Одна из самых острых проблем в использовании металлических изделий – защита от коррозии. Для повышения устойчивости к коррозии поверхность черного металла подвергают специальной обработке и наносят различные защитные покрытия. наибольшее распространение в практике получили цинковые покрытия, которые могут использоваться и как основа для нанесения лакокрасочных или полимерных покрытий.
Распространенности цинкования металла способствуют физико-химические свойства и относительная дешевизна цинка, сравнительная простота технологии и оборудования. Цинковое покрытие может наноситься несколькими способами. Различают холодное, горячее, газо-термическое, гальваническое и термодиффузионное цинкование.
Метод термодиффузионного цинкования применяют при необходимости получить покрытие толщиной 30…100 мкм. Перед цинкованием поверхность изделий проходит многостадийную подготовку, которая включает обезжиривание, травление, промывание, флюсование и просушивание. Нанесение покрытия производится в барабанной печи.
При температуре более 260 ºС цинк начинает испаряться, при осаждении из сублимированной фазы на железные поверхности образуется сплав цинка с железом сложной фазовой структуры. Активная диффузия цинка в железо происходит в замкнутом пространстве при температурах 450…600 ºС. Продолжительность полного цикла цинкования составляет 3,5…4 часа, в зависимости от массы изделий. Охлажденные изделия промывают и подвергают хроматному или фосфатному пассивированию для внешнего вида и повышения коррозионной стойкости покрытия. фосфатное пассивирование может быть совмещено с вибровыглаживанием.
Покрытие, полученное термодиффузионным методом, более долговечно, чем гальванические и полученные жидким цинкованием. Детали с термодиффузионным покрытием могут подвергаться технологическим деформациям без нарушения целостности цинкового слоя. Железоцинковые фазы покрытия не выгорают при сварке и покрытие встык примыкает к сварному шву. При покраске термодиффузионного покрытия не требуется предварительная грунтовка, микрорельеф поверхности обеспечивает высокое адгезионное сцепление с эмалями, красками, пластмассами и другими видами покрытий. Очистить поверхность от краски можно только травлением.
При высокой температуре (около 600 ºС) диффузия цинка протекает быстрее, но процесс выходит из-под контроля. При высокой температуре образуются соединения, которые ухудшают качество покрытия. Низкая температура в процессе нанесения цинка (около 450 °С) приводит к неравномерности покрытия по толщине или его частичному отсутствию.
Метод термодиффузионного цинкования более технологичен, и имеет ряд преимуществ перед другими способами цинкования :
процесс производится в замкнутом пространстве и поэтому является экологически безопасным;
покрытие имеет высокую адгезию к основному металлу;
метод может применяться для нанесения покрытий на детали со сложной пространственной геометрией, включая тонкий рельеф поверхности;
покрытие характеризуется высокой микротвердостью и обладает высокой устойчивостью к абразивному износу;
у обработанных изделий отсутствует водородная хрупкость;
сравнительно невысокая температура процесса цинкования позволяет применять данный метод к деталям, прошедшим термообработку;
технология может применяться к пористым поверхностям и предварительно собранным узлам;
отработанные цинксодержащие смеси не требуют захоронения.
Недостатки метода термодиффузного цинкования:
невысокая производительность процесса;
образование аэрозолей цинковой пыли;
метод не может применяться для нанесения декоративных покрытий, термодиффузионные покрытия имеют мышиный цвет без блеска.
