Цинкование

Общие положения нанесения покрытий методом погружения в расплавленный металл

Горячие методы нанесения покрытий применялись значительно раньше других методов. В XVI в. был известен способ горячего лужения меди и медных сплавов, затем лужение железных листов; горячее цинкование железа известно с XVII в. Алюминирование и покрытие сплавом на основе свинца получило промышленное применение значительно позднее. Характерным для горячих методов нанесения металлических покрытий является их низкая температура плавления, значительно более низкая, чем температура плавления покрываемого металла.
Непременным условием нанесения металлического покрытия методом погружения в расплавленный металл является образование промежуточного сплава между покрываемым металлом и покрытием, причем промежуточный сплав не может представлять собой ни твердый раствор, ни эвтектику, а только интерметаллид. Таким образом, покрытие железа (стали) медью, никелем, кобальтом, хромом не может осуществляться горячим путем не только из-за их высокой температуры плавления, но и по той причине, что между ними образуются сплавы типа твердых растворов, а не интерметаллиды.
Скорость образования покрытия при погружении в расплавленный металл несравненно больше, чем при других методах, например электролитическом. Толщина цинкового покрытия на нелегированной стали при выдержке в течение 1 мин и температуре расплава около 450° С (в отсутствии легирующих компонентов) равна 80 мкм. При цинковании мелких деталей, например шурупов, болтов, гаек и т. п., где нет нужды в такой большой толщине, избыток покрытия удаляют центрифугированием. Регулируя скорость вращения центрифуги, можно довести толщину покрытия и ее равномерность до заданных величин; для сложных по форме изделий этим методом воспользоваться нельзя.
В некоторых случаях, например при горячем лужении при выходе листов из расплавленной ванны, избыток оловянного покрытия отжимается в высококипящем масле при помощи роликов, причем отжатое олово повторно используется по назначению.
В расплавленный металл иногда вводят небольшие количества металлических присадок, которые оказывают благоприятное влияние на внешний вид покрытия, не изменяя его строения и коррозионную стойкость, в некоторых случаях присадки влияют на строение покрытия, его механические и коррозионные свойства. Иногда введение металлических присадок в расплав необходимо для образования тройного интерметаллида. Например, в расплавленный свинец вводят сурьму или олово, без таких присадок железо и медь не смачиваются со свинцом и при выгрузке покрываемых образцов из расплавленной ванны никакого покрытия на их поверхности не наблюдается.
В отличие от электролитического метода, где время пребывания в ванне в соответствии с законом Фарадея пропорционально толщине покрытия при горячем методе, такая зависимость не соблюдается. Так, например, при горячем цинковании увеличение времени выдержки в расплаве в отношении 3,0:4,5:6,0 обусловливает изменение толщины в отношении 1:1,1:1,2. В других процессах увеличение времени выдержки в расплаве приводит к образованию столь толстого промежуточного сплава, что покрытия и покрытые изделия становятся негодными.
По своей структуре горячие покрытия состоят по крайней мере из двух слоев, отличных друг от друга, из которых внутренний представляет собой сплав типа интерметаллида, а наружный — металлическое покрытие. Интерметаллиды отличаются большой твердостью и хрупкостью, что сказывается на механических свойствах покрытых изделий, наружная поверхность представляет собой пластичное металлическое покрытие.
При погружении металла с более высокой температурой плавления в расплав металла с более низкой температурой плавления, например железа в медь, происходит расплавление подобно растворению соли в воде. Металл из твердого состояния диффундирует в расплав, а расплав диффундирует в металл. Таким образом, могут образоваться два и большее число сплавов различного состава. Редко случается, что образующиеся таким методом сплавы не мигрируют друг в друга, а сохраняют свой состав и между ними имеется резкая граница. Когда погруженный металл вместе с образованным в жидкой ванне сплавом выгружают из ванны, он удерживает на поверхности слой расплавленного металла, который затвердевает и образует наружное покрытие.
Относительная толщина слоя сплава при горячем методе покрытия бывает самая разнообразная. Например, при горячем лужении железа промежуточный сплав очень тонок, в то время как при горячем цинковании малолегированных сталей при повышенной температуре на долю образующихся промежуточных сплавов приходится большая доля всей толщины покрытия.
В простейших случаях процессы нанесения покрытий горячими методами осуществляются при помощи несложных приспособлений и емкостей для расплавленного металла. При высокотоннажном производстве для покрытия листов, непрерывной полосы, проволоки, труб и т. п. требуется механизированное оборудование не только для нанесения покрытия, но и для обезжиривания, травления, сварки, резки и т. д.


Защитные покрытия металлов