Как подобрать шуруп к дюбелю

Содержание

Как подобрать шуруп к дюбелю

Одним из наиболее распространенных видов сложносоставного крепежа является комбинация дюбель-шуруп. Она применяется для крепления различных деталей, предметов, элементов конструкций к поверхностям твердых строительных материалов — бетона, кирпича, стеновых блоков, природного камня. Узел крепления состоит из двух элементов — пластикового или металлического дюбеля, который вставляется в заранее просверленное в основании отверстие, и шурупа, вкручиваемого в дюбель. При вкручивании шурупа происходит распирание боковин дюбеля, возникает сила трения между его наружной поверхностью и поверхностью стенок отверстия. В результате крепеж надежно удерживается в отверстии, выдерживая значительные эксплуатационные нагрузки.

Правильное использование этого способа крепления позволяет получать надежные соединения с большим сроком службы. Одно из главных условий состоит в правильном подборе элементов крепежа, которые должны быть совместимы друг с другом и подходить под конкретные условия использования. Например, перед выполнением работ нужно определиться какой шуруп использовать для дюбеля 8 мм, под дюбель 6 мм или под другой используемый типоразмер.

Материал изготовления дюбелей

Большинство дюбелей сейчас изготавливается из полимерных материалов. Это объясняется их низкой стоимостью и достаточно хорошими эксплуатационными качествами.

Основными материалами для производства дюбелей являются:

  • Полиэтилен. Материал легко деформируется, не разрушаясь при этом. Характеризуется малым весом и повышенной химической стойкостью. Выдерживает отрицательные температуры до −40 °C. Минус полиэтилена состоит в том, что со временем он растрескивается и теряет эксплуатационные качества.
  • Полипропилен. Отличается значительной твердостью, устойчивостью к износу и повышенным температурам. Из-за слабой морозостойкости материала применение фиксаторов из полипропилена ограничено установкой внутри помещений. При эксплуатации пробки могут растрескиваться, особенно при воздействии температурных перепадов.
  • Полиамид (нейлон). Пластик с повышенной устойчивостью к износу и механическим воздействиям. Наиболее распространенный материал для изготовления дюбелей. Фиксаторы из нейлона отличаются прочностью и служат дольше по сравнению с крепежом из других видов пластика.

Помимо пластика, дюбели делают и из металла. В том числе выпускают крепеж из оцинкованной углеродистой стали, нержавейки, латуни. Металлический дюбельный крепеж отличается более высокой прочностью и жесткостью, что позволяет выдерживать повышенные эксплуатационные нагрузки. Однако металл уступает пластику в способности к деформации без разрушения. Кроме того, металлические дюбели стоят существенно дороже.

vidy-dubelej

Как выбрать дюбель правильно

Чтобы определить, какой дюбель выбрать под 8 шуруп, необходимо учитывать не только размерные характеристики крепежа, но и его конструкцию, которая определяет область применения крепежа. Выпускаются разные типы дюбельных элементов по конструкции.

Основными можно назвать следующие виды дюбелей:

  • Полипропиленовый универсальный. При вкручивании шурупа дюбельный материал наматывается на него. Хорошо подходит для работы с разными материалами, включая кирпич, бетон, натуральный камень.
  • Распорный универсальный. Тоже производится из полипропилена. Имеет распорки, которые раздвигаются при вкручивании шурупа, удерживая деталь внутри отверстия.
  • Нейлоновый. Подходит для работы с любыми материалами. Надежно удерживается в отверстии при помощи специальных распорных усиков.
  • Дюбель-гвоздь. Пробка из полирпилена или нейлона со стальным забивным гвоздем. Позволяет быстро выполнять крепление профильных элементов, обрешеток, листовых, плитных материалов.
  • Для гипсокартона. Может изготавливаться из пластика или из металла. Металлические элементы не требуют предварительного сверления для установки.
  • Дюбель-бабочка. Также применяется для монтажа в гипсокартон и разные пустотелые материалы.
  • Дюбель-зонтик (грибок). Имеет круглую шляпку значительного диаметра с перфорацией. Применяется для обшивки стен теплоизоляционными материалами — пенополистиролом, минеральной ватой и т. д.
  • Юстировочный. Применяется для монтажа конструкций обрешетки. Конструкция крепежного элемента предусматривает возможность юстировки — регулировки высоты крепления относительно поверхности основы.
  • Дюбель-хомут. Изготавливается из нейлона, в форме петли с удлиненными ножками, которые вставляются в монтажное отверстие. Используется для открытой прокладки кабеля по поверхности стены или плиты перекрытия.

При комплектации монтажного узла необходимо подобрать диаметр и длину как дюбеля, так и самореза, а также глубину просверливаемого отверстия. В первую очередь подбирается дюбель по диаметру и длине. Чем больше размер детали, тем большую нагрузку выдерживает крепеж. При небольших нагрузках можно использовать фиксаторы малых диаметров — 4 мм и 5 мм. Дюбели диаметром 6 мм, 8 мм подходят для средних нагрузок, диаметром 1 мм и 12 мм можно использовать при значительных эксплуатационных нагрузках. Для сильно нагруженных монтажных узлов применяют дюбельные элементы диаметром 14 мм и 16 мм.

ustrojstvo-djubelja

Кроме этого, нужно выбрать, каким сверлом сверлить монтажное отверстие. Сверло подбирается в соответствии с типоразмером дюбеля — их номера должны совпадать. Важно, чтобы пробка достаточно туго погружалась в отверстие, дабы обеспечить надежность крепления, исключить прокручивание и выпадение дюбеля. При выполнении отверстий большого диаметра в бетоне, кирпиче и других материалах рекомендуется первоначально работать сверлом меньшего диаметра с ударным режимом. После этого отверстие рассверливается до нужного диаметра сверлом штатного размера без ударного режима.

Классификация шурупов

Ключевое значение для формирования надежного и устойчивого соединения имеет правильный подбор шурупа. Для монтажа, как правило, используются шурупы или саморезы с потайной, полупотайной головкой. Реже применяют метизы с полукруглой или шестигранной головкой. Вид головки подбирается исходя из типа и конструктивных особенностей деталей, закрепляемых на поверхности основания.
Ключевым параметром при выборе является диаметр шурупа, который подбирается в зависимости от диаметра дюбельного элемента. Если выбрать метиз меньшего размера, он не сможет достаточно распереть дюбель при вкручивании, что не позволит создать надежно соединение. Слишком толстый саморез просто не получится вкрутить.

Подбор диметров выполняется следующим образом:

  • Для дюбельного элемента 4 мм — шуруп 2 мм.
  • Под дюбель 5 мм — саморез от 2 мм до 3 мм.
  • Под дюбель 6 мм — саморез от 3,5 мм до 4,5 мм.
  • В дюбель 8 мм принимают шуруп от 4,5 мм до 5,5 мм.
  • В дюбель 10 нужен шуруп от 5,5 мм до 6,5 мм.
  • Под дюбель 12 мм — шуруп от 6,5 мм до 8,5 мм.
  • Для дюбелей 14 мм подбирается саморез диаметром от 0,5 мм до 10,5 мм.
  • Для дюбельных элементов диаметром 16 мм используются саморезы диаметром от 10,5 мм до 12,5 мм.

Важно подобрать длину устанавливаемого самореза. При вкручивании недостаточно длинного метиза дюбель не будет раскрыт полностью. В результате он не зафиксируется надежно в монтажном отверстии, будет проворачиваться. В этом случае соединение не будет надежным и не выдержит эксплуатационных нагрузок.
Для правильного подбора размера необходимо взять длину устанавливаемого дюбеля и прибавить к ней толщину прикрепляемой детали. В результате получается минимально необходимая длина шурупа. Она может быть и больше, однако в этом случае важно просверлить отверстие на соответствующую глубину. Необходимо учитывать ограничения по толщине прикрепляемых деталей в зависимости. При выполнении монтажа на плотном основании этот размер не должен быть более 60% от длины дюбеля. При работе по рыхлым основаниям ограничение составляет 35%.

Таблица подбора дюбеля

Правильно подобрать шуруп к дюбелю определенных размеров, определить необходимые параметры монтажного отверстия поможет специальная таблица.

Монтажный дюбель — особенности, виды, характеристики, размеры и вес

Монтажные дюбель-гвозди используются для крепежа различных материалов к твердым поверхностям (бетон, кирпич, силикат). Существуют два типа монтажных дюбель-гвоздей:

    Для монтажного пистолета — оцинкованные, с шайбой. Не требуют предварительно сверления.

Стальные дюбели для монтажного пистолета

Оцинкованные дюбель-гвозди с шайбами используются для крепежа различных материалов к твердым поверхностям (бетон, кирпич, силикат) при помощи монтажного пистолета без предварительного сверления.

Читать статью  Сталь профнастила и варианты защитных покрытий

Принцип действия

Пороховой монтажный пистолет Walte PT355

Пороховой монтажный пистолет Walte PT355
Когда шайба находится в стволе монтажного пистолета, она центрирует дюбель, не дает ему смещаться во время выстрела относительно центральной оси.

При вхождении дюбеля в материал основания, шайба продвигается к шляпке и прижимает прикрепляемый элемент к поверхности, увеличивая прижимную площадь крепежа. Хотя для установки этого дюбель-гвоздя и не используется дюбель, его название, вероятно, объясняется тем, что для удерживания такого дюбель-гвоздя в твёрдом материале дюбель не нужен — он как бы заменяет собой дюбель.

Хотя данный вид дюбелей предназначен для монтажного пистолета, он нашел применение и в домашнем хозяйстве. где его успешно забивают обыкновенным молотком.

Характеристики

Конструкция стального дюбеля с шайбой

Конструкция стального дюбеля с шайбой
Для производства стальных дюбелей используется высокопрочная углеродистая сталь марки ст. 70 класса ВК, КК, ВД по ГОСТ 14959 (подгруппа «в») и некоторых других марок. Крепежные детали в обязательном порядке подвергают термической обработке с целью получения соответствующих характеристик твердости, которая должна находиться в пределах величин от 53 до 56 HRC – у крепежа повышенного качества и не менее 51,5 HRC – для дюбелей обыкновенного качества, измеренных по шкале Роквелла. Готовые изделия подвергают нанесению слоя защитного цинкового покрытия толщиной около 5-6 микрометров, нанесенного методом катодного восстановления.

Отечественные предприятия осуществляют производство дюбелей для пристрелки обыкновенного и повышенного качества в соответствии с требованиями технических условий ТУ 14-4-1731-92. Крепежные детали соответствуют виду климатического исполнения 01 по ГОСТ 15150.

Стержень может быть гладкий или с продольным рифлением. Шайба, изготовленная из стальной ленты по ГОСТ 503, должна иметь усилие сдвига относительно стержня (в любом из вариантов исполнения) в сторону головки не менее 0,3 кН.

Размеры и вес

Основными размерами полностью укомплектованного крепежа для пристрелки элементов конструкций к материалу основания являются: длина крепежной детали, диаметр стержня, диаметр головки, толщина и диаметр насаженной шайбы.

Таблица 1. Размер и вес оцинкованных с шайбами
Дюбель для монтажного пистолета
Марка стали: сталь 70 класса ВК, КК, ВД.
Диаметр / Длина Диаметр шляпки D ( мм) Вес 1000 шт (кг) Штук в 1 кг 1 шт (грамм) Масса 1000
шайб, (h=1,5 мм), кг
3,7х30 8 4,30 232 4,3 1,2
3,7х40 8 5,20 192 5,2 1,2
4,5х30 10 5,55 180 5,5 1,2
4,5х40 10 6,75 148 6,7 1,15
4,5х50 10 7,95 125 7,9 1,15
4,5х60 10 9,15 109 9,1 1,15

Дюбель-гвозди для ручной забивки

Распорный дюбель-гвоздь для ручной забивки

Распорный дюбель-гвоздь состоит из двух частей: специального гвоздя (с резьбовой частью или без нее) и пластикового дюбеля с манжетой. Манжета-буртик у дюбель-гвоздя может быть потайной, грибовидной (округлой) и цилиндрической. Дюбель может быть изготовлен из полипропилена, полиамида, полиэтилена и других пластиков.

Сам гвоздь может быть как с оцинкованным покрытием, что защищает его от коррозии, так и без него. Шляпка часто оснащена шлицом под отвертку, что упрощает его демонтаж.

Одной из разновидностей являются фасадные дюбель-гвозди. Они отличаются увеличенной длиной дюбеля и диаметром гвоздя за счет чего обеспечивается надежное крепление даже толстых брусков.

Дюбель-гвоздь металлический забивной

Дюбель гвоздь металлический забивной

Дюбель может быть изготовлен не только из полиамида, полипропилена, полиэтилена, но и из металла. Металлическая втулка также распирается в отверстии, а сам гвоздь не имеет насечек и предназначен исключительно для забивания. Применяется для установки несъемных элементов из тонколистового металла.

Состоит из двух частей: металлического гвоздя без резьбы и металлического дюбеля с гладкой распорной зоной и бортиком-грибком, который обладает дополнительной прижимной силой. Производится из оцинкованной углеродистой стали.

Обычно выполняются из нержавеющей стали с оцинковкой. Более надежные и долговечные – из специальных сплавов с хромом, титаном и т.д. Они лучше сопротивляются коррозии. Однако стоимость их достаточно высока, поэтому используются они чаще всего для ответственных работ.

Таблица 5. Размер и вес распорных металлических дюбель-гвоздей
Дюбель для монтажного пистолета
Диаметр / Длина Вес 1000 шт (кг) Штук в 1 кг 1 шт (грамм)
6х30 8.72 115 8.7
6х40 12 84 12
6х50 13 77 13
6х65 14,1 70 14,1

Анкер-клин

Анкер-клин металлический

Для подвесных потолочных конструкций – применяется специальный крепеж, называемый «Анкер-клин». Он не является дюбель-гвоздем, но принцип работы тот же.

Анкер-клин состоит из металлической шпильки, у которой имеется проточка под клин. На конце шпильки имеется утолщение. Также анкер-клин имеет стопорную шляпку и соответственно — клин.

Применяется для быстрого крепления металлических деталей, профилей, планок, подвесных потолков и т.п. к потолку.

Покрытия: цинкование, фосфатирование, хроматирование, анодирование, меднение, кадмирование

Гальваническое цинкование металла — один из наиболее распространенных и доступных методов обработки изделий из металлов и сплавов. Для улучшения свойств защитного слоя его дополнительно пассивируют в растворе хромовой кислоты. Весь процесс обработки получил название «гальваническое покрытие цинком с хроматированием» и для удобства обозначается как «гальваническое покрытие ц.хр». Заказать эту и другие услуги вы можете в производственной .

Общие сведения о коррозии цинковых покрытий.

Цинк, по своей природе, является реакционноспособным металлом. В условиях повышенной влажности и в химически агрессивных средах цинковые покрытия довольно быстро корродируют. Это наглядно проиллюстрировано на графике ниже (рисунок 1). При коррозии неизбежно портится и внешний вид изделий.

Рисунок 1 — Зависимость скорости коррозии цинковых покрытий от рН среды.

В сухом воздухе цинковые покрытия корродируют с образованием очень тонкий пленки оксида цинка ZnO. В присутствии влаги оксид цинка превращается в гидроксид Zn(OH)2. Данные продукты рыхлые и проницаемые для окружающей среды, поэтому не препятствуют дальнейшему развитию коррозионного процесса, вплоть до коррозии основы (рисунок 2). Ситуация усугубится, если продукты будут выветриваться или смываться с поверхности цинка — тогда скорость коррозии еще больше возрастет.

Рисунок 2 — Белая и красная коррозия на оцинкованных стальных изделиях.

В дальнейшем гидроксид цинка будет реагировать с углекислым газом из воздуха, в результате чего изделия покроются неравномерно серым слоем карбоната цинка. Важным условием для протекания этой реакции является высыхание поверхности цинка. В отличие от своих прекурсоров, карбонат цинка компактен и инертен по отношению к воде, поэтому он способен приостановить коррозию. Но при этом внешний вид изделия, безусловно, испортится. Без карбоната цинка коррозия покрытия активно продолжится. Скорость коррозии цинка определяется временем воздействия коррозионной среды, температурой, наличием активаторов (хлориды и пр.).

Данный механизм коррозии цинка описывается следующими реакциями:

O2 + 2H2O + 4e = 4OH-

Zn — 2е = Zn2+ 2Zn + O2 = 2ZnO Zn + 2H2O = Zn(OH)2 + H2 ZnO + H2O = Zn(OH)2 Zn(OH)2 + CO2 = ZnCO3 + H2O 2ZnO + H2O + CO2 = 2ZnCO3•3Zn(OH)2

Таким образом, несмотря на высокую коррозионную активность металлического цинка, в средах, в которых на нем смогут образоваться инертные и компактные продукты коррозии, он будет устойчив длительное время. Как упоминалось выше, естественным путем на цинке может образовываться карбонат. Однако пассивные пленки можно создать искусственно, при этом управляя их свойствами и цветом. После операции пассивации на поверхности цинка образуется тонкая пленка продуктов, значительно тормозящих коррозионный процесс.

Нитрид хрома – CrN.

Нитрид хрома CrN представляет собой неорганическое соединение азота и металла хрома. Покрытие обладает высокой адгезией, сопротивляемостью коррозийным процессам, высоким уровнем вязкости. CrN используется для повышения стойкости режущих инструментов и оснастки.

CrN - Нитрид хрома

Еще некоторые свойства нитрид-хромового покрытия:

  • высокая твердость;
  • термостабильность;
  • устойчивость к воздействию кислот (в том числе и царской водки);
  • устойчивость к щелочной среде;
  • низкая изнашиваемость контртела.

Инструменты с покрытием из нитрида хрома применяются для обработки цветных металлов, пластика. CrN не поддается воздействию воды как на холоде, так и при нагревании, нитрид хрома применяется для нанесения на штампы, пресс-формы, детали машин.

Пассивация цинковых покрытий.

Различают хроматирование, хромИтировнаие, фосфатирование и оксидирование цинка. Чаще всего применяют первые два способа. Фосфатирование имеет узкоспециализированную направленность — под окраску или под пропитку маслом. Оксидирование используют как один из вариантов декоративного чернения цинка. Все эти способы обработки создают на цинке так называемые конверсионные покрытия, которые содержат в себе не только компоненты раствора, но и ионы металла-основы.

Читать статью  ГОСТ 9.307-2021 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля

Самыми тонкими являются хромитные пленки. Обычно они бесцетные или голубоватые, но могут демонстрировать интерференционные оттенки красного, фиолетового, синего, зеленого, слабо желтого цветов, особенно если смотреть на белом фоне. Далее, в порядке возрастания толщины, идут радужные желтые, коричневые, бронзовые, оливковые и черные тона. Физические изменения в металлической поверхности также влияют на видимый цвет покрытой поверхности.

2.1 Радужная пассивация цинка (хроматирование).

Радужная пассивная пленка является одной из наиболее часто применяемой на цинковых покрытиях (рисунок 3), наряду с бесцветной. Она имеет толщину 0,25-0,5 мкм. Радужная пассивация лучше защищает цинк от коррозии, чем бесцветная. Ее стойкость в камере солевого тумана составляет 200-300 часов. За счет наличия в радужной хроматной пленке водорастворимых соединений шестивалентного хрома она обладает важным свойством «самозалечивания» — при повреждении она способна восстанавливаться.

Радужная хроматка

Рисунок 3 — Пример оцинкованной детали с радужным хроматированием.

Хроматная пленка плотная и защищает цинк от коррозии лучше, чем пленка естественных карбонатов. Соответственно, время до появления первых очагов коррозии увеличивается, потускнение покрытия идет очень медленно и равномерно, без пятен. Также на хроматированной поверхности не остается «пальцев».

Кроме этого, хроматы являются как хорошей основой под окраску, так и обладают самостоятельными декоративными свойствами.

2.1.1 Механизм хроматирования цинка.

Пассивацию цинковых покрытий, нанесенных гальваническим путем, чаще всего ведут в растворах на основе хромовой кислоты или ее солей. Поэтому такую операцию и называют хроматированием. Хроматы могут принимать участие в ряде сложных реакций, в частности в присутствии определенных добавок, давая смешанные соединения.

В растворе хромовой кислоты без посторонних анионов цинк растворяется медленно и конверсионные слои не образуются. Однако, присутствующие в растворе анионы, например сульфаты, каталитически ускоряют коррозию цинка в подкисленном хроматном растворе с образованием конверсионных пленок.

Упрощенно процесс хроматирования можно описать по стадиям:

1. Цинк растворяется (ионизируется) кислотой, выделяющийся водород реагирует с шестивалентным хромом с получением трехвалентного.

2. В слое раствора, прилегающем к покрытию, наблюдается локальное повышение рН и возрастание концентрации инов цинка.

3. Цинк и хром образуют нерастворимые и слаборастворимые соединения, т.е. конверсионную пленку. Побочные продукты реакции поступают в раствор.

Для успешного протекания реакции необходимо, чтобы первично полученный конверсионный слой был проницаем для раствора хроматирования.

Рассмотрим механизм хроматирования подробнее (рисунок 4).

Рисунок 4 — Схематичное изображение механизма хроматирования цинковых покрытий.

• Первые реакции при хроматировании имеют следующий характер:

Zn + 2H+ = Zn2+ + 2H

Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O

• Эти реакции способствую повышению рН, в результате чего становятся возможными следующие реакции:

Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3

(в дальнейшем возможна реакция 2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6H2O, которой объясняется присутствие в покрытии трехвалентного хрома)

Cr2O72- + H2O = 2CrO42- + 2H+

Zn2+ + CrO42- = ZnCrO4 (этим объясняется присутствие цинка в хроматных пленках)

Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

2Cr(OH)3 + H2CrO4 = Cr(OH)3•Cr(OH)CrO4 + H2O (хромат хрома является основой хроматной пленки)

• Считается также, что конечным продуктом реакции может быть оксид хрома:

Cr2O72- + 8H+ + 6e = Cr2O3 + 4H2O 2Zn + 6H+ + 2Cr2O72- + 2e = 2ZnCrO4 + Cr2O3 + 3H2O

В описанном механизме возможны отклонения, зависящие от состава раствора и кислотности, практически не влияющие на конечные продукты.

Радужная конверсионная пленка обладает выраженными адсорбционными свойствами, поэтому в нее может входить некоторое количество компонентов раствора.

Диапазон рН, наиболее подходящий для ионизации цинка, можно увидеть на рисунке 1. Исходя из графика оптимальным можно считать диапазон 1-4. Чем ниже рН, тем сильнее растворяется цинк и тем выше вероятность того, что раствор также окажет осветляющее действие. Скорость образования конверсионного покрытия также наиболее высока при более низких значениях рН и постепенно уменьшается с увеличением рН.

2.1.2 Структура и состав радужной хроматной пленки на цинке.

Хроматная пленка имеет слоистую структуру. Нижний слой — гидроксид цинка. Выше располагается смесь гидроксидов хрома (III), цинка и их гидроксохроматов. Внешний слой сформирован соединениями шестивалентного хрома.

Свежеосажденные хроматные пленки аморфные, гелеобразные и мягкие, имеют низкую механическую прочность, нуждаются в бережном обращении. При высыхании они сжимаются и затвердевают, становятся трудно смачиваемыми и устойчивыми к воздействию водных растворов. Отверждение покрытия продолжается в течение 24 часов после высыхания.

Точный состав и структуру хроматных пленок установить довольно сложно. В дополнение к этому состав пленки варьируется в зависимости от параметров ванны и самого процесса.

Так, свойства хроматных пленок зависят от:

• Состав, концентрация и кислотность раствора хроматирования;

• Качество самого цинкового покрытия: наличие примесей, структура, степень блеска, шероховатость.

• Время закрепления на воздухе. • Длительность обработки и промывки; • Температура ванны хроматирования и промывки после нее.

Усредненый состав радужных хроматных пленок приведен в таблице ниже:

Компонент %масс.
Хром(VI) 7-12
Хром (III) 25-30
Сера в виде сульфатов 2,0-3,5
Цинк 2,0-2,5
Натрий 0,2-0,5
Вода 15-20
Кислород Остальное

Наиболее часто встречающееся отношение трехвалентного хрома в покрытии к шестивалентному равно 28:8.

Соединения трехвалентного хрома в пленке нерастворимы, придают ему твердость, влияют на коррозионную стойкость.

Соединения шестивалентного хрома более растворимы, оказывают определяющее влияние на коррозионную стойкость и эффект самозалечивания. Растворимость хроматов возрастает с повышением температуры внешней жидкой среды. Сухие хроматные пленки растворяются хуже, чем свежеосажденные влажные. Минимальная растворимость пленки наблюдается после хранения изделий в течение 48 часов в теплых сухих помещениях.

При пересушивании или термическом ударе хроматная пленка трескается (в отличие от пленок на основе трехвалентного хрома). Эффект растрескивания проиллюстрирован на рисунке 5. Пересушенная хроматная пленка становится полностью нерастворимой в воде.

Рисунок 5 — Микроизображения хроматной и хромитной пленки на цинке (слева) до и после термическго удара в 200о С. Справа трехмерное микроизображение трещин на хроматной пленке после термоудара.

Растрескиванием, обезвоживанием и уменьшением растворимости хроматов объясняется снижение защитной способности хроматной пассивации при нагреве выше 60о С.

2.1.3 Влияние условий осаждения хроматных пленок на их свойства.

• Пористость.

До сушки хроматные пленки пористы. Чем толще пленка, тем меньше в ней пор. Аналогично, чем выше класс чистоты обрабатываемой поверхности и чем больше блеск цинкового покрытия, тем менее пористы хроматные пленки.

Чем больше температура раствора хроматирования, тем более твердые пленки из него образуются.

• Толщина (масса).

Толщина хроматных пленок зависит от состава раствора, особенно от рН при постоянном содержании сульфатов. Чем ниже рН, тем толще пленки. Интересен эффект одновременного повышения рН и содержания сульфатов. Масса покрытия при том проходит через максимум. Толстые хроматные пленки менее износостойки, при высыхании пленок износостойкость возрастает.

Масса полученного хроматного покрытия и количество растворяющегося цинка в растворе бихромата натрия в зависимости от концентрации серной кислоты (200 г/л) приведены на рисунке 6.

Рисунок 6 — Зависимость массы хроматной пленки (1) и количества растворяющегося цинка (2) в растворе бихромата натрия (200 г/л) в зависимости от концентрации серной кислоты. Время обработки 30 секунд.

На рисунке 7 показано количество растворенного цинка и масса хроматной пленки, в зависимости от рН раствора хроматирования.

Зависимость толщины съема цинка от pH раствора

Рисунок 7 — Зависимость толщины съема цинка (1) при хроматировании и массы хроматной пленки (2) на цинке в зависимости от рН хроматирующего раствора.

На рисунке 8 показано влияние времени погружения деталей на массу хроматной пленки при различных концентрациях серной кислоты в растворе хроматирования.

Рисунок 8 — Влияние времени выдержки деталей в хроматирующем растворе на массу хроматной пленки в зависимости от количества серной кислоты.

При постоянной кислотности раствора и одинаковой концентрации сульфат-ионов толщина хроматных пленок выше, когда раствор содержит в качестве добавки трехвалентный хром. Чем выше содержание трехвалентного хрома (при постоянной концентрации сульфата), тем выше масса получаемого покрытия и тем выше скорость растворения цинка. Это связано с возможным снижением рН раствора в результате образования хромата хрома и выделения серной кислоты по реакции:

Na2Cr2O7 + Cr2(SO4)3 + 3H2O = Na2Cr2O4 + Cr2O3•CrO3 + 3H2SO4

Как уже упоминалось ранее, кислотность раствора вблизи поверхности цинка заметно снижается в процессе образования хроматного покрытия. Хотя это повышение рН является условием для образования защитного покрытия, но это же повышение рН также ингибирует дальнейшее растворение цинка и, следовательно, образование хроматного покрытия. Таким образом, более высокая буферная емкость растворов, содержащих трехвалентный хром, способствует образованию более толстых покрытий.

Читать статью  Оцинкованные трубы: разновидности и особенности

Правильно составленный раствор хроматирования должен поддерживать содержание трехвалентного и шестивалентного хрома в определенных пределах. Однако изменение рН может нарушить это соотношение и, таким образом привести, к плохому качеству покрытия.

С ростом температуры раствора хроматирования толщина пленок возрастает, как показано на рисунке 9. Сильное же повышение температуры, особенно выше 50о С, значительно снижает их толщину. Считается, что это связано с повышенным образованием в хроматных пленках негидратированных продуктов реакций.

Рисунок 9 — Зависимость массы хроматной пленки от времени выдержки оцинкованных деталей в растворе хроматирования при различных температурах (0-30о С).

Важнейшим фактором цвета при хроматировании является отношение шестивалентного хрома к сульфатам в растворе. Прозрачные и золотисто-желтые покрытия могут быть получены из растворов с низкими суммарными концентрациями.

• Адгезия и пластичность.

Адгезия хроматного покрытия к цинку (если соблюдены параметры техпроцесса) очень высокая, т.к. реакция его образования гетерогенная и оно включает в себя как компоненты раствора, так и компоненты основы. Хроматные пленки в достаточной степени пластичны, а трещины, полученные при их деформации восстанавливаются за счет эффекта самозалечивания.

2.1.4 Окрашивание хроматированных оцинкованных поверхностей.

Хроматные пленки обладают важными свойствами, делающими их пригодными для использования в качестве подложек под окрашивание: • Повышают адгезию красок (уступают в этом отношении фосфатным основам). • Уменьшают расход. Низкая толщина и пористость хроматных пленок приводит к чрезвычайно малому поглощению лаков или других органических материалов. Это дает определенные экономические преимущества перед фосфатными основами. • Хроматные покрытия ингибируют коррозию основного металла и тем самым продлевают долговечность органического покрытия. Хроматное покрытие защищает основной металл от агрессивных веществ, которые могут проникать через поры в органическое покрытие. • Хроматные покрытия предотвращают нежелательные реакции между компонентами лакокрасочного покрытия и металлом подложки.

Из-за своего студенистого и аморфного характера хроматные покрытия не влияют ни на внешний вид, ни на текстуру, а также не вызывают механического загрязнения или меления нанесенного лакокрасочного покрытия. Перед покраской оцинкованные хроматированные изделия можно хранить в течение длительного времени без какой-либо опасности поглощения водяного пара (они гидрофобны), что может привести к растрескиванию или отслаиванию нанесенных лакокрасочных покрытий.

Другие виды хромсодержащей пассивации цинка.

Кроме радужных (желтых), существуют также бесцветные, оливковые и черные хроматные пленки (рисунок 10).

Рисунок 10 — Внешний вид хроматной пленки: бесцветная, черная, радужная, оливковая.

Они отличаются не только внешним видом, но и коррозионной стойкостью.

• Бесцветное хроматирование цинковых покрытий применяется для эксплуатации в мягких условиях, например, в сухих отапливаемых помещениях. Бесцветные пленки обладают наименьшей толщиной и наименьшей коррозионной устойчивостью. Такие пленки хорошо сочетаются с блестящими цинковыми покрытиями.

Оливковое хроматирование используют в случае, когда необходимо обеспечить наибольшую коррозионную устойчивость изделий. Оливковые пленки обладают наибольшей толщиной и наилучшими защитными характеристиками.

Черные хроматные пленки используют в качестве защитно-декоративного покрытия.

Сравнение внешнего вида различных хроматных пленок после коррозии дано на рисунке 11.

Внешний вид оцинкованных пластин с в 3% хлориде натрия

Рисунок 11 — Внешний вид оцинкованных пластин с различными видами пассивации после 7 суток в 3% растворе хлорида натрия.

Область выше красной линии — солевая атмосфера, ниже линии — область солевого раствора 3% хлорида натрия. Время воздействия — 7 суток. Видно, что наименьшее коррозионное воздействие было произведено на радужную и оливковую хроматную пленку пленку. При этом бесцветное хромитирование показало наихудший результат. Черная хроматная пленка показала достойный результат благодаря промасливанию.

В таблице ниже приведена сравнительная характеристика цинковых покрытий с различными видами хроматирования:

Тип хроматирования Толщина пленки, мкм Содержание Cr(VI), мг/м2 Стойкость в 5% солевом тумане, часов
Бесцветное 0.025-0.08 10-30 20-80
Желтое (радужное) 0.25-0.5 80-220 200-300
Оливковое 1.0-1.5 300-360 400-450
Черное без промасливания 0.25-1.0 80-400 20-60

Следует также отметить, что соединения шестивалентного хрома, которые присутствуют в хроматных пленках, весьма токсичны. Поэтому в качестве альтернатив хроматированию цинковых покрытий предлагаются защитные хромИтные пленки на основе относительно безвредного трехвалентного хрома, а также фосфаты. В настоящее время, несмотря на все успехи в развитии хромИтных конверсионных покрытий на цинке, они еще не стали полноценной заменой хроматных. Это связано в первую очередь с отсутствием эффекта «самозалечивания». Из-за этого наиболее уязвимыми частями хромИтированных изделий являются острые кромки, резьбы, щелевые зазоры и т.п.

ХромИтные растворы содержать соль трехвалентного хрома кобальта, никеля, а также фториды и нитраты. В основном хромИтировнаие бесцветно, но сегодня существуют и радужные композиции.

Выберите регион

Россия

  • Алтайский край
  • Белгородская область
  • Брянская область
  • Владимирская область
  • Волгоградская область
  • Вологодская область
  • Воронежская область
  • Ивановская область
  • Иркутская область
  • Кабардино-Балкарская Республика
  • Калужская область
  • Кемеровская область
  • Кировская область
  • Краснодарский край
  • Красноярский край
  • Курганская область
  • Курская область
  • Ленинградская область
  • Липецкая область
  • Московская область
  • Нижегородская область
  • Новгородская область
  • Новосибирская область
  • Омская область
  • Оренбургская область
  • Орловская область
  • Пензенская область
  • Пермский край
  • Псковская область
  • Республика Адыгея
  • Республика Башкортостан
  • Республика Дагестан
  • Республика Коми
  • Республика Крым
  • Республика Марий Эл
  • Республика Татарстан
  • Республика Хакасия
  • Ростовская область
  • Рязанская область
  • Самарская область
  • Саратовская область
  • Свердловская область
  • Смоленская область
  • Ставропольский край
  • Тамбовская область
  • Тверская область
  • Томская область
  • Тульская область
  • Тюменская область
  • Удмуртская Республика
  • Ульяновская область
  • Челябинская область
  • Чувашская Республика
  • Ярославская область

Пассивация фосфатированием.

4.1 Общие сведения и механизм фосфатирования цинка.

Фосфатирование цинковых покрытий заключается в том, что оцинкованная поверхность покрывается кристаллическим или аморфным слоем фосфатов после погружения в фосфорсодержащий раствор. Суть процесса схожа с фосфатированием стали.

Основным компонентом такого раствора обычно являются первичные фосфаты железа, цинка или марганца (далее обозначаются как Me).

Фосфатное покрытие в основном состоит из третичных фосфатов. Его образование обусловлено повышением концентрации катионов Me в прикатодном слое вследствие реакции растворения основы. Результатом этого является повышение рН на катодных участках и превышение предела растворимости фосфатов. На границе металл/раствор химическое равновесие растворенной соли смещается в сторону образования вторичных и третичных солей, нерастворимых в этой среде, которые в конечном счете и формируют осадок.

Т.е. фосфатирование — это топохимическая реакция электрохимической природы, при которой коррозийное растворение металла-основы происходит на микроанодах, тогда как разряд ионов водорода с последующим осаждением нерастворимых фосфатов происходят на микрокатодах. При этом состояние равновесия в объеме раствора не нарушается, так как реакционные участки ограничены поверхностью металла, а образующаяся в ходе реакций фосфорная кислота практически компенсирует потери израсходованной кислоты. Следовательно, концентрация ионов водорода в основной массе раствора изменяется незначительно.

Осаждение вторичных или третичных фосфатов происходит в определенных пределах рН, которые специфичны для основного катиона в растворе и зависят от концентрации этого катиона и Н2PО4- — иона. По мере роста рН фосфаты будут выпадать в осадок в следующем порядке: Fe3+, Zn2+, Mn2+ и Fe2+.

При рабочей температуре происходит образование нерастворимых фосфатов. Ионы водорода нейтрализуются при растворении цинка в фосфорной кислоте:

Zn + 2H+ = Zn2+ + H2

Одновременно может происходить прямая реакция между основным металлом и первичными фосфатами:

Zn + Me(H2PO4)2 = MeHPO4 + ZnHPO4 + H2

Zn + Me(H2PO4)2 = MeZn(HPO4)2 + H2

Первичные фосфаты железа, цинка и марганца легко растворимы, в отличие от вторичных и третичных, за исключением цинка.

Оборудование для гальванопластики в домашних условиях

Гальваническое осаждение меди в домашних условиях проводят в емкостях любой геометрической формы. Размер гальванической емкости зависит от размера будущих изделий или репродуцируемых композиций. Материал может быть различным, подойдут емкости из стекла, керамики или пластмассы.

Вторым ключевым элементом гальванической установки является источник постоянного тока. Для проведения работ используют ток низкого напряжения в пределах 3-6 В. Можно использовать аккумулятор, или выпрямитель. Для измерения силы тока потребуется амперметр, для фиксации напряжения — вольтметр.

Для размещения формы и анодов в гальванической емкости необходимо предусмотреть подвесы. Форма подвешивается на проволоке из меди или латуни и помещается в емкость на расстоянии 15-20 мм от анода. Электроды, соединенные с положительной клеммой источника тока (анодом) подвешиваются также на меди или латуни, при этом проволочные крючки не погружают в электролит, в противном случае возможна деформация подвесов из-за разъедания крючка. Форма подключается к отрицательной клемме источника тока. В качестве анодов используют медные пластины толщиной от 3 мм. достаточных размеров. Площадь поверхности анодов должна превышать площадь поверхности формы.

Для контроля температуры электролита можно использовать обычный ртутный термометр.

Источник https://pkmetiz.ru/articles/kak-podobrat-shurup-k-dubely/

Источник https://stroy-faq.ru/reads/d/content-255/

Источник https://separett.su/pro-metally/cinkovoe-hromatirovanie.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: