Гальваническое покрытие цинком
В гальванике цинковые покрытия состоят из Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-Co, Zn-Cd сплавов и используются в основном для мелких стальных деталей, причем сложность и чувствительность процесса осаждения обуславливает необходимость предельно точного контроля над технологией и приводит к значительному увеличению общих расходов производства. Кроме того, помимо наличия потенциально экологически опасных элементов в покрытиях (Ni, Co и Cd) актуальным стает вопрос по переработке производственных отходов, что требует использования дорогостоящего оборудования и сопутствующих утилизации реагентов.
Горячее оцинкование
Другим общепринятым способом нанесения коррозионно-стойких покрытий цинка является процесс, в котором детали погружаются в расплав цинка на определенное время. Этот метод широко применяется для формирования покрытий на крупногабаритных изделиях, а также для непрерывного процесса оцинкования листового проката и проволоки. В 1970-х процессы горячего оцинкования были модифицированы и в цинковый расплав начали вводить алюминий. Сегодня эти способы имеют различные коммерческие названия, однако по химическому составу расплава в целом одинаковы. Наиболее известное в Европе и Соединенных Штатах покрытие Galfan, например, содержит 4,7 - 5,2% алюминия от общего веса расплава цинка. Цинковое (цинково-алюминиевое) покрытие Galfan показывает уменьшение скорости коррозии стали в 3 - 5 раз в сравнении с традиционной технологией горячего оцинкования, а также увеличение долговечности протекторной защиты. Здесь следует отметить, что хотя введение сравнительно небольших количеств алюминия (обычно 4-7% по весу) и приводит к увеличению коррозионной стойкости цинкового покрытия, изменения электрохимического механизма коррозии не происходит.
Повышенная коррозионная устойчивость покрытия типа Galfan связана с тем, что эвтектика цинка и алюминия, которые подвергаются коррозии, образует нерастворимые соединения, заполняющие макро дефекты структуры (поры и трещины). Причем большое значение здесь приобретает самопассивирующийся почти чистый алюминий, имеющийся на поверхности при остывании стали после ванны. А также электрохимический потенциал алюминия, который значительно ниже электрохимического потенциала железа и даже цинка, вследствие чего алюминий выступает в роли протекторной защиты обоих металлов и их интерметаллических соединений.
Тем не менее, эти покрытия технически нереально нанести с равной толщиной на изделия сложной формы, а их адгезия с лакокрасочными материалами также низка, как и у гальванических покрытий.
Термодиффузионное оцинкование (Sherardizing)
Sherardizing это процесс, при котором поверхность стального изделия нагревается при температуре 370-450°C в течение нескольких часов в закрытом, как правило, вращающемся контейнере, где роль «сухого» расплава выполняет цинковый порошок (цинковая пыль). В результате такой обработки образуются интерметалиды Zn-Fe, стойкие к коррозии и отчасти упрочняющие поверхность.
Однако температура процесса приближается к температуре плавления цинка (~ 419°C), а иногда и превышает его. Поэтому цинковый порошок разбавляют инертным наполнителем - песком, оксидом алюминия и т.п.. Шероховатость полученного покрытия обуславливает неплохую адгезию к лакокрасочным материалам, но возникающая на микродефектах (поры) и макродефектах структуры белая коррозия делает окрашивание недолговечным.
Полиметалические алюминиево-цинковые покрытия типа GREENKOTE
Коррозионная защита метала на базе алюминиево-цинковых покрытий была опробована и усовершенствована Volkswagen и GM при эксплуатации изделий в агрессивных средах, а также компанией Motorola в качестве дешевой и лучшей альтернативы порошковым краскам для наружных работ. Полиметаллические покрытия имеют многофазную структуру. Первые 2 слоя, прилегающие к металлу содержат Zn-Fe интерметаллиды, типичные для традиционного Sherardizing. Общая толщина этих слоев может быть равна или даже превышает 100 микрон. Однако в отличие от обычного термодиффузионного оцинкования основные диффузионные слоя содержат включения Zn-Al-Fe, средний размер которых порядка 46 микрон. Состав фаз этих включений зависит в большой степени от скорости охлаждения и исходного состава порошка насыщения и по данным микроанализа выглядит следующим образом: 30% от общего веса - цинка, 39% - железо и 30% по весу алюминия.
Покрытие получают диффузионным процессом путем нагрева стальных изделий при температуре 370 - 450°С в насыщающей среде (цинковый порошок в смеси с алюминиевой пудрой) в закрытом контейнере. Алюминий в интерметаллидах Fe-Al и Zn-Al выполняет роль протекторной защиты более положительного по электрохимическому потенциалу металла, а продукты коррозии алюминия благодаря своей низкой растворимости в воде осаждаются на дефектах покрытия (трещинах, порах и т.д.), закупоривая их и препятствуя проникновению внутрь паров влаги. Этот механизм объясняет более высокую устойчивость покрытия по сравнению с известными покрытиями типа Galfan и образованными гальваническим путем.
На правах рекламы
