Крепежные материалы оптом и в розницу
Инфо-центр
8 (423) 222-1-222
Главная > Статьи > Технологии

Покрытия крепежных изделий

В настоящее время крепежные изделия без покрытий применяются все меньше и меньше, т.к. кроме механического воздействия, могущего вызвать разрушение крепежа, металлы, из которых изготовлены крепежные детали, разрушаются при взаимодействии с окружающей средой – этот процесс называется коррозией. В зависимости от окружающих металл условий (температура, влажность, химический состав окружающей среды и т.д.) условия эксплуатации по подразделяются на легкие, средние, жесткие и очень жесткие.

Для защиты металлов от коррозии на них наносят различные покрытия. Кроме того, покрытия наносят для придания изделиям декоративного вида или создания специальных поверхностных свойств. Покрытия могут быть металлическими, неметаллическими неорганическими, порошковыми, лакокрасочными, пластмассовыми, резиновыми. Защитные свойства покрытий зависят от возможности взаимодействия материалов покрытий и детали.

Различаются две разновидности способов защиты – механический и электрохимический.

Механическая защита достигается за счет изолирования материала от внешней среды и эффективна только при отсутствии пор, заусенец и др. повреждений покрытия. Электрохимическая защита обеспечивается в том случае, если материал покрытия является анодным по отношению к защищаемому материалу и не зависит от пористости. Основным видом коррозии металлов является электрохимическая, возникающая в зоне контакта двух металлов, имеющих разный электрохимический потенциал. Возникающая при наличии влаги гальваническая пара приводит к постепенному растворению металла имеющего меньший потенциал. Покрытия, выполненные из материала, потенциал которого в данных условиях более отрицателен чем потенциал защищаемого металла, называются анодными. Анодными покрытиями для железа и его сплавов (сталь, чугун) являются покрытия из магния, алюминия, цинка, хрома. Такие покрытия при наличии пор и заусенец разрушаются сами, а защищаемый металл нет. Катодными называются покрытия, у которых потенциал более положителен, чем у защищаемого металла, для стали такими покрытиями будут: медное, никелевое, оловянное, свинцовое, серебряное, золотое. Понятно, что анодные покрытия обеспечивают как механическую, так и электрохимическую защиту, а катодные только механическую.

Цинк – самое распространенное антикоррозионное покрытие хорошо анодно защищает сталь в атмосферных условиях и в пресной воде при нормальных и низких температурах, но при высоких температурах, в агрессивных средах его потенциал меняется в сторону увеличения и может превысить потенциал железа. Кадмий образует катодное покрытие по отношению к железу в атмосфере или в пресной воде, но в морской воде кадмиевое покрытие является анодным. Следует помнить, что не всякое анодное покрытие и не во всех случаях оказывается удовлетворительным, т.к. оно само также не должно слишком быстро разрушаться. Так, например, цинковое покрытие, широко применяемое для защиты от коррозии в средних географических широтах, оказывается нестойким в тропическом климате. Причиной этого служит интенсивное растворение и смывание водой и влагой воздуха слоя солей цинка, образующегося на поверхности при коррозии. В результате этого происходит обнажение глубинных слоев металла, и скорость коррозии не замедляется.

Рассмотрим особенности и способы применения наиболее распространенных видов покрытий крепежных изделий. Для крепежных изделий применяются металлические (цинковые, кадмиевые, медные и т.д.), неметаллические неорганические (окисные, фосфатные), лакокрасочные покрытия. Из металлических покрытий в мировой практике наиболее широко в мировой практике применяются цинковые. Их широкое применение для защиты стальных и чугунных изделий обусловлено в основном двумя причинами. Первая – высокая природная стойкость самого цинка вследствие образования на цинке в коррозионной среде защитных пленок из продуктов коррозии, вторая – высокая анодность защиты при температуре до 70°С. При более высоких температурах цинк защищает сталь только механически. Защитные свойства цинковых покрытий определяется как их толщиной, так методом их нанесения. Цинковые покрытия, полученные различными методами, отличаются по равномерности, строению, плотности, составу и т.п. Горячий способ позволяет получить покрытие большой толщины (50...150 мкм), но эта толщина колеблется в значительных пределах и точная регулировка его невозможна. Отсюда высокие потери металла, порой недостаточное качество покрытия. На параметры основного металла (самой крепежной детали) горячая оцинковка практически не влияет, но размеры детали могут заметно измениться.

Экономия металла при гальваническом способе по сравнению с горячим способом доходит до 50%, высокая степень чистоты осажденного цинка обеспечивает повышенную химическую стойкость. В зависимости от условий эксплуатации толщина покрытия может быть от 5 до 35 мкм. Наиболее широкое применение при оцинковании получили кислые, сернокислые и щелочные цианистые ванны. Сернокислые электролиты применяются для покрытия изделий простой формы : листов, ленточной проволоки. В качестве анода применяются пластины из чистого металлического цинка (99,85 -99,9% цинка). С применением органических добавок осадки цинка становятся более мелкозернистыми и приобретают полублестящий серебристый оттенок. Цианистые электролиты применяют для покрытия изделий, имеющих сложную форму. При этом образуется мелкокристаллический осадок цинка, который обладает более высокими прочностными и защитными свойствами. Цинковое покрытие хорошо защищает стальную основу от коррозии, но само довольно быстро коррозирует в атмосфере, образуя рыхлый налет основных углекислых солей цинка.

Покрытие изделий кадмием производиться редко. Кадмий и его соединения очень токсичны, и во многих странах покрытие кадмием запрещено. Цвет, механическая прочность и ряд других показателей кадмиевых покрытий близки к цинковым. Защитные свойства кадмиевых покрытий в обычных условия ниже цинковых, но в морских условиях и при сильной конденсации водяного пара такие покрытия применяются и поныне. Никелевое покрытие является катодным по отношению к стали и защищает ее только механически. Для никелирования крепежных деталей применяют колокольные ванны или ванны с вращающимися барабанами с электролитом, основным компонентом которого является сернокислый никель. Никелевые покрытия имеют привлекательный декоративный вид (хотя со временем тускнеют), но снижают механические свойства стали и имеют малую коррозионную стойкость. В этой связи никелированные крепежные изделия – редкость, хотя и используется например в мебельной промышленности.

Для декоративных целей также может применяться на крепежных изделиях латунирование, в частности для деталей мебельного крепежа (шурупы, винтовые стяжки и др.), антикоррозионные свойства которого крайне низки.

Среди неметаллических покрытий для крепежных изделий (в том числе стальных шурупов) широко применяются оксидирование и фосфатирование. Фосфатирование используется для стальных изделий, не требующих декоративного вида, и заключается в обработке последних специальным химическим составом (соль Мажеф), в результате которой на поверхности стали, образуется фосфатная пленка (фосфат железа) с высокими защитными свойствами. В зависимости от качества подготовки поверхности детали пленка может иметь разную кристаллическую структуру. Наиболее высокими защитными свойствами обладают мелкокристаллические пленки. Фосфатная пленка очень хорошо связана с основным защищаемым металлом (на молекулярном уровне), обладаем отличной адгезией лакокрасочных и др. покрытий (хорошо окрашивается), имеет высокую маслоемкость. Дополнительная обработка повышает защитные свойства фосфатных пленок. Такая обработка производится в растворах хрома, промасливанием, гидрофобизированием или окраской. Промасливание обычно производится веретенным или авиационным маслом при температуре 100 °С, при этом существенно повышаются антикоррозионные и антифрикционные свойства детали. Гидрофобизирование заключается в создании дополнительно на поверхности деталей тонкой водоотталкивающей (гидрофобной) пленки. В зависимости от технологии подготовки поверхностей деталей, подвергаемых фосфатированию, и технологии самого процесса толщина покрытия может быть 2...15 мкм, а цвет детали – от светло-серого до черного.

Оксидирование заключается в формировании на поверхности изделия или детали пленки окислов. Оксидное покрытия по многим свойствам (антикоррозионным, адгезионным, мослоемким) близко к фосфатному. Цвет стального изделия после оксидирования в зависимости от режима процесса меняется от темно-серого до блестяще-черного. Считается, что по собственной антикоррозионной стойкости фосфатные покрытия превышают оксидные. Фосфатированные или оксидированные изделия могут применяться только в легких условиях эксплуатации, если эти покрытия подвергнуты промасливанию или гидрофобизированию – в средних и жестких. Для использования их в любых условия эксплуатации необходимо окрашивание.

Пассивация – процесс, осуществляемый на нержавеющих (предварительно оцинкованных) крепёжных материалах. - Способствует удалению неровностей и образованию лёгкой плёнки на поверхности , усиливающей антикоррозионные свойства оцинковки . Производится путём обработки деталей в растворах хромовой , цинковой , фосфорной кислоты или ее солей. В результате взаимодействия с оцинкованной поверхностью детали образуется защитная плёнка оксида хрома, цинка, фосфора – различают: жёлтое, белое, чёрное пассивирование - соответственно. Рассмотрим жёлтое пассивирование как наиболее применимое и качественное при производстве крепёжных изделий . В результате обработки оцинкованного изделия в растворе хромовой кислоты - образующаяся пленка представляет собой ряд соединений хрома и цинка. Защитные свойства хроматной пленки практически не изменяются даже при наличии на ней механических повреждений (царапин, рисок и пр.) После хроматного пассивирования покрытие приобретает зеленовато-желтую окраску с радужным оттенком.

Практически все крепежные изделия могут окрашиваться всеми распространенными красками, хотя качество адгезии может оказаться различным в зависимости от типа покрытия крепежа, вида краски, степени загрязненности окрашиваемого изделия и т.д. Среди шурупов, которые изготавливаются и предлагаются потребителю в окрашенном виде следует выделить кровельные саморезы, окраска которых должна сочетаться с цветом кровли и отвечать условиям высокой атмосферостойкости. Для окрашивания кровельных саморезов в настоящее время используются порошковые краски, которые наилучшим образом отвечают предъявляемым к окраске требованиям. Порошковая окраска – экологически чистая, безотходная технология получения высококачественных декоративных и декоративно-защитных полимерных покрытий. Покрытие формируют из полимерных порошков, которые наносят на окрашиваемую поверхность изделия. Затем изделие нагревают и выдерживают при заданной температуре несколько минут. Из-за относительно высокой температуры полимеризации окрашивают в основном металл и стекло. Последнее десятилетие происходит быстрое проникновение технологии порошкового окрашивания в сферы традиционных способов нанесения лакокрасочных покрытий. В мире сегодня окрашивают с использованием этой технологии примерно 15 % всех изделий подлежащих окраске, и это число увеличивается. Для удобства производителей и потребителей цвета саморезов кодируются по одной из существующих систем обозначения цвета. В мире существует несколько систем обозначения цветовых оттенков. Одной из распространенный в России систем является система цветов финской фирмы Rannila (RR), специализирующейся на производстве металлочерепицы и других кровельных материалов.

В связи со специализацией фирмы номенклатура известной системы RR сравнительно невелика. Более мощной и универсальной системой обозначений цветовых оттенков является система RAL. Ее разработал Немецкий Институт Гарантий Качества и Сертификации RAL. В 1927 году институт установил стандарт на цветовое пространство, разделив его на диапазоны и обозначив каждый цвет четырехзначным цифровым индексом, понятным разным областям промышленности. С тех пор по мере появления новых красителей стандарт неоднократно расширялся.

Примеры некоторых видов покрытий

DF_copy

mf_copy

Шурупы по дереву (ДФ) и металлу(МФ)

Покрытие фосфатированное или оксидированное с последующим промасливанием или без него.


mfk

Шурупы для крепления металлических профилей

МФК - покрытие фосфатированное или оксидированное с последующим промасливанием или без него.

МЦСК – покрытие оцинкованное.

dch

Шурупы по дереву ДЦШ.

ДЦШ– покрытие оцинкованное с последующим пассивированием (цинковой кислоте).

mcp
mcsp

Саморезы для крепления листового металла.

МЦП, МЦСП – покрытие оцинкованное.
yfz

Шурупы для крепления гипсоволоконных плит

УФЗ - покрытие фосфатированное или оксидированное с последующим промасливанием или без него.

yc

yj

Шурупы универсальные УЖ, УЦ.

УЦ – покрытие, оцинкованное с последующим пассивированием (цинковой кислоте).

УЖ-покрытие, оцинкованное с последующим пассивированием в (хромовой кислоте)


Возврат к списку


ВЛАДИВОСТОК

Инфо-центр +7 (423) 222-1-222

ООО "Анкер-ДВ" © 2013-2016 v2