Механическое цинкование

Механическое цинкование

Механическое цинкование — технология основана на способности, находящихся в непосредственном контакте металлов (чистых, неокисленных), обмениваться электронами, устанавливая металлическую связь. Микроструктура поверхностного слоя формируется в результате сложения двух составляющих процесса:
• механической,
• химической.
Процесс протекает на атомном уровне.

Механическое цинкование. Механизм образования цинкового покрытия

Метод основан на механизме интенсивного воздействия твердых предметов (стеклянных шариков) на обрабатываемую поверхность. Механическое цинкование протекает в специальной водной среде с добавлением цинкового порошка. Частицы цинка (высокодисперсные) находятся в рабочем растворе во взвешенном состоянии, что облегчает возможность захвата и переноса их. Сферическим предметам в результате вращения придается ускорение. Шарики, захватывая цинковую пыль, сталкиваются (ударяются) с обрабатываемой поверхностью. Кинетическая энергия ускоренных частиц при столкновении заставляет электроны цинка внедряться в кристаллическую решетку металлической основы, образуя адгезионную связь.

Для механического цинкования используется специальное оборудование (барабаны, колокола). В рабочее пространство последовательно загружаются
• детали для оцинковки,
• стеклянные шарики,
• химикаты (активирующие добавки, цинковый порошок).

Процесс протекает в кислой водной среде, при непрерывном вращении рабочего приспособления. Цинкование происходит при комнатной температуре. Для стимуляции процесса не используется дополнительный нагрев, как при горячем цинковании, или электроэнергия («бестоковый» метод покрытия), как при гальваническом покрытии.

Технологические особенности механического цинкования

Органические добавки приводят к формированию адсорбирующих пленок (толщиной до 100 мкм) на поверхности обрабатываемых деталей, увеличивают коэффициент смачиваемости, что способствует процессу обезжиривания обрабатываемых изделий. Регулятор скорости осаждения способствует формированию мелкозернистой структуры цинкового слоя, уменьшает разницу разброса по толщине.

Чтобы получить хорошее сцепление подложки с цинковым покрытием, на обрабатываемые изделия накладывается промежуточный слой более мягкого и электроотрицательного металла (меди и олова). Слой обладает хорошими адгезионными свойствами. Промежуточный слой формируется толщиной не более 1 мкм. В результате химического и механического взаимодействия происходит диффузия металлов вглубь основания с образованием металлических связей. В последующем это приводит к образованию равномерного покрытия и исключает процесс наводораживания (охрупчивания) цинкового слоя.

В процессе производства используют цинковый порошок с фрикционными размерами частиц от 5 до 15 мкм. Для получения равномерного покрытия цинковый порошок не должен слипаться. Специальные активирующие добавки способствуют поддержанию цинковой пыли в диспергированном состоянии. Экспериментальным путем установлено, чтобы получить цинковый слой с однородной микроструктурой, необходимо порошок и активирующие добавки вводить в рабочую зону небольшими порциями.

При вращении в спецоборудовании инертные тела приобретают ускорение, поэтому при столкновении их с частицами цинка происходит, захват микрочастиц, их пластическая деформация и перенос к обрабатываемой поверхности, с последующим образованием химических и металлических связей. Предметы переноса должны иметь сферическую форму, т.к. она наиболее обтекаема и не позволяет повредить изначальную геометрию обрабатываемой детали. Шарики для механического цинкования изготавливают из материала, который химически стоик и обладает высокими прочностными характеристиками. При сложной конфигурации обрабатываемой детали в рабочее пространство засыпают смесь сферических предметов (размеры шариков от 0,2 до 5 мм), чтобы получить возможность зацинковать труднодоступные места. Объем шариков приблизительно равен объему загружаемых деталей.

Толщина получаемого цинкового слоя находится в интервале от 5 до 15 мкм (в особых случаях до 25 мкм).

Преимущества механического цинкования

1. Отсутствие водородной охрупчиваемости поверхностного слоя.
2. Возможность нанесения равномерного защитного слоя на детали различной конфигурации.
3. Экономичность технологического процесса. Отсутствие дополнительных затрат, связанных с нагревом (горячее цинкование) и электроэнергией (гальванопокрытие).
4. Простота обработки отходов производства (нейтрализация сточных вод).
5. Высокие прочностные характеристики получаемого цинкового слоя.
6. Простота технологического цикла.