Крепеж и способы продления его долговечности
- Металлические покрытия
- Неорганические покрытия
- Антифрикционные покрытия
- Окрашивание порошковыми красками
Основная масса современных крепежных изделий из металла покрыта специальными защитными составами – для изоляции от негативных факторов окружающей среды. Незащищенный крепеж под воздействием перепадов температур и давлений, высокой влажности, неблагоприятного химического состава атмосферы подвергается коррозии и имеет весьма низкий срок службы.
Существуют следующие виды покрытий для крепежа:
- Металлические (цинковые, никелевые, кадмиевые и др.)
- Неметаллические (резиновые, пластмассовые)
- Антифрикционные (специальные твердосмазочные покрытия)
- Неорганические (окисные, фосфатные)
- Лакокрасочные (порошковые)
Покрытия обеспечивают механическую или электрохимическую защиту деталей. Первая достигается за счет изоляции материала от внешней среды, вторая осуществляется в результате осаждения компонентов металла в виде ионов при пропускании электрического тока через электролит.
Электрохимическую защиту поверхностей обеспечивают анодные покрытия, электродный потенциал которых в атмосферных условиях более отрицательный, чем у обрабатываемого материала.
Металлы, имеющие более положительный по сравнению с защищаемым материалом электродный потенциал, выступают в роли катодных покрытий. Они могут осуществлять только механическую защиту деталей при условии своей целостности.
Если слой такого покрытия нарушен (присутствуют поры и повреждения), под ним может распространяться коррозия.
Наибольшее распространение сегодня получили металлические, неорганические, антифрикционные и порошковые покрытия для крепежа, поэтому остановимся на них подробнее.
Металлические покрытия
Цинковые покрытия
В мировой практике широко применяется цинкование крепежа. Это обусловлено отличной природной стойкостью самого цинка и высокой анодностью защитного слоя, который он образует, при температуре до +70 °С (при более высоких температурах обеспечивается только механическая защита).
Цинковые покрытия получают различными методами, в результате они отличаются толщиной, строением, плотностью и другими свойствами. Горячее цинкование позволяет создавать более толстые защитные слои – от 50 до 150 мкм. Однако из-за невозможности точной регулировки этого параметра наблюдаются высокие потери металла, проблемы с качеством покрытия, изменение точных размеров крепежной детали.
При электролитическом методе покрытия экономия металла составляет до 50 %, при этом твердость полученного слоя и его однородность увеличиваются, обеспечивается высокая степень чистоты и химическая стойкость осажденного цинка. Однако в связи с тем, что толщина покрытия невелика (5... 35 мкм), может наблюдаться наводораживание и охрупчивание защищаемого металла.
Кроме того, оба метода цинкования – и горячий, и электрохимический – экологически небезопасны, поэтому для тех, кто их использует, актуальна проблема утилизации отходов.
В целях повышения коррозионной и механической стойкости цинковых покрытий их подвергают пассивированию или фосфатированию.
Чаще всего проводят так называемое желтое (хроматное) пассивирование, при котором оцинкованные изделия погружаются в раствор хромовой кислоты или ее солей. В результате соединения хрома и цинка образуется хроматная пленка желтого или зеленовато-желтого оттенка. Ее высокие защитные свойства практически не изменяются даже при механическом повреждении.
Фосфатирование цинковых покрытий на крепежных изделиях выполняется редко – в основном, при необходимости последующего окрашивания.
Кадмиевые покрытия
Кадмирование крепежа не слишком распространено по причине токсичности кадмия и его соединений.
По цвету, механической прочности и некоторым другим характеристикам кадмиевые покрытия близки к цинковым. Они так же могут подвергаться хроматированию и фосфатированию. В нормальных условиях защитные свойства кадмиевых покрытий ниже, чем у цинковых, однако при повышенной влажности или в присутствии большого количества водяного пара они очень эффективны, поэтому продолжают применяться и сегодня.
Никелевые покрытия
Никелевые покрытия применяются для механической защиты стального крепежа (являются катодным по отношению к стали). Для никелирования деталей используются специальные колокольные ванны или ванны барабанного типа с сернокислым никелем в качестве электролита.
Крепежные изделия с никелевым покрытием имеют привлекательный внешний вид, однако со временем могут потускнеть. В связи с невысокими антикоррозионными свойствами никеля он применяется чаще в декоративных, чем в защитных целях (например, для обработки элементов мебельной промышленности).
Неорганические покрытия
Фосфатирование
Для защиты стальных крепежных изделий, не требующих эстетичного внешнего вида, используется метод фосфатирования. В результате обработки деталей специальным химическим составом на их поверхности образуется фосфат железа, обладающий высокими противоизносными свойствами.
В зависимости от качества подготовки поверхности фосфатная пленка может иметь разную кристаллическую структуру. Лучшими считаются мелкокристаллические пленки, которые связаны с защищаемым металлом на молекулярном уровне. Фосфатная пленка легко окрашивается и имеет высокую маслоемкость.
После фосфатирования детали могут подвергаться дополнительной обработке (например, с помощью антифрикционных покрытий) в целях улучшения эксплуатационных свойств.
Оксидирование
Оксидное покрытие, которое заключается в формировании на поверхности изделия пленки окислов, по антикоррозионным, адгезионным и маслоемким свойствам схоже с фосфатным. После оксидирования стальные изделия, в зависимости от режима, в котором происходит процесс, приобретают серо-черные оттенки.
И фосфатирование, и оксидирование крепежных изделий без дальнейшей обработки оправданно только в легких условиях эксплуатации. Дополнительное промасливание или гидрофобизирование деталей позволяет им выдерживать средние и жесткие режимы работы.
Для того, чтобы крепеж был защищен в любых условиях, необходимо применять более эффективные средства их защиты, к которым относятся специальные антифрикционные покрытия.
Антифрикционные покрытия
Антифрикционные покрытия (АФП) – сравнительно новая разработка в сфере защитных материалов. Они могут применяться как самостоятельно, так и в комплексе с другими способами продления работоспособности крепежа – например, после фосфатирования.
Тонкий слой АФП, нанесенный на предварительно подготовленные поверхности, обладает отличной адгезией, высокими защитными и смазочными свойствами.
В России антифрикционные покрытия выпускает компания «Моделирование и инжиниринг». Вся линейка этих материалов имеет схожую композицию, составляемую твердыми смазочными веществами, связующими компонентами и растворителями, которые испаряются вскоре после нанесения.
Покрытия MODENGY характеризуются высоким сопротивлением сжатию и малым сопротивлением сдвигу, поэтому обеспечивают максимально низкий коэффициент сухого трения сопряженных поверхностей.
Композиционный слой, формируемый покрытиями MODENGY, представляет собой прочно сцепленную с основой полимерную матрицу, в ячейках которой расположены мелкодисперсные частицы твердых смазок. Они заполняют микронеровности, имеющиеся на поверхностях обрабатываемого крепежа, тем самым увеличивая их опорную площадь и снижая фрикционный износ.
Для крепежных изделий особенно эффективны покрытия MODENGY 1010, MODENGY 1011 и
Эти АФП обладают высокой химической устойчивостью, поэтому широко применяются на объектах нефтегазовой промышленности: в частности, при обработке металлоконструкций морских нефтедобывающих платформ, емкостного оборудования и пр.
Практика использования ПТФЭ-покрытий MODENGY доказала их уникальные свойства:
- Стабильный коэффициент трения
- Способность обеспечивать отличную антикоррозионную защиту крепежа
- Устойчивость к химически агрессивным средам: кислотам, щелочам, нефтепродуктам
- Противозадирные свойства
- Простота и технологичность нанесения
Выбор того или иного покрытия зависит от конструктивных особенностей крепежных изделий, условий их эксплуатации и решаемых задач.
Покрытия MODENGY для крепежа наносятся методами ручного или инструментального окрашивания на предварительно очищенные и обезжиренные поверхности.
Сильные загрязнения удаляются механическими способами, для дополнительной очистки и обезжиривания применяется Специальный очиститель-активатор MODENGY.
Окрашивание порошковыми красками
Практически все крепежные изделия могут подвергаться окрашиванию. Степень адгезии красок зависит от их вида, структуры поверхности детали, степени ее загрязненности и многих других факторов.
Наиболее эффективной технологией, позволяющей получать высококачественные декоративные и декоративно-защитные покрытия, является порошковое окрашивание.
Изделия с нанесенными на них пигментированными полимерными порошками, нагреваются и выдерживаются при заданной температуре несколько минут. Такой обработке подвергаются, в основном, кровельные саморезы. Окрашивание придает им высокую атмосферостойкость, позволяет иметь множество цветовых вариантов. Для удобства производителей и потребителей цвета саморезов кодируются по одной из существующих систем обозначения цвета.
При выборе того или иного способа защиты металлического крепежа следует учитывать, что свойства создаваемого покрытия будут зависеть от возможности его взаимодействия с материалом обрабатываемой детали.
Наиболее универсальный и эффективный способ продления срока службы крепежных элементов – применение антифрикционных покрытий MODENGY.
Они не требуют сложной и трудозатратной предварительной обработки, использования сложных технологий нанесения, но гарантируют качественную защиту поверхностей, подверженных трению и негативному влиянию внешних факторов.