Защитные покрытия на основе цинка для высокопрочных крепёжных изделий

Вступление

Высокопрочный крепёж используется для сборки конструкций и деталей подвергающихся наибольшему статическому и вибрационному воздействию. Изготовленные по специальным технологиям высокопрочные крепёжные изделия способны выдержать колоссальные механические нагрузки. Однако как у любого крепежа у высокопрочного есть общий враг — ржавление от воздействия с влагой. Решают этот недостаток защитные покрытия на основе цинка для высокопрочных крепёжных изделий.

cinkovye zashchitnye pokrytiya 3

Проблема коррозии и защита от неё высокопрочного крепежа

Цинковые защитные покрытия для высокопрочных крепёжных изделий становится всё более актуальными. Актуальна защита поскольку даже смонтированные болтовые соединения остаются проницаемыми для атмосферной влаги. В полной мере не спасает применение смазок, герметиков и лакокрасочных покрытий.

Проницаемость болтовых соединений может способствовать ухудшению декоративного вида конструкций из-за появления потёков ржавчины. В некоторых случаях может вызывать разуплотнение соединений.

Коррозия на хранящимся крепеже требует специальной предварительной подготовки, чтобы обеспечить необходимый монтажный натяг.

Устранение этих недостатков может быть выполнена путём применения для высокопрочных крепёжных изделий защитных покрытий на цинковой основе.

Цинк — это активный протектор для конструкций из стали, чаще эксплуатируемых на промышленных объектах и установках, с влажной средой и различными электролитами.

В соответствии с полями допусков высокопрочный крепёж должен иметь зазор между резьбой в паре «болт и гайка» для типоразмера М22 (наиболее широко применяющегося при монтаже строительных конструкций и требующего нормативной точности исполнения 6g) составляет от 26 до 42 мкм в зависимости от шага резьбы — от 1 до 2,5 мм.

Отсюда для обеспечения собираемости данного крепежа толщина цинкового покрытия не должна превышать 12 –18 мкм.

Формируют цинковые защитные покрытия такой толщины различными технологиями. Ограничений в технологиях практически нет, кроме процессов, для которых нужно в подготовке поверхностей использовать кислотное травление.

При травлении появляется опасность водородной хрупкости стали. В дальнейшем это может привести к непреднамеренному уменьшению пластичности крепёжных изделий при эксплуатации.

К данным проблемам может привести, например, гальваническое цинкование. Поэтому предпочтительными технологиями цинкования для высокопрочных крепёжных изделий являются:

Ламельное цинкование;
Горячая цинковая технология;
Термодиффузионное покрытие.

cinkovye zashchitnye pokrytiya 2

Ламельные цинковые защитные покрытия

По одной из ламельных технологий трёхслойное цинковое защитное покрытия формируется как лакокрасочное, методом окунания в центрифугу с металлополимерной композицией на основе цинка и последующей горячей сушки.

В результате толщина покрытия не превышает 15 мкм, отлично блестит, выглядит красиво и главное, не нуждается в смазке перед сборкой. На складе изделия с таким покрытием могут храниться два года.

Сборка крепёжных изделий с цинковым покрытием соответствует действующим монтажным требованиям. Напомню, коэффициент закручивания по нормам от 0,11 до 0,17.

Из недостатков следует отметить много стадийность технологии нанесения покрытия в три слоя. Также определённую зависимость коэффициента закручивания от климатических условий при сборке болтокомплектов. Кроме этого отсутствие сохранности покрытия после сборки, что заставляет считать возможным использование такого покрытия только в качестве предмонтажного.

Горячецинковые защитные покрытия

Данная технология заключается в окунании крепежа в расплав цинка. Далее изделия помещают в центрифугу, где удаляется наплывы и формируется покрытия толщиной не больше 40мкм.

Для машиностроительного крепежа, данное качество защитного покрытия удовлетворяет нормативам.

Однако высокопрочный крепёж для данной технологии приходится делать с заниженной резьбой (для болтов). Это иногда не приемлемо по требованиям прочности резьбовых соединений.

Термодиффузионные цинковые защитные покрытия

ТДЦП — данная технология самая подходящая для защиты высокопрочного крепежа. Термическая диффузия «заставляет» атомы цинка внедрится в структуру стали, при этом образуется покрытие без пор, сплавленное с основой. Цинковое покрытие в точности повторяет сложные поверхности резьбы.

Недостаток технологии ТДЦП в завышенном до 0,24 коэффициенте закручивания. Потому данный крепёж нужно собирать со смазкой. Это осложняет последующие окрасочные работы.

Кроме этого, традиционная технология термодиффузионного цинкования это многочасовой, а значит не производительный процесс. Для массового производства он не подходит.

Последний недостаток может быть устранён путём применения технологии ТДЦП с электроиндукционным нагревом токами Фуко. При этом процесс цинкования сокращается с долгих часов до нескольких минут.