Анализ перспективных технологий цинкования в условиях современного производства

Современные условия производства диктуют определенные требования к параметрам технологических процессов, заключающиеся в снижении энергоемкости и повышении экологической безопасности производства.

Существует множество видов и технологий нанесения коррозионностойких цинковых покрытий и диффузионных слоев. Однако большинство из них характеризуется значительной степенью энергоемкости, что в условиях современного производства требует замены на экономически более выгодный процесс. В связи с этим возникает необходимость поиска новых путей в сфере нанесения защитных цинковых покрытий, повышающих эксплуатационные свойства изделий с учетом вышеперечисленных требований.

При изучении методов цинкования следует обратить внимание на процессы термодиффузионного цинкования в порошковых средах. Данный метод позволяет получить коррозионностойкие диффузионные слои на изделиях практически любых форм и размеров, является экологически безопасным и, в дополнение к этому, перспективен с точки зрения совершенствования технологических параметров процесса. В частности, с целью сокращения времени цинкования и снижения расхода насыщающих компонентов исследуется влияние вакуума и применения псевдоожиженных насыщающих сред. Существенное внимание уделяется повышению технологичности насыщающих смесей и снижению в их составе вредных активаторов.

Анализ свойств цинковых покрытий (диффузионных слоев) и условий их применения в различных областях промышленности показывает, что цинковые покрытия должны обладать не только повышенной коррозионной стойкостью, но также быть устойчивыми к абразивному изнашиванию и иметь высокую степень сцепления с поверхностью защищаемого изделия.

С учетом этого, следует принять во внимание и данные источника (Ю. А. Баландин, А. С. Колпаков, Е. В. Колпаков, Диффузионное многокомпонентное цинкование стали 40Х в виброкипящем слое//Металловедение и термическая обработка металлов, 2009, № 1 С. 46–49.ItzhakRozenthul, Коррозионностойкое диффузионное полиметаллическое покрытие и метод его нанесения, Патент, US, 7241350 С23 С2/00, 10.07.2007), где авторы приводят примеры многокомпонентного цинкования с добавлением различных примесных элементов.

Присутствие Al, Cu, Ti, Mg и других элементов оказывает положительное влияние на механические характеристики диффузионных слоев и, что наиболее важно, на коррозионную стойкость по сравнению с однокомпонентными цинковыми слоями. При легировании цинковых слоев алюминием, медью и титаном наблюдалось уменьшение хрупкости цинковых слоев в 1,1–1,3 раза, а так же повышение их износостойкости в 1,2–1,3 раза.

В условиях Республики Беларусь существует необходимость в разработке интегрированных технологий термической обработки упругих элементов совместно с процессом нанесения антикоррозионной защиты способом термодиффузионного цинкования в порошковых насыщающих смесях. Реализация данных процессов позволит повысить срок службы пружинных элементов с существенным снижением затрат на антикоррозионную обработку, а так же позволит создать собственную эффективную технологию производства пружинных элементов на территории Республики Беларусь.

В последнее время все большую актуальность приобретает цинкование длинномерных изделий. К одним из перспективных направлений в данной сфере промышленности, помимо термодиффузионного цинкования, следует так же отнести процессы газотермического напыления цинка в совокупности с последующей термообработкой, что позволит получать слои повышенной прочности и износостойкости. Предполагается, что данный метод цинкования будет наиболее перспективен при обработке длинномерных изделий с большой площадью поверхности.

Основными направлениями касающимися интенсификации процессов цинкования является использование высокопроизводительных методов нагрева (индукционный нагрев), возможность применения индукционного нагрева на всем протяжении процесса цинкования (особенно актуально для длинномерных изделий) а так же создание технологий, позволяющих выгодно применять рекристаллизационные процессы (предварительный наклеп металла, прокатка, дробеструйная обработка).

Таким образом, исследование и совершенствование данных методов нанесения защитных цинковых покрытий представляет наибольший интерес с точки зрения создания высокоэффективных, энергосберегающих и экологически безопасных технологий защиты металлов от коррозии.

По материалам доклада В. М. Константинова, научного руководителя студенческого научно-технического бюро «Материаловедение в машиностроении»,

И. А. Булойчика, Д. В. Гегени – аспирантов кафедры «Материаловедение в машиностроении», Белорусского национального технического университета