Бизнес портал www.InterExpo.com.ua - каталог фирм, прайс-листы, бизнес новости, деловые контакты, добавить фирму Киев Украина, Россия
Статьи

Защитные цинковые покрытия: сопоставительный анализ свойств, рациональные области применения 2ч

Рассмотрим расположение слоев покрытия в направлении от стального основания покрываемого изделия к поверхности (краю) покрытия. Переходной фазой от основного металла к слою покрытия является α-фаза. Она имеет вид светлой полосы в структуре основного металла. Особенно ярко выявляется на диффузионно оцинкованной в порошковой смеси стали (рис. 3). Растворимость цинка в α-фазе при 250 °С составляет 4,5%.
Непосредственно на поверхности стали (покрываемого изделия) находиться γ-фаза, которая выглядит в виде очень узкой (1—3 мкм) темной полосы. Она содержит от 28 до 21% железа и является поставщиком для процесса диффузии.
После зоны γ-фазы в цинковом покрытии следует слой δ-фазы с содержанием железа от 11,5 до 7%. (по массе). При травлении δ-фаза обнаруживает две зоны: компактную, примыкающую к γ-фазе, и столбчатую (волокнистой структуры). Следующая за δ-фазой ζ-фаза обычно имеет ярко выраженную столбчатую структуру. Содержание железа в ζ-фазе составляет 6,2-6,0 (по массе). Верхний слой покрытия (η-фаза) представляет собой твердый раствор железа в цинке. Максимальная растворимость железа в цинке равна 0,008% (по массе), но с повышением температуры до 400 °С она возрастает до 0,028% (по массе). В зависимости от режима цинкования этот верхний слой цинковых покрытий, полученных в расплаве цинка, может составлять от 1/3 до 1/2 (и более) толщины слоя покрытия (рис.2). В основном состав этой фазы соответствует составу расплава цинка, однако иногда в верхнем слое может быть обнаружено повышенное содержание железа, например, когда в этот слой внедряются кристаллы ζ-фазы (рис. 2, левый снимок).

Рис. 2. Микроструктура цинкового покрытия, полученного горячим цинкованием (на снимках отчетливо видно слои η-фазы различной толщины)
На рисунке 4 представлена микроструктура цинкового покрытия, полученного диффузионным методом. Обычно в классическом диффузионном цинковом покрытии, полученном путем химико-термической обработки в порошковых смесях на основе цинка при 450-480 °С и продолжительности обработки 3-5 ч четко наблюдаются в основном две фазы: γ-фаза, представляющая собой тонкий (2-4 мкм) слой, расположенный непосредственно на поверхности покрываемого изделия и следующая за этим слоем δ-фаза.
Фаза γ представляет собой интерметаллическое соединение и может содержать до 28% железа. γ-фаза с одной стороны граничит с твердым раствором цинка в железе (α-фаза, рис. 3), а с другой - с δ-фазой.

Рис. 3. Микроструктура стали, оцинкованной диффузионным методом в порошковой смеси: α-фаза - цинковый феррит. он имеет вид светлой полосы в структуре основного металла и я влется переходной фазой от основного металла (стали) к слою покрытия. растворимость цинка в α-фазе при 250 °С составляет 4,5%
Фаза δ - также является интерметаллическим соединением, содержание железа в ней от 7 до 11,5%. Структура δ-фазы на травленном шлифе выглядит в виде вытянутых (столбчатых) кристаллов (рис. 4).
Физико-механические свойства цинковых покрытий играют важную роль в получении высокоэффективной и долговременной защиты резьбовых соединений труб нефтяного сортамента (насосно-компрессорных, обсадных и др.). При этом такой показатель покрытия как микротвердость особенно важен, так как во многом определяет эксплуатационные характеристики цинковых покрытий на резьбовых участках труб нефтяного сортамента при эксплуатации их в коррозионно-эрозионной среде (транспортирование нефтесодержащей жидкости с частицами песка, гипса, глины и др. твердых веществ).

Рис. 4. Микроструктура цинкового покрытия, полученного диффузионным цинкованием в порошковых смесях
Диффузионные цинковые покрытия по сравнению с гальваническими и металлизационными имеют более прочную (диффузионную) связь с защищаемым металлом вследствие диффузии цинка в покрываемый металл, а постепенное изменение концентрации цинка по толщине покрытия обуславливает менее резкое изменение его свойств. Структурная особенность диффузионных покрытий благоприятно сказывается на их механических, технологических и защитных свойствах. Такие покрытия позволяют создать надежный защитный барьер между агрессивной средой и металлической поверхностью трубы.
Повышенная (по сравнению с гальваническими и металлизационными цинковыми покрытиями) твердость диффузионных цинковых покрытий обеспечивает им достаточно высокую сопротивляемость абразивному износу. В таблице 1 приведены данные по микротвердости различных цинковых покрытий в сравнении с микротвердостью фосфатного покрытия и некоторых марок стали, используемых для изготовления труб.
Таблица 1. Значения микротвердости различных покрытий и стали

Необходимо отметить, что существует несколько способов получения диффузионных цинковых покрытий.
Выше был рассмотрен способ диффузионного цинкования изделий в порошковых смесях на основе цинка (известный за рубежом как метод шерардизации - «sherardizing»).
Однако диффузионные цинковые покрытия можно получать на изделиях и другими способами. Наиболее известный из них является способ «гальванилинг», по которому оцинкованные изделия проходят диффузионный отжиг (термическую обработку) в электрических или газовых печах при соответствующей температуре. Цинковое покрытие, полученное по способу «гальванилинг», полностью состоит из железоцинкового сплава. Способ «гальванилинг» особенно наглядно может быть рассмотрен на примере термической обработки горячеоцинкованных изделий.
Как отмечалось выше, структура цинкового покрытия, полученного в расплаве цинка, неоднородна и состоит из нескольких последовательно расположенных слоев (фаз), обладающих различными свойствами и содержащих различные количества цинка и железа. Структурная неоднородность и различие в химическом составе по толщине покрытия отрицательно сказывается на коррозионной стойкости и других его свойствах.
Наиболее хрупкими фазами в диффузионном цинковом покрытии являются γ- и ζ-фазы, а наиболее коррозионностойкой и достаточно пластичной, является δ-фаза. Известно, что скорость роста отдельных фаз может меняться в зависимости от температуры процесса цинкования и, кроме того, каждая фаза в соответствии с диаграммой состояния системы «Fe-Zn» устойчива в определенном температурном интервале.
Исходя из этого, а также, учитывая, что наиболее коррозионностойкими и прочными являются покрытия с однородной структурой, целесообразно создать такие условия образования покрытия, при которых в нем преимущественно развивались бы пластичные, наиболее коррозионностойкие фазы и подавлялось образование хрупких. И это реализуется путем термической обработки горячеоцинкованных изделий. При этом существенно изменяется структура и фазовый состав горячецинкового покрытия и оно превращается в диффузионное, полностью состоящее из железоцинкового сплава.
По данным компании «Скандинавиан Лед Зинк Асс» (Швеция), после термической обработки горячецинковое покрытие полностью состоит из интерметаллического соединения FeZn7 (δ-фаза) и имеет повышенную стойкость в атмосфере, содержащей SO2.
Большой практический интерес представляет термическая обработка легированных горячецинковых покрытий. После такой обработки покрытия представляют собой структурнооднородный коррозионностойкий сплав. На поверхности легированных диффузионных цинковых покрытий в эксплуатационных условиях образуется защитная пленка сложного состава. Защитные свойства у таких покрытий значительно повышаются.
Для диффузионных легированных цинковых покрытий особенно ярко выражено затухание коррозии во времени.
В таблице 2 приведены данные о структурных составляющих и их микротвердости диффузионных цинковых покрытий, полученных различными способами, а в таблицы 3 виды металлоизделий с указанием применяемого метода их цинкования.
Таблица 2. Микротвердость слоев (фаз) диффузионных цинковых покрытий на трубах различного назначения

"Оборудолвание" 3,4/2005
При перепечатке, активная ссылка на сайт источник обязательна (код ссылки приведен ниже)
Просмотреть фирмы в этой категории
Другие статьи
Защитные цинковые покрытия: сопоставительный анализ свойств, рациональные области применения 1ч
Среди многочисленных процессов нанесения защитных покрытий на стальные и чугунные изделия цинкование занимает одно из ведущих мест. По объему и номенклатуре защищаемых от коррозии изделий цинковым покрытиям нет равных среди других металлических покрытий. ...
Готовы к сотрудничеству
Технические возможности компании позволяют изготавливать плоские и объемные детали разного уровня сложности из листового проката различных марок стали, алюминиевых и медных сплавов.
Также имеем возможность обрабатывать металл непосредственно по заказу ...
Установки ионного азотирования и ионной цементации
Установки ионного азотирования и ионной цементации
В.Г. Богомолов (ЗАО «ИЭЦ ВНИИЭТО» г. Истра Московской обл.)


Первые установки для ионного (называют также «плазменного», или «ионно-плазменного (ИПА)») азотирования стали применяться в отечественной ...
Секрети вибору дому, квартири по Фен-шуй Як не втратити головне - гроші, здоров'я і відносини при покупці будинку?
Фен шуй для грошей. Чи можна виграти гроші по феншуй?
Як отримати сприятливий Фен шуй будинку для грошей, успіху, здоров'я?
Вхід в будинок. Двері і вікна. Вільний простір в будинку. Туалет. Освітлення
 
InterExpo.com.ua - Бизнес портал. Каталог компаний. Прайс-листы и Спецпредложения. Строительство, ремонт
Copyright 2005-2021