Возможно ли изготовить пружину из золота? Однажды по поручению правительства часовщик Юргенсон из Копенгагена изготовил часы-хронометр с пружиной из сплава золота для корабельной отрасли. Хронометр исправно прослужил 30 лет и за все это время его ход оставался точным, несмотря на перепады температур. Однако практика изготовления золотых пружин все-же не получила широкого распространения.

Повышение коррозионной стойкости - цинковое покрытие

Говоря о повышении коррозионной стойкости пружин и эксплуатационной надёжности различных металлоизделий и несущих элементов различных металлоконструкций следует сказать, что используемый для их изготовления материал и защитное покрытие должны не только обеспечивать надёжную и долговременную защиту их от коррозии, но и отвечать оптимальному соотношению «цена/качество», что в конечном итоге будет удовлетворять и изготовителя и потребителя. Анализ показывает, что защитные покрытия, используемые в жёстких коррозионно-эрозионных условиях, должны обладать не только повышенной коррозионной стойкостью, но быть также устойчивым к абразивному износу и иметь высокую степень сцепления с поверхностью защищаемого изделия.

Среди многочисленных защитных покрытий (металлических и неметаллических) цинковые покрытия являются одними из наиболее эффективных и распространенных. Цинк обеспечивает экономичный и экологичный способ защиты стали от коррозии. По объёму и номенклатуре защищаемых от коррозии изделий цинковым покрытиям нет равных среди других металлических покрытий. Это обусловливается многообразием технологических процессов цинкования, их относительной простотой, возможностью широкой механизации и автоматизации, высокими технико-экономическими показателями.

Исходя из механизма образования и физико-химических характеристик в настоящее время можно выделить шесть видов цинковых покрытий:

Гальванические - электролитические (покрытия, полученные в растворах электролитов из солей цинка под действием электрического тока)

Металлизационные- (покрытия, полученные путём распыления расплавленного цинка струёй воздуха или горячего газа)

Горячецинковые - (покрытия, полученные погружением в расплавленный цинк)

Диффузионные - (покрытия, полученные путём химико-термической обработки в смесях на основе порошка цинка)

Цинкнаполненные - (композиции, состоящие из связующего различные синтетические смолы и цинкового порошка)

Комбинированные - ( комбинация цинкового покрытия любого вида и лакокрасочного или полимерного покрытия).

Известно, что способ нанесения цинковых покрытий определяет их свойства. В связи с этим цинковые покрытия, полученные горячим цинкованием и цинковые покрытия, полученные диффузионным методом значительно отличаются как по структуре, так и по химическим и физико-механическим свойствам (степени сцепления с поверхностью покрываемого металла, твёрдости, пористости, коррозионной стойкости и др.). Одним из важнейших свойств цинковых покрытий является прочность сцепления их с поверхностью покрываемого изделия.

Сцепление цинкового покрытия, полученного в расплаве цинка, определяется главным образом температурой расплава цинка и продолжительностью взаимодействия расплавленного цинка с поверхностью покрываемого изделия. Эти параметры определяют степень проникновения атомов цинка в стальную подложку покрываемого изделия и, в конечном итоге, степень сцепления покрытия с подложкой. Известно, что время контакта стальных изделий при горячем цинковании составляет от 30 секунд до 2,0 минут (в зависимости от вида и размеров изделий), следовательно атомы цинка взаимодействуют лишь с поверхностью стальной подложки не проникая глубоко внутрь, и степень сцепления образующегося цинкового покрытия с подложкой невелика.

Диффузионный метод цинкования изделий в отличие от горячего цинкования представляет собой процесс, происходящий при температуре 350-480 0С и продолжительности от 2 до 5 часов (в зависимости от требуемой толщины покрытия). При этом методе, в результате диффузии, цинк внедряется в кристаллическую решетку защищаемого металла, поэтому прочность связи покрытия с основным (покрываемым) материалом резко возрастает.

Таким образом, сцепление диффузионного цинкового покрытия, основанное на диффузионной связи, значительно превосходит степень сцепления цинковых покрытий, наносимых из расплава цинка (горячим цинкованием). Важной характеристикой физико-механических свойств цинковых покрытий является их твёрдость (микротвёрдость). Она определяет стойкость покрытия к воздействию агрессивной среды. Такому воздействию оцинкованные изделия подвергаются в различных эксплуатационных условиях (атмосферные влияния с дождём и ветром, движущиеся водные среды и др.).

Твёрдость диффузионных цинковых покрытий значительно превосходит твёрдость цинковых покрытий, полученных горячим цинкованием. Особенно это относится к верхним слоям покрытия, которые в первую очередь контактируют с коррозионно-эрозионными средами. Микротвёрдость верхних слоёв горячецинковых покрытий сравнительно невелика и составляет не более 600-900 МПа. Диффузионные цинковые покрытия на всю толщину покрытия состоят из железоцинковых интерметаллических соединений, обладающих большой твёрдостью 3360-5200 МПа, что обеспечивает покрытию достаточно высокую сопротивляемость различным агрессивным средам.

Диффузионный способ 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 по сравнению с другими видами цинковых покрытий.

При нанесении тонких покрытий (25 - 30 мкм) методом горячего цинкования требуется очень тщательная подготовка поверхности изделия перед цинкованием и тем не менее (особенно при цинковании длинномерных изделий, а также изделий сложной формы) появляется большая вероятность образования в покрытии различных несплошностей, что способствует доступу агрессивной среды к основному металлу и возникновению процесса коррозии под покрытием.

Диффузионных цинковых покрытий - это способность образовывать плотные защитные слои из продуктов коррозии. На диффузионно оцинкованных изделиях в эксплуатационных условиях при воздействии агрессивной среды образуются плотные слои из продуктов коррозии, которые обладают защитными свойствами и предохраняют нижележащие слои покрытия от разрушения (эффект самозащиты).

На цинковых покрытиях, полученных горячим цинкованием, электролитическим способом или методом металлизации в эксплуатационных условиях образуются рыхлые, легко удаляемые (дождём, ветром, струйками воды и др.) продукты коррозии, что способствует дальнейшему протеканию коррозионного процесса и разрушению слоя покрытия.

Таким образом, коррозия диффузионных цинковых покрытий во времени имеет затухающий характер, т.е. уменьшается, а коррозия цинковых покрытий, полученных другими методами, со временем увеличивается. Сравнение основных свойств и результатов коррозионных испытаний различных цинковых покрытий позволяет сделать вывод, что диффузионные цинковые покрытия не склонны к старению, обладают высокой твердостью, износостойкостью, а диффузионная связь обеспечивает высокую степень сцепления с поверхностью покрываемого изделия, к тому же эта технология при сопоставимых затратах позволяет нанести уникальное по свойствам покрытие, которое по совокупности качеств для большинства применений существенно превосходит покрытия полученные методом горячего цинкования, а во многих случаях является единственным приемлемым решением.

Забавные факты

Облако тегов

Рекомендуем

Повышение коррозионной стойкости - цинковое покрытие