Покрытие металла на заказ: порошковая покраска, гальваника, пескоструй и воронение

Зачем нужно покрытие и от чего оно защищает

Голая углеродистая сталь ржавеет в цехе за несколько дней, а на улице за пару недель покрывается налётом, который потом не вывести без пескоструя. Поэтому вопрос покрытия мы задаём сразу при расчёте. Покрытие решает четыре задачи, и от того, какая главная, зависит выбор технологии.

• Защита от коррозии. Цинк, порошковая краска, воронение с промасливанием, анодирование.
• Внешний вид. Цвет по RAL, декоративный хром, чёрное гальваническое покрытие, матовый или глянцевый блеск.
• Свойства поверхности. Твёрдый хром даёт 800-1100 HV и поднимает износостойкость, никель улучшает пайку.
• Восстановление размера. Изношенный шток или шейку вала наращивают твёрдым хромом и шлифуют в размер.

Механизм защиты разный. Краска это барьер: пока слой целый, металл сухой, но царапина до основы даёт очаг коррозии, который отслаивает краску дальше. Цинк активнее железа и растворяется первым, защищая сталь даже на оголённых участках. На улице поэтому лучше работает связка цинк плюс порошок сверху.

Порошковая покраска металла

Порошковое покрытие металлических изделий это не краска в привычном смысле. Сухой полимерный порошок заряжают в электростатическом поле, он налипает на заземлённую деталь, а в печи плавится и сшивается в плёнку. Растворителей и потёков нет, толщина ровная даже на кромках и швах. Порошковое напыление металла идёт по одной цепочке, каждый шаг обязателен.

Что важно знать про металл с порошковым покрытием:

• Цвета. Каталог RAL Classic, ходовые 9005 чёрный, 9003 белый, 7016 антрацит, 7024 графит. Фактура гладкая, шагрень, муар, металлик. Редкий цвет везут от поставщика, это плюс несколько дней.
• Толщина. Обычно 60-120 мкм на сторону: тоньше не закроет структуру металла, толще трескается на изгибах.
• Габариты. Ограничение задаёт печь: типовая камера берёт изделия до 6 метров в длину и до 2 по высоте, что больше, красят по частям либо жидкой краской.
• Температура. Полимеризация при 180-200 градусах: детали с пластиком, резинками, подшипниками и электроникой красить в сборе нельзя.
• Подвес. Деталь висит на крючке, в месте контакта покрытия не будет, точку подвеса выбираем в скрытом месте.

Порошок хорошо ложится на сталь, оцинковку и алюминий. Для корпусов, кожухов и рам это основной вариант отделки, подробнее на странице детали из листового металла.

Гальваника: цинк, хром, никель, латунь, чернение

Гальваническая покраска металлических изделий это обиходное название, правильно говорить гальваническое покрытие. Деталь погружают в электролит и пропускают ток, металл осаждается слоем в микроны. Гальваника на заказ по ГОСТ 9.301 и 9.303 идёт по цепочке: обезжиривание, травление, активация, осаждение, промывка, пассивация.

Что часто путают:

• Твёрдый и декоративный хром это разные технологии. Твёрдый наносят толстым слоем прямо на сталь и шлифуют, он матово-серый и работает на износ. Декоративный это плёнка по никелю, красивая, но износостойкости не дающая.
• Покрытие алюминием из водного электролита не наносится. Алюминий осаждается только из расплавов солей, в обычной гальванике этого нет. Под такой запрос подходят анодирование самого алюминия, термодиффузионное цинкование или напыление.
• Гальваника не выравнивает поверхность. Наоборот, тонкий слой подчёркивает каждую риску от резца. Под декоративный хром деталь сначала полируют.
• Глухие полости покрываются хуже. Ток идёт по кратчайшему пути, на дне отверстия слой в разы тоньше, чем снаружи.

Цинкование деталей и хромирование мы делаем у себя, никелирование, латунирование и чернение закрываем вместе с проверенными участками: детали возим сами.

Анодирование алюминия

Анодирование алюминия это не нанесение чужого металла, а выращивание собственного оксида. Деталь ставят анодом в сернокислый электролит, верхний слой превращается в керамическую плёнку толщиной 5-25 мкм, в твёрдом варианте до 60 мкм.

• Твёрдость. Оксид твёрже самого алюминия, деталь перестаёт царапаться и мараться.
• Цвет. Пористую плёнку до закрытия пор красят: чёрный, синий, красный, золото. Натуральное даёт серебристо-матовый тон.
• Диэлектрик. Анодированная поверхность не проводит ток, для приборных корпусов это важно.
• Сплав решает всё. Хорошо анодируются Д16Т, АМг, АД31. Литейные силумины типа АК12 из-за кремния дают тёмный пятнистый тон.
• Рост размера. Плёнка растёт наполовину наружу, наполовину внутрь металла: при слое 20 мкм наружу выходит около 10 мкм на сторону.

Если марка не выбрана, посмотрите страницу детали из нержавейки, алюминия и титана. Анодирование закрываем у партнёрского участка, сроки и допуски согласовываем до запуска.

Воронение стали

Воронение это химическое оксидирование стали в горячем щелочном растворе, на выходе плотная чёрная плёнка магнетита толщиной 1-3 мкм. Размер при этом почти не меняется: воронят там, где посадки уже готовы.

• Где применяют. Инструмент, оснастка, детали механизмов и крепёж, которым надо быть чёрными и остаться в допуске.
• Защита. Сама плёнка защищает слабо, работает только с промасливанием: в воде вороненая деталь без масла заржавеет.
• Ограничения. Нержавейку и цветные металлы не воронят, на высоколегированных сталях цвет непредсказуем.
• Альтернатива. Нужен чёрный цвет и защита, берут чёрный цинк или порошок RAL 9005.

Пескоструйная и дробеструйная обработка

Пескоструйная обработка металла работает в двух ролях: подготовка перед покрытием и самостоятельная работа. Абразив под давлением сбивает окалину, ржавчину и старую краску и создаёт шероховатость, за которую цепляется краска.

Что уточняем перед пескоструем:

• Степень очистки. Под ответственную окраску нужна Sa 2,5 по ISO 8501, поверхность с равномерным металлическим блеском. Требование надо писать в заявке.
• Толщина стенки. Лист тоньше 1 мм от жёсткого абразива коробит, для него берут мягкий режим.
• Готовые размеры. Пескоструй снимает металл. Резьбу, посадки и шлифованные поверхности закрываем заглушками.
• Время до покраски. Чистая пескоструенная сталь ржавеет за несколько часов, красить надо в тот же день, поэтому подготовку и покрытие делают на одной площадке.

Для антикоррозийной обработки металлоконструкций схема такая: пескоструй до Sa 2,5, цинконаполненный грунт, порошок или два слоя эмали. Про конструкции подробнее на странице изготовление металлоконструкций.

Резьба и посадочные места под покрытие

Главный источник претензий: деталь приходит с покрытием, а гайка на шпильку не идёт или подшипник не садится. Слой лёг туда, где его не ждали. Решается на чертеже тремя способами.

• Припуск в резьбе. Наружную резьбу под цинк нарезают с занижением, для слоя 9-12 мкм хватает поля 6e вместо 6g, внутреннюю гонят метчиком по верхнему пределу.
• Заглушки и маскирование. Отверстия закрывают силиконовыми пробками, резьбу колпачками, плоскости термостойкой лентой. Для гальваники применяют съёмные лаки и воски.
• Прогонка после покрытия. Метчиком или плашкой снимают лишний слой, но металл в местах прогонки остаётся голым.

Отверстия под подшипники, шейки валов, пазы и любые поверхности с допуском H7 или js6 по умолчанию не покрываются: маскируем, а если геометрия не позволяет, обрабатываем в размер после покрытия. Про резьбу подробнее на странице нарезка резьбы, про крепёж под покрытие на странице нестандартный крепёж по чертежу.

Толщина слоя и как она влияет на посадку

Любое покрытие это прибавка к размеру: на валу диаметр растёт на две толщины, в отверстии на столько же уменьшается. Для точных сопряжений это решающие цифры.

Правило цеха: если на чертеже есть допуск точнее IT9, покрытие на этой поверхности либо не наносится, либо деталь делается с припуском и доводится после. Твёрдый хром идёт по второй схеме: слой с запасом 50-100 мкм и шлифовка начисто.

Какие детали нельзя покрывать и почему

Отказ от покрытия это физика процесса, а не капризы участка. Где мы честно говорим «так не получится»:

• Сборки с пластиком, резиной и электроникой. Полимеризация при 180-200 градусах их убивает, красят до сборки.
• Закалённые детали твёрже 32 HRC под гальванику. Риск водородного охрупчивания: либо прогрев после покрытия, либо другая защита.
• Пористое литьё и негерметичные швы. Электролит затекает в поры, потом выходит наружу и вспучивает покрытие. Швы варят сплошными.
• Остатки масла в глухих полостях. При нагреве масло выходит и даёт кратеры в краске, нужно дренажное отверстие.
• Пружины и тонкая проволока под гальванику. Наводороживание плюс рабочие напряжения дают трещины.
• Шлифованные и притёртые поверхности. Только по отдельной договорённости и с последующей доводкой.
• Готовые узлы в сборе. Подшипники, манжеты и сальники в ванну не идут, промыть их потом невозможно.

Нержавейка и алюминий требуют отдельной активации. Красить нержавейку можно, но без пескоструя стеклошариками порошок держится плохо.

Контроль покрытия

Проверить покрытие на глаз нельзя, контроль идёт по уровням, нужный заказчик называет заранее.

• Толщиномер. Магнитный для стали, вихретоковый для алюминия. Замеры в нескольких точках, минимальное значение в акт.
• Адгезия решётчатым надрезом. По ГОСТ 31149 на покрытии режут сетку и смотрят, не отслаиваются ли квадратики. Делается на образце-свидетеле из партии.
• Соляной туман. Камера по ГОСТ 9.308: образец держат под солевым аэрозолем заданное число часов и фиксируют появление коррозии. Протокол делают у партнёров по запросу, своей камеры у нас нет.
• Внешний осмотр. Непрокрас на кромках, подтёки, включения, равномерность цвета.
• Твёрдость слоя. Для твёрдого хрома по запросу замеряем микротвёрдость на образце.

Если покрытие идёт по ГОСТ 9.301 с обозначением вида Ц9.хр, укажите в заявке класс, толщину и вид пассивации: такое обозначение расшифровывается однозначно.

Как покрытие сочетается с механообработкой и термообработкой

Порядок операций менять нельзя, иначе деталь придётся переделывать.

1. Черновая механообработка. Снимаем основной металл, оставляем припуск.
2. Термообработка. Закалка, ТВЧ, цементация, отпуск. Деталь ведёт, поэтому термичка идёт до финишной обработки. Подробнее на странице детали с термообработкой.
3. Чистовая обработка и шлифовка. Выводим размеры в допуск с учётом будущего слоя.
4. Покрытие. Пескоструй, потом гальваника или покраска.
5. Обезводороживание. После гальваники закалённые детали греют 2-4 часа при 190-220 градусах, желательно в первые сутки.
6. Финишная доводка. Шлифовка хрома в размер, прогонка резьбы, контроль.

Термичка, ТВЧ, хромирование и цинкование у нас свои, на сторонние участки уходят анодирование, никель, латунь и воронение. Когда всю цепочку ведёт одна организация, не надо выяснять, из-за чьей операции деталь вышла из допуска. Про полный цикл на странице изготовление деталей на заказ.

Сроки и стоимость покрытия металла

Цены ориентировочные, на единичные детали действует минимальная стоимость партии: ставить ванну ради одного болта невыгодно. Серии считаем отдельно и дешевле за единицу.

Что прислать для расчёта: чертёж или эскиз с размерами, марку материала, количество, вид покрытия с толщиной и указание, какие поверхности покрывать не надо. Без чертежа подойдут фото с линейкой и габариты. Для покраски укажите цвет по RAL и фактуру, для металлоконструкций площадь и условия эксплуатации. Отвечаем в течение двух часов. Производство в Москве, Казани и Набережных Челнах, отправка по России.

Вопросы и ответы