Прогрессивные технологии цинкования

Главная » Литература » Статьи » Прогрессивные технологии цинкования
Автор: Окулов В.В. к.т.н.

ООО "Арбат", Тольятти

ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЦИНКОВАНИЯ


В.В. Окулов

ООО «Арбат», г. Тольятти, РФ

Отечественная автомобильная промышленность в настоящее время переживает интересный момент. В настоящее время импорт легковых автомобилей превысил объем собственного производства. 
В этом нет ничего плохого, покупательная способность и благосостояние народа растут и собственное автомобилестроение не может удовлетворить запросы населения. 
Выход из ситуации видится в том, что в нашей стране объявлено о строительстве новых автомобильных заводов по производству зарубежных моделей автомобилей VW, Ford, Toyota, Nissan, GM и других. 
Сборка иномарок будет сопровождаться импортом комплектующих изделий с последующим освоением их производства в России по «западным» нормам и технологиям. 
Что касается импорта комплектующих, то здесь все понятно, а вот период освоения их производства в России будет нелегким и не скорым. По-видимому, будут закупаться лицензии и это в свою очередь потянет за собой импорт технологий, в том числе и гальванических. 
Отечественная гальванотехника должна адекватно реагировать на такую перспективу и быть готовой предложить соответствующие прогрессивные технологии. Сделать это будет непросто, даже если наши технологии будут не хуже импортных. Как правило, лицензионные технологии жестко предписывают, чем и как покрывать осваиваемые детали и узлы.
Руководство ОАО «АВТОВАЗ» также объявило о строительстве нового завода двигателей мощностью 450 тысяч в год и автомобильного завода с использованием прогрессивных технологических и конструкторских решений. Предполагается увеличить гарантированную коррозионную стойкость автомобиля до 10-12 лет против сегодняшних шести лет. В создании новых производств не исключено участие зарубежных компаний.
Соответственно, защитные покрытия для автомобильных деталей и комплектующих изделий также должны удовлетворять возросшим требованиям. Под прогрессивными технологиями следует понимать процессы, которые должны удовлетворять следующим основным требованиям:

    покрытия должны обладать высокими эксплуатационными свойствами, прежде всего, коррозионной стойкостью и приемлемым внешним видом;
    стоимость покрытий должна быть минимизирована;
      экологичность покрытий и процессов должна соответствовать международным требованиям, в частности, по запрету применения шестивалентного хрома и некоторых металлов в покрытиях.




Требования (часов в солевом тумане) к коррозионной стойкости защитных покрытий на основе цинка без CrVI показаны в таблице 1:
Из таблицы 1 видно, что отечественные нормы к коррозионной стойкости покрытий существенно уступают западным корпоративным требованиям и нуждаются в пересмотре в сторону их ужесточения. Надо подчеркнуть, что эти нормы распространяются на покрытия, не содержащие шестивалентный хром в пассивации и без дополнительной защиты пассивных пленок (без “top coat”).

Рисунок 1 позволяет наглядно обозначить сегодняшнее положение в отечественной гальванотехнике и видеть перспективу. В настоящее время подавляющие объемы цинкования выполняются по варианту «А». То есть, это обычное цинкование с шестивалентной хроматной пассивацией. Главные недостатки таких покрытий – потеря коррозионной стойкости при нагревании свыше 100ºС и экологическая неприемлемость пленок. С 2007 года такие покрытия запрещены в автомобилестроении. Замена хроматных пленок на хромитные, не содержащие шестивалентный хром, решают обозначенные проблемы и их применение обсуждалось неоднократно в нашем журнале «Гальванотехника и обработка поверхности». Трехвалентные пассивации типа («В») уже применяются некоторыми производителями автомобильных деталей. В варианте «В» покрытия удовлетворяют действующим нормам в отечественном автомобилестроении по коррозионной стойкости, однако, недостаточны для перспективы. Для усиления защитных свойств хромитных пленок применяют дополнительную защиту в виде органических или неорганических тонких уплотняющих пленок, которые наносятся как финишное покрытие («С»). Следующим шагом повышения коррозионной стойкости изделий являются покрытия из цинковых сплавов в сочетании с дополнительным уплотнением (тип «D»). Коррозионная стойкость таких покрытий превышает 700 часов в солевом тумане, что, более чем достаточно для современного автомобилестроения. Совершенно новым покрытие является цинк-ламельные покрытия (тип «Е»). Их коррозионная стойкость также превышает 700 часов, однако, не следует рассматривать данный вид покрытия, как полностью заменяющее традиционные гальванические покрытия. В вариантах «С», «D», «Е» покрытия соответствуют нормам западных автомобильных стандартов и могут служить ориентиром для отечественной гальванотехники. В ООО «Арбат» разработаны и производятся блескообразующие добавки и композиции для прогрессивных процессов цинкования, удовлетворяющих современным требованиям, а именно: - Цинкование в щелочном электролите НТЦ-Р, позволяющем получать блестящие цинковые покрытия, которые после хроматирования обладают высокими антикоррозионными свойствами – свыше 200 часов в солевом тумане до начала белой коррозии и 400 часов до коррозии основы. - Высоко блестящее цинкование из хлоридно-аммонийного электролита с добавками «Дипо-цинк А» и «Дипо-цинк В» Это достаточно хорошо известные и широко применяемые процессы типа «А». Покрытия из электролита НТЦ-Р и Дипо-цинк хорошо сочетаются и с трехвалентными пассивациями, сохраняя высокую коррозионную стойкость (покрытия типа «В»). Для трехвалентных пассиваций мы разработали и производим композиции для бесцветных («Хромит-1А») и радужных («Хромит-2А») пассивных пленок свободных от шестивалентного хрома. Хромитные пленки не теряют своей высокой коррозионной стойкости после нагрева до 120-150ºС (см. рис.2.). Композиции Хромит-1А и Хромит-2А выпускаются в виде раствора 10-ти кратной концентрации, что очень удобно в применении.


    разработан также процесс цинкования из щелочного электролита с легированием покрытия железом и черным трехвалентным пассивированием (покрытие типа «D»).
    Для покрытия термообработанных деталей автомобиля из высокопрочных сталей методом «механического» цинкования нами разработаны и производятся специальные химические композиции ЦМ-1А и ЦМ-2А.


При этом способе детали вместе со стеклянными шариками и цинковой суспензией в водном растворе загружаются во вращающийся барабан или колокол и при взаимодействии деталей, шариков и цинка формируется покрытие. «Механическим» способом можно получать тонкие (8-10 мкм) и толстые (30-50 мкм) цинковые покрытия (рис.3).

Важнейшей особенностью механического цинкования является отсутствие наводороживания и «водородного охрупчивания» деталей, свойственного электролитическому цинкованию. Более того, после механического цинкования некоторые физико-механические свойства покрываемой стали улучшаются (см. рис.4)


Большие высокопроизводительные установки для механического цинкования работают на Волжском автозаводе и в компании «Нева-найл» в С-т. Петербурге.

Механическое цинкование можно осуществлять и в однопозиционной колокольной установке, в которой последовательно выполняются операции подготовки поверхности и нанесения покрытия. Однопозиционную установку удобно использовать для цинкования крепежных деталей в небольших мастерских, где применение «традиционной» гальваники проблематично.

На рис.5-6 показан пример механического цинкования на пилотной установке в ООО «Арбат»

Таким образом, механическое цинкование расширяет диапазон применения защитных цинковых покрытий в машиностроении наряду с традиционным электрохимическим цинкованием.