В последнее время перед производителями высокопрочного крепежа стоит серьезная задача, которая заключается в увеличении срока эксплуатации изделий и придания им особых свойств. Для реализации этой задачи используются самые различные решения, в том числе и использование специальных сортов стали. Но существует и более простое, но не менее эффективное решение, которое не требует больших затрат, но в тоже время гарантирует максимально качественный эффект. Это решение – нанесение на поверхность изделия защитного покрытия, чаще всего цинкового. Высокопрочный крепеж, покрытый слоем цинка, не теряет своих свойств, но при этом срок его службы значительно увеличивается. Даже в условиях производства с агрессивными средами или в морской воде срок службы оцинкованных метизов может достигать 30 лет.
Технологии цинкования и требования к качеству
Современные технологии цинкования достаточно многочисленны. Самым распространенным и наименее трудоемким является гальваническое цинкование. Несмотря на то, что технологии этой много десятилетий, она успешно используется по сей день и позволяет получать стойкое качественное покрытие. С развитием промышленного производства появились и более сложные способы, такие как механическое, термодиффузионное, горячее и цинкламельное цинкование изделий.
Механизм защиты крепежа цинком очень прост – в активной среде, например в морской или насыщенной минеральными солями воде, цинк работает как анод практически со всеми распространенными металлами, исключая магний и алюминий. Поэтому цинк взаимодействует с агрессивной средой, а сталь, являясь в этом случае катодом, надежно защищена, пока на ней есть слой цинка. Вопреки распространенному мнению о том, что основной характеристикой цинкового покрытия является его толщина, эксперты оценивают качество цинкования крепежа, взяв за основу срок эксплуатации детали с покрытием в годах. В лабораторных условиях крепеж проходит проверку при помощи специального оборудования, которое имитирует климатическое или любое другое воздействие в ускоренном темпе. Таким образом, экспертиза дает возможность очень оперативно оценить долговечность оцинкованного крепежа, не прибегая к многолетним испытаниям.
Для крепежа различного назначения допустимая долговечность покрытия может серьезно отличаться. Если у деталей, имеющих декоративное покрытие, началом коррозии считается момент, когда на поверхности осталось 10-15% цинкового покрытия, то для высокопрочного крепежа, применяемого в строительстве и машиностроении, эта критическая величина равна 50%.
Гальваническое цинкование
Гальваническое цинкование – это ни что иное как процесс электролиза. Для нанесения защитного слоя таким способом в ванну погружают изделия и цинковые пластины, на которые подается постоянный ток. Под воздействием тока цинк, являющийся анодом, растворяется и его молекулы оседают на изделиях из стали, выполняющих роль катода. При гальваническом цинковании толщина защитного слоя может составлять от 5 до 25 мкм. Гальванический способ позволяет получить равномерное качественное покрытие даже на изделиях сложной конфигурации. К недостаткам этого способа можно отнести так называемую «водородную хрупкость», которую приобретает крепеж, что несколько ограничивает использование гальванических ванн при оцинковании высокопрочного крепежа. Кроме этого, такой способ наносит существенный вред окружающей среде, так как получаемые отходы очень токсичны.
Горячее цинкование
При горячем цинковании специально подготовленные изделия погружают в ванну с расплавленным цинком в специальном вращающемся барабане. Перемещение деталей внутри барабана обеспечивает равномерное распределение цинка по поверхности. После того, как слой цинка покроет крепеж, барабан извлекают из ванны с расплавленным цинком и начинают вращать с большой скоростью. Возникающая в этот момент центробежная сила позволяет избавиться от излишков цинка. Главным достоинством этого метода является высокое качество антикоррозийного покрытия – при погружении детали в расплав, цинк заполняет все поры изделия, обеспечивая максимальную защиту. Оцинкованный горячим способом крепеж применяют в самых ответственных конструкциях, таких как опоры мостов, мачты антенн мобильной связи, опоры ЛЭП. К сожалению, одним из главных недостатков способа, который не дает применять его повсеместно, является дороговизна технологии. Себестоимость изделий, прошедших горячее цинкование, на 40% выше, чем у деталей, оцинкованных гальваническим методом.
Термодиффузное цинкование
Этот способ нанесения покрытий на крепеж является самым молодым и наукоемким. Нанесение на поверхность цинка происходит в герметичных ретортах при температурах от 350 до 4 500 градусов Цельсия. Технология практически безопасна для окружающей среды, а качество получаемого покрытия на порядок выше чем у полученного методом гальванических ванн. Срок службы крепежа с термодиффузным покрытием толщиной 50 мкм достигает 15 лет в условиях производства или морского климата. Отходы, получаемые в результате технологического процесса, абсолютно безопасны и используются как ценный наполнитель для строительных бетонов. Есть у этого способа и недостатки. Процесс термодиффузии достаточно сложен, а объем камер ограничен требованиями технологического процесса. В связи с этим способ мало подходит для массового производства крепежа. Также нужно отметить, что крепеж, оцинкованный таким способом, не имеет декоративных свойств.
Механическое цинкование
Защитное покрытие при таком способе образуется методом «втирания» специальной цинковой суспензии в деталь. Для этого используются галтовочные барабаны и стеклянные шарики, которые и служат для «втирания» цинка. Способ обеспечивает толщину покрытия от 10 до 20 мкм с относительно невысоким качеством. Технология отлично подходит для нанесения цинка на высокопрочный крепеж, так как не вызывает «водородной хрупкости». Также детали, оцинкованные механическим способом, прекрасно выглядят. К сожалению, область применения крепежа после механического цинкования ограничена, так как покрытие имеет невысокое сцепление с основным материалом.
Цинкламельный способ
Нанесение цинка при таком способе производится с использованием специальных 80%-х растворов цинка, в которые могут быть добавлены алюминий и другие элементы. Нанесение может осуществляться методом спрея, окунанием в раствор, или в галтовочном колоколе. Цинкламельная технология позволяет получить многослойное качественное покрытие, не содержащее токсичных элементов. Цинкламельным способом получают наиболее толстые покрытия, которые могут достигать 100 мкм. Увы, такой способ редко используют для оцинковки ответственного крепежа, так как долговечность такого покрытия в условиях производства невелика. Зато цинкламельный способ позволяет получить самое качественное декоративное покрытие, которое может иметь различные цвета, в зависимости от добавленных в раствор присадок.
Как мы видим, каждая из технологий хороша для определенных целей и все они могут быть применены для покрытия высокопрочного крепежа. Выбор детали, прошедшей ту или иную обработку, зависит от конкретных требований к коррозионной стойкости крепежа и должен производиться согласно проекта.