Міністерство Науки і освіти України
Донецький Національний Технічний Університет
РЕФЕРАТ
На тему:
"Екологічно чиста технологія термодиффузионного
цинкування на ТОВ "НВО" Захист металів "
Виконав
ст.гр. ЕО02а
Петренко А.С.
Перевірив
проф. Стонога І.Р.
Донецьк-2008
Зміст
Введення.
1. Огляд діяльності ТОВ "НВО" Захист металів ".
2. Технологія термодиффузионного цинкування. Переваги покриття, одержуваного за методом термодифузії.
3. Екологічна чистота методу.
Висновок.
Введення
Товариство з обмеженою відповідальністю "Науково-виробниче об'єднання" Захист металів "було засновано в 1992р. Основним напрямом діяльності компанії є підвищення стійкості металевих виробів за допомогою дифузійних зміцнюючих покриттів.
Компанія є першим підприємством Україні, яке освоїло масове виробництво виробів з дифузійним цинковим покриттям. В даний час обсяг виробництва перевищив 200 тонн на місяць. Вироби з дифузійними покриттями, оброблені на обладнанні НУО "Захист металів", були поставлені в більш ніж 30 країн ближнього і далекого зарубіжжя.
Висока якість продукції, що випускається було відзначено загальнонаціональними дипломами та нагородами.
Компанія працює в тісному співробітництві з провідними виробниками України, Росії та Європейського Союзу (Болгарія, Польща).
Основним споживачем продукції нашої компанії є підприємства машинобудування, гірничодобувної, коксохімічної та нафтогазовидобувної галузей, а також енергетики, зв'язку, електропромисловості, будівництва і сільського господарства.
В даний час НВО "Захист металів" є єдиним на Україні виробником, яке освоїло масовий випуск метизів з Термодифузійна цинковим покриттям.
Власними силами і з залученням науково-дослідних організацій на підприємстві розробляються і впроваджуються нові технологічні процеси, здійснюється постійне вдосконалення техніки і технології.
За час своєї діяльності компанія ТОВ "Захист металів" отримала кілька сертифікатів і нагород.
1. Огляд діяльності ТОВ "НВО" Захист металів "
Основними напрямками діяльності НПО "Захист металів" є:
1. Оцинкування продукції, наданої замовником.
2. Виробництво обладнання для термодиффузионного цинкування.
Нижче наведено перелік продукції, виробленої компанією на постійній основі. Однак, технологічні можливості обладнання ТОВ "НВО" Захист металів "дозволяють наносити покриття на вироби будь-якої форми та конфігурації.
Таблиця 1. Базовий перелік продукції:
ТОВ "Науково-виробниче об'єднання" Захист металів "є виробником і постачальником устаткування для термодиффузионного цинкування і порошкової суміші для цинкування. З обладнанням поставляється суміш для цинкування, з розрахунку цинкування ~ 1 тонни металовиробів; в подальшому забезпечується безперебійне постачання суміші в будь-яких кількостях, що дозволяють виробничі потужності ТОВ "Науково-виробниче об'єднання" Захист металів ". При поставці обладнання фахівці ТОВ "Науково-виробниче об'єднання" Захист металів "курирують запуск обладнання та освоєння технології на виробничих площах замовника.
В даний час випускаються три модифікації установок для термодиффузионного цинкування малогабаритних виробів, з розмірами робочого простору 200х800 мм, 300х900 мм і 400х1200 мм, обсягами завантаження 50-70 кг, 150-200 кг і 300-400 кг і максимальною споживаною потужністю 12 кВт, 36 кВт і 50 кВт відповідно. Тривалість одного циклу цинкування становить 2-4 години. Витрата цинкового порошку на формування 1 мкм - 7 г на 1 м2 поверхні виробу.
У комплект устаткування входить установка ТДЦ і шафа керування. На вимогу замовника можливе постачання роздільника - апарату для відділення оцинкованих виробів від робочої суміші. Комплекс обладнання по нанесенню термодиффузионного покриття компактний і простий в експлуатації (площа 25-30 м2). Одна людина здатний оперувати на п'яти установках одночасно.
2. Технологія термодиффузионного цинкування. Переваги покриття, одержуваного за методом термодифузії
Дифузійне цинкування - це один з найбільш перспективних способів нанесення захисних покриттів на сталеві, чавунні або мідні вироби. Ці покриття мають властивості не досяжні іншими видами цинкування і тому є особливо бажаними в ряді областей експлуатації.
Дифузійні цинкові покриття складаються з шарів залізо-цинк (від 7 до 20% заліза) утворюються шляхом термохімічної дифузії цинку в поверхню виробів у процесі їх нагрівання в присутності цинкового порошку.
Покриття мають тьмяно-сіру матову поверхню, точно відтворюють профіль виробів, в тому числі порожніх і виробів складної форми (різьблення, маркування). Така властивість покриттів, як рівномірність, роблять їх дуже зручними для захисту різьбових поверхонь. Парні деталі не потрібно механічно обробляти (прорізати різьблення після нанесення покриття).
Покриття, отримані методом дифузійного цинкування, мають суттєві переваги в порівнянні з покриттями, отриманими методом гарячого цинкування, тому що процес протікає при більш низьких температурах і це дозволяє цинкував термооброблені, в тому числі пружинні сталі, без втрати їх механічних властивостей.
Шари сплавів покриттів, отримані в порошку цинку, мають найвищу твердість з усіх відомих цинкових покриттів і низький коефіцієнт ковзання, тому покриття добре протистоять абразивному зносу і деформації, гайки не слабшають в процесі експлуатації.
Дифузійне цинкове покриття є жаростійким.
Гладка матова поверхня служить прекрасною основою для міцного зчеплення з фарбою, гумою, клеєм, не вимагаючи при цьому спеціальних грунтових покриттів. Фарбує після дифузійного цинкування забезпечує захист, що перевищує сумарний термін служби двох покриттів (цинкового та фарби), якщо їх застосовувати незалежно.
Оскільки процес дифузійного цинкування сухий, то він дуже зручний для деталей, отриманих спіканням, і для невеликих вузлів, які можна цинкував в зібраному вигляді.
Для задоволення викладених потреб було розроблено та виготовлено спеціальне технологічне обладнання, що дозволяє цинкував 200 тн металовиробів в місяць і розроблені технічні умови "Кріпильні та інші вироби з Термодифузійна цинковим покриттям" ТУ У 28.5-31831164-002-2004.
Малюнок 1. Установка термодиффузионного цинкування.
Випробування, проведені провідними світовими дослідницькими інститутами, показали високу корозійну стійкість термодиффузионного цинкового покриття. У порівнянні з іншими видами цинкових покриттів корозійна стійкість термодиффузионного покриття вище, ніж у аналогічного показника гарячого цинкування в 1,5-2 рази, а гальванічного в 3-5 разів при однаковій товщині. А якщо врахувати те, що товщина термодиффузионного цинкового покриття при необхідності може досягати 100 мкм, а швидкість корозії дифузійного шару нижче, ніж у гальванічного та гарячого цинку, термін служби виробів, підданих Термодифузійна цинкуванню, збільшується в десятки разів.
Корозійна стійкість железоцінкових фаз дифузійного цинкового покриття навіть вище, ніж у чистого цинку в першу чергу за рахунок участі в пасивації покриття феритів цинку (ZnFeO2, ZnFe2CО4) поряд з ZnO. Висновки термодинаміки підтверджуються порівняльними корозійними випробуваннями гальванічних, горячецінкових і дифузійних цинкових покриттів. Так, у всіх випадках швидкість корозії зменшується обернено пропорційно квадратному кореню від часу витримки, тобто лімітується дифузією кисню через пассіваціонную плівку. Швидкість корозії для дифузійних цинкових покриттів мінімальна. Зіставлення даних по часу, що пройшов до появи "червоній" іржі і стаціонарного потенціалу корродирует зразка показало, що захисні властивості цинкового покриття визначаються не тільки його електрохімічними властивостями, але і здатністю покриття до хімічного розчинення, а оскільки в дифузійному цинковій покритті присутні інтер-Металліди цинку , швидкість розчинення яких набагато менше, ніж продуктів корозії цинку, що і пояснює більш високу ступінь катодного захисту дифузійних цинкових покриттів.
Таблиця 2. Порівняльні характеристики цинкових покриттів
3. Екологічна чистота методу
В даний час в України посилюються санітарно-гігієнічні норми і збільшуються витрати на утилізацію шкідливих речовин. У цьому контексті хотілося б ще раз відзначити екологічну чистоту методу термодиффузионного цинкування. Використання спеціальної насичує суміші дозволило повністю піти від хімічної обробки деталей перед нанесенням покриття. Таким чином, виключається не тільки водневе охрупчивание деталей, але й використання хімічно брудних і шкідливих розчинів, які негативно впливають на здоров'я людей і навколишнє середовище. Весь процес нанесення покриття відбувається в порошковій середовищі, в герметично закритому контейнері. Тим самим виключається будь-яка можливість викидів цинку в навколишню атмосферу. Таким чином, можна стверджувати, що технологія екологічно чиста і нешкідлива.
Висновок
При оцінці економічної ефективності переходу від гальванічної технології до дифузійному цинкуванню деталей було встановлено, що період окупності обладнання становить від 6 місяців до 1 року оскільки прямі витрати на нанесення термодиффузионного покриття товщиною 15 мкм на 1 тн металовиробів становлять 200-500 грн, у той час як вартість гальванічного покриття 1 тн металовиробів становить 1,5-10 тис грн (за ціною 85 грн / м 2). Крім того, повністю зникають витрати на водопостачання, утилізацію відходів та очисні заходи.
Таким чином, без урахування збільшення терміну служби виробів, підданих дифузійному цинкуванню, окупність устаткування для дифузійного цинкування складає менше 1 року. А якщо врахувати підвищення експлуатаційних властивостей виробів, підданих дифузійному цинкуванню, економічний ефект для окремого підприємства може становити сотні тисяч доларів.
Донецький Національний Технічний Університет
РЕФЕРАТ
На тему:
"Екологічно чиста технологія термодиффузионного
цинкування на ТОВ "НВО" Захист металів "
Виконав
ст.гр. ЕО02а
Петренко А.С.
Перевірив
проф. Стонога І.Р.
Донецьк-2008
Зміст
Введення.
1. Огляд діяльності ТОВ "НВО" Захист металів ".
2. Технологія термодиффузионного цинкування. Переваги покриття, одержуваного за методом термодифузії.
3. Екологічна чистота методу.
Висновок.
Введення
Товариство з обмеженою відповідальністю "Науково-виробниче об'єднання" Захист металів "було засновано в 1992р. Основним напрямом діяльності компанії є підвищення стійкості металевих виробів за допомогою дифузійних зміцнюючих покриттів.
Компанія є першим підприємством Україні, яке освоїло масове виробництво виробів з дифузійним цинковим покриттям. В даний час обсяг виробництва перевищив 200 тонн на місяць. Вироби з дифузійними покриттями, оброблені на обладнанні НУО "Захист металів", були поставлені в більш ніж 30 країн ближнього і далекого зарубіжжя.
Висока якість продукції, що випускається було відзначено загальнонаціональними дипломами та нагородами.
Компанія працює в тісному співробітництві з провідними виробниками України, Росії та Європейського Союзу (Болгарія, Польща).
Основним споживачем продукції нашої компанії є підприємства машинобудування, гірничодобувної, коксохімічної та нафтогазовидобувної галузей, а також енергетики, зв'язку, електропромисловості, будівництва і сільського господарства.
В даний час НВО "Захист металів" є єдиним на Україні виробником, яке освоїло масовий випуск метизів з Термодифузійна цинковим покриттям.
Власними силами і з залученням науково-дослідних організацій на підприємстві розробляються і впроваджуються нові технологічні процеси, здійснюється постійне вдосконалення техніки і технології.
За час своєї діяльності компанія ТОВ "Захист металів" отримала кілька сертифікатів і нагород.
1. Огляд діяльності ТОВ "НВО" Захист металів "
Основними напрямками діяльності НПО "Захист металів" є:
1. Оцинкування продукції, наданої замовником.
2. Виробництво обладнання для термодиффузионного цинкування.
Нижче наведено перелік продукції, виробленої компанією на постійній основі. Однак, технологічні можливості обладнання ТОВ "НВО" Захист металів "дозволяють наносити покриття на вироби будь-якої форми та конфігурації.
Таблиця 1. Базовий перелік продукції:
| Болт оцинкований |
| Гайка оцинкована |
| Шайба оцинкована |
| Гвинт оцинкований |
| Шуруп оцинкований |
| Шпилька оцинкована |
| Цвях оцинкований |
| Арматура високовольтних ізоляторів оцинкована |
| Муфти оцинкована |
| Фітинг оцинкований |
| Пружини оцинковані |
| Ланцюги оцинковані |
В даний час випускаються три модифікації установок для термодиффузионного цинкування малогабаритних виробів, з розмірами робочого простору 200х800 мм, 300х900 мм і 400х1200 мм, обсягами завантаження 50-70 кг, 150-200 кг і 300-400 кг і максимальною споживаною потужністю 12 кВт, 36 кВт і 50 кВт відповідно. Тривалість одного циклу цинкування становить 2-4 години. Витрата цинкового порошку на формування 1 мкм - 7 г на 1 м2 поверхні виробу.
У комплект устаткування входить установка ТДЦ і шафа керування. На вимогу замовника можливе постачання роздільника - апарату для відділення оцинкованих виробів від робочої суміші. Комплекс обладнання по нанесенню термодиффузионного покриття компактний і простий в експлуатації (площа 25-30 м2). Одна людина здатний оперувати на п'яти установках одночасно.
2. Технологія термодиффузионного цинкування. Переваги покриття, одержуваного за методом термодифузії
Дифузійне цинкування - це один з найбільш перспективних способів нанесення захисних покриттів на сталеві, чавунні або мідні вироби. Ці покриття мають властивості не досяжні іншими видами цинкування і тому є особливо бажаними в ряді областей експлуатації.
Дифузійні цинкові покриття складаються з шарів залізо-цинк (від 7 до 20% заліза) утворюються шляхом термохімічної дифузії цинку в поверхню виробів у процесі їх нагрівання в присутності цинкового порошку.
Покриття мають тьмяно-сіру матову поверхню, точно відтворюють профіль виробів, в тому числі порожніх і виробів складної форми (різьблення, маркування). Така властивість покриттів, як рівномірність, роблять їх дуже зручними для захисту різьбових поверхонь. Парні деталі не потрібно механічно обробляти (прорізати різьблення після нанесення покриття).
Покриття, отримані методом дифузійного цинкування, мають суттєві переваги в порівнянні з покриттями, отриманими методом гарячого цинкування, тому що процес протікає при більш низьких температурах і це дозволяє цинкував термооброблені, в тому числі пружинні сталі, без втрати їх механічних властивостей.
Шари сплавів покриттів, отримані в порошку цинку, мають найвищу твердість з усіх відомих цинкових покриттів і низький коефіцієнт ковзання, тому покриття добре протистоять абразивному зносу і деформації, гайки не слабшають в процесі експлуатації.
Дифузійне цинкове покриття є жаростійким.
Гладка матова поверхня служить прекрасною основою для міцного зчеплення з фарбою, гумою, клеєм, не вимагаючи при цьому спеціальних грунтових покриттів. Фарбує після дифузійного цинкування забезпечує захист, що перевищує сумарний термін служби двох покриттів (цинкового та фарби), якщо їх застосовувати незалежно.
Оскільки процес дифузійного цинкування сухий, то він дуже зручний для деталей, отриманих спіканням, і для невеликих вузлів, які можна цинкував в зібраному вигляді.
Для задоволення викладених потреб було розроблено та виготовлено спеціальне технологічне обладнання, що дозволяє цинкував 200 тн металовиробів в місяць і розроблені технічні умови "Кріпильні та інші вироби з Термодифузійна цинковим покриттям" ТУ У 28.5-31831164-002-2004.
Малюнок 1. Установка термодиффузионного цинкування.
Випробування, проведені провідними світовими дослідницькими інститутами, показали високу корозійну стійкість термодиффузионного цинкового покриття. У порівнянні з іншими видами цинкових покриттів корозійна стійкість термодиффузионного покриття вище, ніж у аналогічного показника гарячого цинкування в 1,5-2 рази, а гальванічного в 3-5 разів при однаковій товщині. А якщо врахувати те, що товщина термодиффузионного цинкового покриття при необхідності може досягати 100 мкм, а швидкість корозії дифузійного шару нижче, ніж у гальванічного та гарячого цинку, термін служби виробів, підданих Термодифузійна цинкуванню, збільшується в десятки разів.
Корозійна стійкість железоцінкових фаз дифузійного цинкового покриття навіть вище, ніж у чистого цинку в першу чергу за рахунок участі в пасивації покриття феритів цинку (ZnFeO2, ZnFe2CО4) поряд з ZnO. Висновки термодинаміки підтверджуються порівняльними корозійними випробуваннями гальванічних, горячецінкових і дифузійних цинкових покриттів. Так, у всіх випадках швидкість корозії зменшується обернено пропорційно квадратному кореню від часу витримки, тобто лімітується дифузією кисню через пассіваціонную плівку. Швидкість корозії для дифузійних цинкових покриттів мінімальна. Зіставлення даних по часу, що пройшов до появи "червоній" іржі і стаціонарного потенціалу корродирует зразка показало, що захисні властивості цинкового покриття визначаються не тільки його електрохімічними властивостями, але і здатністю покриття до хімічного розчинення, а оскільки в дифузійному цинковій покритті присутні інтер-Металліди цинку , швидкість розчинення яких набагато менше, ніж продуктів корозії цинку, що і пояснює більш високу ступінь катодного захисту дифузійних цинкових покриттів.
Таблиця 2. Порівняльні характеристики цинкових покриттів
| Показники | Дифузійне | Гаряче | Гальванічне |
| Зовнішній вигляд покриття | сіре-матове | світло-сірий глянець | |
| Склад покриття | залізо-цинковий сплав | практично чистий цинк | |
| Товщина покриття | 5-150мкм | 45-160мкм | 5-20мкм |
| Корозійна стійкість покриття | висока (можливе застосування в агресивних, промислових атмосферах) | середня | низька |
| Рівномірність | точне відтворення форми виробу (не потрібно прорізати різьблення) | потрібна додаткова механічна обробка (прорізка різьби) | нерівномірність товщини, обумовлена конфігурацією поверхні |
| Вплив на механічні свойтсва виробів | можливо цинкував термооброблені, в т.ч. пружинні сталі без втрати міцності і пружності | відбувається відпустку і водневе охрупчивание | |
| Твердість покриття | висока (відсутність абразивного зносу, деформації, гайки не слабшають в процесі експлуатації) | низька (високий коефіцієнт ковзання) | |
| Вимоги до підготовки поверхні | не пред'являються або дробеструйная або піскоструминна обробка чи Галтовка | високі: знежирення, травлення, промивання, флюсування та ін | |
| Адгезія до основного металу | висока, відсутність тріщин і відшарувань | розтріскування, відшаровування | |
| Порушення покриття при зварюванні | висока жаростійкість, покриття в стик до зварному шву | вигорає на 20-25мм | |
| Можливість нанесення лакофарбових покриттів | висока адгезія, можливість нанесення без грунтовки | необхідне застосування травяна грунтовок | |
| Вологість процесу | процес сухої (можливо цинкування зварних з'єднань, деталей у зборі) | цинкування в розплаві (неможливо цинкував складні вузли, деталі в зборі) | цинкування в електроліті (неможливо цинкував складні вузли, деталі в зборі) |
| Викиди, відходи | пракіческі відсутні, екологічно нешкідливе | шкідливі викиди в атмосферу, необхідність очисних споруд | необхідність очисних споруд та утилізації стічних вод |
В даний час в України посилюються санітарно-гігієнічні норми і збільшуються витрати на утилізацію шкідливих речовин. У цьому контексті хотілося б ще раз відзначити екологічну чистоту методу термодиффузионного цинкування. Використання спеціальної насичує суміші дозволило повністю піти від хімічної обробки деталей перед нанесенням покриття. Таким чином, виключається не тільки водневе охрупчивание деталей, але й використання хімічно брудних і шкідливих розчинів, які негативно впливають на здоров'я людей і навколишнє середовище. Весь процес нанесення покриття відбувається в порошковій середовищі, в герметично закритому контейнері. Тим самим виключається будь-яка можливість викидів цинку в навколишню атмосферу. Таким чином, можна стверджувати, що технологія екологічно чиста і нешкідлива.
Висновок
При оцінці економічної ефективності переходу від гальванічної технології до дифузійному цинкуванню деталей було встановлено, що період окупності обладнання становить від 6 місяців до 1 року оскільки прямі витрати на нанесення термодиффузионного покриття товщиною 15 мкм на 1 тн металовиробів становлять 200-500 грн, у той час як вартість гальванічного покриття 1 тн металовиробів становить 1,5-10 тис грн (за ціною 85 грн / м 2). Крім того, повністю зникають витрати на водопостачання, утилізацію відходів та очисні заходи.
Таким чином, без урахування збільшення терміну служби виробів, підданих дифузійному цинкуванню, окупність устаткування для дифузійного цинкування складає менше 1 року. А якщо врахувати підвищення експлуатаційних властивостей виробів, підданих дифузійному цинкуванню, економічний ефект для окремого підприємства може становити сотні тисяч доларів.