Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

М. В. Чукин, главный научный сотрудник НИИ Наносталей, докт. техн. наук, эл. почта: m.chukin@mail.ru
О. А. Куприянова, доцент кафедры технологий обработки материалов, канд. техн. наук, эл. почта: o.nikitenko@magtu.ru
А. П. Пономарев, старший преподаватель кафедры химии, эл. почта: antonpon@mail.ru
Д. А. Горленко, доцент кафедры литейных процессов и материаловедения, канд. техн. наук, эл. почта: gorldima@yandex.ru

Защита стальных изделий и конструкций от коррозионного разрушения в настоящее время приобретает особую актуальность. Наиболее доступным и практичным способом защиты является применение цинксодержащих покрытий. Важным этапом обеспечения длительной эксплуатации оцинкованного металлоизделия или конструкции является выбор метода, используемого при нанесении такого защитного покрытия. На практике возможно получение цинксодержащих покрытий, различных по толщине, свойствам, структуре, фазовому составу и другим характеристикам. Нерациональный выбор метода нанесения такого покрытия для изделий и конструкций, работающих в определенных условиях, может привести к дополнительным эксплуатационным и финансовым затратам. Представлена информация о наиболее перспективных способах формирования цинковых покрытий на стальных изделиях. Проведен сравнительный анализ толщины, структурного и фазового состояния, а также основных эксплуатационных свойств (микротвердости, коррозионной стойкости, адгезионной прочности сцепления покрытия с основным металлом) защитных цинковых покрытий, сформированных различными методами. Установлено, что для обеспечения высокого уровня адгезии и противокоррозионной способности большое значение имеет взаимодействие металлов основы и покрытия с образованием железоцинковых фаз. Отсутствие этих фаз приводит к снижению эксплуатационных характеристик покрытия. Исследовано влияние микродобавок алюминия к цинку на особенности структуры и фазового состояния покрытия, а также на рост железоцинковых слоев при термодиффузионном цинковании холоднокатаной стали. Определено, что алюминий препятствует образованию железоцинковых фаз, но способствует получению более равномерного цинкового покрытия.

1. Защита от коррозии может экономить до 4 процентов ВВП. — URL: https://rg.ru/2023/11/07/kolchuga-dlia-metalla.html (дата обращения: 23.04.2024).
2. Ворошнин Л. Г. Антикоррозионные диффузионные покрытия. — Минск : Наука и техника, 1981. — 296 с.
3. Проскуркин Е. В., Горбунов Н. С. Диффузионные цинковые покрытия. — М. : Металлургия, 1972. — 248 с.
4. Проскуркин Е. В. Защитные цинковые покрытия: сопоставительный анализ свойств, рациональные области применения // Оборудование. 2005. № 3. С. 66–71.
5. Константинов В. М., Иваницкий Н. И., Астрейко Л. А. Антикоррозионные цинковые покрытия на стальных изделиях: перспективы термодиффузионных покрытий // Литье и металлургия. 2013. № 4(73). С. 107–110.
6. Полькин В. И. Цинк для защиты от коррозии // Фундаменты. 2021. № 1(3). С. 68–71.
7. Стратегия развития металлургической промышленности Российской Федерации на период до 2030 года. — URL: https://sudact.ru/law/rasporiazhenie-pravitelstva-rf-ot-28122022-n-4260-r/strategiia-razvitiiametallurgicheskoi-promyshlennosti-rossiiskoi/?ysclid=lvc3mqowj310656020 (дата обращения: 23.04.2024 г.).
8. Крепак М. А., Чумаков В. И., Федоров А. Ю. Опыт импортозамещения при организации цехов нанесения цинк-ламельных покрытий // Крепеж, клеи, инструмент и... 2021. № 2. С. 34–36.
9. Бондарева О. С., Добычина О. С., Дмитриева М. О., Коновалов С. В. Сравнительный анализ структуры и электрохимических свойств цинковых покрытий для прогнозирования возникновения контактной коррозии на крепеже // Черные металлы. 2023. № 10. С. 35–41.
10. Преимущества цинкирующего состава Zinker в защите от коррозии. — URL: https://isup.ru/upload/pdf-zhurnala/2022/1/107_109_Zinker_intervu_3.pdf (дата обращения: 23.04.2024 г.).
11. Mittemeijer E. J., Somers M. A. J. Thermochemical surface engineering of steels. — Cambridge : Woodhead Publishing, 2014. — 816 p.
12. Астрейко Л. А. Экологически безопасная технология цинкования сталей в порошковых средах : автореф. дис. … канд. техн. наук. — Минск, 2006. — 32 с.
13. Стеблянко В. Л., Пономарев А. П. Улучшение эксплуатационных свойств цинкового покрытия на основе формирования особенностей его структуры при плазменно-электролитной обработке поверхности // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2012. № 3(39). С. 37–41.
14. Стеблянко В. Л., Чукин М. В., Платов С. И., Пономарев А. П. Синергетическая концепция формирования металлических покрытий плазменно-кавитационным способом и их свойства // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2017. Т. 17. № 2. С. 98–107.
15. Стеблянко В. Л., Пономарев А. П. Анализ природы формирования покрытий плазменно-кавитационным способом // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: тезисы докладов 79-й Международной научно-технической конференции. — Магнитогорск : Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2021. Т. 2. С. 55.
16. Стеблянко В. Л., Пономарев А. П. Улучшение коррозионной стойкости металлопродукции путем плазменно-электролитной обработки ее поверхности // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2015. № 1(42). С. 61–64.
17. Константинов В. М. Износостойкие металлосодержащие покрытия на сталях, полученные термодиффузионным насыщением и вакуумным осаждением // Наука и техника. 2020. Т. 19. № 6. С. 480–491.
18. Meletis E. I., Nie X., Wang F., Jiang J. C. Electrolytic plasma processing for cleaning and metal-coating of steel surfaces // Surface and Coatings Technology. 2002. Vol. 150. P. 246–256.

19. Бондарева О. С. Структура и свойства горячих цинковых покрытий на сталях с различным содержанием кремния : автореф. дис … канд. техн. наук. — Самара : Самарский Университет, 2017. — 24 с.
20. Kovalev M., Alekseeva E., Shaposhnikov N., Povyshev A. Predicting the durability of zinc coatings based on laboratory and field tests // Corrosion in the Oil & Gas Industry. 2019. Vol. 121. 01008.
21. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. -— Введ. 01.01.1977.
22. ГОСТ 14019–2003. Материалы металлические. Метод испытания на изгиб. — Введ. 01.09.2004.
23. ГОСТ 9.308–85. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний. — Введ. 01.01.1987.
24. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник. В 3 т. Т. 2. / под общ. ред. Н. П. Лякишева. — М. : Машиностроение, 1997. — 1024 c.
25. Бондарева О. С., Мельников А. А. Исследование механизма влияния микродобавок алюминия и никеля в расплаве цинка на строение фаз цинкового покрытия на кремнийсодержащих сталях // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 6(3). С. 607–611.
26. Chaliampalias D. The effect of Al and Cr additions on pack cementation zinc coatings // Applied Surface Science. 2010. Vol. 256. P. 3618–3623.
27. Константинов В. М., Булойчик И. А. Влияние термодиффузионного цинкования на эксплуатационные свойства термически обработанных стальных изделий // Литье и металлургия. 2020. № 4. С. 131–138.
28. Влияние алюминия, введенного в расплав цинка, на толщину, структуру и свойства покрытия. — URL: https://metal-archive.ru/cinkovyepokrytiya/63-vliyanie-alyuminiya-vvedennogo-v-rasplav-cinka-natolschinu-strukturu-i-svoystva-pokrytiya.html (дата обращения: 23.04.2024).
29. Biryukov А. I., Galin R. G., Zakharyevich D. А., Wassilkowska A. V., Batmanova Т. V. The effect of the chemical composition of intermetallic phases on the corrosion of thermal diffusion zinc coatings // Surface and Coatings Technology. 2019. Vol. 372. P. 166–172.