Гальваническое цинкование
Процесс нанесения тонкого слоя цинка на поверхность металлических изделий в растворе электролита называется гальваническим цинкованием. Толщина заранее определяется в конструкторской документации на покрываемое цинком изделие. Она зависит от температурных режимов и силы тока между анодом, которым является погружаемая в специальную секцию цинковая пластина или шар, и катодом — изделием, подлежащим покрытию по этой технологии.
Метод цинкования может проводится разными солями цинка. Таким образом, растворы могут быть щелочными, нейтральными (слабощелочные), слабокислыми, кислыми. Каждый из них имеет свои свойства при нанесении слоя паров цинка. В зависимости от этого образуются толщина слоя, качество сцепления оболочки с элементом, а, следовательно, износостойкость изделия к агрессивной среде и неблагоприятным условиям при эксплуатации. Также эти параметры зависят от силы пропускаемого тока и рабочей температуры электролита.
Через раствор пропускается электрический ток. В процессе электролиза цинк растворяется, и его ионы с положительным потенциалом оседают на поверхность основного металла с формированием оболочки толщиной от 4 до 20 мкм, с высокой точностью повторяющего контуры изделия. Таким образом, весь элемент покрывается равномерно. В том числе изгибы и выемки. Такое наслоение, полученный методом гальванического цинкования, на готовом изделии должен быть равномерным, сплошным и прочно связанным с основным металлом. Метизы, которые мы предлагаем своим клиентам, отвечают нормам качества и ГОСТу. Мы работаем только с надёжными производителями, соблюдающими нормы при изготовлении крепежей.
Цинковое покрытие имеет светло-серый или серебристо-серый с голубоватым оттенком цвет. Для придания изделию эстетичного внешнего вида и усиления антикоррозионной устойчивости оцинкованное изделие подвергают пассивации, например, с хроматированием. В результате этого метода на поверхности оцинкованного изделия образуется дополнительная прочная пленка из оксида цинка с радужным голубоватым или зеленовато-желтым оттенком.
Увеличить защитные свойства цинкования можно также такими способами, как фосфотирование и покраска. Фосфатирование заключается в образовании на метизе защитной фосфатной пленки, из-за обработки элементов растворами солей фосфатных кислот. Покраска заключается в нанесении краски или лака.
Технология гальванического цинкования включает такие операции:
- Контроль подвергаемого гальванике основного металла, в процессе которого определяется качество обработки поверхности изделия и отсутствие недопустимых дефектов, смазки, стружки, остатков эмульсии. Проверяются шероховатость, величина которой для наслоения под защитное покрытие не должна превышать величиныRa10 (Rz40), а под защитно-декоративное покрытие — Ra2,5 (Rz10). Детали, имеющие заусенцы, окалины, трещины, расслоения, поры, раковины и коррозионные повреждения к цинкованию покрытия не допускаются до полного устранения указанных дефектов.
- Обезжиривание с погружением в раствор с целью удаления остатков смазки, маркировочной краски, эмульсии. Это необходимо для улучшения качества сцепления цинка с основным материалом изделия.
- Промывка в проточной воде. Этот этап при необходимости может повторяться.
- Травление в растворе соляной кислоты с удалением загрязнений, ржавчины, солей и окалины.
- Основная операция, проводимая в растворе электролита в соответствии с требованиями, заложенными в конструкторской и нормативно-технической документации на проведение технологического комплекса гальванического цинкования. На выходе получается изделие, полностью соответствующие заданным параметрам.
- Промывка и осветление в азотной кислоте с удалением окисных пленок, дополнительная промывка.
- Пассивация с нанесением дополнительного защитного наслоения.
- Промывка и сушка гальванически оцинкованных изделий.
- Контроль внешнего вида, толщины нанесенного цинка и прочности сцепления покрытия с основным металлом. От этих показателей также зависят эксплуатационные характеристики товара.
Технология гальванического цинкования наибольшее распространение получила в производстве крепежных изделий, гвоздей, проволоки и стальных сеток. Она позволяет создать высококачественную защиту метизов и крепежа, что обеспечивает высокий спрос на продукцию с таким видом цинкования. Они имеют длительный срок эксплуатации и высокую стойкость к агрессивной окружающей среде. Наша компания реализовывает качественные крепежи из метала с цинкованной пленкой. Они имеют высокие эксплуатационные показатели и соответствуют всем нормам качества.
Цинк-ламельное покрытие: революция в антикоррозионной защите
Ежегодно 10% производимых металлов приходит в негодность из-за ржавчины, что оценивается десятками миллиардов долларов. Это сопоставимо с годовым объёмом продукции крупного металлургического завода. Сберечь оборудование и избежать убытков поможет антикоррозионная защита металла.
Виды антикоррозионной защиты
Существует два основных вида антикоррозионной защиты:
- Легирование. В обычную углеродистую сталь добавляют различные легирующие элементы: хром, никель, молибден, титан, бор и другие химические элементы, препятствующие окислению металла. В результате получаются стали со множеством специальных свойств. Наиболее распространённый вариант для крепежа – это нержавеющие аустенитные стали марок А2 и А4.
- Антикоррозионное покрытие металла. На изделии создаётся барьерный слой, устойчивый к воздействию окружающей среды. Для этого используется краска, лак, эмаль, оксидная плёнка или металл – хром, никель, кадмий, а чаще всего цинк. Покрытие крепежа цинком или его сплавом называется цинкованием (оцинковкой) – это наиболее популярный и доступный способ защиты металлических изделий от ржавчины.
Типы цинкования
Самые популярные типы цинкования – гальваническое, горячее и термодиффузное и цинк-ламельное.
- Гальванический способ – это цинкование путём электролиза. Даёт наименее стойкое покрытие толщиной 4–20 мкм, не рассчитанное на жёсткие условия эксплуатации, из-за чего этот вид покрытия ещё называют декоративным. Выдерживает внешние воздействия класса С1. Из плюсов – яркий металлический блеск деталей (привлекательный внешний вид), низкая цена и возможность точно дозировать толщину покрытия. Из минусов – опасность водородного охрупчивания при гальваническом цинковании высокопрочных сталей (на крепеже класса прочности выше 8.8) и грязное с точки зрения экологии производство.
- «Горячее» цинкование – оцинковка металла путём окунания в ванну с расплавленным цинком при температуре около 460 °C. Простой, недорогой и надёжный способ нанесения защитного покрытия. Толщина цинкового слоя составляет 40-60 мкм, что позволяет выдерживать нагрузки классов С3 и С4. Главное достоинство – высокие антикоррозийные свойства (изделие прослужит до 50 лет). Даже при появлении царапин или сколов на поверхности защитные свойства покрытия будут препятствовать образованию ржавчины. Недостатком технологии является неравномерность толщины покрытия (наплывы цинка достигают 1 мм). Из-за этого её нельзя использовать для защиты деталей, требующих высокой точности изготовления (нельзя применять для крепежа меньше М8). В результате «горячего» цинкования детали получаются матовыми, без металлического блеска.
- Термодиффузное цинкование (шерардизация) – насыщение верхнего слоя металлического изделия цинком (термодиффузный слой). Достаточно сложная и дорогая технология нанесения защиты. Производится в разогретых вращающихся центрифугах с цинковой пылью. Температура в контейнере достигает 290–450 °C. Шерардизация позволяет получить толщину покрытия в диапазоне от 6 до 110 мкм, причём покрытие образуется ровное и беспористое, с высокой адгезией к подложке. Защитная способность такого покрытия в 3–5 раз выше, чем у гальванического, и сравнима с горячецинковым. Этот способ используется для защиты металлопродукции специального назначения, например, для деталей железнодорожного транспорта. К минусам стоит отнести небольшую производительность, лимитируемую объёмами камер для цинкования, ограничение размера деталей размером контейнера и отсутствие декоративных свойств у диффузионного покрытия (серые тона, отсутствие блеска).
Свойство/вид покрытия
Гальваническое цинкование
Горячее цинкование
Термодиффузионное цинкование
Гальваническое цинкование крепежных изделий
ГОСТ ISO 10684-2015
ПОКРЫТИЯ, НАНЕСЕННЫЕ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ЦИНКОВАНИЯ
Fasteners. Hot dip galvanized coatings
МКС 21.060.01
25.220.40*
ОКП 16 0000
______________
* По данным официального сайта Росстандарт
ОКС 21.060.10, здесь и далее по тексту. –
Примечание изготовителя базы данных.
Дата введения 2018-01-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 “Межгосударственная система стандартизации. Основные положения” и ГОСТ 1.2-2009 “Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены”
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием “Центральный ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт “НАМИ” (ФГУП “НАМИ”) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 сентября 2015 г. N 80-П)
За принятие стандарта голосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 мая 2016 г. N 402-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 10684-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2018 г.
5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 10684:2004* “Изделия крепежные. Покрытия, нанесенные методом горячего цинкования” (“Fasteners – Hot dip galvanized coatings”, IDT), включая техническую поправку к нему ISO 10684:2004/Cor.1:2008.
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. – Примечание изготовителя базы данных.
Международный стандарт разработан техническим комитетом ISO/TC 2 “Изделия крепежные”, подкомитетом SC 1 “Механические свойства крепежных изделий”.
Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и международных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе “Национальные стандарты” (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок – в ежемесячном информационном указателе “Национальные стандарты”. В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе “Национальные стандарты”. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
1 Область применения
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования к материалу, процессу, размерам и некоторым характеристикам покрытия, выполненного методом горячего цинкования стальных крепежных изделий с резьбой с крупным шагом от М8 до М64 и классов прочности до 10.9 включительно для болтов, винтов, шпилек (далее болтов) и для гаек до класса прочности 12. Не рекомендуется наносить покрытие горячим цинкованием на крепежные детали с резьбой менее М8 и/или с шагом менее 1,25 мм.
Примечание – Испытательные нагрузки и соответствующие напряжения гаек М8 и М10 с завышенной резьбой, а также разрушающие и испытательные нагрузки болтов М8 и М10 с заниженной резьбой установлены ниже значений, приведенных в ISO 898-2 и ISO 898-1 соответственно, и указаны в приложении А.
Данный стандарт, в первую очередь, касается метода горячего цинкования с центрифугированием стальных крепежных изделий с резьбой, но также может применяться для других стальных деталей с резьбой.
Положения, установленные в данном стандарте, могут применяться также для стальных деталей без резьбы, например, к шайбам.
2 Нормативные ссылки
Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы*. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).
________________
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. – Примечание изготовителя базы данных.
ISO 898-1 Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel – Part 1: Bolts, screws and studs with specified property classes – Coarse thread and fine pitch thread (Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 1. Болты, винты и шпильки с установленными классами прочности. Резьба с крупным и мелким шагом)
ISO 898-2 Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel – Part 2: Nuts with specified property classes – Coarse thread and fine pitch thread (Механические свойства крепежных изделий из углеродистой и легированной стали. Часть 2. Гайки установленного класса прочности. Крупная и мелкая резьба)
ISO 965-1 ISO general purpose metric screw threads – Tolerances – Part 1: Principles and basic data (Резьбы ISO метрические общего назначения. Часть 1. Принципы и основные данные)
ISO 965-2 ISO general purpose metric screw threads – Tolerances – Part 2: Limits of sizes for general purpose external and internal screw threads – Medium quality (Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 2. Предельные размеры резьб для болтов и гаек общего назначения. Средний класс точности)
ISO 965-3 ISO general purpose metric screw threads – Tolerances – Part 3: Deviations for constructional screw threads (Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 3. Отклонения для конструкционных резьб)
ISO 965-4 ISO general purpose metric screw threads – Tolerances – Part 4: Limits of sizes for hot-dip galvanized external screw threads to mate with internal screw threads tapped with tolerance position H or G after galvanizing (Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 4. Предельные размеры для оцинкованных методом горячего цинкования наружных винтовых резьб для сборки с внутренними винтовыми резьбами, нарезанными метчиком для положения поля допуска Н или G после гальванизации)
ISO 965-5 ISO general purpose metric screw threads – Tolerances – Part 5: Limits of sizes for internal screw threads to mate with hot-dip galvanized external screw threads with maximum size of tolerance position h before galvanizing (Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 5: Предельные размеры внутренних резьб, сопрягаемых с горячеоцинкованными наружными резьбами, соответствующими до нанесения покрытия полям допусков с основными отклонениями до h включительно)
ISO 1460 Metallic coatings – Hot dip galvanized coatings on ferrous materials – Gravimetric determination of the mass per unit area (Покрытия металлические. Покрытия, полученные горячим цинкованием на черных металлах. Определение массы на единицу площади. Гравиметрический метод)
ISO 1461 Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles – Specifications and test methods (Покрытия, нанесенные методом горячего цинкования на изделия из чугуна и стали. Технические требования и методы испытания)
ISO 2064 Metallic and other inorganic coatings – Definitions and conventions concerning the measurement of thickness (Покрытия металлические и другие неорганические покрытия. Определения и понятия, относящиеся к измерению толщины)
ISO 2178 Non-magnetic coatings on magnetic substrates – Measurement of coating thickness – Magnetic method (Покрытия немагнитные на магнитных подложках. Измерение толщины покрытия. Магнитный метод)
ISO 8991 Designation system for fasteners (Система обозначения крепежных изделий)
3 Термины и определения
В данном стандарте применяются, наряду со следующими терминами и определениями, термины и определения по ISO 2064 (в частности, определение площади поверхности, мест измерений, местной толщины слоя, минимальной местной толщины слоя и средней толщины слоя).
3.1 часть партии изделий (bath): Количество идентичных деталей в одной корзине, которые одновременно очищаются, протравливаются, обрабатываются флюсом и покрываются методом горячего цинкования.
3.2 партия изделий (production run): Совокупность частей одной и той же производственной партии, которые обрабатываются последовательно, а именно: очищаются, протравливаются, обрабатываются флюсом и покрываются методом горячего цинкования без изменений температуры и состава компонентов при выполнении процесса.
3.3 средняя толщина покрытия в партии (batch average thickness): Расчетная средняя толщина покрытия при допущении равномерного распределения покрытия по поверхности всех деталей в партии.
3.4 отжиг покрытия (baking): Термическая обработка деталей в течение установленного времени при заданной температуре для уменьшения риска водородного охрупчивания.
3.5 отжиг для снятия напряжений (stress relief): Термическая обработка деталей в течение установленного времени при заданной температуре для снятия внутренних напряжений после холодной деформации.
3.6 горячее цинкование крепежных деталей (hot dip galvanizing of fasteners): Процесс, при котором стальные крепежные изделия покрывают цинком при погружении в ванну с расплавленным цинком, в результате чего на поверхности деталей образуется покрытие из сплава цинк-железо или покрытие из сплава цинк-железо и цинка.
Примечание – Этот процесс включает также удаление избытка цинка путем обработки деталей в центрифуге или равноценным методом.
4 Требования к материалам
4.1 Основной материал деталей
4.1.1 Химический состав
Для горячего цинкования пригодны материалы по ISO 898-1 и ISO 898-2, кроме материалов, в которых общее содержание фосфора и кремния находится между 0,03% и 0,13%; в этом случае рекомендовано высокотемпературное цинкование (от 530°С до 560°С).
4.1.2 Состояние поверхности
Перед погружением в расплавленный цинк поверхность крепежных изделий должна быть чистой и не иметь загрязнений, которые затрудняли бы цинкование.
4.2 Цинк
Цинк, применяемый для этого процесса, должен соответствовать ISO 1461.
5 Процесс горячего цинкования и меры предосторожности
5.1 Отжиг для снятия напряжений
Для крепежных изделий, подвергнутых сильному деформационному упрочнению, может потребоваться отжиг для снятия напряжений, проводимый перед очисткой в кислотной ванне и горячим цинкованием.
5.2 Очистка и травление
Изделия необходимо очистить. В ходе этого процесса может происходить насыщение стали водородом. Водород не может полностью удаляться посредством эффузии в ванне цинкования и вследствие этого может привести к хрупкому разрушению. Если нет иных договоренностей, детали после термической обработки до твердости 320 HV или деформационного упрочнения, необходимо очищать с помощью ингибированной кислоты, щелочи или механическим способом. Продолжительность погружения в ингибированную кислоту зависит от поверхности в состоянии поставки и должна быть минимально необходимой.
Примечание – Ингибированная кислота – это кислота, в которую добавлен соответствующий ингибитор для снижения коррозионного воздействия на сталь и снижения насыщения водородом.
5.3 Отжиг покрытия
В случае проведения отжига, его выполняют перед активированием поверхности.
5.4 Обработка флюсом
Детали должны быть обработаны флюсом и, при необходимости, просушены.
5.5 Горячее цинкование
Цинкование при стандартной температуре проводится при температуре ванны от 455°С до 480°С. Цинкование при высокой температуре применяется для создания более гладкого и тонкого покрытия и проводится при температуре от 530°С до 560°С. При высокотемпературном цинковании поверхность покрытия матовая.
Для болтов класса прочности 10.9 с размерами резьбы М27 и выше для избежания микротрещин высокотемпературное цинкование не проводится.
Цинкование нельзя проводить при температуре ванны от 480°С до 530°С.
5.6 Обработка в центрифуге и охлаждение
Изделия необходимо обработать в центрифуге сразу после извлечения из ванны цинкования и, в зависимости от их размеров, охладить в воде или на воздухе.
5.7 Особые требования к гайкам
Резьбы гаек и другие внутренние резьбы должны нарезаться на изделиях с нанесенным цинковым покрытием. Повторное нарезание резьбы метчиком не допускается.
5.8 Последующая обработка
Дополнительная обработка горячеоцинкованных изделий в большинстве случаев не требуется. По требованию заказчика может применяться последующая обработка, как например, хроматирование или фосфатирование для уменьшения возможности образования “белой” ржавчины или для облегчения последующего нанесения краски.
6 Требования к допускам на резьбу и дополнительной маркировке
6.1 Общие положения
Предельные размеры метрических резьб ISO болтов от М10 до М64 до и после нанесения покрытия приведены в ISO 965-1-ISO 965-5. Все другие размеры и допуски крепежных деталей являются действительными до горячего цинкования. Предельные размеры для внутренней и наружной резьбы М8 с допусками 6АХ и 6AZ для внутренней резьбы и 6AZ для наружной резьбы установлены в приложении В.
Примечание – Допуск на резьбу горячеоцинкованной детали нельзя проверять удалением покрытия и последующей проверкой резьбы калибрами, так как во время горячего цинкования сталь с поверхности детали растворяется.
6.2 Требования и меры предосторожности при сопряжении горячеоцинкованных резьбовых крепежных изделий
6.2.1 Общие положения
Раздел является действительным для деталей с допусками на резьбы по ISO 965-1 – ISO 965-5 и с маркировкой по ISO 898-1 и ISO 898-2. Маркировка, установленная в 6.2.2 и 6.2.3, должна осуществляться в дополнение к маркировке по ISO 898-1 и ISO 898-2.
При нанесении покрытия методом горячего цинкования образуется цинковое покрытие большой толщины (всегда свыше 40 мкм). Чтобы учесть такую толщину слоя покрытия, резьбы должны изготавливаться со специальными предельными размерами.
Существует два различных способа достижения требуемых основных отклонений (зазор в резьбе) на крепежных изделиях для слоя цинка, нанесенного методом горячего цинкования.
При первом способе (см. 6.2.2) применяются гайки с завышенной резьбой, имеющие поле допуска 6AZ или 6АХ после нанесения покрытия, для сопряжения с болтами и винтами с резьбой, имеющей основное отклонение g или h до нанесения покрытия.
При втором способе (см. 6.2.3) применяются болты с заниженной резьбой, имеющие поле допуска 6az до нанесения покрытия для сопряжения с гайками с резьбой, имеющей основное отклонение Н или G после нанесения покрытия.
Гайки с завышенной резьбой (маркированные буквами Z или X) не должны сопрягаться с болтами, имеющими заниженную резьбу (маркированными буквой U), потому что такие сопряжения ведут с большой вероятностью к срыву резьбы.
Сопряжение горячеоцинкованных гаек с резьбой, имеющей основное отклонение Н или G после нанесения покрытия с горячеоцинкованными болтами с резьбой, имеющей основное отклонение g или h до нанесения покрытия приводит к заеданиию и несвинчиваемости резьбы.
6.2.2 Гайки с завышенной резьбой поля допуска 6AZ или 6АХ после нанесения покрытия.
Резьба гаек и внутренняя резьба должна нарезаться после горячего цинкования с завышением, соответствующим полю допуска 6AZ или 6АХ по ISO 965-5 в том случае, если сопрягаемые болты или наружные резьбы были изготовлены с основным отклонением g или h по ISO 965-1 -ISO 965-3 до горячего цинкования.
Гайки с завышенной резьбой должны маркироваться непосредственно после маркировки класса прочности буквой Z для поля допуска 6AZ или буквой X для поля допуска 6АХ (рисунок 1).
Рисунок 1 – Пример маркировки горячеоцинкованных гаек с завышенной резьбой поля допуска 6AZ после нанесения покрытия
Рисунок 1 – Пример маркировки горячеоцинкованных гаек с завышенной резьбой поля допуска 6AZ после нанесения покрытия
Для исключения перекрытия резьб с цинковым покрытием толщина покрытия сопрягаемых болтов или наружных резьб не должна превышать одной четвертой части минимального зазора резьбового соединения. Эти значения приведены в таблице 1 как справочные.
Таблица 1 – Основные отклонения и верхние ограничения толщины покрытия для сопряжений с гайками, имеющими завышенную резьбу
Основное отклонение, мкм
Минимальный зазор и максимальная толщина покрытия для резьбовых сопряжений (для справок), мкм
Цинкование крепежных изделий
Для защиты от коррозии резьбовых крепежных изделий в настоящее время чаще всего используют гальванические цинковые или кадмиевые покрытия, однако механические и коррозионные свойства подобных покрытий не позволяют использовать их в условиях повышенной агрессивности. Кроме того, следует отметить, что технология подготовки поверхности и нанесения гальванических покрытий на крепежные изделия способствует выделению водорода на их поверхности. В использовании соединений из высокопрочных сталей, в которых болты работают на растяжение, в условиях повышенной агрессивности, проявляется склонность крепежных изделий к водородному и коррозионному растрескиванию. Это связано с тем, что растворенный в процессе травления и осаждения покрытия на поверхности стального изделия водород под действием растягивающих напряжений концентрируется в местах микро и макро дефектов и тем самым способствует появлению такого явления, как водородное охрупчивание. Кроме того, макро дефекты могут быть причиной коррозионного растрескивания высокопрочных болтов, эксплуатируемых в средах повышенной агрессивности, даже при наличии гальванического покрытия.
Нанесение защитных покрытий в расплавах на основе цинка сопряжено с травлением в растворах кислот. Этот процесс может быть причиной наводораживания поверхности обрабатываемого изделия. Однако при нанесении покрытия погружением в расплав, как правило, происходит дегазация поверхности стального изделия. Следует отметить, что наводораживания можно избежать. Обработка поверхности стального изделия потоком твердых частиц, в отличие от травления, активирует ее и значительно сокращает продолжительность периода подготовки поверхности.
Если эксплуатация крепежных изделий предполагается в условиях повышенной агрессивности, то в этом случае для защиты их от коррозии следует применять более долговечные покрытия. К таким покрытиям можно отнести горячее цинкование погружением в расплав, и термодиффузионное цинкование в порошковых смесях.
В технологии горячего цинкования крепежных изделий для удаления излишков расплава с их поверхности используют центрифугу. При этом толщина покрытия на резьбовой части изделия не должна отличаться от этого показателя на его гладкой поверхности. Для улучшения жидкотекучести цинкового расплава его легируют, например, никелем, до 0,04% или алюминием до 5,0%. Наилучшей жидкотекучестью отличается эвтектический сплав цинка и алюминия – покрытие «Гальфан». На наш взгляд, методом погружения в расплав с применением центрифуги, без особых трудностей, можно наносить покрытия на основе цинка на крепежные изделия с наружной резьбой диаметром до 8,0 мм. Что касается крепежных изделий с внутренней резьбой, то горячее цинкование гаек диаметром менее 12,0 мм, даже с применением самой эффективной центрифуги, достаточно затруднительно. Для достижения удовлетворительного свинчивания оцинкованных резьбовых пар небольшого диаметра часто приходится прибегать к дополнительной операции – механическому удалению цинка между нитками резьбы в гайке. Необходимость введения дополнительной операции в процесс нанесения горячего цинкового покрытия на гайки и другие изделия с внутренней резьбой приводит к снижению его производительности и, тем самым, делает технологию термодиффузионного цинкования этих изделий конкурентно способной.
Исследовали три вида резьбовых крепежных изделий: винт диаметром 8,0 мм с круглой цилиндрической головкой и поперечной шлицей; болт диаметром 10,0 мм с шестигранной головкой; гайка шестигранная, диаметр резьбы 12,0 мм. Изучали внешний вид, структуру и толщину цинковых покрытий на различных участках резьбовых крепежных изделий.
Визуальное изучение партии отобранных винтов, болтов и гаек показало, что поверхность покрытия на головке, резьбовой и цилиндрической частях крепежных изделий достаточно гладкая без наплывов и включений. Зазоры между нитками резьбы чистые, покрытие не препятствует свинчиванию пары винт – гайка. Толщина покрытия на изучаемых изделиях достаточно равномерная и составляет 25 – 30 мкм на винтах и 45 – 50 мкм на болтах и гайках, утолщения и наплывы во впадинах резьбы практически отсутствуют. Исследование структуры цинковых покрытий показало, что фазы – Г и d, имеют значительно меньшую долю в толщине, чем x и h фазы .
Изучение структуры цинкового покрытия на резьбовой части винтов и болтов показали, что толщина покрытия на всей поверхности резьбы равномерная. Лишь в углублении резьбы обнаружили некоторое утолщение покрытие, однако это не ухудшает эксплуатационные свойства крепежных изделий.
При изучении цинковых покрытий на долевых и поперечных микрошлифах были обнаружены поверхностные дефекты крепежных изделий (складки, расслоения и надрезы), которые, по-видимому, образовались при их изготовлении. Дефекты стальной основы были обнаружены как на цилиндрической, так и на резьбовой части крепежных изделий. Обратили внимание на то, что граница раздела между диффузионной зоной покрытия и металлом основы на участках крепежного изделия с поверхностными дефектами заметно искривлена.
Это связано с тем, что металл основы при изготовлении крепежного изделия в местах образования дефектов подвергается значительно большей деформации. Потенциальная энергия образования поверхностного дефекта способствует ускорению взаимной диффузии на контактной поверхности: металл основы – металл покрытия. В результате этого диффузионное взаимодействие в процессе формирования покрытия способствует устранению имеющихся дефектов. Так можно объяснить снижение количества разрушений высокопрочных болтов строительного назначения с защитным покрытием диффузионного типа за первый месяц эксплуатации, по сравнению с болтами без покрытия. Защитные покрытия диффузионного типа на крепежных изделиях не только защищают от коррозии, но и облагораживают их поверхность, тем самым способствуют повышению надежности болтового соединения.
Традиционно считается, что горячее цинкование гаек и других изделий с внутренней резьбой диаметром менее 12,0 мм требует дополнительной операции – механического удаления цинка из зазоров резьбы и поэтому является нерентабельным. Изучали внешний вид и структуру цинкового покрытия на гайках диаметром резьбы 12,0 мм. Наружная поверхность гладкая без наплывов и включений. Толщина покрытия на резьбовой поверхности равномерная, однако, на впадинах резьбы обнаружены небольшие частицы цинка. Эти частицы не составляют единое целое с покрытием, отделены от него. Они, по-видимому, являются пылевидными включениями, незначительная масса которых не позволила удалить их в результате применения центрифуги. Необходимо отметить, что частицы, не препятствуют свинчиванию пары винт – гайка.
Результаты исследования цинковых покрытий на крепежных изделиях с резьбой позволяют предположить, что при увеличении жидкотекучести расплава и оптимизации конструкции центрифуги можно с успехом цинковать крепежные изделия с резьбой меньшего диаметра.
Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:
Гальваническое цинкование крепежных изделий
Сб, Вс – выходной
Гальваническое цинкование является достаточно популярным методом защиты от коррозии, который широко применяется при производстве разнообразных крепёжных элементов.
Одним из наиболее главных плюсов данного метода является сочетание высокой производительности и низкой себестоимости. А если учесть, что крепеж после гальванического цинкования обладает высокой степенью защиты, то данный метод вообще сложно переоценить.
Гальваническое цинкование, чаще всего, применяется для защиты анкеров, болтов, саморезов и прочих видов крепежа, изготовленных из легированных и углеродистых видов стали. Что касается метизного производства, но здесь данный метод может применяться в качестве защиты от коррозии изделий, которые изготовлены из металлической проволоки. Следует сказать о том, что изделия, имеющие оцинкованную поверхность, обладают более длительным сроком эксплуатации, что приводит, в конечном счёте, к удешевлению их обслуживания, ведь заменять их нужно крайне редко.
Принцип, на котором основана защита изделий методом гальванического цинкования, определяется разностью электрохимических потенциалов железа и цинка. В случае попадания металлического изделия, имеющего цинковое покрытие, во влажную среду, это покрытие принимает на себя всё вредное воздействие, идущее от окислительных реакций, что и приводит к защите конкретного изделия. Иными словами, металлическая поверхность, покрытая слоем цинка, обладает высокой степенью анодной защиты относительно металла, что и сделало гальваническое цинкование самым популярным методом защиты металлических изделий, в том числе и крепёжных, от разрушающего воздействия коррозии.
Если рассматривать метод цинкования в качестве технологии производства, то с точки зрения протекающего химического процесса, он представляет собой самый обычный электролиз. Кратко его можно описать следующим образом. В ванну, в которой находится электролит, помещаются два металла – стальные изделия и чистый цинк. Затем сами изделия помещаются в специальную ёмкость, там к ним через электроды подводится электрический ток. Производственный цинк может иметь различный вид. Он может быть представлен, например, в виде пластин или шаров, которые помещены в специальные секции.
Цинк, выступающий в роли анода, в процессе электролиза полностью растворяется, и его ионы оседают на поверхности металлических изделий. В результате образуется гальваническое покрытие, как правило, имеющее толщину 4-20 мкм. При воздействии электрического тока, имеющего катодную плотность 1-5 А/дм², наблюдается анодное растворение цинковых электродов.
В завершении процесса получаются равномерные и блестящие поверхности, такие, какие мы привыкли наблюдать у болтов, гаек и прочих крепёжных элементов.
Если коснуться производства различных метизов, то они защищаются от коррозии при помощи кислотного, цианидного и щелочного гальванического цинкования. Чаще всего, используется технология, при которой используются слабокислые электролиты. Кислотная технология обеспечивает высокую степень укрываемости, которая даёт самый лучший внешний вид цинкового покрытия. Кроме того, кислотный метод снижает нередко наблюдаемую склонность изделий, изготовленных из легированных или углеродистых сталей, к появлению излишней водородной хрупкости. При помощи данного метода цинкуются стальные и чугунные детали, имеющие достаточно сложную конфигурацию.
Гальваническое цинкование болтов, саморезов, анкеров
Сегодня в промышленности (в частности, в производстве крепежной продукции). Широко применяется метод гальванического цинкования, который является самым знаменитым способом защиты метизов от коррозии металла. В производстве крепежных изделий метод гальванического цинкования наиболее распространен при производстве крепёжных изделий, гвоздей , резьбовых шпилек и стальной сетки. Широкое применение цинкования обуславливается достаточно высокой производительностью гальванических агрегатов. Процесс цинкования имеет низкую себестоимость, а конечный продукт обладает достаточной степенью защиты от коррозии.
Но способ гальванического цинкования далеко не всегда является панацеей от коррозии металлических изделий. Безусловным способом защиты базового 
металла от коррозии является цинкование. В основном цинкование используется в качестве защиты для различных марок углеродистых и легированных сталей.
В метизном же производстве цинкование применимо в качестве защитного средства от коррозии изделий из проволоки и различного крепежа. Оцинкованные изделия имеют значительно больший срок службы, поэтому и требуют меньших затрат при техническом обслуживании или замене.
Защита изделий при помощи цинкования основывается на следующем принципе: он определяется разностью электрохимических потенциалов Zn и Fe. Так во влажной среде цинковое покрытие выступает в качестве анода и принимает на себя все вредоносные процессы окислительных реакций, тем самым оно и защищает основной металл изделия.
Сам процесс цинкования недорогостоящий. Оцинкованная поверхность имеет высокую степень анодной защиты основного металла. Такие качества сделали технологию цинкования самой популярной для защиты от коррозии при производстве металлических изделий.
Электролитическое цинквание, как технология производства, представляет собой химический процесс – электролиз.
Процесс цинкования: в ванну с электролитом помещают два металла, стальные изделия и чистый цинк. На втором этапе производства стальные изделия загружаются в ёмкость, к которым подводится электрический ток через специальные электроды. Цинк, который используется в производстве, может быть в виде пластин, шаров, которые загружают в специальные сетчатые секции, или совсем в другом виде.
Цинк, т.е. анод, в процессе электролиза растворяется. Потом его ионы начинают оседать на поверхности стальных изделий, и тем самым формируют гальваническое покрытие толщиной от 4 до 20 мкм.
Когда электрический ток с катодной плотностью от 1 до 5 А/дм ? пропускается через электролит, происходит анодное растворение цинковых электродов.
Именно данная технология нанесения цинкового покрытия позволяет получить равномерные и блестящие поверхности, применяются такие способы в основном при производстве болтов и гаек.
Производству метизной продукции для защиты изделий от коррозии известно три способа гальванического цинкования — это цианидное, щелочное и кислотное.
Самая используемая технология гальванического цинкования основана на цинковании в слабокислых электролитах. Только данная технология обладает высокой степенью укрываемости, позволяет получить лучший внешний вид цинкового покрытия. А еще это метод снижает склонность цинкуемых изделий, сделанных из углеродистых и легированных сталей, к появлению водородной хрупкости. Подобное цинкование в слабокислых электролитах позволяет цинковать детали сложной конфигурации, которые изготавливаются из стали и из чугуна.
Поэтому в метизном производстве метод цинкования в слабокислых электролитах является самым распространенным способом нанесения защитного покрытия среди производителей крепёжных изделий. В то же время оно позволяет получить наибольший декоративный эффект.
Цинковое покрытие по технологии слабокислотного цинкования придает изделиям высококлассный блеск, позволяет сделать разнообразные цветовые решения и, самое главное, получить высокую степень защиты от коррозии.
При обработке изделий с помощью гальванического цинкования нужно тщательно подготавливать изделие, проводится очистка поверхности изделия от окалин, удаляются остатки технологической смазки, продукты коррозии, ржавчины.
Заканчивают процесс цинкования осветлением — декапированием, т.е. травлением в слабом растворе, и пассивации для того, чтобы изделие приобрело большую стабильность и стойкость. Таким способом пассивируют например шуруп универсальный POZI.
Пассивация позволяет получить цинковому покрытию замечательную дополнительную коррозийную стойкость, улучшить его декоративность посредством добавления дополнительного блеска или окрашивания покрытия в разные цвета.
Остались недовольны работой сотрудников?
Звоните по номеру: 
+7(906)706-88-66
© 2008-2020 КрепМетиз – Крепежные металлические изделия.
Адрес склада и офиса: 143000, Московская область, Одинцово, Внуковская д.11 стр.20 оф.7
Телефон (многоканальный): (495)669-33-69.
Информация, размещённая на сайте, не является офертой.
Спасибо, Ваше сообщение принято! В ближайшее время наши менеджеры обязательно свяжутся с Вами.
(пока оценок нет)
Загрузка...