CARACTERISTICA METODELOR MODERNE DE APLICARE A ACOPERIRILOR DE ZINC PROTECTIV
1 Universitatea de Stat din Vladimir, numită după Alexander Grigorievich și Nikolai Grigorievich Stoletov
În această lucrare au fost luate în considerare metode moderne de aplicare a acoperirilor de zinc, care sunt cele mai eficiente pentru protejarea suprafețelor metalice împotriva coroziunii. În ultimele decenii, straturile de zinc au demonstrat calități ridicate ale consumatorilor, permițându-le să fie utilizate în aproape toate domeniile industriei. Motivele pentru utilizarea pe scară largă a acoperirilor cu zinc sunt rezistența lor la influențe externe, costuri reduse și siguranță. În funcție de scopul și caracteristicile suprafeței care trebuie tratată, se folosesc diferite metode de aplicare a acoperirilor de zinc, fiecare având avantajele și dezavantajele sale, care sunt prezentate în această lucrare. De asemenea, sunt luate în considerare caracteristicile tehnologiei de aplicare și utilizarea în continuare a următoarelor metode: galvanizarea la cald, galvanizarea prin difuzie termică, galvanizarea, galvanizarea și zincarea galvanică.
7. Proskurkin EV Gorbunov N.S. Acoperiri de zinc cu difuzie. - M. Metalurgia, 1972. - p. 248.
Coroziunea (corrosio latină) este distrugerea spontană a metalelor sub influența efectelor chimice sau fizico-chimice ale mediului.
Procesul de distrugere a metalelor și protecția lor împotriva coroziunii este una dintre cele mai importante probleme științifice, tehnice și economice. În multe domenii ale industriei, progresul tehnologic este împiedicat de o serie de probleme de coroziune nerezolvate și, uneori, de nerezolvat. Și astăzi devin extrem de urgente, când utilizarea metalelor într-o gamă largă de industrii a atins un maxim istoric.
Prezentarea generală a metodelor de bază ale galvanizării
Cea mai obișnuită metodă de protecție a metalului împotriva coroziunii este galvanizarea. Zincare - aplicarea unui strat de zinc sau a aliajului său pe suprafața produselor metalice sau saturarea zincului a straturilor de suprafață pentru a proteja împotriva coroziunii.
Metoda de protecție se bazează pe faptul că zincul din acoperire intră mai întâi în reacția de coroziune, fără a expune metalul în sine.
Zincul este capabil să protejeze fierul de rugină, care apare în mod inevitabil în timpul exploatării obiectelor metalice. Și această protecție nu este pur mecanică - împreună cu zincul de fier formează un cuplu galvanic, iar rezultatul interacțiunii zincului cu oxigenul oferă o protecție și mai mare - pe zinc a format o crustă de suprafață.
Acoperirile anticorozive care utilizează zinc, și anume acoperirea cu zinc, au un număr de avantaje evidente: o creștere a duratei de viață a metalului la 60 de ani; acoperind întregul produs cu un strat uniform; rezistență la peeling.
Acoperirea zincului este utilizată în construcții, producția de petrol și industria de rafinare a petrolului, energetică, industria gazelor, industria de automobile, agricultură.
Tehnologiile moderne asigură mai multe tipuri de galvanizare. Fiecare dintre ele se caracterizează prin timpul de funcționare, proprietățile, echipamentul utilizat și grosimea filmului de zinc rezultat. Alegerea acestei sau acelei metode de aplicare este determinată de cerințele privind protecția, factorii operaționali, condițiile de aplicare și aspectele economice.
Galvanizarea prin difuziune termică - articole acoperite cu zinc, realizate din faza de vapori sau gaz, la temperaturi ridicate (375-850 ° C), este utilizat pentru conducte de acoperire și alte părți ale structurilor care operează într-o atmosferă umedă de sulf, benzină, kerosen, atmosferă cu gaze conținând .. Grosimea stratului de difuzie depinde de temperatura și timpul de galvanizare și este de obicei de 20-100 μm. Durata de viață este de 10-15 ani [1].
O caracteristică importantă a metodei de termodifuzie este posibilitatea obținerii unei grosimi continue și uniforme a stratului pe produse de orice formă complexă.
Metoda de termodifuzie de galvanizare este aplicabilă pentru acoperirea regeneratoarelor în producția de benzină, schimbătoare de căldură, cuptoare, echipamente pentru producerea de amoniac sintetic, metanol și alte produse organice.
Echipamentul, galvanizat prin metoda difuziei termice, este stabil într-o atmosferă reducătoare în prezența substanțelor cu conținut de sulf (de exemplu H2S) la temperaturi de până la 550 ° C.
Dezavantajele termice metoda de difuzie de galvanizare sunt: complexitatea și voluminos aparatelor utilizate în acest scop, o durată mare a procesului, o capacitate mică și lipsa de proprietăți decorative în difuzia stratului de zinc (tonuri de gri, lipsa de luminozitate).
Cufundare la cald - strat cu acoperire de zinc metalic pentru a proteja împotriva coroziunii prin imersarea produsului într-o baie de zinc topit, la o temperatură de aproximativ 460 ° C Ca urmare a protecției la coroziune, durata de viață a produsului este în mod semnificativ extinsă (până la 50 de ani). În timpul galvanizarea între zinc și fier, un compus stabil, chiar și atunci când o fisură sau ciobirea pe suprafața proprietăților galvanizate de protecție a produselor din acoperirea va preveni efectele ruginii, care nu pot oferi alte metode de tratament - vopsire sau acoperire din material plastic. În același timp, costul scăzut al zincului oferă metoda de galvanizare a unui alt avantaj față de alte metode de tratare anticorozivă. În plus, metoda permite evitarea reparației pentru o lungă perioadă de timp și prelungește durata de viață a produselor din metal. Produsele de orice formă sunt supuse zincificării. În funcție de mediul înconjurător în care se va utiliza construcția, se determină și grosimea stratului de zinc aplicat.
Stratul de zinc de protecție este format pe produs, care este scufundat într-o masă de zinc topit. Apoi, există o reacție chimică între metalul de bază și zinc. Ca urmare a acestui proces, întreaga suprafață a structurii, chiar și în locurile cele mai inaccesibile, este acoperită cu un strat de protecție.
Principalul avantaj al acestei metode de galvanizare în comparație cu electroliticul este rezistența mai mare la coroziune a acoperirii, deoarece metoda fierbinte face posibilă obținerea unui strat de grosime mare (de la 40-200 pm). Durata de viață a stratului de acoperire este de 50 de ani și mai mult.
Avantajele acestei metode de galvanizare includ următoarele: rezistența la coroziune ridicată a produsului acoperit; relativitatea ieftină a galvanizării la cald; ușurința punerii în aplicare; simplitatea întreținerii instalațiilor; productivitate ridicată; capacitatea stratului de zinc de a proteja metalul de bază chiar și după deteriorarea mecanică sau discontinuitatea acoperirii; conductivitatea electrică ridicată a învelișului; bună conductivitate termică.
Dezavantaje ale galvanizării la cald:
- reglarea fină a grosimii acestui strat nu este posibilă. Metoda caldă nu poate fi utilizată pentru acoperirea produselor cu toleranțe precise și în acele cazuri în care temperatura ridicată poate schimba proprietățile elementelor de fixare;
- în comparație cu galvanizarea prin difuzie termică, există posibilitatea hidrogenării și, în consecință, fragilizarea principalului material protejat (fragilizarea cu hidrogen) [5].
- piesele supuse galvanizării la cald, nu ar trebui să aibă buzunare, cavități închise și airbaguri. Tamburile, cisternele și bobinele din țevi nu sunt galvanizate.
- un consum relativ ridicat de zinc.
Aria de aplicare a acestor produse este destul de extinsă, echipamentul utilizat pentru galvanizare de construcții din oțel permite utilizarea acestei tehnologii în aproape fiecare sector relevant - este energie, telecomunicații, drumuri, construcții industriale și civile, producția industrială, producția și rafinarea petrolului, infrastructurii urbane și a serviciilor municipale [7] .
Ca rezultat al utilizării unor astfel de formulări, se formează o acoperire cu caracteristici anticorozive pe produse, care sunt aproape inferioare proprietăților față de cele obținute prin galvanizare la cald.
Esența metodei constă în aplicarea pe o suprafață metalică curată a coloranților speciali sau a amorsei conținând până la 98% pulbere de zinc în compoziția sa. În acest caz, zincul, ca galvanizarea la cald, devine un anod într-o pereche galvanică cu fier și asigură protecția catodică. Metalul, care în perechea galvanică este protectorul, se numește protector, de aici protecția nume-protector. Se aplică o astfel de acoperire, adoptată în metoda obișnuită de vopsire - un pulverizator. Grosimea stratului de acoperire este determinată de numărul straturilor aplicate ale compoziției de la 40 pm la 1 strat, de la 120 pm la 3 straturi. Durata de viață a stratului de acoperire este de 9-13 ani [4].
Acoperirea aplicată pe toate suprafețele bine pregătite oferă consumatorului următoarele avantaje: protecție catodică fiabilă împotriva coroziunii; aspect aparte; durabilitate și stabilitate; pot fi prelucrate ca elemente, iar întregul ansamblu din colecție, prin urmare, sunt protejate cusăturile, îmbinările și articulațiile elementelor.
Dezavantajele acoperirilor cu zinc sunt:
- lipsa de luciu metalic caracteristic, care, cu toate acestea, este ușor de compensat prin compatibilitate ridicată cu practic toate tipurile de materiale de vopsire;
- durabilitate scăzută a stratului de acoperire;
- acoperirea este sensibilă la influențele mecanice.
Metoda de zincare la rece se referă la piese de mașini, țevi, fitinguri, diferite rezervoare, structuri de pod, părți de nave, conducte de petrol, conducte de gaz, rezervoare, structuri metalice și multe altele.
Este bine să întăriți diferitele structuri și țevi de oțel cu galvanizare la rece. Galvanizarea la rece este folosită pe scară largă pentru repararea conductelor principale deja instalate.
Gaz pulverizare termică a zincului sau metalizare zinc - este un procedeu tehnic special pentru aplicarea metalului protector straturi anticorozive fiabile de aluminiu, zinc sau alte metale rezistente, care nu suferă de distrugere. Pulverizarea cu gaz termic poate fi aplicată prin metode precum pulverizarea cu flacără, pulverizarea cu plasmă și metalizarea prin arc electric [8].
Procesul constă în faptul că suprafața care urmează a fi acoperită și stratul de protecție aplicat joacă rolul unui catod și al unui anod care schimbă particule încărcate, ceea ce asigură o fixare maximă a stratului protector și impermeabilitatea completă a acestuia la umiditate și oxigen. Când acest lucru se realizează, și totuși, un astfel de efect încât gazul pulverizare termică, chiar și în caz de deteriorare mecanică a stratului protector se poate regenera. În timpul metalizării, suprafața piesei nu este încălzită în prealabil și nu crește peste 180 ° C atunci când este pulverizată [8]. Acoperirea poate fi făcută nu numai în atelier, dar și în spații deschise. Un alt avantaj al acestei metode de obținere a acoperirilor este faptul că pulverizarea permite economisirea de materii prime inițiale, adesea costisitoare, precum și a resurselor energetice.
În cazul pulverizării termice cu gaz, pot fi obținute straturi de zinc pur (> 99,9%) datorită faptului că nu există o interacțiune chimică între materialul piesei și stratul de acoperire. Grosimea stratului de zinc este de la 60 la 300 μm [3].
Acoperirile termice cu gaz sunt poroase prin natura lor. Pentru a reduce viteza de dizolvare electrochimică, ele sunt impregnate cu materiale de umplutură sub formă de acoperiri de vopsea. Astfel de acoperiri combinate pot avea o capacitate de protecție pe termen lung, ajungând la 30 de ani sau mai mult. Cu toate acestea, ele sunt foarte sensibile la influențele mecanice și necesită restaurarea straturilor de vopsea la fiecare 5-7 ani.
Electrolitica sau galvanizare, zincare - metoda cea mai rațională și completă a dip zincare a fost utilizat pe scară largă în industria oțelului pentru a proteja de produse de coroziune. Depunerea electrolitică a zincului din soluțiile apoase ale sărurilor sale, în ciuda potențialului ridicat al acestui metal (-0,70 V), se realizează datorită faptului că acesta aproape nu este eliberat la catod [6].
Când se plasează zincul electrolitic, nu se formează un aliaj între fierul bazei și zinc. Prin urmare, stratul de zinc nu conține un amestec de metal de bază. Poluarea cu alte metale (fier, plumb) este foarte mică, numărul lor nu depășește câteva sute de procente. Puritatea stratului de zinc electrolitic este cu atât mai mare este puritatea materialelor de pornire utilizate pentru electroliză și în special a materialului anodic.
Acoperirea zincului electrolitic obținută în condiții normale este mult mai puțin fragilă decât acoperirile de zinc aplicate prin alte metode; are o mai mare ductilitate și o adeziune bună la metalul de bază.
Metoda electrolitică face posibilă controlul exact al cantității de zinc aplicat pe suprafață și obținerea de acoperiri uniforme uniforme pe produsele dintr-o configurație simplă. În acest sens, consumul de zinc pe acoperire este mult mai mic decât în cazul altor metode. Pierderile de zinc, care sunt inevitabile prin metoda fierbinte, sunt nesemnificative în acest caz. Economia metalelor în metoda electrolitică comparativ cu cea caldă este de 50% sau mai mult [2].
Grosimea stratului de zinc necesară pentru protejarea articolelor împotriva coroziunii, depinde de materialul și natura obiectelor de prelucrare care urmează să fie acoperite, de destinație, condițiile de exploatare și articole de stocare și variază în limite largi, 3 la 40 mkm.Pokrytie cade uniform în raport cu un galvanizat la cald, repetând complet suprafața produsului. Durata de viață a stratului de acoperire este de până la 40 de ani.
În prezent, galvanizarea este larg răspândită și este utilizat în toate zonele industriale pentru protecția împotriva coroziunii a diferitelor produse din metal, cum ar fi șuruburi, piulițe, șaibe, elemente de fixare și elementele structurale.
Avantajele acestei metode cele mai comune de galvanizare includ productivitatea și uniformitatea înaltă a stratului de acoperire, natura strălucitoare, decorativă a suprafeței cu dimensiuni neschimbate.
Principalul dezavantaj al acestor acoperiri este proprietățile de aderență scăzute, care conduc în cele din urmă la rezistența la coroziune scăzută a produselor tratate prin această metodă.
Piese din oțel de diferite grade cu rezistență la tracțiune până la 1500 N / mm² pot fi zincate.
Învelișul zinc electrolitic nu este recomandat pentru utilizare în următoarele cazuri: pentru arcuri cu sarcină mare; pentru piese care funcționează la temperaturi de peste 250 ° C; pentru piese utilizate în apă caldă proaspătă la temperaturi de peste 60 ° C; în alte cazuri, legate de particularitățile condițiilor de funcționare a produselor [6].
Nici una dintre metodele de galvanizare de mai sus nu este universală pentru toate condițiile de funcționare. Toate acestea într-o oarecare măsură se completează reciproc și permit rezolvarea diferitelor probleme tehnice asociate protejării produselor împotriva coroziunii și conferindu-le suprafețelor proprietățile funcționale necesare. Pentru astăzi într-un singur produs este posibil să se utilizeze mai multe tipuri de acoperiri.
Vă aducem la cunoștință jurnale publicate în editura "Academia de Istorie Naturală"
(Factor de impact ridicat al RINC, subiectul jurnalelor acoperă toate domeniile științifice)