Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Прочность сцепления цинковых покрытий в значительной степени определяет их защитные и механические свойства. Она прежде всего зависит от состава и свойств металла подложки, качества подготовки поверхности, а также строгого соблюдения заданных режимов цинкования. Для электролитического цинкования особенно важен начальный период электролиза, когда формируется структура и характер роста цинкового осадка. Чем больше проявляются силы межатомного взаимодействия покрытия с основным металлом, тем выше прочность сцепления. Обычно это наблюдается, когда поверхность подложки тщательно очищена от загрязнений и оксидов. В ряде случаев на прочность сцепления оказывают влияние особенности структуры основного металла, соотношение коэффициента линейного расширения металла подложки и покрытия. Покрытия с очень высокими внутренними напряжениями также отслаиваются от подложки. Практически все применяемые в промышленности методы цинкования обеспечивают достаточную прочность сцепления цинкового покрытия с основным металлом. При цинковании гальваническом и диффузионном связь покрытия с основой имеет химическую или металлическую природу и поэтому адгезия очень высока. Несколько ниже прочность сцепления металлизационных цинковых покрытий, у которых связь с подложкой осуществляется только за счет ван-дер-ваальсовых сил сцепления между шероховатой поверхностью основного материала и напыленным цинком.
Для определения прочности сцепления покрытий применяют качественные и количественные методы. К первым относятся методы полирования, изгиба, нагрева, нанесения сетки царапин; ко вторым — методы отрыва, отслаивания, распиловки, штифта.
Метод полирования
Этот метод чаще всего применяют для определения прочности сцепления электролитических цинковых покрытий. Поверхность покрытия полируют в течение 30—60 с при окружной скорости круга 20—30 м/с. Если на оцинкованной поверхности имеются участки с недостаточной адгезией, то выделяемое при полировании тепло вызывает отслаивание цинкового покрытия от подложки. Прочность сцепления конверсионных пленок на цинке (хроматных, фосфатных) проверяется путем протирки поверхности покрытия папиросной бумагой или белым каучуком. При неудовлетворительном сцеплении на каучуке или бумаге появляется желтое пятно.
Метод изгиба
Результаты этого метода позволяют одновременно судить как о прочности сцепления, так и степени эластичности покрытия. Сущность метода заключается и деформации оцинкованного образца на шаблоне (оправке) определенной кривизны. Обычно этот метод применяют для определения качества цинкового покрытия на листе, проволоке или трубах. Согласно ГОСТ 7118—78 «Сталь тонколистовая оцинкованная» прочность сцепления цинкового покрытия на листах толщиной 0,32—0,82 мм определяют путем загиба образца на 180° на справке той же толщины, а толщиной 0,9—1,5 мм — путем загиба на 90°.
Стальная оцинкованная проволока должна выдерживать плотную намотку в 8—10 витков вокруг стержня диаметром, равным 1—5 диаметрам проволоки в зависимости от условий эксплуатации проволоки. Об эластичности покрытия судят по появлению трещин в поперечном сечении покрытия, а о прочности сцепления — по наличию участков с отслоившимся покрытием.
Метод нагрева
Этот метод заключается в нагреве оцинкованной детали в течение 30—60 мин с последующим охлаждением на воздухе или в воде. Оцинкованные стальные, титановые детали нагревают до температуры 180—200 °С, магниевые — до 120—130 °С.
Метод нанесения сетки царапин
При испытаниях по этому методу на покрытие наносят сетку царапин на всю глубину покрытия параллельными линиями, расстояние между которыми равно десяти толщинам покрытия. Согласно стандарту 4292 (Великобритания) отслаивание покрытия внутри любого из нанесенных квадратов со сторонами по 2 мм недопустимо. Этот метод чаще всего применяют для контроля прочности сцепления металлизационных цинковых покрытий.
Метод отрыва
Этот метод также применяют только для контроля качества газотермических цинковых покрытий. Заключается он в отрыве покрытия под действием стягивающей нагрузки. При проведении испытания к покрытию специальным клеем приклеивают один или два цилиндрических образца (при испытаниях прочности сцепления двустороннего покрытия на полосе). Затем вокруг приклеенных цилиндров снимают полосу покрытия шириной 4—5 мм (рис. 211). после чего с помощью разрывной машины определяют усилие отрыва покрытия от основного металла. Основным условием точности определения адгезии этим методом является строгая перпендикулярность растягивающего усилия по отношению к поверхности покрытия.
Разновидностью этого метода является так называемый «метод штифта». В этом случае покрытие наносят па торец штифтов, диаметр которых составляет около 3 мм. Последние па скользящей посадке устанавливают заподлицо с плоскостью крышки приспособления (рис. 212), закрепляют в ней с помощью стопорных винтов. Затем крышку полируют до чистоты V7 и на нее наносят покрытие толщиной 200—300 мкм. Прочность сцепления покрытия рассчитывают по формуле:
где P — усилие отрыва, Н; r — радиус штифта, м; δ — прочность сцепления, Па.