Анкер (нем. “якорь”) – вид крепёжного изделия для фиксации в плотном материале, например, бетонной стене. По внешнему виду и принципу работы анкер имеет много общего с дюбель-шурупом или дюбель-гвоздём. Анкерное крепление тоже имеет две части. Одна из них – стержень, который завинчивается или забивается. Вторая – распор, который и служит якорем. Если обе части металлические, то это мощная конструкция, обладающая высокой несущей способностью, выдерживающая большие нагрузки. Она может применяться для ответственных задач, надолго обеспечить надёжное крепление. При выборе важно обратить внимание как на механические свойства, так и на химическую стойкость металлического метиза. Коррозия способна свести на нет всю механическую выносливость и привести к разрушению металлического крепёжного узла. Коррозионная стойкость металлических анкеров определяется составом материала, из которого выполнено тело метиза, или покрытием. Как правило, при изготовлении такого крепежа заботятся о его коррозийной устойчивости. Но в некоторых случаях условия среды требуют больше предосторожностей и предъявляют особые требования к метизам. В статье рассмотрим основные технологии и характеристики готовой продукции.
Углеродистая сталь + внешняя обработка
Основной способ изолировать железо от окислителей и таким образом не допустить ржавчины – нанести на поверхность слой цинка. Его молекулы образуют с железом гальваническую пару и, будучи более активными, «принимают удар» реакции с окислителем на себя. Эффективность барьерного слоя зависит от того, каким методом произведено цинкование.
Гальваническая (электролитическая) оцинковка наименее устойчива. Слой тонкий (7-18 мкм) и пористый по структуре, что даёт возможность коррозии пробраться в глубину. Такие анкеры не рекомендуется устанавливать в уличных конструкциях, при большой влажности или присутствии агрессивных соединений. Улучшить свойства можно, пассивировав цинк на поверхности метиза (как правило, составом на основе хрома).
Термодиффузионная оцинковка – спекание поверхности метиза с порошковым цинком в специальной камере. Проблемы пористости у такого покрытия нет, возможная толщина начинается от 20 мкм и даже этого слоя хватает, чтобы обеспечить высокие защитные свойства. Покрытие получается прочным и стабильным, не скалывается и не отслаивается. Даже в местах, где происходит реакция, из плотных наслоений её продуктов получается дополнительный «панцирь». Однако это не самый дешёвый и технологически доступный метод.
Горячее цинкование – наиболее предпочтительная технология в сегодняшнем производстве металлических анкеров. По эффективности защиты она в разы превосходит гальваническую. Однако слой должен быть достаточно толстым (порядка 45 мкм). Иначе при нанесении возможны «проплешины». Вдобавок продукты коррозии такого покрытия имеют неплотную структуру и легко отделяются, поэтому если слой тонкий, то покрытие становится ненадёжным, скоро на этом месте сталь обнажится и образуется очаг коррозии. Горячая оцинковка двухслойная: снаружи это чистый цинк, а под ним – диффузионный железо-цинковый слой. И горячее, и термодиффузионное покрытие приемлемо для уличной эксплуатации, но желательно под крышей, коробом. Стойкость достаточная, чтобы перенести умеренную (нормальную) влажность, в том числе появление конденсата, слабоагрессивную среду.
Существуют альтернативные варианты, но ключевым компонентом в них также выступает цинк. Алюмоцинк (алюминий, кремний и цинк) разрушается значительно медленнее, чем горячая оцинковка. Присутствие пары алюминий-кремний здесь обеспечивает надёжную адгезию и повышает антикоррозийные свойства. Также могут применяться цинкнаполненные неэлектролитические покрытия, известные под торговыми названиями «Дельта», «Дакромет» и др. Они образуют тонкий (порядка 10 мкм) слой и показывают высокую эффективность за счёт хроматированных цинковых хлопьев. В цинкламельных модификациях нет хрома, а частички алюминия и цинка ложатся друг на друга по принципу черепицы. Базовый слой такого покрытия обеспечивает электрохимическую защиту, также может присутствовать барьерный внешний слой, который, в частности, позволяет избежать появления «белой ржавчины». Конкретные свойства сильно зависят от нюансов состава и количества слоёв. Они могут ощутимо превосходить обычную оцинковку по стойкости к корррозии, но недостаточно предсказуемы, поэтому требуется проверка свойств в условиях, сопоставимых с реальными. В целом к данной альтернативе обращаются, когда необходимо изолировать стальной метиз от изделий из других металлов или когда горячий способ по каким-либо технологическим причинам не подходит.
Коррозионно-стойкая сталь
Главным образом в производстве анкерного крепежа распространены два вида нержавейки: А2 и А4. Это аустенитная сталь, различающаяся составом легирующих добавок. Аустенитная структура оптимальна, поскольку в принципе устойчивее к коррозии, чем феррит или мартенсит, плюс почти не магнитится и обладает рядом механических и технологических преимуществ. Однако ключевым фактором для стойкости к коррозии является не столько кристаллическая структура, сколько химический состав. Российский аналог А2 – 08Х18Н10 (ранее записывалась как 0Х18Н10), по американской системе АISI – 304. Она содержит в среднем 18% хрома и 10% никеля. Оба элемента нужны для стабилизации структуры (аустенит распадается от тепла) и обеспечивают антикоррозийные свойства, образуя при контакте с окислителями пассивную плёнку, которая не позволяет коррозийным процессам добраться до железа. В первую очередь защитный барьер создаётся именно хромом. Однако под воздействием хлоридных соединений он может перейти в химически активное состояние, поэтому, несмотря на стойкость к общей коррозии, локальной нержавейка подвержена – щелевой, питтинговой (это «язвочки» на металлической поверхности).
А4 – 10Х17Н13М2 (AISI 316). Главным отличием является присутствие 2-3% молибдена, идущего в паре с титаном (0,6%). Титан (наряду с другими свойствами) снижает склонность стали к межкристаллитной коррозии (то есть к определённому способу её распространения – по границам зёрен). Молибден значительно повышает устойчивость пассивного слоя к хлоридам, а они входят в состав различных кислот, щелочей, солей.
На практике это означает, что анкеры из А2 справляются в атмосфере с высокой влажностью, или где присутствует сернистый газ (это производственные, складские помещения в ряде отраслей). Из А4 делают металлический крепёж, который подходит для использования в условиях близости к морской воде, в хлорированных бассейнах и подземных тоннелях, в промышленной агрессивной среде.
