Цинковое покрытие обеспечивает защиту шайб, произведенных из черных сплавов, поскольку электродный потенциал элемента Zn более отрицателен, чем у элемента Fе. При контакте этих металлов в условиях присутствия влаги образуется гальваническая пара. Цинк, выполняя в ней функцию анода, электрохимически защищает железо от негативного воздействия коррозии. Такой способностью обладает покрытие даже относительно небольшой толщины. Оно не теряет это свойство при наличии поврежденных участков и пор. Обусловлено данное явление особенностями микрогальванической пары Zn-Fе. Растворение защитного слоя сопровождается образованием продуктов коррозионного разрушения цинка, а железо сохраняет свою целостность.
Требования
Отечественные меткомбинаты при производстве шайб оцинкованных руководствуются положениями ГОСТа P 9.301-86. Этот нормативный документ устанавливает ряд требований, соблюдение которых обеспечит требуемое качество изготовленных метизов. Рассмотрим основные из них коротко.
Требования к поверхности базового металла
В тексте Государственного стандарта за номером P 9.301, принятого в 1986 году имеется один интересный момент, касающийся шероховатости поверхности подлежащей оцинкованию шайбы. Хотя конкретные значения этой характеристики здесь указаны, их применение избирательно. В частности, необходимость в доведении уровня шероховатости поверхностей:
внутренних, относящихся к категории нерабочих;
труднодоступных для обработки стандартным инструментарием;
среза шайб, полученных штамповкой, толщина которых не превышает 4,0 мм;
до установленных ГОСТом P 9.301-86 величин должна быть прописана в проектной документации. То есть, фактически, соблюдать их необязательно.
Касательно требуемой данным стандартом степени шероховатости поверхности, цифры выглядят так:
под покрытия декоративно-защитного функционала – Rz= 40 (Ra= 10);
под покрытия только защитного типа – Rz= 10 (Ra= 2,5).
«высота» пяти самых значительных выступов на поверхности;
«глубина» пяти самых крупных впадин на поверхности,
входящих в пределы базовой длины.
Буквы Ra
обозначают среднее арифметическое абсолютных величин отклонений сечения в тех же пределах. Этот параметр предпочтительней.
Кромки шайб и углы меньшие 90° (то есть, подпадающие под определение «острые») необходимо скруглять радиусом r≥0,3 мм.
Поверхности шайб должны быть свободны от:
острых выступов, напоминающих гребни – заусенцев;
вкраплений высокотемпературных оксидов металлов, вдавленных во время горячей прокатки – закатанных окалин;
отделений слоев на кромках шайб, возникших по причине наличия в толще металла внутренних дефектов – расслоений;
разрывов металла, направленных под прямым углом вглубь – трещин;
открытых/закрытых полостей, причина появления которых – усадка металла в ходе его затвердевания – раковин;
полостей округлой конфигурации – пор;
других явных повреждений.
Требования, выдвигаемые к покрытию
Нормы ГОСТа P 9.301-86 устанавливают ряд требований к внешнему виду защитного цинкового слоя. Ниже представлены лишь основные.
Не выводят оцинкованные шайбы в категорию брака имеющиеся на их поверхностях следующие дефекты:
волнистость незначительной степени, которая выявилась после процедуры травления;
пятна либо полосы светлого или темного оттенка, расположенные в отверстиях, труднодоступных для проведения зачистки. Здесь речь идет о шайбах с очень небольшим внутренним и наружным диаметрами (обозначение d1и d2 соответственно) и малой толщиной (обозначение s). Напоминаем, в ГОСТе 11371-86, регламентирующем производство плоских шайб, содержатся такие цифры: d1min= 1,1 мм для изделий точности класса «А» и d1min=1,2 мм для таких метизов произведенных с точностью класса «С»; d2 min=3,5 мм; s min=0,3 мм.
Последние две цифры актуальны для шайб плоских любой точности;
Что же касается других популярных подобных изделий – шайб плоских увеличенных –, то ГОСТом 6958-78 утверждены следующие значения их диаметров и толщин: d1min= 1,1 мм для изделий точности класса «А» и d1min=1,2 мм для шайб увеличенных, произведенных с точностью класса «С»; d2 min=4,0 мм; s min=0,3 мм;
Продолжим разговор о дефектах, не выводящих оцинкованные шайбы в категорию брака. Это:
не однотонная цветовая гамма и неравномерный блеск поверхности;
следы от растворов фосфатов и хроматов, не содержащие солей;
неглубокие риски и блестящие точки, сформировавшиеся от соударения изделий в барабанах на этапе нанесения покрытия, а также от прикосновения к поверхности шайб измерительных приспособлений;
Требования, предъявляемые к толщине и цвету защитного слоя
Положения ГОСТа P 9.301-86 не относят к браковочному признаку превышение стандартизованной толщины покрытия при условии, что этот фактор не оказывает никакого влияния на качество сборки и эксплуатационные характеристики изделия. Кроме того, можно выделить такие моменты:
у шайб с внутренним отверстием d1≤6,0 мм толщина цинкового покрытия на его стенках не нормируется. Более того! Допускается даже отсутствие там защитного слоя, если в проектной документации такое требование специально не оговорено;
сцепление покрытия с базовым металлом должно быть прочным;
цинковый защитный слой должен быть: серо-серебристого цвета с голубым отливом либо светло-серого колера.
Технологии покрытия шайб цинком
Покрытие шайб защитным слоем осуществляется несколькими методами. Рассмотрим их коротко.
Горячее оцинкование
Начальный этап данной технологии – очистка поверхности изделий от имеющихся на ней загрязнений. Затем шайбы подвергаются флюсованию с последующей сушкой. После этого их помещают в перфорированную емкость, которую погружают в ванну с расплавом цинка. Там этой емкости придают вращательное движение для лучшего смачивания поверхности шайб жидким элементом Zn. Приблизительная продолжительность пребывания изделий в цинковом расплаве – от 5 до 10 минут.
На следующем этапе емкость перемещается в барабан центрифуги. За счет центробежной силы, возникающей при его вращении со скоростью V=400 об/мин…600 об/мин, с поверхности деталей удаляется излишний цинк. Завершающая стадия – охлаждение в ванне с водой.
Гальваническое оцинкование
Формирование защитного слоя методом гальванического оцинкования осуществляется в растворе электролита, в который погружаются подлежащие обработке изделия. Их коммутируют к минусовой клемме источника постоянного тока (сокращенно ИПТ), и они будут выполнять функцию катода. В качестве анода выступают цинковые пластины.
После погружения в тот же электролитический раствор их подсоединяют к плюсовой клемме ИПТ. Положительно заряженные ионы Zn2+
движутся к обрабатываемым шайбам и оседают на их поверхности тонким слоем. Упрощенная схема этого процесса представлена на рисунке.
Термодиффузионное оцинкование
Регламентируют технологию термодиффузионного оцинкования положения ГОСТа P 9.316-2006. Данный метод предусматривает использование мелкодисперсного порошка металла Zn. Он высыпается в технологический контейнер, после чего туда же поступают подлежащие обработке шайбы. Затем этот контейнер перемещается в печь, где ему придается вращательное движение.
Под воздействием высокой температуры (400℃≤Т≤500℃) поверхности метизов в порошковой среде насыщаются цинком. В результате образуется диффузный промежуточный слой, структура которого формируется за счет проникновения элемента Zn в элемент Fе. После извлечения деталей из контейнера они очищаются от остатков порошка, и их поверхность подвергается пассивации. В итоге получается защитное покрытие с отличными адгезивными свойствами. Весь описанный технологический цикл более детально представлен на рисунке.
Отличия способов оцинкования шайб
Сфера использования оцинкованных шайб в определенной степени оказывает влияние на выбор подходящей технологии. В целом, у этих методов имеются отличия по многим параметрам. Иже представлены лишь наиболее значимые.
Толщина формируемого покрытия. Для крупногабаритных металлических конструкций работает только один подход – чем этот показатель защитного слоя больше, тем, конечно же, лучше. А для шайб, относящихся к категории мелких деталей, актуальна технология, предоставляющая возможность осуществлять контроль толщины покрытия. В этом плане наиболее подходит гальванический метод нанесения металла Zn. Регулировка толщины осуществляется временем, отведенным на выполнение данной процедуры, и силой тока. А вот горячая оцинковка не позволяет контролировать этот параметр с высокой степенью точности.
Равномерность толщины защитного слоя. Здесь подход идентичен предыдущему варианту: с уменьшением детали требования к оцинковке повышаются. Например, мачте для телеантенны на крыше загородного дома, по большому счету, степень ее укрытия цинковым слоем безразлична. Но для шайб с очень малыми отверстиями, к точности размеров которых предъявляются повышенные требования, равномерность толщины покрытия – весьма значимая характеристика. В данном случае наиболее подходят гальваническая и термодиффузионная технологии.
Прочность сцепления защитного слоя с базовым металлом. Данный параметр важен для шайб, подвергающихся в ходе эксплуатации повышенным импульсным нагрузкам. Высокую прочность удержания покрытия обеспечивают термодиффузионная и горячая оцинковка, за счет соединения металла основы и защитного слоя на молекулярном уровне.
Заключение
Степень устойчивости покрытия трудно поддается выяснению при эксплуатации в обычных/нормальных условиях. Но существуют стандартизованные способы тестирования этой характеристики защитного слоя. Наиболее распространенный – испытание устойчивости к коррозии в камере с нейтральным соляным туманом, представляющим собой распыленный 5-процентный раствор вещества с формулой NаСl. Результаты тестирования отображают в часах, на протяжении которых у шайб не появлялись признаки поражения ржавчиной. Время испытания ограничено тысячью часами. Но существуют также временные промежуточные точки. Первая - 150 часов, а последняя – 900 часов с интервалом в 150 часов. Когда они наступят, шайбы будут извлечены из камеры и подвержены визуальному изучению на степень разрушения. Также проводятся замеры толщины и высоты отслоений и прочих обнаруженных повреждений. Полученные сведения подлежат обязательной фиксации в специальном журнале. Таково требование стандарта ISО 4628-8-2013.
Внимание! Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и, ни при каких условиях, не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ
Заявка онлайн
