Цинкование, порошковая окраска, анодирование — какое покрытие выбрать

Как работают четыре покрытия

Покрытия различаются не только материалом, но и тем, как слой связан с основой и куда он растёт.

Горячее цинкование

Деталь после обезжиривания, травления и флюсования окунают в ванну с расплавленным цинком. На границе со сталью образуются сплавные слои железо–цинк, сверху — слой чистого цинка. Такое покрытие держится на основе прочнее краски и защищает кромки.

ГОСТ 9.307-2021 нормирует минимальную толщину в зависимости от толщины стали. Для нецентрифугированных изделий:

Мелкие детали и крепёж цинкуют в корзинах с центрифугированием — для них в стандарте свои, меньшие нормы. Предыдущая редакция, ГОСТ 9.307-89, ещё встречается в старых чертежах: при новом заказе ссылайтесь на действующую.

Что учесть конструктору

• Отверстия для слива и выхода газов. Замкнутые полости — трубы, коробчатые сечения, двойные стенки — должны пропускать раствор и цинк и выпускать воздух. По данным American Galvanizers Association, влага, запертая в полости или в нахлёсте, в ванне мгновенно превращается в пар, давление может разорвать изделие. Отверстия располагают в самых высоких и самых низких точках при погружении; размеры и схему согласуйте с цинковальным заводом.
• Нахлёсты и плотные стыки. В щель попадает травильный раствор, который потом выходит пятнами и подтёками. Сварку лучше вести сплошным швом.
• Коробление. Тонкий лист и несимметричные сварные конструкции ведёт при нагреве в ванне. Симметрия, одинаковая толщина элементов и рёбра снижают риск.
• Резьба и посадки. Слой в десятки микрометров не оставляет места в стандартной резьбе. Внутреннюю резьбу обычно нарезают или прогоняют после цинкования, у крепежа под горячий цинк зазор в резьбе увеличивают, как правило за счёт гайки. Точные посадочные поверхности обрабатывают после покрытия или маскируют.

Гальваническое цинкование

Цинк осаждается из электролита током, слой получается тонкий и ровный, размеры детали меняются мало. После цинкования поверхность почти всегда хроматируют — отсюда радужный, бесцветный или чёрный оттенок.

Толщину выбирают по условиям эксплуатации — по ГОСТ 9.303-84, и указывают минимальной, в микрометрах, прямо в обозначении. Для деталей с метрической резьбой приложение 1 к ГОСТ 9.303-84 связывает шаг резьбы, рекомендуемое основное отклонение резьбы и минимальную толщину покрытия: от 3 мкм для самых мелких шагов до 12 мкм для шагов 2–6 мм.

Порошковая окраска

Порошок наносят электростатическим распылением на заземлённую деталь, затем оплавляют и полимеризуют в печи. Типовые технологические процессы — подготовка поверхности, нанесение, отверждение, контроль — описывает ГОСТ 9.410-88. Толщину слоя задают по документации производителя порошковой краски и условиям эксплуатации.

Что учесть:

• Подготовка решает всё. Окалина, ржавчина и масло под краской — причина отслаивания. Для стали — абразивная очистка или фосфатирование, для оцинкованной стали и алюминия — своя конверсионная подготовка.
• Точки подвеса. Деталь вешают на крючок, и в этом месте краски не будет. Предусмотрите технологическое отверстие в незаметном месте.
• Маскирование. Резьбу, посадочные отверстия, контактные площадки под заземление и места сварки после покраски закрывают заглушками и термостойким скотчем. Укажите их на чертеже.
• Кромки. На острой кромке слой тоньше. Скругление или фаска повышают стойкость.

Анодирование алюминия

При анодировании оксид не наносят сверху, а выращивают из самого алюминия. Часть слоя уходит вглубь от исходной поверхности, часть выступает наружу — поэтому размер детали меняется, и для точных поверхностей это надо учесть в допусках. У металла образуется тонкий барьерный слой, выше — пористый. Поры можно окрасить, после чего их закрывают наполнением.

ISO 7599:2018 задаёт классы толщины анодного покрытия буквами AA и числом — минимальной средней толщиной в микрометрах:

Анодный оксид — диэлектрик. Места электрического контакта, заземления и резьбу, если в ней важен размер, маскируют. Если поры окрашивают, учтите: по ISO 7599 некоторые красители требуют класса AA 20 и выше.

Как указать покрытие в чертеже и заявке

ГОСТ 9.306-85 задаёт порядок записи обозначения: способ обработки основы (если нужен), способ нанесения, материал покрытия, минимальная толщина в микрометрах, дополнительная обработка. Примеры:

Для порошковой окраски в заявке пишут цвет по каталогу (например, RAL), степень блеска, фактуру, условия эксплуатации и толщину, если она задана заказчиком.

Чек-лист для заявки:

1. Покрытие обозначением по стандарту и номер стандарта.
2. Поверхности, которые не покрываются, — резьбы, посадки, контактные площадки.
3. Места подвеса и технологические отверстия — допустимы или нет, где.
4. Требования к контролю: толщина, адгезия, внешний вид.
5. Для горячего цинка — подтверждение, что полости вентилируются.

Покрытие увеличивает массу: для логистики и расчёта нагрузок её можно добавить к массе детали из калькулятора массы металла. Проверка размеров после покрытия — в статье «Измерительный инструмент: штангенциркуль, микрометр, калибры».