Одна з проблем, з якою стикаються ваші клієнти під час будівництва з металу, — це ризик майбутньої корозії, навіть якщо основним матеріалом є дерево, і воно скріплене металом. Без кріплень, стійких до впливу навколишнього середовища, конструкція може зрештою зруйнуватися, ймовірно, через корозію.
Що таке корозія?
Як знає кожен, хто працює з металом, метал, що піддається впливу стихій, схильний до корозії. Металеві компоненти можуть іржавіти або виглядати так, ніби їх руйнує якась хвороба. Це тому, що вони псуються.
Корозія відбувається на атомному рівні. Електрохімічна корозія виникає, коли атоми металу втрачають електрони — процес, який називається окисленням — до кисню, води або інших сполук. Згодом метал реагує з речовинами навколишнього середовища, такими як повітря, вода або кислоти. Наприклад, при утворенні іржі заліза, вода, кисень та атоми заліза взаємодіють, утворюючи іржу або оксид заліза.
Коли відбувається окислення між різними типами металів, що контактують, взаємодія викликає гальванічну корозію. Гальванічна корозія включає перенесення електронів між металами, тобто один метал отримує електрони (катод), а інший метал (анод) втрачає електрони. Катод отримує певний захист і кородує повільніше, ніж окремо, але анод кородує швидше. Для виникнення гальванічної дії має бути присутній електроліт. Типовим прикладом є віконна рама з нержавіючої сталі, закріплена шурупами з вуглецевої сталі; шурупи, ймовірно, будуть кородувати з прискореною швидкістю.
Хоча корозія загалом шкідлива для конструкцій, іноді вона може бути нешкідливою або навіть захисною. Прикладом є зеленувата патина, яка утворюється на міді; ця корозія фактично захищає метал, що лежить під нею. Однак ця захисна «плівка» може подряпатися, що призводить до корозії на незахищених ділянках.
Електролитичне оцинкування з покращеним керамічним покриттям DMG1000 з терміном служби 85 годин.
Фото надано Direct Metals, Inc.
Цвяхи PTL (пиломатеріали, оброблені під тиском) – це тип оцинкованих цвяхів, рекомендований фахівцями з обробки деревини. Фото надано Maze Nails
Оцинковані кріплення з органічним покриттям, що витримує 1000 годин, встановлені в середовищі сольового туману. Кріплення з ковпачком, таке як кріплення з нержавіючої головки SCAMP від Direct Metals, Inc., допомагають протистояти цій корозії. Фото надано Direct Metals, Inc.
Захисні покриття
Для збереження та захисту кріплень від негоди доступні різні види покриття. Ми розглянемо деякі з найпоширеніших типів, щоб допомогти вам визначити, яке покриття найкраще захищатиме від корозії.
Гальванічне покриття білим та жовтим цинком
Гальваніка передбачає занурення кріплень у електролітичний розчин та пропускання через нього постійного струму. Струм іонізує розчин цинку, утворюючи на металі чисте цинкове покриття. На відміну від оксиду заліза, оксид цинку не руйнує поверхню металу; натомість цинковий шар є захисним. Він жертвує собою, кородуючи, на відміну від металу, що знаходиться під ним.
Середні показники випробувань у сольовому тумані, засновані на стандартах ASTM B117, показують від 125 до 225 годин безкорозійної роботи, залежно від товщини цинкового шару. Такий захист може бути ефективним у випадках, коли вплив солі мінімальний, і може бути більш економічно вигідним, ніж інші варіанти. Однак, водневе окрихчення — переміщення атомів водню в метал, що робить його крихким і, можливо, призводить до розтріскування — є потенційною проблемою цього покриття.
Гальванічне цинкування не підходить для використання з пиломатеріалами ACQ (через обробку міддю) або для кріплень, які контактуватимуть з міддю або алюмінієм.
Це покриття є більш доступним за ціною, ніж багато інших, і іноді використовується як підкладка для іншого покриття. Наприклад, DMG85 – це тришарова поверхнева обробка, що покривається керамічним покриттям, яке огортає цинкові шари, запобігаючи їх віддачі електронів та корозії. Direct Metals Inc. застосовує цей процес до своєї вуглецевої сталі та
Кріплення з нержавіючої сталі 304. Випробування в сольовому тумані підтвердили, що ці кріплення витримують 1,000 годин у сольовому тумані.
Механічне цинкування
(Також відоме як цинкування)
Цинкування здійснюється шляхом очищення кріплень, нанесення захисного базового шару, а потім додавання кількох шарів цинку, зазвичай шляхом барабанного оброблення з цинком та іншими хімікатами. Потім кріплення випалюють у печі для видалення вологи. Шари цинку в результаті стають товщими, ніж шари гальванічного покриття, хоча вони можуть бути не такими однорідними. Цей процес не виділяє водень, отже, він не призводить до водневого окрихчення. Випробування на корозію в сольовому тумані тривають від 200 до 500 годин, залежно від товщини покриття. Оцинкований метал може довго служити в середовищах без сольового туману.
Гаряче цинкування
Процес гарячого занурення є простим. Спочатку кріплення очищають від забруднень та будь-якої іонізації. Потім їх повністю занурюють у розплавлений цинк, залишаючи міцне внутрішнє покриття зі сплаву цинку та сталі та зовнішній шар чистого цинку. Якість з'єднання визначається тим, наскільки чистим був метал під час занурення. Багато фахівців галузі вважають, що гаряче занурення – найкращий спосіб досягти товстого, рівномірного шару цинку.
Кріплення також можна двічі занурювати, щоб забезпечити заповнення будь-яких незначних недоліків першого шару. Цвяхи STORMGUARD® від Maze Nails є прикладом цього процесу та довели свою довговічність протягом понад 85 років використання в цій галузі.
Варіації гарячого цинкування
Одним із варіантів традиційного методу гарячого занурення є Aericote® 1000, виготовлений на основі ET&F® (бренд BECK). Це запатентоване, багате на цинк покриття створюється зануренням методом занурення-обертання, подібно до фарбування. Воно не піддається водневому окрихченню, а у разі стирання суміш оксиду та карбонату цинку захищає його, виконуючи функцію «відновлення». Воно розраховане на 1,000 годин роботи в сольовому тумані без корозії.
Цинкові лусочки
Як і попередні варіанти, це покриття утворює захисний цинковий шар. Він створюється шляхом неорганічного зв'язування цинкових та алюмінієвих лусочок, зазвичай методом занурення у центрифугування, рейкового центрифугування або напилення. Хоча цинкові лусочні покриття тонші за деякі інші варіанти, вони забезпечують чудову корозійну стійкість, що підтверджується випробуваннями на корозію в сольовому тумані протягом 1,500 годин або більше.
Покриття Dacro
Це неорганічне цинково-алюмінієве покриття забезпечує рівномірний шар; подвійне занурення має товщину лише близько 4–8 мікрон. Воно не зв'язується з поверхнею, що призводить до нижчого рівня корозійної стійкості порівняно з деякими варіантами. Загалом воно порівнюється з цинкуванням, але запобігає водневому окрихченню. Добре працює за високих температур.
Фосфатні покриття
Фосфатні покриття зазвичай не використовуються для виробів, що піддаються впливу погодних умов, але створюють чудовий базовий шар, який допомагає другому шару зчепитися з кріпленням. Вони також сприяють стійкості до корозії та довговічності.
Нікелювання
Нікелювання вважається привабливим та стійким до корозії. Воно може витримувати кілька сотень годин у випробуванні в сольовому тумані, а цинково-нікелеве покриття розраховане на термін служби до 720 годин.
Фарба на водній основі, що занурюється методом центрифугування
Цей варіант був розроблений для забезпечення стійкості до корозії, дозволяючи одночасно підбирати колір до металевих панелей, які він кріпить. Хоча він з часом вразливий до впливу ультрафіолетового випромінювання, він все ще забезпечує надійний захист від вицвітання фарби та стійкість до корозії у випробуванні в сольовому тумані понад 1,000 годин.
Полімерні покриття
На кріплення наноситься порошок, часто розпилюється, а потім подається струм. Його запікають, щоб сплавити частинки, створюючи повний шар. В результаті утворюється тверде та стійке до сколів покриття. Полімерні порошкові покриття, як правило, більш стійкі до корозії та довговічні, ніж гальванічне цинкування, але менш стійкі до корозії, ніж оцинковування. Однак деякі органічні полімерні покриття, такі як Dyna-Coat від Dynamic Fastener, забезпечують понад 1,000 годин захисту від корозії у випробуванні в сольовому тумані.
Вибір правильного покриття
Хоча ми не розглянули всі можливі варіанти покриття, ми розглянули багато поширених. Сподіваємося, що тепер ви краще розумієте, яке покриття для кріплень рекомендувати своїм клієнтам, виходячи з елементів та матеріалів, з якими вони зіткнуться. Враховуючи потреби та бюджет клієнтів, відповідні варіанти стануть очевидними. Як сказав один галузевий фахівець: «Ви обираєте на основі придатності та наявності».
Журнал «Профільування» висловлює подяку наступним авторам:
Бек Америка • www.beck-fastening.com
Direct Metals, Inc. • www.directmetalsinc.com
Динамічний кріпильний елемент • www.dynamicfastener.com
Лабіринтні нігті • www.mazenails.com
Корпорація «Трикутник Фастенер» • www.trianglefastener.com
