3.4. Дефекты оцинкованных изделий

Дефекты оцинкованной стальной проволоки ухудшают ее потребительские свойства и внешний вид, значительно снижают коррозионные свойства покрытия и технологичность ее дальнейшей переработки. Образование дефектов вызвано в основном действием двух факторов: качеством подготовки поверхности и отклонением от норм самого процесса цинкования.

Пропуски цинкового покрытия (черноты). Характеризуются наличием на поверхности оцинкованной проволоки участков, не покрытых цинком. Причина - неудовлетворительная подготовка поверхности перед цинкованием.

Малая толщина цинкового покрытия. Проволока не выдерживает контрольных испытаний на требуемую массу покрытия. Дефект вызван плохой подготовкой поверхности, нарушением температурного и скоростного режимов в ванне цинкования, слишком плотным закреплением обтиров па проволоке.

Шероховатое покрытие. Дефект образуется из-за насыщения расплава железоцинковыми соединениями, износом асбестового обтира, налипанием изгари при ее избыточном количестве в месте выхода проволоки из расплава, низкой температуры ванны цинкования.

Покрытие с наплывами образуется при низкой температуре ванны с расплавом; из-за износа механического обтира, отсутствия необходимой толщины сыпучего обтира, низкого качества древесно-утольноЙ засыпки (механические загрязнения, мелкая фракция), вибрации проволоки при выходе из расплава.

Серое покрытие - это покрытие, имеющее однообразный тусклый или светло-серый цвет либо по всей поверхности или на определенных участках. Покрытие серого цвета полностью состоит из железоцинкового сплава, а слой цинка (г|-фаза) отсутствует. Дефект вызывают слишком плотные асбестовые обтиры, нарушение режима охлаждения при выходе из ванны цинкования, повышение содержания в стали кремния, углерода и других элементов, инициирующих образование и рост железоцинковых фаз.

Растрескивание и отслаивание цинкового покрытия Дефект распространяется на всю толщину покрытия и вызван неудовлетворительной подготовкой поверхности, слишком толстым слоем железоцинкового сплава, нарушением температурно-скоростных режимов цинкования.

Шелушение покрытия. Этот вид дефекта происходит при отслоении части покрытия внешнего слоя от слоя железоцинковых фаз при медленном охлаждении покрытой проволоки при выходе из расплава.

Брак по механическим свойствам вызывается нарушением режимов термообработки, перепутыванием марок стали, нарушением режима цинкования для конкретного типа проволоки-заготовки.

Белая ржавчина образуется в виде пятен белого или светло-серого цвета из гидроокиси цинка. Пятна "белой ржавчины" появляются в результате коррозии цинкового покрытия, когда оцинкованные изделия находятся во влажной, особенно морской атмосфере в условиях конденсации влаги на поверхности. Для предотвращения "белой ржавчины" Поверхность оцинкованных изделий пассивируют с получением на поверхности пассивной пленки из гидрофосфага цинка (Zn₂P₂O₇).

4. Лужение

Олово - серебристо-белый металл, мягкий И пластичный, медленно тускнеющий на воздухе. Олово полиморфно. Наиболее устойчиво белое олово (β-Sn) плотностью 7,298 г/см . При температуре ниже 13,2 °С стабильно серое олово (α-Sn) плотностью 5,85 г/см³. Температура плавления олова — 231,9 °С.

Нанесение на поверхность стали оловянного покрытия называют лужением. Олово по ряду напряжений относительно железа (стали) является катодным покрытием. Но электродные потенциалы металлов зависят от коррозионной среды, поэтому оловянное покрытие на стали в контакте с пищевыми продуктами в консервах (коррозионная среда) ведет себя как анодное покрытие и, являясь нетоксичным металлом, служит весьма надежной защитой против коррозии при хранении консервированных пищевых продуктов.

Лужению подвергают проволоку кабельную (ГОСТ 3929-70), применяемую для изготовления проводов в качестве упрочняющих жил; ремизную (ГОСТ 9161-85) и бандажную (ГОСТ 9124-85), которую при дальнейшем использовании подвергают пайке; сеточную (ГОСТ 14964-79), для изготовления сеток, используемых в пищевой промышленности. Проволоку лудят только горячим способом.

При горячем лужении осаждение олова и образование устойчивой интерметаллической фазы FeSn начинаются уже во флюсе. В качестве флюса, как и при горячем цинковании, применяют водный раствор хлористого цинка концентрацией 500-800 г/л. Образование оловянного покрытия начинается при достаточном накоплении во флюсе хлористого олова .SnСL₂ :

Fe + SnCl₂ -> FeCl₂ + Sn

2Sn+ Fe-- FeSn₂

Флюс, содержащий ионы олова, действует как электролит, в котором ионы олова разряжаются на поверхности стали и осаждаются на ней. При переходе проволоки в ванну лужения тонкий слой FeSn2 способствует смачиванию поверхности жидким оловом и развитию взаимной диффузии атомов олова и железа через непрерывно утолщающийся промежуточный интерметаллический слой. Этот слой и обеспечивает высокую коррозионную стойкость и адгезию оловянного покрытия Наружный слой образуется при выходе проволоки из ванны лужения с составом расплава ванны. Для получения плотного беспористого и пластичного покрытия луженую поверхность при выходе из ванны обрабатывают хлопковым маслом.

В табл. 42 приведена схема технологического процесса изготовления луженой кабельной проволоки на многониточных протяжных агрегатах. Для лужения применяется олово марок MO-0, MCO-1 по ГОСТ 860-75. Зеркало ванны с оловом, особенно в месте выхода проволоки из ванны, засыпают древесно-угольной мелочью или тальком.

Скорость лужения проволоки при длине ванны с оловом 900 мм зависит от диаметра:

диаметр, мм 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50

скорость, м/мин 47,0-65,0 44,3-55,8 36,6-52,6 30,6-39,6 26,3-30,6

Сеточную проволоку лудят на агрегатах отжиг-лужение без предварительною обезжиривания по режимам лужения кабельной проволоки.

Ремизную проволоку, представляющую собой две облуженые и припаянные друг к другу проволоки диаметром 0,34-0,8 мм, изготовляют по следующей схеме: травление в растворе соляной кислоты концентрацией 100-120 г/л; выдержка в подкисленной воде; размотка с парных, синхронно вращающихся фигурок, установленных в воде; флюсование в растворе хлористого цинка с добавкой хлористого аммония; лужение в ванне с расплавом олова при температуре 320— 340 ⁰C; обтирка поверхности листовым асбестом, смоченным минеральным маслом; намотка на аппарат типа 10/350.

Таблица 42 Схема технологического процесса изготовления луженой кабельной проволоки

	Операция	Режим проведения и концентрация растворов
Подготовка поверхности к лужению	Обезжиривание биполярным электрохимическим способом	Na2SiO3 - 5- 10 г/л NaOH - 15-30 г/л Na3PО4 - 20-40 г/л Плотность тока - 35—40 А/дм2; t = 30-40 0C
	Промывка проточной с обтиркой	водой в душирующем устройстве войлоком (асбест)
	Травление в первой ванне	HCl2 - 140-200 г/л FeCl2 - 20- 60 г/л
	Промывка проточной с обтиркой	водой в душирующем устройстве войлоком (асбестом)
	Травление во второй ванне	HCI2 - 100- 150 г/л FeCl2 - 15- 40 г/л
	Промывка проточной с песочным	водой в душирующем устройстве и войлочным обтирами
	Флюсование	а) в ванне с концентрированным раствором Zn С/2 не менее 500 г/л; FeCI2 -до 10 г/л; HCl - до 2 г/л; б) обтирка; в) в коробке на ванне лужения в расплаве ZnCI2 при температуре не менее 220 °С
Лужение	Покрытие оловом	В ванне при t = 270-310 °С
	Регулирование толщины покрытия	С применением волок, на +0,03 мм превышающих обрабатываемый диаметр

Практика работы показывает, что на покрытие оловом затрачивается около 70% расходуемого количества олова. Из получающихся отходов наибольшую часть (около 20%) занимает окись олова.