Протокол расчетно-экспериментальной оценки показателей долговечности цинковых покрытий метизов, полученных методом горячего и диффузионного цинкования на основе результатов ускоренных коррозионных испытаний.
Испытательное оборудование и измерительные приборы стандартные, результаты измерений зафиксированы в журнале испытаний.
Испытания проводились с целью сравнения метизов с цинковыми покрытиями, полученных методом горячего и диффузионного цинкования по показателям коррозионной стойкости и долговечности.
Характеристика испытываемой продукции:
Объектом исследования служили метизы с цинковыми покрытиями, полученными методом горячего и диффузионного цинкования – далее образцы (ГОСТ 7798-70, ТУ У 25.5-31831164-002-2004 «Крепежные и другие изделия с термодиффузионным цинковым покрытием. Технические условия»).
Цель работы: сравнительная оценка метизов с цинковыми покрытиями, полученными методом горячего и диффузионного цинкования по показателям коррозионной стойкости и долговечности.
Метрологический контроль при проведении испытаний включал обеспечение установленной точности измерений, а также поддержание условий испытаний с помощью приборов регулирования и контроля требуемых параметров (температуры, влажности).
Испытания проводились согласно нормативных документов, представленных в таблице 1.
| Шифр нормативного документа | Название нормативного документа | Пункты, согласно которых проводились испытания |
| ГОСТ 9.304-84 | ЕСЗКС. Покрытия металлизационные. Обозначения, технические требования и методы контроля. | П.3.8 |
| ГОСТ 9.308-85 | ЕСЗКС. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний. | |
| ГОСТ 9.054-75 | ЕСЗКС. Консервационные масла, смазки и ингибированные пленкообразующие нефтяные составы. Методы ускоренных испытаний защитной способности. | П.1.5.2 |
| ГОСТ 9.908-85 | ЕСЗКС. Металлы и сплавы. Метод определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. | П.2.3 |
Сравнительные испытания на коррозионную стойкость и долговечность выполнялись на образцах, представленных на рис.1, рис.2.
Условия в помещении:
- Температура +18 С…+23С°
- Относительная влажность 76%
- Атмосферное давление 740 мм.рт.ст. (рис 1)
Тип и основные характеристики использованной измерительной техники и испытательного оборудования:
- Весы лабораторные с погрешностью ± 1мг
- Эксикатор по ГОСТ 6371-73
- Химические реактивы: раствор NaCl, SO2
- Гидростат Г-4
Порядок проведения испытаний.
Образцы взвешиваются и измеряется толщина цинкового покрытия.
Испытания проводились по двум методам (табл.2).
Таблица 2. Характеристика режима ускоренных коррозионных испытаний и образцов продукции.
| Метод1. Испытания на стойкость к воздействию переменной температуры, повышенной влажности и сернистого газа. | Метод 2. Испытания на стойкость к статическому воздействию жидкости (3% раствор натрия хлористого по ГОСТ 4233-77) | ||||
| ГОСТ 9.041-74 | ГОСТ 9.308-85 | ||||
| Размещение деталей в гидростате при температуре 6°С в течении 55±2 часов, с последующим помещением в камеру с диоксидом серы (SO2) с концентрацией SO250 г/м3 в течении 18 часов при температуре +18°С…+23°С | Размещение деталей в 3% растворе NaCl в течении 10 минут каждого часа с последующей выдержкой деталей на воздухе в течении 50 минут. Испытания в течении 8 часов ежесуточно. проводятся при температуре +18 °С…+23°С | ||||
| Образцы для проведения испытаний | |||||
| Наименование образцов | Количество, штук | Метод цинкования | Наименование образцов | Количество, штук | Метод цинкования |
| Болт и гайка | 9 | Горячее | Болт и гайка | 9 | Горячее |
| По 3 образца с одинаковой толщиной цинкового покрытия | 12 | Диффузионное | Болт и гайка | 11 | Диффузионное |
| Гайка | 2 | Диффузионное | Гайка | 2 | Диффузионное |
| Гайка | 7 | Горячее | Гайка | 7 | Горячее |
Испытания проводились в течении 70 циклов с промежуточными съемами после 28 и 50 циклов. Контроль коррозионных потерь цикла производился гравиметрическим методом.
Обработка результатов испытаний образцов осуществлялась по ГОСТ 9.908-85 п.2.3.
Внешний осмотр образцов производился ежедневно, до появления первых признаков коррозии с оценкой по 10-ти бальной шкале по ГОСТ 9.041-74 п.1.5.2.
Полученные экспериментальные данные представлены в таблице 3.
Таблица 3. Сравнительная таблица результатов испытания оцинкованных деталей.
| Метод цинкования | Гидростат + SO2 | 3% раствор NaCl | ||||
| 1 съем | 2 съем | 3 съем | 1 съем | 2 съем | 3 съем | |
| 1. Потеря массы на единицу площади, г/м2 | ||||||
| Горячее | 36,8 | 94,5 | 132,7 | 320,7 | 58,5 | 3,9 |
| Диффузионное | 9,6 | — | 16,8 | 143,5 | — | 26,3 |
| 2. Скорость коррозионного разрушения, г/м2*год | ||||||
| Горячее | 479,5 | 688,6 | 688,4 | 1254,4 | 1280,7 | 1460,8 |
| Диффузионное | 125,0 | — | 88,0 | 502,5 | — | 412,5 |
| 3. Уменьшение толщины цинкового покрытия, мкм/год | ||||||
| Горячее | 87,53 | 96,08 | 96,91 | 176,83 | 180,4 | 206,56 |
| Диффузионное | 17,60 | — | 12,38 | 79,21 | — | 58,05 |
Заключение
По результатам расчетно-экспериментальной оценки показателей долговечности цинковых покрытий метизов, полученных методом горячего и диффузионного цинкования.
Испытания проводились в соответствии с требованиями нормативных документов:
- Метод 1 — Испытания на стойкость к воздействию переменной температуры, повышенной влажности и сернистого газа, ГОСТ 9.041-74
- Метод 2 — Испытания на стойкость к статическому воздействию жидкости (3% раствор натрия хлористого по ГОСТ 4233-77), ГОСТ 9.308-85.
Потеря массы цинкового покрытия на единицу поверхности (потеря толщины покрытия) коответствует категории коррозии С5-1 (очень высокая промышленная) по требованиям Международного стандарта ISO 12944-2:1998 «Защита от коррозии стальных конструкций системами защитных покрытий. Классификация окружающей среды».
Экспериментальные данные, полученные в процессе ускоренных коррозионных испытаний, позволяют заключить:
- Показатели коррозионной стойкости, установленные по методу 1 для диффузионного цинкования выше в среднем на 50% по сравнению с коррозионной стойкостью покрытий, образованных горячим цинкованием.
- Показатели коррозионной стойкости, установленные по методу 2 для диффузионного цинкования выше в среднем на 25% по сравнению с коррозионной стойкостью покрытий, образованных методом горячего цинкования.
- Потери массы цинка и скорость коррозионного разрушения цинка в моделируемых средах для образцов с покрытием, нанесенным методом диффузионного цинкования меньше, чем образцов с покрытием, нанесенным методом горячего цинкования.
Расчетно-экспериментальная оценка срока службы защитных покрытий производится с учетом требований ГОСТ 9,303 и экспериментальных данных данного протокола испытаний.
Сравнительная характеристика методов цинкования
(1500 часов в камере соляного тумана)
Фото испытываемых образцов по окончании испытания
Горячее цинкование
Гальваническое покрытие
Термодиффузионное цинковое покрытие
