Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды покрытий металлочерепицы

Виды покрытий металлочерепицы

Металлочерепицу делают из очень тонкой стали — ее толщина не превышает 0,5 мм, а часто еще меньше — 0,45 мм или даже 0,4 мм. Без защиты настолько тонкий металлический лист быстро покроется ржавчиной и буквально рассыплется в труху лет за десять. Если его не защитить от коррозии. Различные покрытия металлочерепицы нужны как раз для такой защиты. Но работают они с разной эффективностью: одни покрытия продлевают срок службы металлочерепицы до 15-20 лет, другие — до 25-30 лет, а с третьими кровельный материал может прослужить больше 50 лет.

Покрытия металлочерепицы

С чем связана такая большая разница, какие типы покрытия металлочерепицы самые эффективные, а какие — не очень, чем еще они отличаются друг от друга, кроме срока службы, — на все эти вопросы мы ответим в статье. А также расскажем, почему обращать внимание нужно не только на полимерный защитный слой, но и на оцинковку. Собственно, с этого и начнем.

Содержание

Все начинается с оцинковки

Защита металлочерепицы от коррозии всегда многокомпонентная. Сначала сталь оцинковывают, потом пассивируют для лучшего закрепления цинка и дополнительной защиты, грунтуют и только после этого наносят полимерное покрытие. Такой защитный «пирог» позволяет даже самым дешевым видам металлочерепицы служить как минимум 10-15 лет до появления первых очагов коррозии.

Следовательно, на долговечность кровельного материала влияет не только тип покрытия металлочерепицы, но и характеристики цинкового слоя. Причем это влияние очень сильное: у двух видов стали может быть идентичный полимерный защитный слой, а срок службы отличаться в 1,5-2 раза. Связано это с разной плотностью оцинковки или, проще говоря, с расходом цинка на 1 м 2 металла.

Оцинковка стали для изготовления металлочерепицы

В зависимости от толщины цинкового покрытия металлочерепицы, ее можно условно разделить на четыре класса:

  1. Первый класс с плотностью оцинковки 275 г/м 2 и более. Это европейский стандарт для кровельных материалов.
  2. Второй класс с плотностью цинкового слоя 180-275 г/м 2 . Сталь с таким покрытием тоже достаточно качественная.
  3. Третий класс с плотностью цинкового покрытия 142,5-180 г/м 2 . Металлочерепица с покрытием этого типа неплохо показывает себя в щадящих условиях, но в регионах со сложным климатом начинает ржаветь намного быстрее, чем материал первого класса.
  4. Четвертый класс с плотностью оцинковки 100-142,5 г/м 2 . Очень низкокачественный, но дешевый материал, который можно использовать только на временных постройках с ограниченным сроком службы.

Еще европейские компании выпускают металлочерепицу с покрытием плотностью до 350 г/м 2 . Это материал дорогой, предназначен для особо сложных условий, поэтому в России он встречается редко и для частного строительства не используется.

Очевидно, что при прочих равных, металлочерепица с плотностью 275 г/м 2 прослужит намного дольше, чем материал, покрытий цинком с расходом меньше 142,5 г/м 2 . Но и стоит такая металлочерепица существенно дороже. Материал второго и третьего класса в этом смысле компромиссный, и чаще всего для частных домов выбирают именно его.

Полимерные покрытия металлочерепицы

Полимерных защитных покрытий металлочерепицы — десятки разновидностей. Но все они относятся к четырем видам, в зависимости от полимера в основе композиции:

  • недорогие покрытия из полиэстера;
  • премиальные полиуретановые покрытия;
  • особо стойкий к механическим повреждениям пластизол (ПВХ);
  • химически стойкое покрытие из PVDF.

При этом в любой вид покрытия могут добавлять другие полимеры и различные присадки для улучшения его базовых свойств.

Полиэстер: яркий и доступный стандарт

Глянцевый полиэстер изготавливают из полиэфира и наносят на металл слоем 25 мкм. Это самый дешевый вид полимерного покрытия металлочерепицы, но это не единственное его достоинство. Покрытие из полиэстера эластичное, выдерживает большие перепады температур, неплохо противостоит химическим воздействиям и хорошо защищает металл от коррозии. Еще оно самое разнообразное по цвету — обычно в палитре производителей 30-40 оттенков, и это существенно больше, чем у любого другого вида полимерного покрытия.

Покрытие металлочерепицы из глянцевого полиэстера

Однако цвет на металлочерепице с покрытием из полиэстера продержится не весь срок службы — под воздействием солнечных лучей она заметно потускнеет уже через 10 лет. Кроме того, с точки зрения механических повреждений полиэстеровый защитный слой ненадежен — он легко царапается и сдирается.

Поэтому срок службы металлочерепицы с покрытием из глянцевого полиэстера сравнительно небольшой. Если основа материала сделана из стали с оцинковкой первого класса, то металлочерепица прослужит до 20 лет. В регионах с мягким климатом — до 25 лет.

Покрытие металлочерепицы из матового полиэстера

Покрытие из полиэстера бывает не только глянцевым, но и матовым. В этом случае полиэфир наносят слоем 35 мкм, а его поверхность получается шершавой за счет добавок. Покрытие из матового полиэстера не настолько разнообразное по цвету, но оно устойчивее к ультрафиолетовым лучам и лучше защищает металл от коррозии — металлочерепица с таким защитным слоем прослужит 25-30 лет.

Полиуретан: когда крыша — это надолго

Металлочерепица с покрытием из полиуретана — это премиальный материал. Прочный полиуретановый защитный слой очень устойчив к механическим воздействиям: его сложно поцарапать при перевозке, он почти не повреждается при сходе снежно-ледяной массы с крыши. Высокая стойкость к щелочам, кислотам и растворам солей позволяет делать из металлочерепицы с покрытием из полиуретана крыши домов, расположенных вблизи соленых водоемов, промышленных предприятий и нагруженных автотрасс. Помимо этого, полиуретановое покрытие хорошо сохраняет цвет и устойчиво к перепадам температур.

Покрытие металлочерепицы из полиуретана

Полиуретан часто модифицируют с помощью других полимеров: полиамида, акрила. В зависимости от добавок, полиуретановое покрытие может быть гладким и матовым, текстурированным, особо прочным.

Срок службы покрытой полиуретаном металлочерепицы — 40-50 лет.

Пластизол: ультрапрочная экзотика

Пластизол — редкое для металлочерепицы покрытие, которое состоит их ПВХ с добавлением пластификаторов. Его наносят очень толстым слоем — около 200 мкм, что делает пластизоловое покрытие крайне стойким к механическим повреждениям. Как и полиуретан, ПВХ инертен к кислотам и щелочам. Пластизоловое покрытие металлочерепицы не дает бликов, рельефное, иногда — с тисненым рисунком.

Покрытие металлочерепицы из пластизола

Несмотря на большую толщину, металлочерепица с пластизоловым защитным слоем обычно служит 25-30 лет. Это покрытие плохо переносит перепады температур и особенно — сильный нагрев. Поэтому для южных регионов оно не подходит. Кроме того, пластизол очень быстро выгорает на солнце.

PVDF: красочно и надежно

Покрытие PVDF состоит из поливинилфторида с акрилом. Это самый химически стойкий тип покрытия металлочерепицы, поэтому материал с таким защитным слоем рекомендуют использовать на побережьях, в промзонах и других районах с неблагоприятными условиями.

Читайте так же:
Какие термоголовки для радиаторов лучше

Покрытие PVDF превосходно сохраняет цвет и самоочищается. В полимерный состав добавляются специальные особо стойкие пигменты, к тому же в палитре есть эксклюзивные оттенки-металлики.

Покрытие металлочерепицы из PVDF

Недостатка у PVDF два. Его толщина лишь немногим больше, чем у полиэстера — 27-28 мкм, поэтому по прочности покрытие PVDF уступает полиуретану. Кроме того, стоит такое покрытие металлочерепицы дорого.

Срок службы защищенной PVDF металлочерепицы 30-40 лет.

Подведем итоги

Срок службы металлочерепицы сильно зависит от защитного покрытия. При этом такое покрытие всегда как минимум двуслойное:

  1. Базовый защитный слой из цинка. Его эффективность прямо зависит от плотности. Идеально, если расход цинка не менее 275 г/м 2 на одну сторону, но чаще используют материал с плотностью оцинковки 142,5-275 г/м 2 из-за меньшей цены. Если расход цинка еще меньше, такую металлочерепицу можно использовать разве что для временных построек.
  2. Финишный полимерный защитный слой. Есть четыре типа покрытий металлочерепицы: дешевый полиэстер, надежный и долговечный полиуретан, очень прочный пластизол и химически стойкий PVDF.

Кровельные материалы Все виды кровельных материалов: обзор покрытий для кровли и их особенностей
Кровельные материалы Деревянная кровля: особенности изготовления и технология укладки покрытий из древесины
Кровельные материалы Выбираем материал для кровли крыши: сравнительный обзор жестких вариантов покрытий
Кровельные материалы Кровельные материалы Grandline: подробный обзор видов и особенностей кровельных покрытий
Обслуживание и ремонт Чистка крыш от снега: чем и как лучше убирать снег и наледь с кровельных покрытий
Кровельные материалы Устройство кровли из металлочерепицы: кровельный пирог холодной и утепленной крыши

Гальваническое покрытие металла: виды, методы, описание процесса

Гальваническое покрытие – это химический метод нанесения металлической пленки для защиты изделий и придания им дополнительных характеристик: устойчивости к коррозии, твердости, износостойкости, декоративности и т. д. В дополнительной защите нуждается любое металлическое изделие, гальванической изоляцией покрывают даже алюминиевые детали.

Принцип

Схема, по которой реализуется гальваническое покрытие металла, довольно проста. В нее входит изделие, на которое наносится защитное покрытие, емкость с раствором электролита, куда помещается изделие. Третьим участником процесса является металлическая пластина, на которую подается положительный заряд тока, она выполняет функции анода, помещенное в раствор изделие становится катодом, куда подается отрицательный заряд.

При замыкании электрической сети металл анода (пластины) растворяется в электролите и под действием тока устремляется к отрицательно заряженному изделию (катоду), тем самым создавая прочное покрытие. Электролит является проводящим раствором для перемещения металлов с анода на катод. Размер емкостей (ванн) с электролитом бывает разным, в зависимости от производственных задач.

толщина гальванического покрытия

Изделия больших размеров размещают на подвесах, через которые пропускают отрицательный заряд, конструкция удерживается на весу в объеме ванной. Мелкие изделия получают гальваническое покрытие в ваннах барабанного типа, где одновременно гальванизируется большое количество продукции. В этом случае отрицательный заряд подается на барабан, вращающийся в емкости с электролитом, куда заведен анод.

Существуют колокольные наливные ванны, где гальваническое покрытие одновременно наносится на большое количество очень мелких деталей, например на метизы. В емкости засыпают продукцию, заливают электролитный состав и устанавливают анод. Ваннам придается медленное вращение, в процессе которого изделия равномерно покрываются защитным металлом.

Методы

Гальванический метод покрытия изделий позволяет создать стойкое защитное покрытие на металлах, изолируя детали от агрессивного воздействия рабочих сред. Изоляция может быть создана из различных металлов, нанесение осуществляется анодным и катодным напылением.

Катодное покрытие характеризуется тем, что при малейшем нарушении целостности нанесенного слоя металл под ним разрушается более интенсивно, чему способствует сама технология покрытия. Примером быстрой эрозии служат изделия из луженого металла, где изоляционным слоем служит олово.

гальваническое покрытие металла

Анодное нанесение гальванических покрытий имеет иные характеристики. При возникновении условий угрозы коррозии разрушению подвергается гальваническая изоляция, металл длительное время остается нетронутым. Анодированные изделия надежно защищены от агрессивных сред, механических повреждений. Наиболее распространенный вид изоляции – цинкование. Метод позволяет сохранить все характеристики обрабатываемого изделия, его внешний вид, форму и размеры.

Гальванические покрытия разделяются на несколько видов в зависимости от целей применения изделия:

  • Защитно-декоративные. Целью нанесения является получение высоких эстетических характеристик и защита продукции от разрушающих факторов.
  • Защитные. Изолируют металлические детали от действия агрессивных сред, механических повреждений. Гальваническое покрытие наносится для получения новых свойств – повышенной износостойкости, увеличения характеристик твердости, получения магнитных, электроизоляционных свойств готового изделия. В некоторых случаях гальванизацию используют для восстановления первоначального вида изделия или после длительной эксплуатации.

Виды покрытий

Гальванический способ покрытия реализуется нанесением различных металлов на изделие, каждый из них имеет свои особенности и цели в дальнейшей эксплуатации детали или предмета:

  • Серебрение – увеличивает эстетическую ценность, защищает от коррозии, улучшает отражающие, токопроводящие характеристики. Вид нанесения востребован при производстве статических реле, контакторов, электромагнитных реле, электромагнитных пускателей, микросхем и другой электронной продукции.
  • Никелирование – наиболее востребованное гальваническое покрытие стали, медных и алюминиевых изделий. Никелевый слой надежно защищает изделия или детали машин от ржавчины, образующейся под воздействием внешней среды, а также от видов коррозии, возникающих вследствие загрязнения агрессивными средами рабочей среды – щелочами, кислотами, солями. Никелированные изделия демонстрируют высокую устойчивость к сильным механическим повреждениям, истиранию.
  • Хромирование – увеличивает износостойкость, твердость анодированных поверхностей, позволяет улучшить внешний вид, восстановить поврежденные детали до первоначальных параметров. В зависимости от изменений технологического режима получают гальваническое покрытие с различными параметрами и свойствами – серое матовое (увеличение твердости, но низкая износоустойчивость), блестящее (высокие показатели износостойкости, твердости), молочное пластичное (эстетичность, высокая степень антикоррозионной защиты, низкая твердость), цинкование – антикоррозионная обработка цельных стальных листов, частей автомобилей, строительно-отделочных материалов.

гальваническое золотое покрытие

  • Гальваническое золотое покрытие – используется в ювелирном деле, электронной промышленности и других сферах. Слой золота придает деталям высокие отражающие свойства, эстетичность, защиту от коррозии, повышает токопроводящие качества.
  • Омеднение – часто используется для покрытия металла в целях защиты от коррозии, медь повышает токопроводящие качества, металл с таким покрытием часто используются для производства электропроводников, эксплуатируемых на открытом воздухе.
  • Латунирование – используется для защиты от коррозионного повреждения сталей, алюминия и сплавов. Слой латуни обеспечивает необходимую адгезию металлических деталей с резиной.
  • Родирование – специальное покрытие, наносимое для придания деталям высокой устойчивости в химических агрессивных средах, получения дополнительной механической износоустойчивости. Также покрытие родием придает изделиям декоративность, бережет серебряные предметы от окисления, тусклости.

Регуляция качества и технологических процессов гальванического покрытия происходит с помощью ГОСТ 9.301-78.

Подготовительный этап

Нанесение гальванического покрытия – это многоуровневый технологический процесс, реализуемый в три основных этапа (подготовка, нанесение покрытия, заключительная обработка готового изделия).

Подготовка поверхностей для дальнейшей гальванизации – наиболее трудоемкий и ответственный этап всего процесса. От правильности и достаточности его проведения зависит качество полученного защитного покрытия. При наличии на поверхности металла малейших следов жира и оксидной пленки получение однородной сплошной защитной пленки будет невозможно – покрытие не сможет проникнуть в слои основного металла, могут образоваться пузыри, разрывы и т. д.

Читайте так же:
Каким маслом заправлять компрессор

гальваническое покрытие стали

Дефекты могут возникнуть на местах, где остались заусенцы, неровности поверхности, в местах плохо отшлифованных спаев, недостаточно очищенных от пыли местах. Гальваническое покрытие требует низкой шероховатости поверхности, тщательного очищения после шлифовки и обязательной обработки обезжиривающими средствами.

Виды обработки деталей

Механическая обработка и достижение идеальной гладкости металлических деталей достигается в домашних условиях шлифованием поверхности наждачной бумагой и другими абразивами, в промышленных масштабах используются пескоструйные, химические, автоматизированные методы достижения результатов. На подготовительном этапе проводят изоляцию деталей или отдельных мест, не подлежащих гальванизации.

В зависимости от вида наносимого металла проводят различную подготовку. Перед цинкованием или кадмированием поверхность защищаемой детали обезжиривают и протравливают. Хромирование и никелирование предваряют механической шлифовкой, обезжириванием, удалением оксидной пленки. Обезжиривание проводится в два этапа – стартовые работы и полное обезжиривание.

гальваническое покрытие деталей

Предварительно детали промывают растворителями – уайт-спиритом, бензином, специальными органическими смесями и т. д. Окончательную обработку реализуют при помощи щелочных растворов или электрохимическим методом. После чего детали промывают горячей водой, проводят активацию и легкое протравливание металла для удаления мельчайших пленок окислов, что улучшает адгезию поверхности детали с гальваническим покрытием металла.

Как реализуется процесс

Осаждение защитного слоя металла на изделиях проводится при помощи специального оборудования. Различия нанесения видов гальваники отражены в рецептуре используемого электролита.

Гальванический метод покрытия металлов и других материалов происходит следующим образом:

  • Гальванические ванны заполняются электролитическим раствором. В них помещают аноды и обрабатываемые изделия. Размер и вид ванны зависят от величины деталей, требующих покрытия.
  • Нагревательное устройство доводит температуру электролитического состава до нужного технологически обоснованного значения.
  • В конструкцию подается ток от источника, оснащенного регулятором напряжения.
  • Процесс гальванического покрытия занимает определенное время, его величина обуславливается размером детали, достижением необходимой толщины защитного слоя.

Особенности процесса

В некоторых случаях при гальваническом методе покрытия обрабатываемые детали навешивают на катодную штангу, расположенную в ванной, а на анодной штанге размещают пластины металла, который будет покрывать изделия. Для получения определенных характеристик покрытия в электролит могут вводиться соли металлов, органические соединения, блескообразователи и т. д.

Для ускорения процесса перенесения металлов электролит перемешивают, что дает возможность применять большую плотность тока. Реверсирование направления тока позволяет получать гладкую поверхность.

нанесение гальванических покрытий

Точное время длительности гальванического процесса покрытия устанавливается опытным путем – нанесением защитного слоя на деталь, измерением толщины получаемого слоя за определенный отрезок времени при заданных условиях технологического процесса. Особое внимание на этапе приладки уделяют толщине слоя в углублениях и полостях обрабатываемой опытной детали.

Толщина слоя

Толщина гальванического покрытия определяется согласно данным о средних толщинах наносимого слоя, зависит от условий, в которых будет эксплуатироваться деталь. Они делятся на группы:

  • Легкие условия (ЛС) – детали используются в закрытых отапливаемых помещениях с относительно сухой атмосферой, или изделие будет эксплуатироваться в течение непродолжительного срока во внешней среде, где нет активных коррозионных агентов. Толщина однослойного покрытия составляет около 7 мк, многослойного – 15 мк.
  • Средние условия (СС) – детали будут использоваться в среде со средней влажностью, загрязнением, небольшими количествами топливных, промышленных выбросов или испарений морской воды. Толщина однослойного покрытия составляет 15 мк, многослойного – 30 мк.
  • Жесткие условия (ЖС) – предусматривают эксплуатацию деталей в условиях высокой влажности, повышенного уровня загрязнений промышленными газами, отходами топлива, твердыми веществами, пылью. Толщина однослойного покрытия – 30 мк, многослойного – 45.

гальванические покрытия гост

Данные о толщине гальванического покрытия деталей одним слоем содержит ГОСТ 2249-43. Сюда относятся цинковые покрытия. Контролирует многослойное нанесение гальванического покрытия ГОСТ 3002-45 (никелевые покрытия). Толщина слоя может быть изменена по конструктивным требованиям или в тех случаях, когда обрабатываемая деталь рассчитана на короткий срок эксплуатации. Срок службы цинкования – до 5 лет, для остальных видов покрытий – до 3 лет.

Обработка готового изделия

Гальваническое покрытие деталей завершается этапом дополнительной обработки. В этом процессе реализуются следующие операции:

  • Осветление.
  • Окраска лакокрасочными составами.
  • Пассивирование.
  • Обезводороживание.
  • Промасливание или полировка.
  • Выполнение серебрения составами против тусклости.

Осветление и пассивирование повышают антикоррозионные свойства оцинкованных изделий и кадмиевых покрытий. Процесс пассивирования – это погружение изделий в специальный раствор, образующий на поверхности детали защитную пленку толщиной до 1 мкм.

Изделия из стали, меди с гальваническим покрытием дополнительно обрабатывают маслами – промасливают. Это делается в целях улучшения защитных качеств металлической изоляции и способствует повышению антикоррозионной устойчивости.

гальванический способ покрытия

Контроль качества

Требования к качеству гальванического покрытия зависят от условий эксплуатации обработанного изделия. Для оценки нанесения используются такие виды контроля:

  • Оценка внешнего вида детали путем визуального осмотра, сравнения с эталонными образцами (чистота поверхности, цвет, наличие или отсутствие блеска).
  • Определение толщины гальванического покрытия и пористость производится в лабораторных условиях (измерение).
  • Устойчивость к коррозии согласно ТУ или ГОСТ (испытание).
  • Механическая, физическая устойчивость (отражательные свойства, пластичность, износостойкость, электрическое и температурное сопротивление, твердость и пр.)

Преимущества

К преимуществам данного метода защиты металлических изделий относятся:

  • Высокие антикоррозионные качества.
  • Стойкость к механическим и физическим повреждениям.
  • Сопротивляемость агрессивным средам природного и промышленного происхождения.
  • Низкая пористость покрытия.
  • Твердость, износостойкость.
  • Возможность регулировать толщину наносимого покрытия в процессе нанесения.

К недостаткам метода относится большой расход электроэнергии, экологические угрозы, высокая стоимость очистных мероприятий.

Неметаллические защитные покрытия от коррозии

Неметаллические покрытия металлов делают для образования на поверхности деталей и изделий защитных от коррозии пленок и для художественной отделки. К неметаллическим покрытиям относятся: оксидирование, фосфатирование, эмалирование, азотирование, гуммирование и окрашивание.

Оксидирование стали применяется для защитного покрытия приборов, инструмента, оружия и различных деталей в станкостроении. При оксидировании толщина оксидного слоя получается до 2 мм.

Защитные свойства оксидной пленки во влажной атмосфере и воде невелики, поэтому оксидированные детали при хранении рекомендуется смазывать.

В производственной практике применяют термический, химический и электрохимический способы оксидирования.

Термический способ оксидирования (воронение и синение) заключается в нагреве в печах (крупногабаритных) деталей, предварительно смазанных тонким слоем лака. При воронении мелких проволочных деталей их смазывают слоем 15—25%-ного раствора асфальтового или масляного лака в бензине, и на железных сетках загружаются в печь, где нагревают до 350—450° С, и выдерживают при этой температуре в течение 12—20 мин. до получения гладкой черной окраски их поверхности.

Читайте так же:
Как проверить микросхему мультиметром не выпаивая

Синение полированных деталей часовых стрелок, волосков, лент, пружин производят погружением их в расплав смеси, состоящей из натриевой и калиевой селитры, или нитрата натрия и нитрата калия при температуре 310—350° С; затем их промывают в горячем 1—2%-ном мыльном растворе. При добавке к селитряной ванне до 25% едкого натра окраска поверхностей деталей принимает также черный цвет.

Химическое оксидирование производят погружением подготовленных деталей в кипящий раствор, состоящий из каустической соды, азотнокислого и азотистокислого натрия, с последующей их промывкой в холодной воде.

Оксидирование магниевых сплавов. Магниевые сплавы в большинстве электролитов имеют высокий электроотрицательный электродный потенциал. В результате контакт их со всеми металлами усиливает коррозию магния и его сплавов. Поэтому для их электрохимической защиты металлические покрытия не пригодны. Основными способами защиты магниевых сплавов от коррозии являются химическое или электрохимическое оксидирование с последующими лакокрасочными покрытиями.

Технологический процесс химического оксидирования магниевых сплавов состоит из следующих операций: 1) обезжиривание в водном растворе тринатрийфосфата, жидкого стекла и едкого натра; 2) промывка в воде; 3) обработка в растворе CrO3; 4) промывка в воде; 5) Оксидирование литых деталей в водном растворе хромпика (K3Cr2O7) в смеси с азотной кислотой и хлористым аммонием при температуре 70—80° С; 6) оксидирование изделий из прокатного материала, а иногда и литых деталей, в водном растворе фтористоводородной кислоты с последующей промывкой и повторной обработкой кипячением в течение 45 мин. в растворе натриевого хромпика (Na2Cr2O7) в смеси с сернокислым аммонием (NH4)2SO4 и аммиаком (NH4OH); 7) промывка в воде; 8) сушка деталей; 9) нанесение на их поверхность цинко-хроматного грунта.

Электрохимическое оксидирование применяют для деталей с ограниченными допусками по размерам, но из-за большой стоимости и сложности этот метод имеет меньшее распространение, чем химическое оксидирование. Качество защитной пленки, полученной обоими процессами, получается одинаковым.

Оксидирование алюминия и его сплавов применяется для защиты от коррозии, электроизоляции, для повышения сопротивления поверхностному истиранию и для декоративных целей.

Технологический процесс оксидирования алюминия и его сплавов состоит из следующих операций: 1) обезжиривание в растворе тринатрийфосфата, едкого натра и жидкого стекла при температуре 60—70% С; 2) промывка в теплой воде при 50—60° С; 3) промывка в теплой и холодной воде; 4) травление в растворе едкого натра при температуре 50—60° С; 5) промывка в теплой и холодной воде; 6) осветление в азотной 30%-ной кислоте; 7) промывка в холодной воде; 8) оксидирование анодное или химическое; 9) промывка в холодной воде; 10) окрашивание красителями или обработка в хромате; 11) промывка в теплой воде; 12) сушка в сушильных шкафах при температуре 60—70° С.

Фосфатированием металла называется процесс образования на его поверхности защитной пленки из фосфата металла. Фосфатирование применяется для защиты от коррозии деталей из чугуна, стали или для создания грунта под лакокрасочные покрытия. Металл после фосфатирования, покрытий асфальтовыми и битумными лаками становится коррозионностойкйм в атмосфере влажного воздуха. Фосфатный слой имеет кристаллическое строение, повышенную твердость, но порист и хрупок. Фосфатирование подразделяется на химическое «нормальное», химическое «ускоренное» (бондеризация) и электрохимическое.

Химически нормальное фосфатирование применяется главным образом для обработки изделий из стали, которые в дальнейшем подвергаются покрытию асфальтовыми или битумными лаками. Фосфатирование подготовленных деталей осуществляется в 3%-ном растворе дигидроортофосфатов марганца и железа (соль мажеф). Соль мажеф содержит 46—52% фосфорного ангидрида, не менее 14% марганца и 3% железа. Детали в ванне с раствором выдерживают 35—50 мин. при поддержании температуры раствора 96—98° С.

Фосфатирование химически ускоренное или так называемую бондеризацию осуществляют главным образом для таких изделий, которые в дальнейшем подвергаются многослойному лакокрасочному покрытию. В данном случае фосфатная пленка выполняет роль грунта для лакокрасочного покрытия. Бондеризация осуществляется в растворе смеси фосфатов марганца и железа с добавкой ускорителя, например, азотнокислого калия. Продолжительность процесса фосфатирования 5—15 мин.

Электрохимическое фосфатирование деталей (гидролизация) производят в растворе, содержащем 0,2—0,4% дигофата цинка, переменным током о частотой 60 пер/сек при напряжении 20 в и температуре раствора 60—70° С. Продолжительность процесса длится 4—5 мин., защитные свойства, образующиеся на деталях пленки, достаточно высокие.

Азотированием называют процесс насыщения поверхности стальных деталей азотом в атмосфере аммиака. Азотированный слой коррозионно устойчив против действия атмосферы, воды, насыщенной пароводяной среды, влажного кислорода, а также щелочных растворов. Он в ряде случаев заменяет металлические покрытия, например никелевые. Кроме этого, азотированный слой обладает высокой твердостью и обеспечивает повышенное сопротивление износу деталей.

Несвязанный азот твердой сталью почти не поглощается, но при температуре распада аммиака, которая находится в пределах 500—550° С, поверхностные слои интенсивно насыщаются атомарным азотом с образованием нитридов или твердых растворов.

Азотированию обычно подвергают детали из специальных сталей с содержанием алюминия, хрома, молибдена и других легирующих элементов; в таких сталях образуется диффузионный слой с высокой износостойкостью. В нелегированных углеродистых сталях диффузионный слой получается хрупким и непригодным для использования в условиях трения.

Перед процессом азотирования сталь термически обрабатывают (закалка, отпуск и нормализации) с тем, чтобы она не имела структурно-свободного феррита, оказывающего влияние на повышение хрупкости диффузионного слоя.

Технологический процесс азотирования состоит из подготовки деталей до азотирования, процесса азотирования и обработки деталей после азотирования. Подготовка деталей состоит в удалении окалины и загрязнений очисткой или травления и промывки. Азотирование ведут в шахтных или муфельных электропечах под давлением аммиака от 50 до 100 мм вод. ст., при температуре 500—650° С, продолжительность от 4 до 12 час.

По окончании азотирования, детали вместе с печью медленно охлаждают в атмосфере аммиачного газа, после чего выгружают из печи в воду. Азотированные детали после травления приобретают блестящую поверхность, трудно отличимую от никелированной.

Эмалирование применяют при изготовлении аппаратуры для процессов, связанных с производством органических, фармацевтических продуктов, для процессов нитрации, хлорирования, в пищевой промышленности, в производстве взрывчатых веществ и для бытовых приборов (ванны, раковины, мойки, посуда и т. п.).

Эмалевое покрытие по стали и чугуну состоит из грунтового и покровного слоев. При эмалировании цветных металлов грунтовой слой не наносят. Грунтовой слой, нанесенный на детали из стали и чугуна, обеспечивает хорошее сцепление эмали с металлической поверхностью и защищает от вредного действия среды в процессе службы изделия. Покровный слой защищает грунтовое покрытие и воспринимает на себя воздействие внешней среды.

Читайте так же:
Лучшая электропила для дачи рейтинг

Состав грунтовой эмали подбирается таким, чтобы температура его плавления была выше на 50—100° C температуры плавления покровного слоя для того, чтобы обеспечить хорошее сцепление слоев между собой. В данном случае покровный слой может быть расплавленным, а грунтовой — в размягченном состоянии.

Грунтовые и покровные эмали по составу являются многокомпонентными, в них входят различные окислы (SiO2, B2O3, Na2O, K2O, PbO, ZnO, Al2O3 и другие), бура, фториды, каолин, шпаты и т. д.

В зависимости от содержания в эмалях компонентов их используют для нанесения грунта и покровного слоя на изделия из стали, чугуна, цветных и благородных металлов.

Технологический процесс изготовления эмали состоит из следующих основных операций: навеска и измельчение сырья (составляющих эмали), перемешивание составляющих, плавление в печах при температуре 1000—1500° С и выше, гранулирование эмали переливанием расплавленной эмали в бак с водой, размол эмали в порошок в шаровых мельницах. Эмалирование изделий производится мокрым и сухим способами. При мокром способе из порошкообразной эмали, глины и воды получают шликер, представляющий собой суспензию определенной консистенции. Нанесение шликера на изделие производят погружением, обливом или распылением. После этого производят сушку и обжиг в муфельных или электрических печах.

Сухим пудровым способом при помощи механических сит наносят эмали на нагретое изделие, имеющее грунтовое покрытие. После чего изделие повторно обжигают в печах.

Покрытие кислотоупорными плитками и замазками применяют для футеровки аппаратуры, используемой в производстве минеральных кислот, синтетического каучука, анилиновых красителей и в других процессах, связанных с применением соляной кислоты. Футеровка защищает аппаратуру от агрессивного действия жидких и газообразных сред при высоких давлениях и температурах. Она состоит из кислотоупорных плиток сцементированных кислотоупорными вяжущими материалами. Для футеровки применяются метлахские, стеклянные, фарфоровые, керамиковые диабазовые и другие плитки квадратной или шестигранной формы или специального фасона различных размеров. В качестве вяжущего материала применяют замазки, изготовленные на основе силиката натрия, с введением инертного наполнителя, фтористых соединений или кислотоупорного цемента.

Футеровку аппаратуры производят в основном следующим образом: на очищенную поверхность аппарата наносят слой замазки, на который выкладывают слой плиток. На выложенные плитки наносят второй слой замазки и второй слой плиток. После высыхания замазки швы между плитками обрабатывают 40%-ной серной кислотой.

Гуммированием называется процесс покрытия металлических изделий мягкой резиной или эбонитом (твердой резиной). Резина стойка в кислотах (50%-ной серной, 75%-ной фосфорной, соляной, уксусной, лимонной и плавиковой кислотах любой концентрации), в едком натре и едком кали при температурах до 65° С. Ho она растворяется в бензине, толуоле, ксилоле и бензоле.

Гуммирование изделий производят наклейкой резины, методом электрофореза, покрытием резиновым клеем.

Гуммирование наклейкой резины состоит в нанесении на очищенную поверхность изделия резинового клея, сушки нанесенного клея, наклейки листовой резины, вулканизации в специальных котлах нагреванием до 140—170° С при давлении пара до 3 ат. Прочность сцепления резины с металлом зависит от состава резиновой смеси и подготовки поверхности металла. Например, латунированные поверхности металла обеспечивают прочность крепления резины от 40 до 70 к г/см2.

Покрытие изделия резиной методом электрофореза состоит в том, что при пропускании постоянного тока через латекс, коллоидные частицы каучука, имеющие отрицательный заряд, направляются к аноду, покрывающему изделие, и разряжаясь, коагулируют, покрывая изделие плотным слоем резины.

Этот метод покрытия применяют для покрытия изделий и аппаратов, имеющих отверстия малых размеров, а также для изделий сложной конфигурации.

Покрытие металла резиновым клеем производят преимущественно для защиты изделий и аппаратов от действия окружающей среды. Для этой цели применяют термопрен, являющийся продуктом обработки каучука органическими сульфокислотами. Клей наносится обмазкой или обрызгиванием.

Лакокрасочные покрытия (окраска) металла представляют собой процесс нанесения и закрепления на поверхности изделий сплошной пленки, состоящей из органического пленкообразующего вещества, смешанного с неорганическими или органическими красителями — пигментами.

Окраска является самым распространенным и во многих случаях единственным методом защиты деталей и изделий от коррозии. Помимо защиты металла от коррозии лакокрасочные покрытия также применяются для внешней отделки деталей и изделий. На долю окраски падает — 65% всех видов защитных покрытий.

Технологический процесс нанесения красочных покрытий состоит из следующих основных операций: 1) подготовка изделий под окраску (очистка от ржавчины, жиров и загрязнений); 2) грунтовка (нанесения непосредственно на поверхность изделия слоя краски, обеспечивающего антикоррозионные свойства всего покрытия); 3) шпаклевка — нанесение лакокрасочного слоя на грунт, для выравнивания поверхности изделия (заполнение углублений, царапин, пор); 4) окраска — для придания изделию требуемого цвета и внешнего вида, а также для защиты грунта от механических повреждений и разрушающего влияния внешней среды; 5) покрытие лаком слоя краски для придания поверхности гладкого и блестящего вида.

Специальные виды неметаллических покрытий применяются для изделий и аппаратуры, работающей в химически активной среде. Неметаллические защитные покрытия наносят на поверхность изделий или аппаратов в виде паст, обмазок или в виде листов и плит.

В виде неметаллических покрытий в химическом машиностроении используются следующие материалы:

а) асфальтобитумные композиции в виде мастик, каменноугольного пека, руберокса с добавкой наполнителей — асбестового волокна, кислотоупорного цемента и др. Мастика наносится на предварительно нагретую поверхность в расплавленном состоянии толщиной слоя 3—5 мм. Такие покрытия устойчивы в растворах солей (сульфидов и хлоридов), в минеральных кислотах слабой и средней концентрации, в едких щелочах 20%-ной концентрации и в воде;

б) фенол-альдегидные композиции применяются в виде паст или листового материала. Они устойчивы в большинстве органических растворителей и минеральных кислот за исключением азотной, хромовой и серной кислоты высокой концентрации;

в) виниловые смолы и фактис, представляющие собой продукт вулканизации растительных масел с хлористой серой, смешанной с наполнителями (окисью магния и бария).

Методы защиты от коррозии в автомобилестроении

Как мы уже говорили, проблема изыскания новых и совершенствование старых способов защиты от коррозии актуальна, как для всей тяжёлой промышленности в целом, так и для автомобильной отрасли в частности.

Читайте так же:
Литьё художественное из бронзы и латуни

Еще в XIX веке лучшие инженерные умы того времени волновала проблема защиты металлических конструкций от ржавления. Например, Александр Гюста́в Э́йфель, отец и создатель знаменитой «Tour de 300 mètres», говорил: «Трудно переоценить роль краски в сохранении металлического сооружения, и забота об этом – единственная гарантия его долголетия».

Кстати, вот уже 131 год эта достопримечательность Парижа противостоит воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды именно благодаря краске. Интересный факт – для защиты 200.000 м2 наружной поверхности башни используется около 60 тонн специальной краски. Покраской занимается обслуживающая Эйфелеву башню специально созданная компания «SETE» («Société Nouvelle d’exploitation de la Tour Eiffel»). Весь процесс окраски занимает около 18 месяцев! Вначале, все детали конструкции тщательно осматриваются. Те, на которых слой антикоррозионного покрытия нарушен, – очищаются от старого и покрываются новым. Кроме того, вся поверхность сооружения перед окраской очищается паром высокого давления. Красят башню в два слоя.

Но, окрашивание защищаемой поверхности – всего лишь один из способов защиты металла от коррозии. Применительно к автомобилестроению, все методы защиты можно условно разделить на следующие виды:
1. Нанесение защитных покрытий (металлических и неметаллических).
2. Изменение характеристик коррозионной среды.
3. Легирование.
4. Электрохимическая защита
5. Рациональное конструирование.

Нанесение защитных покрытий

Нанесение защитных покрытий – один из самых простых, а также исторических старых способов защиты металла от коррозии. Различают металлические и неметаллические покрытия. В свою очередь неметаллические покрытия делят на органические и неорганические.

Органические покрытия – это, привычные нам, лак и краска, а также разнообразные смолы. Сюда же относят полимерные плёнки и резину.

Неорганические покрытия включают в себя разнообразные эмали и грунты на основе соединений кремния, фосфора, цинка и хрома, а также оксидов металлов (например, оксид титана). Классическим примером использования неорганического покрытия в автомобилестроении является процесс фосфатирования автомобильных кузовов. Так, слоем фосфатов перед покраской покрывают кузова автомобилей на заводах Mercedes-Benz.

Металлические покрытия (анодные и катодные) представляют собой нанесённый на защищаемую поверхность слой металла (цинк, хром, кадмий, алюминий и др.) или металлического сплава (олово, бронза, латунь и т.д.). У анодного покрытия электродный потенциал меньше электродного потенциала защищаемого металла. Поэтому, при повреждении анодного покрытия в первую очередь будет окисляться непосредственно оно само. В случае с катодным металлическим покрытием – наоборот: электродный потенциал покрытия выше потенциала защищаемого металла. Значит, при повреждении такого покрытия первой будет окисляться сама защищаемая поверхность.

Применительно к автомобилестроению, классическим примером защиты с помощью металлического покрытия является оцинкованный автомобильный кузов. Этот способ получил очень широкое распространение и на сегодняшний день целый ряд автопроизводителей используют цинкование для защиты кузовных деталей. Но, первопроходцем в этом деле стала немецкая компания Audi, впервые применившая оцинковку для защиты кузовов своих автомобилей. Не остановившись на этом, инженеры Audi AG разработали и внедрили в производство двухстороннюю цинковую защиту не только кузовных деталей, но и их сварных соединений, а также и самих кузовов в целом. (Метод т.н. «горячего» цинкования погружением в ванну.) Первым серийным автомобилем с полностью оцинкованным кузовом стал Audi 80 B3, впервые сошедший с конвейера в уже далеком 1986 году.

Изменение характеристик коррозионной среды

Изменение характеристик коррозионной среды – суть этого метода защиты заключается в том, что для снижения агрессивности среды в ней уменьшают количество опасных в коррозионном отношении компонентов или же применяют ингибиторы коррозии. (Это специальные вещества, замедляющие её скорость.) И вот, казалось бы, неразрешимая дилемма – как можно снизить количество опасных для стальных деталей автомобиля химических соединений в городской среде? Да очень просто – для начала перестать сыпать на дороги зимой активаторы коррозии, к примеру, тот же хлорид натрия. (О его роли в химическом процессе ржавления автомобиля мы говорили в первой части нашего рассказа.)

Что касается ингибиторов коррозии, то их целесообразно использовать в замкнутых системах (где редко или мало обновляется циркулирующая жидкость). В автомобилестроении типичным примером таковой является система охлаждения двигателя. А все современные антифризы в обязательном порядке содержат в себе ингибиторы коррозии.

Легирование

Легирование (от немецкого legieren – «сплавлять» и от латинского ligare – «связывать») – один из самых эффективных и, одновременно, дорогих способов борьбы со ржавчиной. Суть этого метода заключается в том, что в состав стали добавляют т.н. «легирующие элементы». Таковыми являются некоторые металлы: хром, никель, марганец, ванадий, ниобий, вольфрам, молибден, титан, медь. Данные компоненты придают сплаву пассивность – т.е. при начале коррозии образуются плотные поверхностные продукты реакции, предохраняющие металл от дальнейшего коррозионного разрушения.

Легированные стали, устойчивые к коррозии в атмосфере и агрессивных средах, также называют «нержавеющими сталями», или же, в простонародье, «нержавейкой». Если говорить об её применении в машиностроении, то нужно сказать, что изготовить кузов автомобиля целиком из нержавеющего сплава, конечно же, возможно. Вот только никакой целесообразности в этом нет, ибо цена такой машины будет астрономической. Причина – изначально высокая стоимость коррозионно-стойкой стали. Тем не менее, в автомобилестроении она активно используется. Так, из неё изготавливают детали системы выпуска отработанных газов и термоотражающие экраны.

Электрохимическая защита

Если говорить о методе электрохимической защиты, то, применительно к автомобилестроению, он является малоиспользуемым. Его суть заключается в торможении протекающих при электрохимической коррозии процессов (катодного / анодного). Например, к защищаемому элементу присоединяется деталь из более активного, нежели сам элемент, металла. В образовавшейся гальванической (коррозионной) паре в первую очередь будет разрушаться активный металл (протектор).

А вот метод рационального конструирования, в силу своей относительной простоты и малозатратности, наоборот, получил широкое распространение в машиностроении. Суть его заключается в том, что при проектировании узлов и агрегатов по возможности пытаются уменьшить площадь контакта с агрессивной средой опасных в коррозионном отношении участков деталей (сварных швов и металлических соединений). Если, в силу особенностей конструкции, сделать это не представляется возможным, предусматривают защиту данных узлов от коррозии различными вышеуказанными методами.

___________
Krown — ЗА НАМИ НЕ ЗАРЖАВЕЕТ
Центр антикоррозийной защиты автомобилей

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector