газотермическое напыление цинка

Когда слышишь ?газотермическое напыление цинка?, многие сразу представляют себе какую-то универсальную волшебную панацею от коррозии. Мол, взял установку, нанёс слой — и деталь вечная. На практике же всё упирается в десятки нюансов, от подготовки поверхности до выбора именно цинковой проволоки, а не порошка, хотя и то, и другое подпадает под этот термин. Сам видел, как на одном объекте покрытие, сделанное, казалось бы, по всем стандартам, начало отслаиваться чешуйками через полгода, а на другом, где вроде бы и технологию нарушали, держится уже пятый год. Вот об этих подводных камнях и хочется порассуждать.

Что на самом деле скрывается за процессом

Если говорить грубо, газотермическое напыление цинка — это не один метод, а целое семейство технологий. Плазменное, дуговое, высокоскоростное газопламенное (HVOF) с цинковым порошком. Каждое — для своих условий. Чаще всего в полевых условиях, для крупных конструкций вроде опор ЛЭП или элементов мостов, используют именно дуговое напыление цинковой проволокой. Почему? Оборудование мобильнее, скорость осаждения выше, да и по деньгам часто выходит дешевле. Но здесь свой подвох: качество покрытия сильно зависит от стабильности дуги и чистоты проволоки.

Вспоминается случай на верфи, где нужно было защитить внутренние поверхности цистерн. Решили использовать порошковый метод, так как требовалась особая плотность покрытия. Но не учли, что влажность в отсеке была выше расчётной. В итоге адгезия получилась посредственной, пришлось фрезеровать и переделывать. Вывод простой: технологию нужно подбирать не под документ, а под реальные условия цеха или площадки. Иногда лучше потратить время на просушку и обезжиривание, чем потом демонтировать тонны металлоконструкций.

И вот ещё что. Многие заказчики требуют определённую толщину слоя, скажем, 150 мкм, и считают, что чем толще, тем лучше. Но при напылении есть понятие ?напряжённость покрытия?. Слишком толстый слой, нанесённый за один проход, может иметь внутренние напряжения и со временем потрескаться. Гораздо надёжнее наносить два-три более тонких слоя с разным направлением факела. Это увеличивает время работы, но радикально повышает ресурс. Этому, кстати, не всегда учат в теории.

Оборудование: не всё то золото, что блестит

Рынок установок для термического напыления сегодня переполнен. От дешёвых китайских агрегатов до швейцарских ?роллс-ройсов?. И здесь кроется ловушка для многих начинающих цехов. Купили недорогой аппарат, а он не может обеспечить стабильный расход газа или имеет ?плавающую? силу тока. В итоге покрытие ложится неравномерно, с непроплавами. Переделки съедают всю экономию.

По своему опыту скажу, что надёжность и повторяемость результата — ключевые параметры. Интересно было ознакомиться с техникой от компании ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования (сайт https://www.lijiacoating.ru). Они, судя по описанию, как раз профессионально занимаются разработкой и производством такого оборудования. Для меня важно, когда производитель не просто продаёт ?железо?, а понимает сам процесс. Например, их установки для дугового напыления, если верить описаниям, имеют системы точного контроля параметров, что критично для того же цинка. Цинк — металл с относительно низкой температурой плавления, его легко ?пережечь? или, наоборот, недоплавить, получив слабосвязанные частицы.

Один наш проект по защите элементов портовых кранов как раз провалился из-за старого, нестабильного оборудования. Покрытие визуально выглядело хорошо, но при контроле адгезии методом отрыва (тест на скотч — это ерунда, нужен именно отрыв) показало недопустимо низкие значения. Пришлось срочно искать подрядчика с современной техникой. С тех пор мы всегда требуем от поставщиков услуг или коллег по цеху техдокументацию на аппаратуру. Наличие у установки системы охлаждения проволоки, точного регулятора расхода газа и компрессора с осушителем — это уже полдела.

Подготовка поверхности — 80% успеха

Это аксиома, о которой все знают, но которую многие упорно игнорируют в погоне за сроками. С цинком это особенно жёстко. Напыление на плохо очищенную сталь — это деньги на ветер. Абразивоструйная очистка до степени Sa 2? или Sa 3 — обязательна. И речь не просто о пескоструйке, а о правильном абразиве. Дробь чугунная или стальная колотая даёт отличный якорный профиль. Но если после очистки поверхность пролежит даже в относительно чистом цехе несколько часов, на ней уже образуется тончайшая плёнка окислов. Для цинка это смертельно.

Идеальный вариант — это когда струйная камера или установка находятся в непосредственной близости от поста напыления, и деталь передаётся сразу. На одном из заводов по производству металлоконструкций видел грамотно организованную линию: дробеструйка -> инспекция -> немедленное напыление. Интервал между этапами — не более 20 минут. Адгезия на таких изделиях была близка к идеальной.

Ещё один тонкий момент — обезжиривание. Кажется, что после дробеструйки жира быть не может. Но если деталь перед этим резали или сверлили с использованием СОЖ, масло может глубоко проникнуть в поры металла. Струйная очистка его лишь ?запечатает? внутри. Поэтому обезжиривание растворителем — обязательный предварительный этап, который нельзя пропускать. Сам попадал впросак, когда пренебрёг этим для, казалось бы, чистой с проката балки. Результат — локальные отслоения.

Контроль качества: не доверяй, а проверяй

Толщиномер — это хорошо, но мало. Микрометр или магнитный толщиномер дают лишь цифру. А что под этим слоем? Контроль адгезии — вот что отделяет кустарщину от профессионализма. Самый наглядный, хоть и грубый метод — простукивание. Звук при простукивании глухой, отслоившийся участок слышен сразу. Но для ответственных объектов этого недостаточно.

Нужен тест на отрыв (pull-off test). Берётся специальный грибок, который наклеивается на покрытие, а затем отрывается динамометрическим ключом. Норма для качественного цинкового покрытия — обычно от 5 МПа и выше. Помню, как мы проводили такие испытания для покрытия на опорах ветрогенераторов в прибрежной зоне. Там требования были завышенные — минимум 8 МПа. Добились этого только подобрав особый режим напыления с предварительным подогревом поверхности газовой горелкой до 80-90°C. Без подогрева цифры были на грани.

И, конечно, визуальный контроль под лупой. Нужно искать признаки непроплава, крупные поры, ?апельсиновую корку?. Хорошее газотермическое напыление цинка даёт однородную, слегка шероховатую матовую поверхность. Блеск — часто признак перегрева. Всё это требует тренированного глаза и опыта. Не стесняйтесь делать контрольные образцы-свидетели перед началом работы на самой детали.

Где это действительно работает, а где — пустая трата средств

Цинковое покрытие — не вечное и не для всех сред. В сухой атмосфере оно служит десятки лет, работая как протекторная защита. Но в условиях постоянного контакта с морской водой, сильными кислотами или щелочами, или при температурах выше 400°C, его ресурс резко падает. Цинк просто растворяется или окисляется. Для таких случаев нужно смотреть в сторону алюминия, никель-хромовых сплавов или керамики.

Отличный пример эффективности — это защита внутренних поверхностей резервуаров для технической воды или наземных трубопроводов. Там нет агрессивных химикатов, но есть конденсат и кислород. Цинк там работает идеально. А вот для дымовых труб, где есть горячие кислотные газы, это будет выброшенными деньгами. Видел попытку напылить цинк на заслонки в системе отвода дымовых газов котельной. Через три месяца от покрытия не осталось и следа.

Поэтому диалог с заказчиком должен начинаться не с цены за квадратный метр, а с вопроса: ?А в каких условиях будет работать изделие??. Часто технолог на заводе просто следует устаревшим нормативкам, не вдаваясь в суть. Наша задача как специалистов — подсказать, будет ли здесь эффективен именно цинк или стоит рассмотреть альтернативу. Иногда, кстати, эффективнее и дешевле оказывается комбинация — например, газотермическое напыление тонкого цинкового подслоя для протекторной защиты и последующая покраска для барьерной. Но это уже отдельная большая тема.

Вместо заключения: мысль вслух

Технология газотермического напыления цинка — мощный инструмент. Но, как и любой инструмент, она требует умелых рук и понимания, где и как её применять. Это не магия, а физика и химия. Успех кроется в деталях: в чистоте проволоки, в сухости сжатого воздуха, в температуре в цехе, в квалификации оператора, который чувствует процесс. Никакое, даже самое продвинутое оборудование, вроде того, что делает ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования, не сработает само по себе. Оно лишь даёт возможность. А реализовать её должен человек, который знает, зачем он это делает и что хочет получить в итоге. Главное — не бояться экспериментировать на образцах, делать выводы из ошибок и не принимать на веру красивые картинки из каталогов. Реальная практика всегда сложнее и интереснее любой инструкции.