Конструкционные стали S235, S275, S355, S420 и их свойства
Конструкционные стали относятся к черным металлам и входят в группу низкоуглеродистых сталей. В этой статье мы рассмотрим области применения, механические…
Порошковое покрытие и оцинкование — два популярных метода защиты стали от коррозии. Оба способа широко применяются в лазерной резке и имеют свои преимущества. Несмотря на то, что оба метода обладают своими достоинствами, важно понимать, как каждый из них работает, чтобы выбрать наилучший вариант для вашего проекта.
Оцинкование, также известное как электроцинкование или электродепонирование цинка, — это процесс, при котором с помощью электричества на поверхность другого материала наносится тонкий слой цинка. В нашем случае речь идет о нанесении тонкого слоя цинка на стальную деталь.
Если вас интересует более подробное объяснение, читайте дальше. Процесс начинается с погружения куска цинка (анода) и стальной детали, которую необходимо покрыть (катод), в раствор ионов цинка (цинка, растворенного в жидкости с небольшим электрическим зарядом). Затем к цинковому аноду подается положительный заряд, а к стальному катоду — отрицательный. Небольшое количество анода цинка растворяется и притягивается к отрицательно заряженной стали. Эти ионы цинка перемещаются через раствор и образуют тонкий слой на поверхности стали. Толщина слоя может регулироваться различными факторами, такими как уровень заряда, время обработки, состав раствора и др.
Очень часто после оцинкования детали дополнительно проводят процесс хроматной пассивации. Цель этого процесса — укрепить внешний слой цинка. Суть процесса заключается в погружении оцинкованной детали в ванну, содержащую хроматы, соли и кислоту. За несколько секунд внешний слой цинка реагирует с раствором, образуя более прочную оболочку.
Процесс порошкового покрытия заключается в нанесении на материал (в нашем случае — сталь) очень мелкого сухого порошка с последующим нагревом детали до такой температуры, при которой порошок плавится и образует твердую оболочку.
Порошок обычно состоит из различных материалов, включая специальные полимеры, смолы и добавки, необходимые для получения желаемых свойств. Все компоненты смешиваются и измельчаются до тонкого порошка. Чтобы порошок прилип к стали, используется метод электростатического напыления: порошок заряжается, а покрываемая деталь заземляется. Когда порошок наносится на деталь, заряженные частицы притягиваются к ее поверхности — это напоминает, как надутый шарик, потертый о волосы, притягивает волосы благодаря противоположным зарядам.
После того как деталь покрыта порошком, ее сразу помещают в печь и нагревают, пока порошок не расплавится и не образует сплошной слой. После охлаждения деталь покрыта прочной полимерной оболочкой.
Когда речь заходит о защите стальных деталей от коррозии, каждый метод имеет свои плюсы и минусы. Прежде чем рассматривать оба способа, давайте разберемся, почему вообще происходит коррозия стали.
Коррозия стали чаще всего проявляется в виде ржавчины, или оксида железа. Существуют и другие виды коррозии, но речь пойдет именно о ржавчине. Ржавчина образуется, когда железо в составе стали (сталь содержит более 95% железа) вступает в реакцию с кислородом. Оксид железа значительно слабее самой стали и легко отслаивается от основы. Поскольку кислород содержится в воздухе, любые открытые участки стали со временем начнут ржаветь. На скорость коррозии влияют множество факторов. Например, влажность значительно ускоряет процесс, соли также сильно способствуют коррозии. Поэтому стальные детали, находящиеся рядом с морем, ржавеют особенно быстро.
Рассмотрим плюсы и минусы оцинкования и порошкового покрытия для защиты от коррозии.
Одним из главных достоинств оцинкования является то, что оно защищает сталь от коррозии сразу двумя способами. Первый — создание барьера между сталью и кислородом. Если кислород не попадает к стали, реакции не происходит. Этот принцип лежит в основе большинства методов антикоррозионной защиты.
Второй способ, которым цинк защищает от коррозии, еще интереснее. Цинк способен предотвращать ржавчину даже просто находясь рядом со сталью. Он быстрее вступает в реакцию с кислородом, чем железо, и расходует молекулы кислорода, не давая им добраться до стали. Это значит, что даже если цинковый слой поврежден и сталь оголена, цинк продолжает обеспечивать защиту от ржавчины.
Еще одно преимущество оцинкования — отличная адгезия покрытия к стали благодаря электродепонированию. Такой слой гораздо труднее отколоть или повредить.
Однако у оцинкования есть и недостатки. Оно не такое износостойкое, как порошковое покрытие: цинк легче поцарапать.
Поскольку цинк защищает сталь жертвуя собой (реагируя с кислородом раньше железа), его слой постепенно разрушается. Даже с хроматной пассивацией, которая замедляет реакцию внешнего слоя, со временем цинк будет израсходован. Скорость этого процесса зависит от условий эксплуатации: в благоприятных условиях это может занять годы или даже десятилетия.
Из-за высокой реакционной способности цинка, этот способ не рекомендуется для морских условий, где влажность и соль значительно ускоряют разрушение покрытия.
Главное преимущество порошкового покрытия — это твердая, инертная, почти пластиковая оболочка. Такая оболочка полностью изолирует сталь от внешней среды, которая могла бы вступить с ней в реакцию. Она практически не реагирует с окружающей средой, поэтому подходит для использования в агрессивных условиях: при воздействии химикатов, влаги и т.д.
Порошковое покрытие в целом образует очень прочную и толстую поверхность. Оно толще большинства других покрытий, включая цинковое. Часто используется для покрытия автомобильных дисков, потому что может выдерживать значительные механические нагрузки без повреждений.
Хотя порошковое покрытие образует прочную и герметичную оболочку вокруг стали, при повреждении покрытия и обнажении стали коррозия начинается немедленно. В отличие от оцинкования, порошковое покрытие не способно защитить сталь после повреждения слоя — коррозия будет быстро распространяться по незащищенным участкам.
Толщина покрытия, часто считающаяся преимуществом для защиты, может стать недостатком, если детали должны плотно совмещаться друг с другом.
В этой статье основное внимание уделено антикоррозионным свойствам оцинкования и порошкового покрытия, но это не единственный критерий выбора между этими двумя методами. Вот еще несколько факторов, которые стоит учитывать.
Внешний вид — вопрос вкуса, но нельзя не отметить, что ассортимент внешних эффектов порошкового покрытия значительно шире, чем у оцинкования. В оцинковании внешний вид формируется в процессе хроматной пассивации. Мы предлагаем три варианта: прозрачный, желтый и черный. Они придают детали цвет, но цвет не всегда получается ровным и однородным. Оцинкование также полупрозрачно, поэтому сквозь покрытие виден материал основы. Это значит, что на гнутых деталях могут быть заметны следы от матрицы гибки. Оцинкованные детали также не проходят дебурение, поэтому могут быть видны следы от резки и дефекты поверхности.
В случае порошкового покрытия это не так. Порошковая окраска — это полностью непрозрачное и более толстое покрытие, способное скрыть мелкие дефекты основы. Возможна также текстурированная поверхность, если это требуется для вашего применения.
Часто стальные детали сначала оцинковывают для защиты, а затем наносят слой краски или порошкового покрытия для получения нужного внешнего вида и дополнительной защиты. Цинковое покрытие — отличная основа для окраски или порошкового покрытия, но это требует дополнительной операции. SendCutSend пока не предлагает сочетание оцинкования и порошкового покрытия для одной детали.
Порошковое покрытие толще цинкового. Его слой может достигать нескольких тысячных долей дюйма. Это плюс для защиты от коррозии, но минус, если детали должны плотно совмещаться. Если вы покрываете детали порошком, которые должны точно подгоняться друг к другу, это необходимо учесть. Также стоит учитывать толщину покрытия при проектировании отверстий и небольших элементов. Ознакомьтесь с нашими рекомендациями по порошковому покрытию для подробностей.
Оцинкование практически не увеличивает толщину поверхности детали. Оно настолько тонкое, что даже резьбовые детали можно полностью покрывать цинком без ухудшения посадки резьбы. Порошковое покрытие резьбовых отверстий потребует их очистки после получения деталей. Наше вставное крепежное оборудование маскируется перед порошковой окраской и не требует последующей обработки резьбы.
Оцинкование проводит тепло лучше, чем порошковое покрытие. В зависимости от назначения детали, вам может понадобиться либо хорошая теплопроводность, либо изолирующий эффект.
Аналогично, оцинкование обеспечивает более высокую электропроводность, чем порошковое покрытие. В идеале электрические соединения делают на открытой, не покрытой поверхности, но цинковое покрытие обычно не мешает контактам. В случае порошкового покрытия между контактами могут возникнуть проблемы с проводимостью. Однако порошковое покрытие не должно использоваться в качестве полноценной электрической изоляции, если этого требует ваш проект.
При выборе наилучшего способа защиты стальных деталей, вырезанных лазером, от коррозии оцинкование и порошковое покрытие являются отличными вариантами. При выборе стоит учитывать множество факторов: как будет использоваться деталь, насколько важно точное совмещение, в каких условиях деталь будет эксплуатироваться, на какой срок рассчитана служба изделия.
Мы не можем сделать выбор за вас, но приведем несколько примеров, в каких случаях мы бы выбрали тот или иной способ.
В заключение можно сказать, что и порошковое покрытие, и оцинкование — отличные варианты финишной обработки, обеспечивающие высокий уровень защиты от коррозии. Порошковое покрытие доступно в различных цветах и придает деталям прочную полимерную оболочку, устойчивую к механическим воздействиям. Оцинкование, хоть и не столь долговечно и не позволяет получить такое разнообразие цветов, как порошковое покрытие, обладает уникальной способностью защищать стальную основу даже при повреждении покрытия.
