• Главная
• Статьи
• Шайбы
• Статьи по подбору крепежа

Покрытие шайб слоем цинка для защиты от коррозии

Цинковое покрытие обеспечивает защиту шайб, произведенных из черных сплавов, поскольку электродный потенциал элемента Zn более отрицателен, чем у элемента Fе. При контакте этих металлов в условиях присутствия влаги образуется гальваническая пара. Цинк, выполняя в ней функцию анода, электрохимически защищает железо от негативного воздействия коррозии. Такой способностью обладает покрытие даже относительно небольшой толщины. Оно не теряет это свойство при наличии поврежденных участков и пор. Обусловлено данное явление особенностями микрогальванической пары Zn-Fе. Растворение защитного слоя сопровождается образованием продуктов коррозионного разрушения цинка, а железо сохраняет свою целостность.

Требования

Отечественные меткомбинаты при производстве шайб оцинкованных руководствуются положениями ГОСТа P 9.301-86. Этот нормативный документ устанавливает ряд требований, соблюдение которых обеспечит требуемое качество изготовленных метизов. Рассмотрим основные из них коротко.

Требования к поверхности базового металла

В тексте Государственного стандарта за номером P 9.301, принятого в 1986 году имеется один интересный момент, касающийся шероховатости поверхности подлежащей оцинкованию шайбы. Хотя конкретные значения этой характеристики здесь указаны, их применение избирательно. В частности, необходимость в доведении уровня шероховатости поверхностей:

• внутренних, относящихся к категории нерабочих;

• труднодоступных для обработки стандартным инструментарием;

• среза шайб, полученных штамповкой, толщина которых не превышает 4,0 мм;

до установленных ГОСТом P 9.301-86 величин должна быть прописана в проектной документации. То есть, фактически, соблюдать их необязательно.

Касательно требуемой данным стандартом степени шероховатости поверхности, цифры выглядят так:

• под покрытия декоративно-защитного функционала – R_z = 40 (R_a = 10);

• под покрытия только защитного типа – R_z = 10 (R_a = 2,5).

Совокупностью литер R_z обозначена сумма усредненных абсолютных величин параметров:

• «высота» пяти самых значительных выступов на поверхности;

• «глубина» пяти самых крупных впадин на поверхности,

входящих в пределы базовой длины.

Буквы R_a обозначают среднее арифметическое абсолютных величин отклонений сечения в тех же пределах. Этот параметр предпочтительней.

Кромки шайб и углы меньшие 90° (то есть, подпадающие под определение «острые») необходимо скруглять радиусом r≥0,3 мм.

Поверхности шайб должны быть свободны от:

• острых выступов, напоминающих гребни – заусенцев;

• вкраплений высокотемпературных оксидов металлов, вдавленных во время горячей прокатки – закатанных окалин;

• отделений слоев на кромках шайб, возникших по причине наличия в толще металла внутренних дефектов – расслоений;

• разрывов металла, направленных под прямым углом вглубь – трещин;

• открытых/закрытых полостей, причина появления которых – усадка металла в ходе его затвердевания – раковин;

• полостей округлой конфигурации – пор;

• других явных повреждений.

Требования, выдвигаемые к покрытию

Нормы ГОСТа P 9.301-86 устанавливают ряд требований к внешнему виду защитного цинкового слоя. Ниже представлены лишь основные.

Не выводят оцинкованные шайбы в категорию брака имеющиеся на их поверхностях следующие дефекты:

• волнистость незначительной степени, которая выявилась после процедуры травления;

• пятна либо полосы светлого или темного оттенка, расположенные в отверстиях, труднодоступных для проведения зачистки. Здесь речь идет о шайбах с очень небольшим внутренним и наружным диаметрами (обозначение d₁и d₂ соответственно) и малой толщиной (обозначение s). Напоминаем, в ГОСТе 11371-86, регламентирующем производство плоских шайб, содержатся такие цифры: d₁min= 1,1 мм для изделий точности класса «А» и d₁min=1,2 мм для таких метизов произведенных с точностью класса «С»; d₂ min=3,5 мм; s min=0,3 мм.

Последние две цифры актуальны для шайб плоских любой точности;

Что же касается других популярных подобных изделий – шайб плоских увеличенных –, то ГОСТом 6958-78 утверждены следующие значения их диаметров и толщин: d₁min= 1,1 мм для изделий точности класса «А» и d₁min=1,2 мм для шайб увеличенных, произведенных с точностью класса «С»; d₂ min=4,0 мм; s min=0,3 мм;

Продолжим разговор о дефектах, не выводящих оцинкованные шайбы в категорию брака. Это:

• не однотонная цветовая гамма и неравномерный блеск поверхности;

• следы от растворов фосфатов и хроматов, не содержащие солей;

• неглубокие риски и блестящие точки, сформировавшиеся от соударения изделий в барабанах на этапе нанесения покрытия, а также от прикосновения к поверхности шайб измерительных приспособлений;

Требования, предъявляемые к толщине и цвету защитного слоя

Положения ГОСТа P 9.301-86 не относят к браковочному признаку превышение стандартизованной толщины покрытия при условии, что этот фактор не оказывает никакого влияния на качество сборки и эксплуатационные характеристики изделия. Кроме того, можно выделить такие моменты:

• у шайб с внутренним отверстием d₁≤6,0 мм толщина цинкового покрытия на его стенках не нормируется. Более того! Допускается даже отсутствие там защитного слоя, если в проектной документации такое требование специально не оговорено;

• сцепление покрытия с базовым металлом должно быть прочным;

• цинковый защитный слой должен быть: серо-серебристого цвета с голубым отливом либо светло-серого колера.

Технологии покрытия шайб цинком

Покрытие шайб защитным слоем осуществляется несколькими методами. Рассмотрим их коротко.

Горячее оцинкование

Начальный этап данной технологии – очистка поверхности изделий от имеющихся на ней загрязнений. Затем шайбы подвергаются флюсованию с последующей сушкой. После этого их помещают в перфорированную емкость, которую погружают в ванну с расплавом цинка. Там этой емкости придают вращательное движение для лучшего смачивания поверхности шайб жидким элементом Zn. Приблизительная продолжительность пребывания изделий в цинковом расплаве – от 5 до 10 минут.

На следующем этапе емкость перемещается в барабан центрифуги. За счет центробежной силы, возникающей при его вращении со скоростью V=400 об/мин…600 об/мин, с поверхности деталей удаляется излишний цинк. Завершающая стадия – охлаждение в ванне с водой.

Гальваническое оцинкование

Термодиффузионное оцинкование

Регламентируют технологию термодиффузионного оцинкования положения ГОСТа P 9.316-2006. Данный метод предусматривает использование мелкодисперсного порошка металла Zn. Он высыпается в технологический контейнер, после чего туда же поступают подлежащие обработке шайбы. Затем этот контейнер перемещается в печь, где ему придается вращательное движение.

Под воздействием высокой температуры (400℃≤Т≤500℃) поверхности метизов в порошковой среде насыщаются цинком. В результате образуется диффузный промежуточный слой, структура которого формируется за счет проникновения элемента Zn в элемент Fе. После извлечения деталей из контейнера они очищаются от остатков порошка, и их поверхность подвергается пассивации. В итоге получается защитное покрытие с отличными адгезивными свойствами. Весь описанный технологический цикл более детально представлен на рисунке.

Отличия способов оцинкования шайб

Сфера использования оцинкованных шайб в определенной степени оказывает влияние на выбор подходящей технологии. В целом, у этих методов имеются отличия по многим параметрам. Иже представлены лишь наиболее значимые.

• Толщина формируемого покрытия. Для крупногабаритных металлических конструкций работает только один подход – чем этот показатель защитного слоя больше, тем, конечно же, лучше. А для шайб, относящихся к категории мелких деталей, актуальна технология, предоставляющая возможность осуществлять контроль толщины покрытия.  В этом плане наиболее подходит гальванический метод нанесения металла Zn. Регулировка толщины осуществляется временем, отведенным на выполнение данной процедуры, и силой тока. А вот горячая оцинковка не позволяет контролировать этот параметр с высокой степенью точности.

• Равномерность толщины защитного слоя. Здесь подход идентичен предыдущему варианту: с уменьшением детали требования к оцинковке повышаются. Например, мачте для телеантенны на крыше загородного дома, по большому счету, степень ее укрытия цинковым слоем безразлична. Но для шайб с очень малыми отверстиями, к точности размеров которых предъявляются повышенные требования, равномерность толщины покрытия – весьма значимая характеристика. В данном случае наиболее подходят гальваническая и термодиффузионная технологии.

• Прочность сцепления защитного слоя с базовым металлом. Данный параметр важен для шайб, подвергающихся в ходе эксплуатации повышенным импульсным нагрузкам.  Высокую прочность удержания покрытия обеспечивают термодиффузионная и горячая оцинковка, за счет соединения металла основы и защитного слоя на молекулярном уровне.

Заключение

Степень устойчивости покрытия трудно поддается выяснению при эксплуатации в обычных/нормальных условиях. Но существуют стандартизованные способы тестирования этой характеристики защитного слоя. Наиболее распространенный – испытание устойчивости к коррозии в камере с нейтральным соляным туманом, представляющим собой распыленный 5-процентный раствор вещества с формулой NаСl. Результаты тестирования отображают в часах, на протяжении которых у шайб не появлялись признаки поражения ржавчиной. Время испытания ограничено тысячью часами. Но существуют также временные промежуточные точки. Первая - 150 часов, а последняя – 900 часов с интервалом в 150 часов. Когда они наступят, шайбы будут извлечены из камеры и подвержены визуальному изучению на степень разрушения. Также проводятся замеры толщины и высоты отслоений и прочих обнаруженных повреждений. Полученные сведения подлежат обязательной фиксации в специальном журнале. Таково требование стандарта ISО 4628-8-2013.

Больше вариантов такого крепежа — в разделе шайбы оптом нашего каталога, с доставкой по России.

Товары каталога:

	Гровер DIN 127
	Гровер DIN 7980
	Гровер ГОСТ 6402, DIN 7980 горячий цинк
	Шайба кровельная с EPDM-прокладкой
	Шайба нержавейка А2 ГОСТ 11371-78, DIN 125