Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва, Самара, Россия

О. С. Бондарева, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения (ТМиАМ), канд. техн. наук, эл. почта: osbond@yandex.ru
О. С. Добычина, аспирант кафедры ТМиАМ, эл. почта: o.dobychina@zvpm.ru
М. О. Дмитриева, аспирант кафедры ТМиАМ, эл. почта: mdmitr1ewa@yandex.ru

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва, Самара, Россия¹ ; Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия²
С. В. Коновалов, профессор кафедры ТМиАМ¹, проректор по научной и инновационной деятельности, заведующий кафедрой механики и машиностроения², докт. техн. наук, профессор, эл. почта: konovalov@sibsiu.ru

Исследованы элементный состав и структура цинковых покрытий, полученных гальваническим цинкованием, горячим цинкованием в расплаве цинка при температурах 450 и 590 °C и в расплаве Гальфан (Zn + 5 % Al), термодиффузионным цинкованием в порошковой смеси, газотермическим напылением порошка цинка, а также цинк-ламельного покрытия и покрытия ZINKER на полимерном связующем. Металлографические исследования показали, что поверхность и структура цинковых покрытий различается в зависимости от способа нанесения покрытия. Методом энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа установлено, что содержание цинка на поверхности покрытий различается. Поверхность покрытия, полученного горячим цинкованием при температуре 450 °C, представлена практически чистым цинком, а на поверхности высокотемпературного (590 °C) горячецинкового покрытия и термодиффузионного цинкового покрытия находятся железо-цинковые фазы с разным соотношением железа и цинка. Остальные покрытия имеют на поверхности примесные элементы, что связано с условиями их получения. Для прогнозирования электрохимических свойств покрытий измерены их стандартные электродные потенциалы. Построен ряд химических напряжений для различных цинковых покрытий. Установлено, что при контакте цинковых покрытий между собой в присутствии электролита могут реализоваться следующие варианты электрохимического взаимодействия. Покрытия цинк-ламельное, ZINKER и Гальфан окисляются в гальванической паре с горячеоцинкованными при температуре 450 °C изделиями, осуществляя катодную защиту. Термодиффузионное цинковое покрытие не образует гальванической пары с горячецинковым покрытием. Гальваническое, газотермическое и высокотемпературное горячецинковое покрытия восстанавливаются в паре с горячецинковым покрытием. Полученные данные необходимо учитывать при использовании изделий с различными цинковыми покрытиями в узлах соединений деталей.

1. Полькин В. И. Цинк для защиты от коррозии // Фундаменты. 2021. № 1 (3). С. 68–71.
2. Chung P. P., Wang J., Durandet Y. Deposition processes and properties of coatings on steel fasteners – A review // Friction. 2019. Vol. 7. P. 389–416. DOI: 10.1007/s40544-019-0304-4
3. Amit Khare, Sandeep Kumar Dwivedi, Manish Vishwakarma, Siraj Ahmed. Experimental investigation of hydrogen embrittlement during coating process and effect on mechanical properties of high strength steel used for fasteners // Materials Today: Proceedings. 2018. Vol. 5, Iss. 9. Part 3. P. 18707–18715. DOI: 10.1016/j.matpr.2018.06.217
4. Бондарева О. С., Федорова А. В. Исследование влияния технологических параметров горячего цинкования на микроструктуру и толщину покрытия на крепежных изделиях // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т. 17. № 6-2. С. 388–391.
5. Добычина О. С., Бондарева О. С. Горячеоцинкованный крепеж под микроскопом // Крепеж, клеи, инструмент и … 2021. № 4. С. 32, 33.
6. Mesbahzadeh A., Abdolmaleki H., Seyedraoufi Z. S. Interfacial investigation of St13/Molten Zn–5% Al and corrosion behavior of formed layer via hot-dip process // Surf. Engin. Appl. Electrochem. 2021. Vol. 57. P. 124–135. DOI: 10.3103/S1068375521010087
7. Kania H., Sipa J. Microstructure characterization and corrosion resistance of zinc coating obtained on high-strength grade 10.9 bolts using a new thermal diffusion process // Materials. 2019. Vol. 12, Iss. 9. 1400. DOI: 10.3390/ma12091400
8. Сотсков Н. И. Термодиффузионное цинкование — эффективный метод антикоррозионной защиты высокопрочного крепежа. Методы контроля // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 9. С. 1066–1076. DOI: 10.32339/0135-5910-2019-9-1066-1076
9. Xiqiang Zhong, Ruijie Liang, Guanghua Liu, Wei Pan. Zinc coating on steel by atmosphere plasma spray and their anti-corrosion behavior // Materials Letters. 2022. Vol. 314. 131825. DOI: 10.1016/j.matlet.2022.131825
10. Галкин Р. В., Чумаков В. И., Наумов В. И. Термоотверждаемое цинк-ламельное покрытие на основе эпоксидной смолы // Гальванотехника и обработка поверхности. 2018. Т. 26. № 3. С. 10–17. DOI: 10.47188/0869-5326_2018_26_3_10
11. Chuntao Li, Junfeng Wei, Mincong Chen, Xiaoxiao Guan et al. Ultralowtemperature fabrication of chromium-free zinc-aluminum coatings based on polysilazane // Materials Chemistry and Physics. 2022. Vol. 278. 125608. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2021.125608
12. Бочаров В. А. Защита металлоконструкций от коррозии методом цинкирования // Гидротехника. 2022. № 1 (66). С. 74, 75. DOI: 10.55326/22278400_2022_1_66_74
13. ГОСТ 9.005–72. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, металлические и неметаллические неорганические покрытия. Допустимые и недопустимые контакты с металлами и неметаллами. — Введ. 01.07.1973.
14. Пустов Ю. А., Калита В. И., Турсунбаева А. А. Структурное состояние и коррозионная стойкость плазменного покрытия из никелевого сплава // Перспективные материалы. 2018. № 7. С. 57–66. DOI: 10.30791/1028-978X-2018-7-57-66
15. Киселев В. Г., Медяный С. А. Основные закономерности влияния скачка потенциала между двумя металлами на их контактную коррозию // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2013. № 9-10. С. 89–96.
16. Сотсков Н. И., Меньщикова О. А. Прогнозирование срока службы оцинкованных крепежных изделий в водопроводных колодцах // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 10. С. 31–38. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.10.31-38