Конспект лекции № 2
МОДУЛЬ 1.7 „Защитные и специальные покрытия”
Тема: Нанесение покрытий горячим способом
План
1. Основные операции, выполняемые на поточных агрегатах
2. Подготовка поверхности перед нанесением металлопокрытия
1. Горячий способ покрытия основан на кратковременном погружении хорошо очищенных изделий в расплав металла, наносимого на поверхность стали. Способ применим для покрытия стали металлами с невысокой температурой плавления, например, цинком (419°С), оловом (232°С), алюминием (660°С).
Горячий способ широко используют в метизной промышленности для защиты стальных изделий от коррозии.
Например, по данным American Galvanizer Association горячее цинкование дает защиту от коррозии:
* В промышленной среде : 65 лет
* В тропической среде : 70 лет
* В пригородной среде : 85 лет
* В загородной среде : 120 лет.
Процессы металлопокрытий включают в себя обычно следующие операции, выполняемые на поточных агрегатах:
· разматывание,
· обезжиривание,
· декапирование (травление в кислотах),
· промывку,
· флюсование,
· сушку,
· нанесение покрытия горячим способом,
· нанесение подсмазочного слоя,
· сушку (при необходимости),
· намотку.
2. Для получения равномерного, качественного покрытия необходима тщательная очистка поверхности от жиров, окалины, ржавчины и других загрязнений.
Технология очистки обусловлена состоянием поверхности стали, видом и способом покрытия. Покрытию подвергают проволоку либо сразу после волочения, либо после соответствующей термообработки, например отжига, нормализации, патентирования.
Холоднотянутый металл вследствие применения при волочении подсмазочных покрытий и смазки подвергают обезжириванию и последующему травлению с целью удаления тонкой пленки окислов.
На термообработанном металле возможно образование окалины, если термообработка производилась без должной защиты стали от окисления. При термообработке все жировые загрязнения сгорают, поэтому такой металл не требует очистки от жиров.
В современных технологических процессах операции термообработки и металлопокрытий производят в одной технологической линии. При этом отпадает необходимость обезжиривания и декапирования проволоки.
Обезжиривание. Очистку поверхности стали от жировых загрязнений можно осуществлять различными способами:
1. Способ промывки в органических растворителях: бензине, керосине, трихлорэтилене и др. Эти вещества огнеопасны и токсичны, поэтому они не нашли применения в производстве проволоки;
2. Обработка в щелочных растворах. Чаще всего обезжиривание производят в растворе каустической соды или расплавах солей и щелочей при температуре °С с последующей отмывкой металла в воде. Для повышения эффекта очистки в щелочной раствор вводят эмульгаторы (например, жидкое стекло ) и поверхностно активные вещества ПАВ (например, ОП-7, ОП-10). Химическое обезжиривание в щелочных растворах (NaOH + Na2CO3) требует длительной обработки (до 10 минут) и повышенной температуры (°С).
3. Электрохимическое обезжиривание производят в щелочных растворах с подключением изделия к отрицательному (катоду) или положительному (аноду) полюсу источника тока. Эффект очистки повышается с повышением плотности тока. При катодном обезжиривании процесс идет быстрее, чем при анодном, однако, выделяющийся водород создает опасность наводораживания очищаемого металла, что ограничивает применение катодного обезжиривания.
4. Способ обезжиривания в расплаве свинца при температуре °С является достаточно эффективным в прцессах горячего цинкования холоднотянутой проволоки. Обезжиривание проволоки протекает очень быстро за несколько секунд (до 30).
После обезжиривания применяют промывку для удаления остатков обезжиривающих веществ и продуктов обезжиривания.
Травление. Травление производят обычно в растворах серной или соляной кислоты. Для этого применяют химический или электрохимический способы обработки. Затем производят декапирование (осветление) – чистовое травление в кислотах для снятия оксидной пленки.
Флюсование является заключительной операцией подготовки поверхности перед погружением проволоки, очищенной от загрязнений в расплавленный металл.
Нанесение флюса производят двумя способами: пропусканием через слой расплавленного флюса или через концентрированный водный раствор флюса с последующей сушкой.
Главное назначение флюса следующее:
· улучшение смачивания поверхности стали расплавленным металлом покрытия;
· очистка поверхности проволоки от остатков солей железа, а также оксидов, образующихся до момента погружения изделий в расплав;
· предохранение от окисления расплавленного металла, чтобы окислы в момент погружения изделий в ванну не препятствовали образованию качественного покрытия;
· удаление остатков влаги с изделий до их погружения в расплав.
При горячем цинковании и лужении в качестве флюса применяют соли – хлориды ZnCl2 и ZnCl2 + NH4Cl.
Флюс периодически заменяют при его загрязнении солями железа и окисью металла покрытия.
Различают два способа флюсового цинкования – «мокрое» и «сухое».
«Сухой» способ называют алюминиевым.
При мокром флюсовом цинковании изделие без сушки (мокрым) поступает через расплавленный флюс в расплав цинка. Флюс в этом случае эффективнее применять из двух солей ZnCl2 + NH4Cl. При цинковании «мокрым» способом содержание алюминия обычно не превышает 0,03%, т. к. он реагирует с солями флюса, образуя легко летучее соединение – AlCl3NH4.
В «сухом» способе применяют расплав цинка с повышенным содержанием алюминия, порядка 0,2 %, что позволяет практически полностью затормозить образование железоцинковых соединений.
В этом способе изделие проходит через концентрированный водный раствор хлорида цинка (до 45%) с добавкой нашатыря, затем подвергается сушке при температуре °С до полного испарения влаги.
Раствор флюса должен иметь щелочную реакцию.
Контрольные вопросы:
1. Какие операции при горячем способе нанесения покрытий выполняют на поточных агрегатах?
2. На каких режимах проводят обезжиривание в щелочных растворах?
3. Как осуществляют обезжиривание проволоки перед нанесением покрытия?
4. Каково главное назначение флюса?
5. Чем отличается «сухой» способ флюсования от «мокрого»?
