Регион:

ЦИНКОВАНИЕ мелких изделий

ЦИНКОВАНИЕ мелких изделий

Несмотря на господство металла и бетона в строительстве, дерево все еще остается одним из основных строительных материалов. Поэтому в мире производится огромное количество гвоздей, болтов, скобяных изделий и тому подобной фурнитуры из черных металлов для деревянного строительства.

Однако при креплении дерева железными гвоздями существует ряд проблем, серьезным образом влияющих на долговечность конструкций, что хорошо видно из анализа состояния дерева, представленного на рис. № 2.9. Коррозия черного металла при контакте с влажным деревом не только уменьшает прочность самого металла, но и серьезным образом влияет на прочность соединения дерева с крепежом, поскольку под влиянием металла происходит гидролитическое разложение целлюлозных волокон.

Стандартные методы борьбы с коррозией, как-то: окрашивание, использование пластмассовых прокладок и т.п. – не дают существенных побед в этой борьбе.

Как и ранее, нанесение цинкового слоя на поверхность крепежных материалов является действенным способом  борьбы с коррозией, что видно из анализа того же рисунка. Для такого нанесения пригодны два способа – цинкование погружением и электрохимическое цинкование. Проблема осложняется лишь тем, что цинкуемые изделия являются априори мелкими, и именно здесь лежит основная проблема конкурентоспособности этих двух методов.

Цинкование погружением

Начнем с цинкования погружением. Для цинкования малоразмерных изделий придуман центрифужный способ. Изделия проходят подготовку поверхности для удаления примесей, флюсуются, высушиваются, загружаются небольшими порциями в перфорированную корзину, которую опускают в цинковый расплав. После завершения реакции корзину быстро переносят в центрифугу, где со скоростью 400-600 об/мин удаляется с поверхности изделий избыток цинка. После этой операции изделия вытряхиваются из корзины в ванну с водой.

Неоцинкованный и оцинкованный крепеж

Рис. 2.9. Внешний вид дерева, находящегося в контакте с неоцинкованными (слева) и оцинкованными (справа) крепежными элементами.

Данный метод при обработке мелких изделий обладает следующими недостатками:

  • изделия слипаются между собой в процессе цинкования, что не позволяет использовать их  в  процессах автоматической сборки;-   тратится в расчете на единицу продукции слишком много тепловой энергии;
  • толщина покрытия, в целом являющаяся приемлемой, неоднородна по толщине изделия, что не способствует длительности коррозионной защиты.

Электрохимическое цинкование

Метод электрохимического цинкования, по сравнению с методом   погружения,   не   обладает   вышеперечисленными недостатками, но у него другая беда – с помощью этого метода можно получить толщины покрытия порядка 10-15 мкм. Такая толщина не позволяет рекомендовать эти изделия при их наружном использовании. Создание более толстых покрытий требует слишком большого расхода электрической энергии. Кроме того, существует проблема переработки отработанных растворов из-за наличия в последних комплексонов.

Метод шерардизации позволяет получать однородные цинковые покрытия необходимой толщины (25-30 мкм)  без рисков их слипания. Однако и здесь повышенная трата энергии на нагрев оборудования, частый ремонт контейнеров, сравнительно невысокая степень использования цинкового порошка не способствуют внедрению данного метода для защиты крепежных изделий от коррозии.

Механическое цинкование

На этом неблагоприятном фоне сравнительно недавно возник еще один способ нанесения цинкового покрытия – механическое цинкование. Метод был открыт еще в начале 40-х годов, но из-за низкой степени использования цинкового порошка (около 20%) в промышленность он не пошел. К данному методу вернулись лишь в середине 70-х годов. Последующее развитие способа позволило повысить степень использования цинкового порошка до 90-95%, а толщина покрытия является удовлетворительной (лежащей в пределах 6-80 мкм) и определяется количеством введенного в аппарат порошка.

В отличие от вышеупомянутых методов, механическое цинкование малозатратно. Ему не требуется повышенная температура или расход иной энергии, кроме как затрачиваемой на вращение барабана, разовая загрузка может достигать одной тонны; нет проблемы и с переработкой отходов, поскольку в удаляемой водной среде нет комплексонов, которые обычно и создают проблемы.

Процесс механического цинкования осуществляется во вращающихся барабанах, аналогичных тем, что используются на бетоновозах (рис. 2.10).

Стандартный метод механического цинкования включает следующие операции:

  • удаление грязи и ржавчины;
  • подготовка поверхности;
  • добавка промотора;
  • применение порошка металла.

Процесс механического цинкования

Рис. 2.10. Внешний вид оборудования для проведения процесса механического цинкования.

Первая стадия может быть осуществлена как в барабане, так и отдельно. Очищенные от примесей изделия помещаются в барабан, туда же добавляется умягченная (натрий- катионированная) вода, кондиционеры поверхности, которые используются для удаления следов отложений, оксидов  и других поверхностных загрязнителей и создания временного медного покрытия на изделиях. Туда же добавляется некоторое количество стеклянных шариков и цинковый порошок. Затем барабан начинают вращать под углом, что позволяет шарикам «вбивать» мельчайшие частички цинка сначала в стальную поверхность, а затем в цинковое покрытие. Стеклянные шарики имеют размеры 5; 1,5; 0,7 и 0,25 мм; используется их смесь. Линейная скорость вращения барабана, измеряемая на поверхности последнего, лежит в пределах от 43 до 75 м/мин; барабан вращается под углом 30° к горизонту.

Оказалось, что толщина покрытия, в отличие от процесса шерардизации, не зависит от длительности процесса, а определяется количеством введенного в барабан порошка, то есть за примерно одно и то же время может быть получено покрытие толщиной как 10-15 мкм, так и 75мкм.  Время процесса обычно ограничивается 45-60 минутами. Затем следует опорожнение материала, оцинкованные стальные изделия отделяются от стеклянной массы либо с помощью вибрационных сит, либо магнитным методом, либо комбинацией этих методов.

Кроме цинковых, можно получать и покрытия на основе других металлов и даже комбинированные покрытия (послойные из различных металлов или их смесей). Основное требование – металл должен быть более мягким, чем железо. Следовательно, для создания покрытий можно использовать, кроме цинка, порошки кадмия, олова, свинца, меди, латуни. При использовании, например, смеси 25% кадмия и 75% цинка наблюдается синергетический эффект, то есть время защиты смешанного покрытия превышает время защиты покрытия из каждого из этих металлов.

После нанесения покрытия, которое является пористым, может быть осуществлено дополнительное усиление его качества путем последующей обработки солями хрома (желтое или зеленое хроматирование), маслами, смазками, лаками, а также для придания цвета красителями.

По цвету покрытие является серым, путем использования различных ухищрений его можно сделать более блестящим, но того эффекта, который наблюдается при блестящем электрохимическом цинковании, здесь достичь не удается. Покрытие достаточно однородно по толщине, разброс по толщине не превышает обычно ±10%. В отличие от электрохимического цинкования, где толщина покрытия больше на выступах и углах, здесь картина прямо противоположная.

Удерживающая сила гвоздей с таким покрытием выше, чем у горячеоцинкованных и шерардизованных. Ввиду отсутствия слипаемости у гвоздей, оцинкованных механически, их можно использовать в автоматическом оборудовании, где необходимо связать гвоздями большие площади деревянных каркасов, например, при серийном деревянном домостроении. Заметим, что ранее на подобном оборудовании использовались лишь гвозди, оцинкованные электрохимически.

Еще одним преимуществом метода механического цинкования является то, что процесс нанесения покрытия осуществляется при комнатной температуре. Это означает, что в отличие от горячего цинкования, где цинкуемость сталей ограничивается их сортами с прочностью не выше 35 по Роквеллу, данным методом можно цинковать и особопрочные стали, поскольку исчезает риск водородного охрупчивания. Поэтому таким образом можно оцинковывать гвозди для крепления к бетону и другие особо прочные изделия. То есть ассортимент крепежных изделий оказывается очень широким. Если сюда добавить и огромное количество мелких деталей другого назначения (винты, болты, гайки, шайбы, скобы, цепи, клейма, фитинги), можно считать, что потенциальные возможности данного метода являются весьма многообещающими. При этом надо иметь в виду, что детали тяжелее 1-2 кг или длиною более 300 мм не могут быть подвергнуты обработке.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments