Технология защиты поверхности от коррозии
Шерадизация: Долговечная защита стальных компонентов от диффузии цинка
Шерардизация, также называемая порошковым цинковым диффузионным покрытием, представляет собой процесс твердотельной термической диффузии. Атомы цинка проникают в поверхность стали при повышенной температуре и реагируют с железной подложкой, образуя металлургически связанный слой сплава железа и цинка, в котором преобладают интерметаллические фазы FeZn7 и FeZn13. В результате получается не пленка, лежащая на поверхности стали, а градиентная система сплавов, которая становится частью самого компонента.
Как работает этот процесс
При повышенной температуре атомы цинка мигрируют в соответствии с законом диффузии Фика. С помощью активатора они проникают через микродефекты и поры поверхности стали и движутся внутрь, образуя плотный и однородный слой.
Цинк реагирует с железной подложкой, образуя стабильные интерметаллические соединения, в то время как порошок цинка и активатор обеспечивают непрерывную подачу активных атомов цинка в основной материал.
Готовая система включает в себя смешанный слой чистого цинка и интерметаллидов, слой цинково-железного сплава и зону диффузии подложки. Слои плотно сцеплены, что обеспечивает одновременно защиту от коррозии и прочность сцепления.
Что получают покупатели помимо коррозионной стойкости?
По сравнению с электроцинкованием и горячим цинкованием, диффузионно-формованный слой сплава изменяет экономические показатели защиты на протяжении всего срока службы изделия.
Слой цинково-железного сплава обеспечивает прочное сцепление с подложкой с прочностью 300–350 МПа и адгезией 600–700 МПа, что соответствует 1-му классу адгезии, поэтому покрытие не отслаивается и не шелушится.
Толщина покрытия зависит только от температуры и времени выдержки, а не от геометрии детали, поэтому резьба, внутренние стенки, глухие отверстия и канавки получают одинаковый слой покрытия без потери точности посадки.
Отсутствует кислотное травление и этап электролитического осаждения, поэтому водород не вводится. Высокопрочные крепежные элементы могут быть покрыты защитным слоем без риска образования охрупчивающих трещин.
В процессе термической диффузии образуется слой сплава без ослабления подложки. Сохраняется прочность конструкции, а усталостная прочность при переменных нагрузках повышается.
При твердости по Виккерсу 200–400 слой гораздо лучше противостоит истиранию и вибрации, чем горячее цинкование при твердости по Виккерсу 71–265, что продлевает срок службы движущихся и нагруженных деталей.
Закрытый твердотельный процесс не производит вредных выбросов, использует цинковый порошок с высокой степенью извлечения и потребляет меньше энергии, чем традиционные линии нанесения покрытий.
Измеренные характеристики по сравнению с обычными цинковыми покрытиями
| Свойство | Электрогальванизация | Горячее цинкование | Пороховое шерадизация |
|---|---|---|---|
| Толщина покрытия | 5–30 мкм | 5–100 мкм | 20–120 мкм |
| Твердость цинкового слоя | HV 75–85 | HV 80–90 | HV 200–400 |
| Тип связи | Механический | Металлургический | Металлургический |
| Степень адгезии | 4 класс | 3 класс | 1 класс |
| Термостойкость | Общий | Хороший | Очень хороший |
| Водородное охрупчивание | Очень сильный | Относительно сильный | Никто |
| Срок службы при 20 мкм | 3–5 лет | 5–20 лет | 15–25 лет |
Независимые испытания в нейтральном солевом тумане по стандарту GB/T 10123, проведенные станцией контроля качества в Тяньцзине: образцы, подвергнутые шерардизации, не заржавели после 1080 часов, в то время как образцы, подвергнутые горячему цинкованию, заржавели через 96 часов. Нанокомпозитная шерардизация повышает твердость внутреннего слоя до HV 404–587, когда требуется более высокая износостойкость и стойкость к высокотемпературному окислению.
Там, где указана шерадизированная сталь.
Данная технология выбирается там, где доступ для технического обслуживания обходится дорого, а коррозионное разрушение недопустимо.
Соответствие международным и китайским стандартам.
- ISO 14713-3:2017 — цинковые покрытия, руководство по шерадизации
- ISO 17668:2016 / EN ISO 17668:2016 — диффузионные цинковые покрытия на железе
- EN 13811:2003 — Цинковые диффузионные покрытия на изделиях из железа
- BS 4921 — шерардизация железа и стали
- ASTM A1059/A1059M — термодиффузионные покрытия из цинкового сплава
- ASTM B695 / MIL-C-81562 — цинковые покрытия, нанесенные механическим способом.
- JB/T 5067-1999 — порошковая шерадизация деталей из железа и стали.
- JB/T 8418-2008 — порошковая металлизация
- GB/T 35505-2017 — контроль качества шерадизации стальных конструкций
- ТБ/Т 3274-2011 — железнодорожные железобетонные балочные фитинги, многосплавная содиффузия
- SY/T 7353-2016 — термодиффузионная цинковая защита металлических компонентов
- GB/T 6461-2002 — оценка образцов после испытаний на коррозию
При поставке могут быть предоставлены отчеты о толщине покрытия по партиям, записи о солевом тумане и результаты проверки твердости, а сертификаты на материалы могут быть отслежены до номера партии.
Часто задаваемые вопросы
При одинаковой толщине слоя в 20 микрон оценка срока службы показывает, что электроцинкование прослужит 3–5 лет, горячее цинкование – 5–20 лет, а порошковая шерардизация – 15–25 лет. В упомянутом выше испытании на солевое распыление образцы, подвергнутые шерардизации, прослужили 1080 часов без образования красной ржавчины.
Да. Толщина контролируется температурой и временем выдержки и не зависит от формы и положения детали. Точная вакуумная обработка позволяет сохранить допуски по размерам и форме, поэтому после обработки повторная нарезка резьбы не требуется.
Да. В процессе не образуется водород, поэтому чувствительность к водородному охрупчиванию оценивается как нулевая, в отличие от очень высокой чувствительности при электроцинковании и относительно высокой при горячем цинковании.
Да. Стандарт ISO 14708-3:2017 описывает такой двухступенчатый системный подход, при котором на изделие, обработанное методом шераддианской обработки, наносится дополнительный слой покрытия для обеспечения высокой прочности. Шераддианская сталь также обеспечивает прочную основу, которая продлевает срок службы нанесенной на нее краски.
Чертежи или фотографии деталей, марка основного материала, размеры и вес, требуемая толщина покрытия, применимый стандарт, количество и порт назначения. Техническое предложение обычно предоставляется в течение двух рабочих дней.
Отправьте ваши детали на оценку качества изготовления (Sherardizing Assessment).
Предоставьте чертежи, информацию о базовом материале и предполагаемом сроке службы. Компания MESCO порекомендует толщину покрытия и стандарт для вашей среды эксплуатации, предоставит образцы для оценки и составит смету в соответствии с условиями вашего проекта.