор), засыпают цинкосодержащий порошок и вращают на протяжении трех-четырех часов при температуре 380–450 °С. Под воздействием высоких температур атомы цинка проникают на поверхность изделия, образуя слой матово-серого цвета.
- Очистка
Выгрузка изделий и их промывка от остатков смеси.
- Сушка изделий
После происходит сушка готовых изделий с последующим контролем качества покрытия.
Преимущества термодиффузионного цинкования
Термодиффузионное цинкование характеризуется рядом преимуществ, делающих его привлекательным методом для разнообразных промышленных целей.
Основные достоинства:
- Повышенная долговечность: Образуемое покрытие превосходит по сроку службы традиционные способы антикоррозионной защиты.
- Высокая механическая стойкость: Цинковое покрытие, полученное в результате термодиффузионного процесса, отличается прочностью и устойчивостью к механическим воздействиям, что обеспечивает надежность в условиях интенсивной эксплуатации.
- Эффективная защита труднодоступных участков: Технология позволяет добиться равномерного покрытия даже на сложных конструкциях с труднодоступными зонами.
- Экологическая безопасность: Термодиффузионное цинкование признано относительно экологически чистым методом, так как не предусматривает использования токсичных веществ.
- Возможность финишной обработки: Покрытие может быть дополнительно обработано лакокрасочными материалами для улучшения эстетических свойств и повышения степени защиты.
Рассмотрим термодиффузионное цинкование с альтернативными методами антикоррозионной защиты:
| Тип цинкования | Метод цинкования | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Термодиффузионное цинкование (ТДЦ) | Насыщение металла цинком с помощью термической обработки в специальной порошковой смеси при высокой температуре. Формирование диффузного слоя. | Высокая адгезия и коррозионная стойкость, равномерность покрытия, возможность нанесения цинка на изделия сложной формы. | Ограничения по размеру изделий (определяется размерами камеры). Недостаточно привлекательный внешний вид изделий. |
| Горячее цинкование (ГЦ) | Погружение изделий в ванну с расплавленным цинком. Изделие обволакивается слоем из железа и цинка, формируется поверхностное покрытие. | Высокая коррозионная стойкость, высокая производительность, возможность цинкования крупных изделий. | Возможна неравномерность покрытия, образование наплывов цинка, изменение механических свойств стали, меньшая адгезия по сравнению с ТДЦ. |
| Гальваническое (электрохимическое) цинкование (ЭЦ) | Электрохимическое нанесение защитного слоя цинка, при котором частицы цинка оседают на поверхность защищаемого материала, формируя тонкую и очень прочную пленку. | Низкая температура процесса, возможность получения тонких и блестящих покрытий. | Низкая коррозионная стойкость и адгезия, возможна неравномерность покрытия на деталях сложной формы. |
Проведение испытаний
Компания МКТ производит под заказ изделия в термодиффузионном цинковании. Ряд изделий МКТ прошли испытания с целью определения коррозионной стойкости к воздействию нейтрального соляного тумана. Уникальные свойства ТДЦ доказали, что после 1500 часов испытаний на лицевых поверхностях образцов – разрушений не выявлено. Испытания проведены на соответствие требованиям:
- ГОСТ Р 9.316-2006 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля»
- ГОСТ 9.308-85 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний»
- ГОСТ 9.311-2021 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Метод оценки коррозионных поражений»
- ГОСТ 9.107-2023 «Единая система защиты от коррозии и старения. Коррозионная агрессивность атмосферы. Основные положения»
Также, некоторые изделия МКТ с покрытием ТДЦ и ГЦ (горячее цинкование) прошли опытную эксплуатацию в ПАО «Акрон» с целью определения коррозионной стойкости к воздействию хлористого калия. Период опытной эксплуатации длился с 10.11.2024 по 10.05.2025 г. В результате проведенных испытаний изделия в горячем цинке получили сквозную коррозию спустя 3 месяца эксплуатации, не выдержав полного испытания.
Фото изделий в ГЦ:
Изделия в термодиффузионном цинковании показали высокую стойкость к воздействию хлористого калия и выдержали полный период эксплуатации (6 месяцев), разрушения покрытия не выявлено.
Фото изделий в ТДЦ:
Изделия МКТ с покрытием ТДЦ рекомендованы к применению на участках с воздействием агрессивных сред, о чем подтверждает официальное заключение от ПАО «Акрон».
Выбор типа цинкования зависит от конкретных требований к изделию и условий его эксплуатации. Для изделий, эксплуатируемых в условиях агрессивной среды, ТДЦ является оптимальным решением. Учитывая множество преимуществ, такой метод защиты стоит рассмотреть как интересную и необходимую технологию, способную удовлетворить современные требования к надежности и долговечности изделий.
Документы
- Протокол испытаний на коррозионную стойкость № 007/H-17/06/25-a от 17.06.202 скачать [pdf-файл, 900 КБ]
- Заключение о проведении опытной эксплуатации кабеленесущих конструкций скачать [pdf-файл, 17 КБ]
