Esošs korozijas aizsardzības līdzeklis cinka liešanas izstrādājumiem

TL;DR

Cinka lejšanas izstrādājumiem piemīt izcilīga iedzimta korozijas izturība, ko nodrošina stabila, aizsargājoša cinka oksīda kārta, ko bieži sauc par patinu un kas novērš sarkanās rūsas veidošanos, kas raksturīga dzelzs bāzes metāliem. Lai gan šis dabiskais barjeras slānis ir pietiekams daudzām lietojumprogrammām, tā izturību var ievērojami uzlabot īpašos vai agresīvos ekspluatācijas apstākļos. Uzlabota korozijas aizsardzība cinka lejšanas izstrādājumiem tiek sasniegta, izmantojot dažādas virsmas apstrādes metodes, tostarp pārklāšanu ar metālu, hromēšanas konversijas pārklājumus un pasivizāciju, kas nodrošina papildu aizsardzības slāņus pret vides radītajiem draudiem.

Cinka dabiskās korozijas izturības izpratne

Zincā lētās atkāpšanās pamatkorozijas izturība ir saistīta nevis ar inerci, bet ar dinamisku un aizsargājošu reakciju ar vidi. Atšķirībā no dzelzs saturošajiem metāliem, kas degradējas, veidojot porainu dzelzs oksīdu (sarkano rūsu), cinka sakausējumi sevi aizsargā, veidojot oksīdu. Kad cinka lēta detaļa tiek pakļauta gaisam, tās virsma reaģē ar skābekli, veidojot plānu, blīvu un cieši pieguļošu cinka oksīda kārtu. Šī sākotnējā kārta ir diezgan stabila un ievērojami palēnina turpmāko oksidāciju.

Laika gaitā šis cinka oksīda slānis turpina reaģēt ar mitrumu un oglekļa dioksīdu atmosfērā, veidojot sarežģītāku un vēl izturīgāku cinka karbonāta slāni. Šis kombinētais slānis, ko bieži sauc par patinu, ir neporains un līdz zināmai pakāpei spēj pašatjaunoties. Ja virsma tiek saskrāpēta, atklātais cinks vienkārši pārveidosies oksīdā un atkal izveidos aizsargbarjeru. Šis elektroķīmiskais process ir galvenais iemesls, kāpēc cinks daudzās lietojumprogrammās ir pārāks izvēles variants korozijas izturībai. Kā skaidro eksperti no Deco Products , šis mehānisms nozīmē, ka cinka daļas nerūsē tradicionālajā nozīmē; tās veido aizsargapvalku.

Tomēr šai dabiskajai aizsardzībai ir savas robežas. Lai gan cinka sakausējumi rāda lielisku darbību tipiskos iekštelpu un daudzos ārtelpu apstākļos, tie var laika gaitā degradēties, jo īpaši ilgstošas agresīvu apstākļu ietekmē. Saskaņā ar iegūtajiem atziņām no Dynacast , kamēr alumīnija sakausējumiem piemīt ievērojama spēja pašreģenerēties, cinks pakāpeniski sadalīsies. Tādēļ ir ļoti svarīgi saprast konkrētās vides izmaiņas, ar kurām saskarsies komponente, un noteikt, vai tās iedzimtā pretestība ir pietiekama vai arī nepieciešams uzlabojums, izmantojot sekundāras pabeigšanas procesu.

Biežākās korozijas draudi: izpratne par "baltās rūsas"

Kaut arī cinka liešanas izstrādājumi neveido sarkano rūsu, tie ir uzņēmīgi pret citu korozijas veidu, ko pazīst kā "balto rūsu". Šis fenomens ir bieža problēma inženieriem un dizaineriem, kuri strādā ar cinka sakausējumiem. Balta rūsa ir apjomains, balts, pulverveida nogulsnes, kas galvenokārt sastāv no cinka hidroksīda. Tā veidojas, kad cinka virsmas tiek pakļautas mitrumam, jo īpaši apstākļos, kad gaisa cirkulācija ir ierobežota vai vispār nav, kas traucē stabilai cinka karbonāta patinai pareizi veidoties.

Baltā rūsas ķīmiskā reakcija sākas, kad ūdens (piemēram, kondensāts, lietus vai mitrums) uzkrājas cinka virsmā. Bez pietiekama gaisa plūsmas, lai virsma izžūtu un tiktu nodrošināts oglekļa dioksīds, ūdens reaģē ar cinku, veidojot cinka hidroksīdu, nevis aizsargājošāko cinka oksīda un karbonāta kārtu. Tas bieži notiek, ja daļas ir cieši sakrautas, iepakotas vai glabātas mitrās, nepietiekami vēdināmās vidēs pārvadājumu vai noliktavu apstākļos. Ieķertais mitrums rada ideālu mikrovide, kurā veidojas šie baltie, pulverveida nogulumi.

Kaut arī baltā rūsa vizuāli ir neērta, tā bieži ir tikai virspusējs defekts un parasti nerāda strauju strukturālās integritātes zudumu tādā veidā, kā to dara sarkanā rūsa uz tērauda. Tomēr tā var pasliktināt daļas estētisko kvalitāti un, ja to neatstāj novārtā, var traucēt turpmāko pārklājumu vai pabeigumu uzklāšanai. Baltās rūsas novēršana galvenokārt ir pareizas apstrādes un uzglabāšanas jautājums. Galvenie profilaktiskie pasākumi ietver:

• Nodrošināt, ka detaļas tiek uzglabātas sausā, labi vēdināmā vietā.
• Izvairīties no tiešas saskares starp detaļām pārvadājot, izmantojot atstarpes vai piemērotu iepakojumu.
• Uzklāt pagaidu aizsardzības līdzekli, piemēram, pasivizācijas apstrādi vai konversijas pārklājumu, ja paredzēts, ka detaļas nonāks augstas mitruma apstākļos.

Saprotot baltās rūsas cēloņus, ir iespējams īstenot vienkāršas, taču efektīvas stratēģijas cinka liešanas izstrādājumu integritātes un izskata saglabāšanai visā to dzīves ciklā.

Pamatnorādījumi aizsargpārklājumiem cinka liešanas izstrādājumiem

Lai uzlabotu cinka dabisko korozijas izturību pieprasītākās lietojumprogrammās, var piemērot dažādas virsmas pārklājuma veidus. Šie apstrādes veidi ne tikai nodrošina papildu barjeru pret agresīviem elementiem, bet arī var uzlabot detaļas izskatu, nodilumizturību un citas funkcionālās īpašības. Atbilstoša pārklājuma izvēle ir atkarīga no ekspluatācijas vides, estētiskajām prasībām un izmaksu apsvērumiem. Galvenie paņēmieni ietver pārklāšanu ar metālu, konversijas pārklājumus un pasivizāciju.

Platīna ietver cita metāla plānas kārtas nanēsšanu uz cinka liešanas izstrādājuma. Dekoratīva hroma pārklāšana ir populāra izvēle, nodrošinot spožu, spoguļblāvo virsmu un lielisku izturību. Kā detalizēti aprakstīts autora Starptautisko cinka asociāciju , lai efektīvi aizsargātu pret koroziju, pirms pēdējā hroma slāņa ir svarīgi uzklāt pietiekamu biezumu vara un niķeļa pamatnes. Šis daudzslāņu sistēma rada izturīgu barjeru pret mitrumu un agresīvām vielām. Atkarībā no vajadzīgā rezultāta, pārklājumos var izmantot arī citas metālus, piemēram, niķeli un zeltu.

Hromāta pārveidošanas pārklājumi ir ķīmiska apstrāde, kas uz cinka detaļas virsmas veido plānu, želejveida plēvi. Šī plēve kļūst par virsmas neatņemamu sastāvdaļu un nodrošina lielisku aizsardzību pret koroziju, īpaši pret baltās rūsas veidošanos. Hromāta pārklājumi ir pieejami dažādās krāsās, tostarp caurspīdīgā, zilā, dzeltenā, olīvbrūnā un melnā, kas var kalpot arī kā pēdējais pārklājums. Tie ir arī lielisks gruntējums krāsai un pulvera pārklājumiem, ievērojami uzlabojot lipīgumu.

Pasivācija ir vēl viens ķīmiskais process, kas uzlabo korozijas izturību, no virsmas noņemot brīvo dzelzi un citus piesārņotājus, veidojot pasīvu oksīda kārtu. Kā to apraksta Diecastor , šis process ir ļoti efektīvs virsmas korozijas novēršanai un tīras izskata saglabāšanai. To bieži izmanto kā pēdējo soli, lai aizsargātu detaļas uzglabāšanas un transportēšanas laikā, vai kā patstāvīgu aizsargpārklājumu mazāk agresīvās vidēs.

Lai atvieglotu atlases procesu, šajā tabulā salīdzināti šie parastie aizsargpārklājumi:

Salīdzinošā analīze: cinks pret citiem liešanas sakausējumiem

Projektējot komponentu, pareizā materiāla izvēle ir pirmais un svarīgākais solis, lai nodrošinātu ilgtermiņa darbību un korozijas izturību. Lai gan cinka sakausējumi piedāvā lielisku īpašību līdzsvaru, ir lietderīgi tos salīdzināt ar citiem parastajiem liešanas materiāliem, piemēram, ar alumīniju un magniju.

Cinks pret alumīniju: Tiek uzskatīts, ka gan cinka, gan alumīnija sakausējumiem raksturīga laba korozijizturība, taču to panāk dažādos veidos. Kā jau minēts iepriekš, cinks veido aizsargplēvi. Arī alumīnijs veido aizsargājošu oksīda kārtu, kas ir ļoti efektīva un spēj pašreģenerēties. Saskaņā ar Compass & Anvil , alumīnija vieglums un spēja izturēt augstas temperatūras padara to par universālu izvēli. Cinks, savukārt, piedāvā labāku liešanas piemērotību, ļaujot izveidot plānākas sienas, ciešākas pieļaujamās novirzes un gludāku virsmas pārklājumu tieši no formas, kas var samazināt vai pat atcelt sekundāro apstrādes operāciju nepieciešamību. Izvēle bieži vien ir atkarīga no konkrētās lietojumprogrammas vajadzībām pēc izturības, svara, termiskajām īpašībām un precizitātes.

Cinks pret magniju: Magnijs ir vieglākais no visiem strukturālajiem metāliem, nodrošinot izcilienu izturības attiecību pret svaru. Tomēr tas nav dabiski korozijas izturīgs un parasti prasa aizsargpārklājumu vai aerosolu, lai novērstu galvanisko koroziju, īpaši mitrās vai jūras vides apstākļos. Cinks nodrošina daudz labāku dabisko korozijas izturību, tādējādi būdot vienkāršāka izvēle detaļām, kas pakļautas ārējiem apstākļiem bez papildu virsmas apstrādes.

Pieprasītās nozarēs, piemēram, automašīnu rūpniecībā, kur komponentiem jābūt gan izturīgiem, gan precīzi izgatavotiem, materiālu izvēle ir ārkārtīgi svarīga. Uzņēmumi, kas specializējas augstas veiktspējas komponentu ražošanā, piemēram, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , izmanto avanzētas procesu metodes, piemēram, karsto kalšanu, lai izgatavotu precīzi inženierijas risinājumus automašīnu daļām, kas atbilst stingriem kvalitātes un izturības standartiem. Viņu ekspertīze komponentu ražošanā – no prototipēšanas līdz masražošanai – uzsvērtas nepieciešamību saskaņot modernus materiālus ar sofistikētām ražošanas tehnoloģijām, lai sasniegtu optimālu veiktspēju.

Optimālas aizsardzības stratēģijas izvēle

Galarezultāt, lai sasniegtu vajadzīgo ilgmūžību cinka sakausējuma komponentam, nepieciešams visaptverošs pieeja. Lēmumu pieņemšanas process jāsāk ar rūpīgu analīzi par daļas paredzēto ekspluatācijas vidi. Komponentiem, kas izmantoti kontrolētās iekštelpu vidēs, cinka sakausējuma dabiskā korozijizturība var būt pilnībā pietiekama. Šādos gadījumos uzmanība jāpievērš tīram, kā lietajam beidzamajam apdarinājumam, kas var būt izdevīgākais risinājums.

Detaļām, kas pakļautas mitrumam, periodiskai mitrai vides ietekmei vai ārējiem atmosfēras apstākļiem, ir lietderīga papildu aizsardzības kārta. Hromāta pārveidojošais pārklājums vai pasivizācijas apstrāde nodrošina būtisku izturības uzlabojumu ar minimālām izmaksām, efektīvi novēršot baltā rūsas parādīšanos un saglabājot detaļas izskatu. Visagresīvākajās vidēs — piemēram, jūras lietojumos, rūpnieciskās vides ar ķīmisko vielu iedarbību vai komponentos, kam nepieciešama augsta nodilumizturība — visdrošākā stratēģija ir daudzkārtains pārklājuma sistēmas vai izturīgs pulvera pārklājums. Rūpīgi saskaņojot materiāla iedzimtās īpašības ar pielāgotu virsmas pārklājumu, inženieri var nodrošināt, ka cinka liešanas detaļas nodrošina izcilu veiktspēju un izturību plašā lietojumu jomā.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Vai cinka liešanas detaļas ir korozijizturīgas?

Jā, cinka sakausējumu die casting ir iedzimti pretošanās korozijai. Tie reaģē ar skābekli un oglekļa dioksīdu gaisā, veidojot stabīlu, neporainu aizsargkārtu, kas pazīstama kā patina. Šī kārta novērš sarkanās rūsas veidošanos un pasargā pamatmetālu no turpmākas korozijas. Lai gan šī dabiskā aizsardzība ir lieliska, to var pastiprināt ar pārklājumiem ļoti agresīvās vides apstākļos.

2. Kāda ir pretkorozijas metode, kas izmanto cinku?

Visbiežāk izmantotā pretkorozijas metode, kas izmanto cinku citu metālu (galvenokārt tērauda) aizsardzībai, tiek saukta par cinkošanu. Šajā procesā tērauda detaļa tiek pārklāta ar cinka kārtu. Cinks darbojas kā upurējošs barjeras slānis, korodējot pirmkārt, lai aizsargātu zemāk esošo tēraudu. Tas atšķiras no paša cinka die casting aizsardzības, kas balstās uz tā paša patinu vai pielietotiem virsmas pārklājumiem.

3. Kā var apturēt cinka aptumšošanos?

Cinka aptumšošanās ir tā dabiskā oksīda/karbonāta patinas veidošanās, kas padara sākotnējo spīdīgo virsmu matētu. Lai to novērstu estētisku apsvērumu dēļ vai lai izvairītos no baltā rūsas veidošanās, nepieciešama aizsargpārklājums. Caurspīdīgi lakieri, vaski, pasivizācijas apstrāde vai hromāta pārveidošanas pārklājumi var noslēgt virsmu no atmosfēras, saglabājot tās izskatu un pievienojot aizsardzības slāni.

4. Kādēļ cinks ir korozijai pretojošs pats par sevi?

Cinka iedzimtā korozijizturība rodas no tā elektroķīmiskajām īpašībām. Tam piemīt dabiska spēja veidot korozijas blakusproduktus — konkrēti cinka oksīdu un vēlāk cinka karbonātu —, kas veido pasīvu, cieši pieguļošu aizsargbarjeru uz tā virsmas. Šī patina ir stabila un ievērojami samazina turpmākas korozijas ātrumu, efektīvi aizsargājot metālu no vides faktoriem.