Электродуговая металлизация

литературы

на сегодняшний день способов
антикоррозионной защиты. Технология электродуговой
металлизации позволяет сегодня существенным

образом
продлевать сроки эффективной эксплуатации
металлоконструкций, защищая их от агрессивного воздействия
окружающей среды и механических повреждений. Материалы, срок
службы покрытия, технология и методы контроля определены
ГОСТами 9.304–87, 28.302–89, 28569–90 СНиП 2.03.11–85, РДГМ
01–02 и прочими отраслевыми стандартами РФ. Металлизация
позволяет добиваться не простого косметического эффекта, а
реально защищать любые конструкции в условиях разных сред.

нанесения мелких частиц
металла, нагретого каким либо способом до
расплавления, и распыленных

газом, на поверхность
детали. Металлизация в основном используется для
декоративных целей, для заделки трещин и пор в
корпусных деталях и реже — для восстановления
деталей. Процесс является высокопроизводительным и
экономичным, позволяет наносить покрытия от долей
миллиметра и до нескольких миллиметров, не вызывает
тепловых деформаций (деталь нагревается не свыше
200ºС).

в зону нагрева, где расплавляются, подхватываются и распыляются струей инертного

газа или воздуха на частицы размером от 3 до 300 мкм , которые со скоростью 150-300 м/сек ударяются в специально подготовленную (рваная резьба, канавки, пескоструйная обработка, анодно-механическая обработка и др.) поверхность детали, где расплющиваются и заклиниваются в неровностях поверхности с образованием молекулярных связей. Величина молекулярных связей между частицами больше, чем между частицами и деталью, поэтому слабым участком является недостаточное сцепление покрытия с деталью. При полете частица окисляется и закаляется, вследствие этого покрытие имеет большую твердость и хрупкость. Из-за этого , а также особой подготовки поверхности к металлизации покрытие, имея хорошую износостойкость (поры пропитываются маслом, а поверхность имеет высокую твердость) , не может работать в условиях знакопеременных нагрузок. Для сравнения, усталостная прочность покрытия, нанесенного металлизацией в 15-20 раз ниже, чем у электролитических покрытий. Использование некоторых приемов ( плазменный нагрев поверхности до температуры сплавления металла и частиц, шовная электроконтактная сварка,…) дает возможность применять металлизацию в производстве.

Рис.1 Схема электродуговой металлизации.

подаются с одинаковой скоростью, между ними возбуждается электрическая дуга, металл

плавится, газ распыляет металл и подает частицы металла к детали. Электродуговая металлизация - это высокопроизводительный процесс, однако разбрызгивается металла до 40-60%

Современные технологии газотермического напыления позволяют защитить металлические
конструкции, сооружения, изделия и различные детали из металла от губительного воздействия
атмосферных осадков, агрессивных сред и увеличить срок их службы в несколько раз. Основными
преимуществами металлизационных покрытий являются протекторные свойства, высокая
твердость, высокая адгезия и возможность нанесения в полевых условиях.
Значительное место среди металлоконструкций, работающих на воздухе и подверженных
коррозии, занимают различные емкости и резервуары, опоры контактной сети, судовые
надстройки, копры шахт, опоры стальных конструкций, металлические узлы и стальные
конструкции электростанций, стальные ограждения и др. В морской воде коррозии наиболее
подвержены буровые и добывающие платформы, корпуса судов, портовые и одводные
сооружения. Подземные сооружения, трубопроводы, также подвержены коррозии.
Одним из наиболее эффективных способов защиты металлов от коррозии считаются
газопламенная и электродуговая металлизация распылением. Процесс металлизации известен
давно, и начиная с 50-х годов прошлого столетия, широко применяется для антикоррозионной
защиты металлоконструкций. Это доказанная и отработанная технология защиты от коррозии
поверхностей стальных конструкций и изделий из металлов и сплавов.
Процесс металлизации распылением заключается в непрерывном плавлении металла,
распылении его на мельчайшие частицы и нанесении на подготовленную методом абразивно-струйной обработки
поверхность. Попадая на металлизируемую поверхность, частицы деформируются, нагромождаются друг на друга
и образуют металлизационное покрытие слоистого строения (Рис. 1). При этом температура изделия в ходе
напыления не превышает 120 °С.

и под действием молекулярных сил и носит в основном механический

(адгезионный) характер.

Рис.2.
Процесс образования металлизационного покрытия.

Основными недостатками металлизации считались ранее большая пористость, недостаточная адгезия и значительные потери металла при распылении (приводящие к высокой цене). Однако современные установки напыления позволяют снизить пористость до 5-7%, обеспечить коэффициент использования материала свыше 70%. Адгезия напыленного металла многократно превышает адгезию лакокрасочных и полимерных композиций. Для дальнейшего повышения плотности и уменьшения проницаемости покрытий используются разнообразные пропитки, стойкие к воздействию агрессивных сред, а также окраска. Стоимость нанесения металлических покрытий уже с сравнима со стоимостью качественных полимерных покрытий.

мусором, выносимым водой. Применение металлизационных покрытий позволяет отказаться от припусков

на коррозию, станций электрохимзащиты.
Металлизацию с последующей окраской, используемые для защиты стальных металлоконструкций, называют комбинированными покрытиями, представляющие собой двухслойные системы, нижний слой которых получен металлизацией, а верхний – нанесением лакокрасочного покрытия. Срок службы комбинированных покрытий за счет синергии существенно выше, чем сумма сроков службы каждого слоя в отдельности, поэтому их следует применять для долговременной защиты от коррозии стальных конструкций, которые будут эксплуатироваться в средне- и сильноагрессивных средах внутри зданий, на открытом воздухе и под навесами, а также в жидких органических и неорганических средах.

конструкций от коррозии и разрушения. В то время, как гальванические

покрытия и цинкование, качественное лакокрасочно или полимерное покрытие возможны только в заводских условиях, металлизационные покрытия можно наносить как в заводских условиях, так и в полевых трассовых условиях, на монтажной площадке (Рис. 2).

Рисунок 3 Металлизация стальных мостовых конструкций в полевых условиях.

на стальные конструкции и изделия, являются цинк, алюминий и их

сплавы. Цинковые покрытия являются коррозионностойкими в морской воде и в условиях морской атмосферы. Наибольшее влияние на скорость коррозии цинка в индустриальной атмосфере промышленных городов оказывает содержание в ней окислов серы, а также других веществ (например, хлора и паров соляной кислоты), образующих с цинком гигроскопические соединения.
Алюминий по своим химическим свойствам очень активен, но в присутствии окислителей быстро покрывается защитной пленкой, резко понижающей его химическую активность. Коррозионная стойкость алюминия зависит от условий, в которых происходит коррозия и регулируется, в основном, стойкостью защитной окисной пленки к среде. Алюминий стоек в горячей и морской воде.

цинком безопасен, так как электродный потенциал цинка отрицательнее алюминия, следовательно,

цинк, растворяясь, электрохимически защищает алюминий. Покрытия из алюминия находят также широкое применение для защиты железа и стали против газовой коррозии.
Цинк и алюминий образуют плотный слой продуктов коррозии, по объему значительно больший, чем металл, из которого они образовались. Цинковое покрытие находящееся длительное время в воде, покрывается плотным слоем окиси карбоната или гидроокиси цинка; поры закупориваются продуктами коррозии (Рис.4). Такое покрытие со временем значительно увеличивает свою коррозионную стойкость.
Немаловажным фактором считают протекторные свойства металлизационных покрытий из алюминия, цинка и их сплавов. Поврежденное место на покрытии за счет гальванического эффекта затягивается ионами алюминия или цинка, предохраняя материал подложки. Наиболее активным с точки зрения протекторной защиты считается сплав алюминия и магния (AlMg5).

47 различных систем защитных покрытий только алюминиевое и цинковое покрытия,

нанесенные методом газотермического напыления, отработали 20 лет без повторного нанесения и сохранили более 99,5% сплошности. Оказалось, что сталь не подверглась коррозии ни в одном из тех мест, где были возможны качественная подготовка поверхности и нанесение металлизационного покрытия.
Все перечисленные факторы позволяют считать металлизационные покрытия наилучшим выбором для ответственных металлоконструкций, подверженных коррозионному воздействию, по соотношению цена/качество.

Рисунок 5 Цинк-алюминиевое покрытие металлоконструкций.

Антикоррозийные покрытия наносят, главным образом, металлизационными аппаратами

проволочного типа (установки для нанесения порошковых материалов используются реже). Принцип действия металлизационных аппаратов проволочного типа основан на том, что металл в виде проволоки непрерывно подают в аппарат, там он плавится газовым пламенем или электрической дугой, и затем распыляется сжатым воздухом на мельчайшие частицы, которые наносятся на поверхность. Принципиальная схема работы металлизатора представлена на рисунке 6.
Металлизационный слой наносится на открытые поверхности конструкций, при возможности направления струи расплавленного металла под углом от 45 до 90°.
Поверхность, предназначенная под металлизацию, должна быть подготовлена, до степени Sa 2,5, т.е. аналогично качественной подготовке под покраску.

Рисунок 6. Схема работы металлизатора

покрытиями. Эта технология особенно широко
применяется в США, Новой Зеландии, в

Великобритании.
Основными причинами применения именно металлизационных покрытий
являются:
долговечность;
высокая антикоррозионная стойкость металлизационных покрытий;
отсутствие деформации изделий при нанесении;
мобильность металлизационных установок и возможность нанесения защитных покрытий в полевых условиях;
высокая производительность процесса;
высокая адгезионная прочность металлизационных покрытий (в сравнении лакокрасочными покрытиями);
высокие пластические характеристики металлизационных покрытий.
Все вышеперечисленное позволяет эффективно применять
металлизационные покрытия для защиты стальных конструкций емкостей,
топливных резервуаров, трубопроводов, оборудования используемого в
тепловых сетях, нефтяной и химической промышленности, шельфовых буровых
платформ.

обработки - М: Политехника, 1988. -265 с.
2. Каменичный И.С Краткий

справочник технолога-термиста - М: Оборонгиз, 1963. -298 с.
3. Лахтин Ю.М., Рахштадт А.Г.Термическая обработка в машиностроении - М: ОЛМА-ПРЕСС, 1980. -426 с.
4. Сальников С.П. Краткий справочник машиностроителя - М: Машиностроение, 2001. -312 с.
5. Соломенцева Ю.М. Основы автоматизации машиностроительного производства - М: Машиностроение, 1999. -361 с.
6. Шаврин О.И. Технология и оборудование термомеханической обработки деталей машин - С-П: Символ-Плюс, 1996. -502 с.