Чтобы крепеж служил долго: что важно знать об антикоррозионной защите

Знаете ли вы, что ржавчина съедает до 10% мирового производства металлов? Для защиты от нее придумали антикоррозионные покрытия. Рассказываем, о свойствах и особенностях антикоррозионной защиты крепежных изделий.

Слова “ржавчина” и “коррозия” (лат. corrosio — разъедание) хорошо знакомы всем, кто имеет дело с металлическими изделиями. В среде, где есть вода и воздух, железо способно полностью разрушиться, превратившись в кучку рыжего порошка - и скорость этого превращения (годы или столетия) - только вопрос времени. Причем под воздействием высоких температур и содержащихся в воде солей этот процесс ускоряется в разы. Особо “достается” от ржавчины крепежным изделиям. Но “прикипевшие” гайки и “закисшие” болты, которые не отвернуть, - это только половина проблемы. Настоящая проблема - критическое снижение прочности самих изделий и разрушение конструкций. Крепеж без защитных покрытий в настоящее время используется очень редко. В антикоррозионной защите не нуждается только нержавейка и металлические детали, эксплуатируемые в отапливаемых помещениях с низкой влажностью.

Качественная антикоррозионная защита не сделает крепеж вечным, но существенно увеличит срок его службы, а значит, и само изделие прослужит дольше. Различают конструкционные, активные, и пассивные способы антикоррозионной защиты. К конструкционной защите относится легирование сталей, а именно введение в состав железных изделий добавок, влияющих на свойства материалов - хрома, никеля, кобальта, ванадия, титана и т. п. Так получается “нержавейка” (о свойствах и маркировках нержавеющего крепежа мы рассказывали в одной из предыдущих публикаций, поэтому повторяться не будем). Вместе с тем, такой способ защиты дорог и не универсален. Введение в железо легирующих добавок может приводить к существенному изменению свойств материалов: например, вместо ковкого и пластичного он может стать твердым и ломким. Активные и пассивные способы защиты заключаются в нанесении на поверхность материала защитных покрытий. Пассивные - просто образуют на поверхности материала защитные пленки, препятствующие доступ к нему кислорода. Активные - изменяют свойства материала, создавая слой, подавляющий электрохимические реакции. При комбинированной защите создаются многослойные составные покрытия.

Расскажем об основных антикоррозионных покрытиях крепежных изделий бытового и профессионального назначения.

Основные способы

Окрашивание - самый простой способ защиты крепежных изделий - монтажных пластин, головок кровельных саморезов и саморезов по металлу. При кажущейся простоте (покрасил и забыл) - это не самый надежный способ защиты. Покрытие, которое наносится на металл, должно быть атмосферостойким, иметь хорошую адгезию (“прилипаемость”) к металлу, герметизировать поверхность материала и соединения,препятствуя доступу кислорода к поверхности. Поэтому в состав лако-красочных покрытий для металла вводят антикоррозионные добавки и компоненты, улучшающие адгезию. Но почти любое лакокрасочное покрытие легко стирается и повреждается при сборке - в результате изделие остается без защиты. Поэтому окрашивание сегодня используется только как дополнительный способ защиты и улучшения декоративных свойств крепежа, имеющего какое-либо другое (основное) защитное покрытие - например, оцинкованное или фосфатированное. Чаще всего в производственных условиях окрашивание производят высокопрочными порошковыми красками, которые для полимеризации требуют кратковременного нагрева до высоких температур в покрасочных камерах.

Фосфатирование - горячая или холодная обработка металлов фосфорной кислотой, в результате которой на поверхности образуется защитная (солевая) пленка. Вместе с тем, фосфаты имеют низкую эластичность, не стойки к кислым и щелочным средам, хуже цинкования противостоят атмосферной коррозии. Классический пример фосфатированного крепежа - “черные” саморезы с промасленным фосфатным покрытием, напоминающим тефлон. Такие саморезы - идеальный крепеж для сухих помещений, но на открытом воздухе и в условиях повышенной влажности - начинает ржаветь.

Оксидирование стали, по сути то же самое, что и фосфатирование - это формирование на поверхности детали тонкой пленки окислов самого металла. В зависимости от способа формирования покрытия (электролиз, термический или химический), изделие может приобретать разные свойства, отичаться по твердости, стойкости к коррозии и истиранию. Оксидные и фосфатные пленки очень хорошо “прилипают” к низколегированным металлам, создавая с ними единую структуру на молекулярном уровне и при этом - хорошо удерживают частички смазки и любых наносимых сверху покрытий. В то же время, оксидные и фосфатные пленки - тонкие: они не увеличивают размеры метрического крепежа, поэтому посадочные места и диаметры крепежных изделий после такой обработки остаются неизменными, а при вкручивании покрытие не стирается. Собственная антикоррозионная стойкость у оксидированных покрытий выше, чем у фосфатированных, но не намного. Оксидные пленки образуются на поверхности разных металлов (олово, алюминий, цинк) и способствуют их защите от коррозии. Особенность оксидных и фосфатных пленок на поверхности железа в том, что они пористые, не препятствуют проникновению кислорода к металлу. Поэтому такой крепеж может “работать” только в легких условиях эксплуатации. Чтобы увеличить срок службы таких деталей, их промасливают (оксидная пленка пропитывается минеральным маслом), или гидрофобизируют - посредством нанесения на пористую поверхность органических или неорганических покрытий - например, из других, более коррозионно стойких металлов. Промасливание или гидрофобизация позволяют использовать оксидированный крепеж в среднетяжелых условиях, исключающих контакт с кислотами, щелочами, солями. В то же время, как и фосфатирование, оксидирование может стать основой для нанесения последующих защитных слоев.

Пассивация - это процесс создания защитной оксидной пленки на поверхности металлов. При этом вовсе не обязательно создавать на поверхности металла защитную структуру из того же металла. Возможно также нанесение гальваническим способом других металлов и покрытий (медь, латунь и т.п.).

Оцинковка (цинкование) - пожалуй, самый массовый и широко известный способ защиты от коррозии стальных изделий. Оцинкованное покрытие являет собой тонкий защитный слой цинка на поверхности металла. Защитная оксидная пленка цинка не пропускает кислород ник самому цинку, ни к металлу, расположенному под покрытием. Вдобавок железо является менее химически активным, чем цинк, металлом: в результате в гальванической паре “цинк - железо” последний принимает на себя окислительную реакцию. Поэтому даже при повреждении покрытия железо ржавеет не так быстро. Цинковое покрытие может наноситься разными способами. При горячем цинковании деталь просто кратковременно погружается в ванну с расплавленным цинком - это возможно только в условиях производства. При холодном цинковании на деталь, словно краска, наносится состав, содержащий частицы цинка (до 95%) с полимерными связующими. При электроцинковании (гальванический способ) - металла с цинкового электрода переносится на деталь под воздействием электротока в гальванической ванне.

Гальваническая обработка предполагает нанесение тонких металлизированных покрытий в гальванических ваннах, наполненных электролитом. Гальваническим способом на поверхность изделия может наноситься не только цинк, но также слои из других металлов (хром, медь, никель и т. п.). Особенность изделий, прошедших гальваническую обработку - гладкая однородная поверхность. При этом наращиваемый слой может быть достаточно тонким и не приводить к “заплыванию” резьбы на метрическом крепеже.

Комбинированные способы

Сегодня при производстве крепежа используются все перечисленные методы антикоррозионной защиты, а их сочетания - позволяют добиться многослойных защитных покрытий с улучшенными свойствами и декоративными свойствами.

Желтопассивированный крепеж - предусматривает нанесение поверх оксидированного слоя декоративного покрытия на основе медных сплавов. Такой крепеж имеет относительно золотистый цвет, благодаря которому широко используется в мебельном производстве и в интерьерных аксессуарах, но при этом - относительно невысокую коррозионную стойкость.

Дакромет (DACROMETS) - патентованное покрытие, являющее собой защитный барьер из чешуеобразных частичек цинка и алюминия, разновидность цинк-ламельного покрытия. Наносится в несколько этапов, включая гальваническую оцинковку и пассивацию с возможностью нанесения дополнительных покрытий.

Ruspert представляет собой также запатентованную технологию антикоррозионой обработки металлических поверхностей. Покрытие саморезов Ruspert состоит из трех слоев: металлического цинкового слоя, полимерного покрытия и термообработанного керамического слоя. Получается высокопрочное, устойчивое к повреждениям и коррозии покрытие.