5.2. Листовые стали с металлическими защитными покрытиями.

Основные требования, которые предъявляются к металлическим защитным покрытиям, можно сформулировать так;

а) покрытие не должно ухудшать свариваемость и штампуемость листовой стали,

б) покрытие не должно разрушаться при штамповке,

в) покрытие должно иметь хорошую адгезию с поверхностью стали, быть достаточно прочным и иметь минимальную пористость;

г) покрытие не должно осложнять технологию нанесения на поверхность детали

лакокрасочных материалов.

В значительной степени этим требованиям соответствуют цинковые покрытия на листовок стали. Кроме чисто цинковых покрытий, применяют комбинированные покрытия, в состав которых входят, наряду с цинком некоторые другие компоненты. В настоящее время потребление оцинкованной листовой стали в мировом автомобилестроении превышает 1 миллион в год.

Цинковые покрытья сравнительно недороги и обладают хорошими защитными свойствами в большинстве агрессивных сред. Эти покрытия по знаку электродного потенциала являются анодными. Это означает, что в гальванопаре с основным металлом покрытие является анодом, т.е активно растворяется, защищая от разрушения основной металл. Этот тип покрытий является достаточно эффективным и защищает металл вплоть до полного разрушения самого покрытия. Поэтому долговечность покрытия зависит от его толщины. Но чрезмерное увеличение толщины покрытия может отрицательно сказаться на свариваемости и штампуемости листовой стали.

В зависимости от способа получения покрытия различают электролитически оцинкованные и горячеоцинкованные стали. Электролитическое цинкование производят в

сернокислом растворе сульфата цинка. Поверхность листовой стали перед цинкованием тщательно очищают и обезжиривают. Толщина покрытия может достигать 10-12 мкм.

Горячее цинкование производят путем погружения листовой стали в расплавленный цинк. Толщина покрытия достигает 25 -40 мкм. Оцинкованные стали могут подвергаться хромированию (хроматному пассивированию) путем погружения на несколько секунд в раствор хромовой кислоты или ее солей. При этом на поверхности образуется хроматная пленка толщиной 0,5 мкм, что значительно повышает коррозионную стойкость оцинкованной стали.

Свариваемость и штампуемость электролитически оцинкованной стали несколько лучше по сравнению с горячеоцинкованной, что объясняется меньшей толщиной слоя цинка. Однако горячеоцинкованная сталь имеет более высокую коррозионную стойкость из-за большей толщины защитного покрытия. Скорость разрушения цинкового покрытия зависит от загрязненности атмосферы и составляет 1 —1,5 мкм в год в сельской местности, и 6—8 мкм в год в городских условиях. На скорость разрушения покрытия влияет также шероховатость поверхности стали и качество подготовки поверхности перед цинкованием.

Цинковые покрытия имеют низкую износостойкость, интервал рабочих температур от -60 до +250°С. При контакте цинкового покрытия с незащищенными стальными поверхностями может возникнуть коррозия.

Из комбинированных покрытий достаточно широко применяют покрытия из цинкрометалла. В состав этого покрытия входят алюминии, медь, магнии и цинк. Известны также цинкоалюминиевые покрытия (5%Аl) на листовых сталях. Эти стали хорошо штампуются и имеют высокую коррозионную стойкость, в том числе и в агрессивных средах, образующихся в связи с использованием соли и других средств борьбы с гололедом.

Алюминиевые покрытия на листовой стали получают чаще всего методом горячего погружения. Тщательно очищенную и обезжиренную сталь погружают в ванну с рзсплавленным алюминием или алюминиевым сплавом. В состав алюминиевых сплавов, предназначенных для получения покрытия, могут входить кремний (до 10—12%) и цинк (до 45%). Сталь с алюминиевым покрытием обладает хорошей коррозионной стойкостью и жаростойкостью, поэтому ее часто применяют для деталей системы выпуска отработанных газов. Этот биметалл поддается глубокой вытяжке, хорошо полируется и сваривается.

Фирма Thyssеn Stahlc (Германия) производит листовую сталь с покрытием из сплава алюминий—кремний (7—12% Si). Покрытие получают методом горячего погружения, толщина покрытия около 20 мкм. Биметалл пластичен (δ ≥ 20%) и прочен (Ơ_0,2 до 440 МПа).

Алюминиевые покрытия на листовой стали получают также методом плактрования. В основе этого метода — нанесение на поверхность стали защитного аллюминиевого слоя в процессе прокатки. Плактрованная сталь может иметь одно- или двухстороннее покрытие толщина покрытия до 100 мкм.

Кадмиевое покрытие получают электролитическим методом. Интервал рабочие температур этого вида покрытий 60°С толщина слоя покрытия - 12- 15 мкм. Кадмиевое

покрытие выдерживает изгиб, развальцовку и вытяжку, имеет более высокую по сравнению

с цинковым покрытием химическую стойкость. Покрытие имеет серебристо-серый цвет, со временем тускнеющий. В атмосфере, загрязненной промышленными газами, особенно сернистыми кадмиевое покрытие неустойчиво.

Для повышения коррозионной стойкости кадмированной стали проводят пассивирование (хроматирование) в растворе хромового ангидрида. В зависимости от состава раствора хроматированные покрытия могут бить бесцветными, или цветными — голубыми, светло-желтыми, золотистыми, коричневыми и т.д.

Кроме указанных покрытии, для зашиты от коррозионного разрушения наружных декоративных деталей применяют медь—никель—хромовые покрытия. Так. например, фирменные знаки, ручки, облицовка радиатора, декоративные планки могут быть защищены от коррозии трехслойным покрытием с общей толщиной около 50 мкм. Получение такого покрытия на стальных деталях кузова - многостадийный процесс, включающий в себя тщательную подготовку деталей, последовательное омеднение, никелирование и хромирование, перемежаемые промывкой и сушкой деталей.