Регион:

Цинкование крепежных изделий

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:

comments powered by HyperComments