Одним из самый важных вопросов, который мучает всех строителей и мастеров, является быстрая коррозия крепежа. Это неизбежный процесс, сопровождаемый порчей внешнего вида и нарушением механических свойств, что обязательно приведет к разрушению строения или ухудшению его показателей безопасности. Для предотвращения этого нежелательного процесса были придуманы разные способы защиты крепления от ржавчины, а для более ответственных сооружение применяют метизы из нержавеющей стали.
Виды коррозий
Коррозия – это электрохимический процесс, возникающий в агрессивной среде в месте контакта двух разнородных металлов. При этом это исключительно гальваническое явление. Например, ржавчина будет развиваться на стальной арматуре в месте контакта с нержавеющим крепежом и в условиях повышенной влажности или сырости внутри бетона. Данная бара образует обыкновенный гальванический элемент, где сталь принимает на себя функции анода, поэтому на ней возникает ржавчина. Аналогичный процесс наблюдается при контакте алюминия с медью, где более активным является первый металл.
Казалось бы, есть гарантированное спасение от этого ужасного процесса – использовать крепеж из нержавеющей стали. Таким изделиям никакая защита не нужна. На самом деле в химическом составе таких материалов также присутствует железо, которое является химически активным компонентом. Буде отличаться степень порчи в зависимости от его доли в общей массе. Например, в ферритной марке его больше, чем в аустенитной или мартенситной, поэтому подвержена ржавчине в наибольшей степени.
В соответствии с действующим стандартом, коррозия, как вид повреждения стального крепежа, бывает 6-ти разновидностей:
- газовая – ржавчина на изделиях проявляется в определенных газовых средах;
- под напряжением – ржавчина и следы окисления появляются в агрессивной среде и под действием напряжения переменного или постоянного тока;
- контактная двух видов – при контакте с неметаллическим коррозионно-инертным материалом и металлами, у которых наблюдаются разные неизменные потенциалы;
- точечная – образования ржавчины на поверхности изделий небольшими локациями;
- атмосферная – химический процесс, при котором в условиях любого газа возникает ржавчина на крепеже.
Насколько нержавеющий крепеж является нержавеющим?
В местах с повышенной влажностью и вероятным риском образования сырости рекомендуется применять нержавеющий крепеж. Это метизы и фиксаторы, которые не подвержены коррозии или должны быть таковыми. Производители выпускают большой ассортимент подобных изделий:
- с цинковым покрытием;
- с цинком и пассивацией;
- нержавейка.
Крепежи с цинком
Нанесение на поверхность крепежных изделий цинка имеет ощутимый эффект. На нем образуется мощно защитное покрытие, которое способно выдерживать любые атмосферные влияния и контакт с несоленой водой. Это при условии, что изделие находится при нормальной температуре, так как она является катализатором многих химических реакций. Если среда станет агрессивной и вырастет температура, то потенциал покрытия растет и сталь под ним начинает коррозировать с последующим отслоением.
Невзирая на заявления продавцов о возможности применять оцинкованные болты и саморезы во влажности, делать это категорически не рекомендуется. При смене влажности и иных показателей цинк с металлом начинают взаимодействовать, что проявляется в виде ржавчины.
Для защиты крепежа слоем цинка применяют 5 технологий:
- гальваника;
- горячее цинкование;
- термическая диффузия;
- нанесение цинка механическим способом;
- нанесение цинк-ламельного покрытия.
Покрытие, наносимое методом гальваники, формирует на стальном изделии слой толщиной до 25 мкм.
Гальваника обладает некоторыми плюсами и минусами. К первым относится высокая скорость обработки крепежа, формирование тонкого слоя и равномерность. Минусы являются более существенными. В процессе гальваники молекулы водорода могут проникнуть в структуру стали, из-за чего возникает водородное охрупчивание. Кроме того, методика гальваники вредна для окружающей среды и персонала, а покрытие приобретает низкие адгезионные качества, из-за чего попавшие на крепления оксиды могут сильно повредить структуру защитной пленки. В процессе гальваники вводится хром, который повышает визуальные качества изделия. До 2007 года применяли 6-валенный, а после стали 3-валентный, так как первое вещество является сильно ядовитым.
В качестве электролита применяется щелочная ванна, содержащая до 20 гр. Na и 2 гр. оксида цинка. Данная смесь разбавляется 1 литром дистиллированной воды. Метод предназначен только для стальных деталей.
Болты и шпильки с классом прочности 8.8 после цинкования следует термически обрабатывать для выведения молекул водорода или применить другой способ защиты от коррозии.
Горячее цинкование
Технология заключается в окунании стального обезжиренного изделия в ванну с расплавленным цинком. В результате за один сеанс образуется неоднородный слой средней толщиной 25 мкм, местами до 150 мкм. Из-за этого подвергают такой обработке изделия с большими допустимыми отклонениями в геометрии, например, элементы стального водопровода или компоненты садовой мебели. Также этот тип покрытия можно применять для всех классов прочности и самовосстановление. На месте повреждения быстро образуется новая оксидная пленка.
К минусам горячего окунания стальных кронштейнов и прочих видов крепежей относится более высокая цена, ухудшение внешнего вида изделий и неравномерная толщина слоя. Все этик минусы указывают на необходимость выполнения дополнительной обработки до и после нанесения цинка.
Термическая диффузия
Надежной защитой от коррозии обладают невзрачные серые матовые крепежи. Защита от ржавчины нанесена методом диффузии в условиях высокой температуры. На изделие методом окунания в ванну с порошком или его напыления с электростатикой наносится слой цинка. Затем деталь подвергается нагреву до 260 градусов, в результате чего молекулы цинка проникают вглубь металла и создают прочную пленку. Это исключает образование микротрещин, на поверхности образуется прочный адгезионный слой и полное отсутствие наплывов. Во время выполнения нанесения порошка в воздухе летает мелкая цинковая пыль, которая вредна для человека. Технология сложна тем, что для ее реализации необходимо разогреть цинк до температуры образования пара свыше 4000 градусов в соединении с железом.
Нанесение цинк-ламельного покрытия
Многие производители применяют технологию защиты крепежа от коррозии цинк-ламельным покрытием. На поверхности стального изделия формируется слой толщиной от 4 до 100 мкм. Сначала на стальное изделие наносится тонкий базовый слой, затем несколько дополнительных. Процесс можно повторять для увеличения физических показателей и повышения прочности. Результирующее покрытие приобретает хорошие фрикционные, декоративные свойства. Этим материалом можно покрывать тонкие стальные пластины, которые в процессе монтажа будут гнутся. Тонкая пленка не трескается, предотвращая доступ внешней влажной среды к металлу. Слой формируется цинковыми чешуйками, который расположены параллельно друг к другу. Эта особенность и обеспечивает герметичность при изгибании.
Покрытие цинк-ламельным методом обладает многими плюсами:
- стойкость к коррозии, так как можно наносить большим слоем, повторяя процедуры;
- при нанесении тонким слоем сохраняется геометрия, не требуется выполнять дополнительную обработку;
- не происходит процесс водородного охрупчивания;
- выдерживает действие высоких температур;
- можно наносить покрытия с разным оттенком.
Невзирая на большое количество плюсов, есть и свои недостатки. Например, покрытие при малой толщине слоя может разрушаться при ударах. Также на поверхности невозможно выполнять протектирование.
Технология нанесения
Наносится цинк-ламельное покрытие при помощи специальных растворов. В его составе содержится большая доля цинка на 80% и 20% алюминия в сочетании с химическими компонентами, выполняющими связывающие функции. Наносится раствор 4-мя способами:
- галтовкой;
- в барабанах;
- при помощи центробежных машин;
- нанесение распылением в комбинации со статическим электричеством.
Этот тип защитного покрытия обладает высокой стойкостью к соляному туману, кроме того, способно выдерживать нагрев до 2000 градусов.
Механическое нанесение цинка
Для нанесения цинка на крепежи в больших партиях применяют механический способ. Он получил название метод «шерараждайзинга». Технология заключается в использовании порошкообразной смеси и барабанов. К особенностям метода относится применение барабанов повышенной герметичности, которые вращаются и мелкодисперсионный цинк равномерно оседает на поверхность изделия. Благодаря им метод считается наиболее экологически безопасным.
Сначала выполняют механическую очистку болтов, гаек, саморезов от любых загрязнений. Затем партию загружают в герметичный барабан вместе с инертным веществом и порошком из цинка. В результате механического соприкосновения мелких частиц с деталью происходит диффузия или частичное проникновение в структуру металла, образуя сверхпрочное соединение и сплошное покрытие. Одновременно с механическим контактом происходит нагрев до 450 градусов, из-за чего цинк сплавляется в сплошную неразрывную пленку.
