Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
При диффузионном цинковании в порошковых смесях можно использовать смеси двух видов.
Иногда применяют цинковый порошок, в который вводят либо хлористый аммоний, либо соляную кислоту (можно хлористый цинк). Хлористый аммоний добавляют в цинковый порошок в количестве 2% (по массе), а соляную кислоту из расчета получения в смеси не более 2% хлористого цинка. Полученную таким образом диффузионную смесь тщательно перемешивают, а затем просушивают в ящике без доступа воздуха при температуре не выше 400° С.
Широкое применение в промышленности нашли диффузионные смеси, состоящие из цинкового порошка с добавкой в него инертных материалов (окиси алюминия, шамота, кварцевого песка и др.).
Хорошие покрытия образуются при цинковании в порошковых смесях, состоящих из пусьеры с добавкой хлористого аммония.
Опыты с добавкой в пусьеру 1; 2 и 4% (по массе) хлористого аммония показали, что толщина слоя и внешний вид покрытия для всех смесей при одинаковых температуре и продолжительности цинкования одного порядка.
Процесс цинкования в указанных смесях можно проводить уже при 300° С. До 360° С покрытие образуется медленно и получается слой небольшой толщины. Этот слой имеет светло-серебристую поверхность и довольно пластичен. С повышением температуры до 420° С возникают более толстые покрытия светло-серого цвета с гладкой поверхностью, но более хрупкие. При 500° С покрытие оказывается несколько шероховатым. При этой температуре резко увеличивается толщина слоя покрытия, которое отличается удовлетворительными пластическими свойствами.
Для цинкования при еще более высоких температурах (600° С и выше) характерна большая скорость образования слоя покрытия. Однако структура такого покрытия крупнокристаллическая и оно очень хрупко.
Следует отметить, что цинкование при температурах выше 420° С в смесях из пусьеры с добавкой хлористого аммония (или HCl) приводит к частичному оплавлению порошковой смеси и образованию наплывов (иногда толщиной до нескольких миллиметров) металлического цинка на поверхности изделий.
Хорошие результаты достигаются при цинковании в диффузионных смесях, состоящих из пусьеры с добавкой инертных материалов.
Цинкование образцов из низкоуглеродистой стали (0,2% С) в порошковых смесях, состоящих из пусьеры разных заводов (одинаковой зернистости) с добавкой инертных материалов: окиси алюминия, речного кварцевого песка или молотого шамота в количестве 10, 15, 20 и 25% (по массе) дает практически одинаковые результаты.
С увеличением зернистости цинкового порошка увеличивается толщина слоя покрытия (при одном и том же режиме цинкования), но при этом ухудшается состояние его поверхности (изменяются цвет и степень шероховатости). Более резко это проявляется с повышением температуры процесса.
Лучшее качество поверхности обеспечивается при цинковании в смесях, состоящих из цинкового порошка зернистостью 0,104—0,147 мм и 20—25% инертных материалов (такой же зернистости).
При использовании смесей из цинкового порошка, разнородного по гранулярному составу (неразделенного на фракции), образуются более толстые покрытия, но с худшей поверхностью, чем при использовании смесей из пусьеры.
Для промышленного применения предпочтительнее диффузионные смеси из пусьеры (как более однородные по гранулярному составу) с добавкой 20—25% (по массе) окиси алюминия или речного кварцевого песка.
Как показали эксперименты, цинкование стали возможно и в порошковых смесях с большим количеством инертного материала (до 90% кварцевого песка). Покрытие при этом получается также сплошным, гладким, светло-серого цвета. Однако с увеличением в порошковой смеси инертных добавок заметно уменьшается толщина покрытия, т. е. замедляется скорость процесса цинкования.
Порошковые смеси от повторных применений становятся менее активными — снижается интенсивность цинкования. Это связано с расходом цинка на покрытие и постепенным его окислением. Химическим анализом свежеприготовленной и многократно (15 раз) использованной порошковой смеси (из пусьеры с добавкой HCl) установлено снижение содержания в ней металлического цинка с 90 до 70% и увеличение окиси цинка с 20 до 60%.
Изменение инстенсивности порошковых смесей определяли по толщине слоя покрытия при цинковании образцов из низкоуглеродистой стали (0,2% С). Использовали порошковые смеси различного состава. При этом в муфеле количество цинка в порошковой смеси во много раз превышало его расход на цинкование.
Результаты экспериментов приведены на рис. 18. Видно, что интенсивность порошковой смеси, состоящей из пусьеры с добавкой соляной кислоты, от многократного применения снижается и при пятнадцатом применении составляет всего 30% от первоначальной.
Интенсивность пусьеры с добавкой 15% кварцевого песка или молотого шамота вплоть до шестнадцатого применения остается практически без изменения. Такую устойчивость смесей можно объяснить меньшей окисляемостью цинка в смесях с инертными материалами и малым обеднением смеси при цинковании.
При большом расходе цинка на покрытие изделий интенсивность процесса снижается. Для сохранения постоянной интенсивности порошковых смесей при многократном их применении в случае большого расхода цинка целесообразно добавлять новые порции цинкового порошка в количестве 5—10% (по массе) в зависимости от расхода цинка на покрытие деталей.