Что такое горячее цинкование и его виды

Горячее цинкование металла: технология, оборудование, ГОСТ

Горячее цинкование – это метод покрытия поверхности металлического изделия слоем цинка, уступающий по своей популярности только гальванической технологии оцинковки. Между тем по стоимости выполнения, а также по долговечности формируемых цинковых покрытий данный способ превосходит электрохимическое цинкование.

Результаты испытаний болтов с различной оцинковкой в растворе соляной кислоты

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к горячим цинковым покрытиям можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Зачем металлические изделия подвергают цинкованию

Цинкование предполагает, что на поверхность металлического изделия наносится слой цинка, толщина которого может находиться в интервале 40–65 мкм. За счет такого покрытия обеспечивается не только барьерная, но и электрохимическая защита металла от коррозии. Оцинкование, которое можно выполнять по разным технологиям, используется преимущественно по отношению к стали.

Горячее цинкование металла, если сравнивать его с другими технологиями, отличается оптимальным сочетанием доступной стоимости технологического процесса с высокими защитными свойствами получаемого цинкового слоя. Нанесенное методом горячего цинкования покрытие даже при эксплуатации изделия в самых неблагоприятных условиях способно прослужить не менее 65–70 лет, полностью сохранив свои защитные свойства.

Положение цинка в электрохимическом ряду металлов

Преимущества метода

Горячее цинкование металлоконструкций при сравнении с другими технологиями имеет ряд весомых преимуществ.

  • Подвергаться обработке по данной технологии могут даже детали, отличающиеся высокой сложностью геометрической формы. В частности, такую технологию активно используют для обработки труб.
  • Поврежденные в результате механического воздействия участки цинкового покрытия могут самовосстанавливаться, причем происходить это может без постороннего вмешательства.
  • По сравнению с другими способами оцинковки, метод горячего цинкования позволяет сформировать покрытие, устойчивость которого при взаимодействии с жидкими средами выше в 6 раз. Именно по этой причине такую технологию и применяют для обработки труб и различных емкостей.
  • Горячая оцинковка позволяет эффективно устранять многие дефекты обрабатываемой поверхности, такие как раковины, поры и др.
  • Эксплуатация труб и других метизов, которые покрыты цинком по данной технологии, требует минимальных финансовых затрат. Их поверхности, в частности, не требуют регулярной окраски, так как уже надежно защищены от воздействия негативных факторов внешней среды. Это очень актуально для труб, которые эксплуатируются в труднодоступных местах (в стенах, под землей и т.д.).

Сравнение стоимости и работоспособности горячеоцинкованной стали с другими методами защиты

Как выполняется горячее цинкование

Выделяют два этапа горячего цинкования:

  1. Обрабатываемую поверхность тщательно подготавливают к процедуре.
  2. Изделие погружают в емкость с расплавленным цинком, в результате чего оно буквально обволакивается данным металлом.

Все нюансы выполнения такой технологической операции регламентирует ГОСТ 9.307-89.

Технологический цикл цинкования

Технология горячего цинкования требует тщательного подхода к выполнению всех ее этапов. Чтобы понять их суть и назначение, каждый из них стоит рассмотреть подробнее.

Подготовка металлического изделия к процедуре

ГОСТ указывает, что поверхность, которую необходимо подвергнуть горячему цинкованию, должна быть тщательно подготовлена. Такая подготовка состоит из нескольких процедур:

  • механической обработки;
  • обезжиривания;
  • промывки;
  • травления;
  • промывки после травления;
  • флюсования;
  • просушки.

При помощи механической обработки с поверхности удаляются загрязнения, продукты окисления, следы ржавчины, а также шлаковые включения. ГОСТ также предписывает, что острые углы и кромки, имеющиеся на изделии, должны быть скруглены, что также решается на этапе механической обработки. Для выполнения механической обработки в производственных условиях используются пескоструйные установки.

Обезжиривание металлоизделий в растворе ортофосфорной кислоты

Обезжиривание, которое выполняется при температуре около 75°, необходимо выполнять перед горячим цинкованием для того, чтобы улучшить адгезию формируемого защитного слоя с цинкуемым изделием. Присутствие на обрабатываемой поверхности жировых и масляных пятен может привести к тому, что на таких участках цинковое покрытие будет иметь неравномерную толщину или даже отслаиваться.

Выполняют обезжиривание при помощи специальных химических реагентов, список которых приводит соответствующий ГОСТ. Их остатки впоследствии должны быть полностью удалены с поверхности изделия, для чего его подвергают промывке.

Промывочные емкости для длинномерных изделий

ГОСТ также указывает, что на трубах или других изделиях, подвергаемых горячему цинкованию, не должно быть окисленных участков, а также старого цинкового покрытия, если оно наносилось ранее. Для того чтобы выполнить эти требования, обрабатываемую поверхность подвергают травлению. С этой целью обычно используется раствор соляной кислоты. Выполняют такую процедуру при комнатной температуре (22–24°), а концентрацию раствора кислоты выбирают в зависимости от того, насколько сильно поверхность загрязнена окислами и следами коррозии.

Как правило, для выполнения травления используют растворы, в которых содержится 140–200 граммов кислоты на 1 литр. При выполнении травления раствор кислоты может сильно повредить обрабатываемую поверхность. Чтобы такого не происходило, а также чтобы минимизировать выделение водорода из травильного раствора, в него вводят специальные вещества, которые называются ингибиторами. Как и после обезжиривания, после травления изделие необходимо тщательно промыть, чтобы удалить остатки использованных химических веществ.

Подготовленные к оцинковке изделия

Флюсование перед горячим цинкованием, технология которого предусматривает тщательную подготовку обрабатываемой детали, позволяет решить сразу две важных задачи: предотвратить процесс окисления и улучшить адгезию наносимого покрытия с основным металлом. В процессе флюсования, выполняемого при температуре 60°, на обрабатываемую поверхность наносится тонкий слой флюса, содержащегося в специальном растворе. В качестве флюса, как правило, используются хлориды аммония и цинка. Их смешивают с водой в соотношении 500 граммов на литр, чтобы приготовить раствор для флюсования. При выполнении флюсования очень важно следить за такими параметрами используемого раствора, как содержание железа, плотность и кислотность. Если концентрация железа в растворе превышена, в него вводят перекись водорода, которая способствует образованию солей железа, выпадающих в осадок.

Любой цех горячего цинкования в обязательном порядке должен быть оснащен термическими печами, в которых обрабатываемое изделие просушивают после выполнения флюсования. Такая термическая обработка позволяет не только удалить остатки жидкости, которая ухудшает качество готового цинкового покрытия, но и нагреть деталь до температуры 100°, что дает возможность снизить затраты на осуществление основной технологической операции.

Как осуществляется технологический процесс

Сам процесс нанесения защитного цинкового слоя, для чего может использоваться линия горячего цинкования или более простое оборудование, заключается в погружении детали в емкость с расплавленным цинком. Температура, при которой цинковый расплав находится в таких емкостях, выбирается в зависимости от ряда факторов, к числу которых относятся и геометрические параметры обрабатываемого изделия. В среднем значение такой температуры находится в интервале 420–455°.

Если в качестве оборудования применяется не агрегат для непрерывного горячего цинкования (АНГЦ), а более простые технические устройства, необходимо обеспечить выполнение следующих условий на производственном участке.

  • Обязательно наличие мощной вытяжки, которая удалит из воздуха пары, интенсивно образующиеся при цинковании.
  • Оборудование для горячего цинкования должно обеспечивать строгое соблюдение скорости погружения изделия в расплав, а также времени его выдержки в нем.
  • Обработанная деталь после извлечения из емкости с цинком должна качественно охлаждаться.

Ванна для цинкования может достигать в длину 14 и более метров

Горячее цинкование метизов выполняется в следующей последовательности:

  1. Погружение изделия в емкость с расплавленным цинком.
  2. Выдержка, время которой может составлять от 4 до 10 минут.
  3. Извлечение обрабатываемой детали из емкости с расплавом, от скорости выполнения которого во многом зависит толщина формируемого покрытия.
  4. Охлаждение, которое может выполняться принудительно или протекать естественным путем.

Данная технология, преимущества использования которой были отмечены выше, отличается и относительно невысокой сложностью. Для осуществления такой процедуры нет необходимости готовить сложные электролитические растворы, чем на производственных предприятиях занимается гальваник.

Однако не лишена такая технология и недостатков, наиболее значимый из которых заключается в том, что размеры деталей, на которые наносится защитное покрытие, ограничены размерами емкости, содержащей расплавленный цинк. На крупных производственных предприятиях задача обработки габаритных изделий решается за счет применения агрегатов непрерывного горячего цинкования (АНГЦ).

Что такое горячее цинкование и его виды

Ванна с расплавленным цинком для горячего цинкования

Стальная труба, готовая к горячей оцинковке

Горячее цинкование крепежных изделий

Процесс

Технология нанесения покрытия, в двух словах, такова. После обезжиривания, промывки, травления и повторной промывки, детали в барабане окунают в ванну (обычно керамическую) с расплавленным цинком. Вращением барабана обеспечивают поток цинковой массы относительно деталей для заполнения всех пор и микротрещин. Затем барабан вынимают из ванны и раскручивают для удаления излишков цинка центрифугированием. Однако на внутренней резьбе (на гайках) все же остаются излишки цинка, поэтому внутреннюю резьбу после цинкования протачивают. Отсутствие покрытия на внутренней резьбе не влияет на коррозионную устойчивость соединения, если гайка применяется с горячеоцинкованным болтом или шпилькой. Благодаря высокой анодности цинка по отношению к железу при температурах до 70°, цинк сам покрывает непокрытые и поврежденные участки детали со скоростью около 2 мм в год. В данном случае цинк с наружной резьбы болта, благодаря разности потенциалов цинка и железа в естественной влажной и кислой среде переносится на участки внутренней резьбы гайки, оставшиеся при проточке резьбы без покрытия.

Достоинства

1. Коррозионная устойчивость в 5-7 раз превышает электрооцинкованный крепеж и приближается к устойчивости нержавеющей стали.

2. Покрытие само себя восстанавливает на поврежденных участках.

3. Покрытие более устойчиво к сколам при ударах, чем аналогичные по коррозионной устойчивости полимерные лакокрасочные покрытия.

4. Покрытие устраняет поверхностные дефекты, приводящие к разрушению резьбы под нагрузкой.

5. По прочности горячеоцинкованный крепеж превышает крепеж из нержавеющей стали, широко распространён класса прочности 8.8, доступен 10.9.

6. Покрытие препятствует водородному охрупчиванию крепежа.

7. Горячеоцинкованный крепеж дешевле нержавеющего в 3-4 раза, и всего на 20- 40% дороже электрооцинкованного.

8. Красится, благодаря шероховатой пористой поверхности. Главным функциональным достоинством горячеоцинкованного крепежа является существенная экономия на эксплуатации сооружений, благодаря отсутствию необходимости их перекрашивать.

Недостатки

1. Требует специальной высадки под толщину покрытия. Нельзя, из-за значительной толщины покрытия, просто купить болты без покрытия и оцинковать их горячим методом.

2. Не все типоразмеры доступны (только от М8).

3. Внешний вид – серый матовый.

4. Из-за неравномерной толщины покрытия невозможно достичь высокой точности изделия.

5. Гайки поставляются покрытыми транспортировочной смазкой (видно на фото- гайка блестит), для защиты от коррозии поврежденных проточкой участков внутренней резьбы.

Сравнительный анализ

Горячее цинкование (Г/Ц) является вторым по распространённости после электролитического.

– Электролитическое цинкование (здесь- ЭЦ, или электроцинкование, также – гальваническое цинкование, англ. zinc electroplating, zinc plating, фр. zingage electrolytique, нем. elektrolytische Verzinkung)- самое распространённое для крепежных изделий покрытие. Главные достоинства – низкая цена и привлекательный внешний вид (обычно глянцевый серебристый, голубоватый либо жёлтый, бывает и матовый). Возможно ЭЦ деталей с пластиковыми элементами, например самоконтрящихся гаек. Главные недостатки – недостаточная коррозионная устойчивость делает это покрытие скорее транспортировочно-декоративным. Предназначено для деталей, используемых в сухих помещениях. Подвергает покрываемые детали водородному охрупчиванию, поэтому применимо для деталей класса прочности до 10.9.

Читайте также:  Каркасные стены: описание, плюсы и минусы

– Дельта (Дакромет)- ближайшее к горячему цинкованию по цене, коррозионной устойчивости и внешнему виду покрытие, третье по распространённости покрытие для крепежных изделий. Главное достоинство- малая толщина (до 10 мкм) позволяет получить высокую точность детали, поэтому это покрытие получило широкое распространение в автомобильной промышленности. Позволяет покрывать детали любого класса прочности. Более привлекательный, чем у Г/О внешний вид – поверхность также матовая, но более ровная, без наплывов и бугорков; кроме того, возможны разные оттенки – от светло-серого (серебристого) до чёрного. Препятствует водородному охрупчиванию. Возможно покрытие деталей с пластиковыми элементами, например самоконтрящихся гаек. Недостаток – покрытие легче, чем Г/О скалывается и неспособно самовосстанавливаться на поврежденных участках. Поэтому, например, на днищах автомобилей часто применяют Г/О крепеж.

– Термодиффузионное цинкование (ТДЦ, англ. sherardising, фр. cherardisation, нем. sherardisieren) примерно в два раза дороже, чем Г/Ц и Дельта (Дакромет), поэтому значительно менее распространено. Требует специальной высадки под толщину покрытия. Технология ТДЦ позволяет наносить цинковое покрытие любой толщины, в зависимости от требований. Но для получения удовлетворительной коррозионной устойчивости требуется толщина покрытия, не позволяющая нанесение на стандартно высаженные болты, из-за значительной толщины (от 40 мкм). Невозможно термодиффузионное цинкование деталей с пластиковыми элементами, например самоконтрящихся гаек. Температура процесса 290-450 °C позволяет покрывать детали класса прочности до 10.9- то есть так же, как и Г/О.

– Газотермическое напыление – позволяет качественно наносить цинковое покрытие толщиной 200+ мкм на внешние поверхности крупногабаритных деталей непосредственно на месте монтажа, но неприменимо для крепежа, резьб, внутренних поверхностей диаметром менее 500 мм из-за технологических ограничений.

Способы гаражного и промышленного цинкования металла

Цинкование металла: суть и назначение процесса. Различные технологии цинкования металла. Преимущества оцинкованных металлоконструкций. Процесс цинкования металла в домашних условиях.

Цинкование металла – это технологический процесс, суть которого заключается в нанесении на поверхность металлических деталей специального цинксодержащего состава. Данная процедура призвана предупредить образование окислов и ржавчин, что благоприятно влияет на срок службы металлоконструкций любого типа. Цинкование можно осуществить не только в производственных условиях, но и своими руками. В статье подобно изложены различные методики цинкования металла.

Суть и назначение процесса цинкования металла

Цинк является основным компонентом специальной химической смеси, которой принято покрывать изделия из металла во избежание развития коррозионных процессов. Повышенная влажность, воздействия механического характера, химические реакции – все это может спровоцировать окисление поверхности металла, однако оцинкованные изделия гораздо меньше подвержены коррозии.

Цинк и металл в симбиозе образуют гальваническую пару, где цинк принимает на себя все барьерные функции и, следовательно, вступает в различные формы взаимодействия с факторами окружающей среды.

Поверхность изделия будет сохранять свой первоначальный вид до тех пор, пока не разрушится полностью верхний цинковый слой. В местах, где цинк подвергается наиболее сильному воздействию, под влиянием молекул воды и кислорода образуется защитный слой гидроксида, который также сохраняет целостность металла.

Цинкование алюминия и других видов металлов происходит с использованием разных методов, однако наибольшее влияние на эффективность результата данной процедуры оказывает класс толщины цинкового слоя, который определен по ГОСТ 14918-80.

Класс толщиныМасса м2 площади покрытия (с двух сторон), гТолщина цинкового слоя, мкм
Повышенный (П)От 570 до 855От 40 до 60
1От 258 до 570От 18 до 40
2От 142,5 до 258От 10 до 18

Классы цинкового покрытия П и 1 чаще всего используются в условиях сложной климатической обстановки повышенной влажности и перепадов температур.

Свойства и преимущества оцинкованных покрытий

Существенным преимуществом оцинкованных покрытий является длительность срока их службы. Если говорить о различных технологиях оцинковывания как об этапе подготовки деталей к окрашиванию, то сразу можно отметить следующие достоинства процедуры:

  • износостойкость и длительность службы окрашиваемого покрытия;
  • низкая себестоимость в сравнении с ценой на окрашивание без предварительного цинкования за срок до 25 лет;
  • простые требования к изделиям из металла.

Цинкование металла осуществляет не только барьерную и защитную, но и электрохимическую защиту верхних слоев обработанных изделий.

Цинкование с фосфатированием

Цинкование с фосфатированием принято использовать для обработки цветных металлов. В результате процедуры на верхнем слое детали из металла образуются фосфаты цинка, марганца или железа, которые являются малорастворимыми элементами, что усиливает барьерные и электроизоляционные качества обрабатываемых поверхностей.

Цинкование с фосфатированием можно применять в отношении следующих видов металлов:

  • чугуна;
  • кадмия;
  • низколегированных углеродистых сталей;
  • меди;
  • цинка;
  • алюминия.

Металлические предметы, оцинкованные посредством фосфатирования, могут использоваться даже в условиях тропиков. Они не подвержены воздействию нагретых материалов, смазочной органики (масел), бензола, толуола и всех газов за исключением сероводорода.

Способы и методы цинкования

Для укрепления металлических поверхностей широко распространены такие виды цинкования:

  • горячее;
  • холодное;
  • гальванизация;
  • термодиффузионное цинковое покрытие;
  • напыление под воздействием термических газов.

При выборе технологии цинкования металла нужно отталкиваться от предназначения изделия и способов его эксплуатации. Заранее необходимо определить класс толщины цинкового слоя, так как от этого зависит весь технологический процесс, включая настройку производных температур.

Изделия из металла, на которых уже присутствует цинк, не стоит подвергать механическим воздействиям, так как можно нарушить целостность защитного покрытия.

Горячее цинкование

Горячее цинкование стали имеет широкую известность, но применяется несколько реже, чем другие способы распределения цинка по поверхности металлоконструкций. Несмотря на эффективность горячей технологии, она является крайне опасной для окружающей среды и живых организмов. Горячий способ подразумевает использование агрессивных химикатов для подготовительных процедур и горячего жидкого цинка для дальнейшего покрытия.

Сталь цинкуется горячим методом в 2 этапа:

  1. Подготовительные меры.
  2. Процесс цинкования.

Подготовка изделий также делится на следующие друг за другом производственные стадии:

  1. Зачистка и обезжиривание поверхности.
  2. Травление с помощью кислот.
  3. Промывание деталей.
  4. Флюсование (вычленение из металла солей и оксидов).
  5. Просушка.

После завершения этапа 1 деталь погружают в специальный резервуар с расплавленным цинком, после чего начинает формироваться тонкий защитный слой из железа и цинка. Далее изделие подвергается продуванию, которое призвано обеспечить полное высыхание изделия, а также удаление лишних образований.

Недостаток данного метода оцинковывания металла заключается в ограничении габаритов обрабатываемых изделий размерами резервуара.

Холодное цинкование

Метод холодного цинкования заслуженно считается самым применяемым. Причинами тому являются высокая результативность и простота применения. Способ не требует наличия профессионального оборудования, что позволяет осуществлять цинкование у себя дома.

Для холодного цинкования потребуется специальный цинковый состав (например «Цинокол») и малярный инструмент (кисть, валик). Смесь включает от 86% цинка, благодаря чему защитное покрытие образуется сразу после нанесения состава на металлическую поверхность.

Если конфигурация поверхности не позволяет нанести цинковую смесь малярным инструментом равномерно, применяют краскопульт – устройство для распыления различных материалов.

Холодный метод цинкования не имеет аналогов, если речь идет о нанесении или восстановлении защитного слоя металлоконструкций, в отношении которых невозможно применить иные способы цинкования (например, уже смонтированное оборудование, леса или трубы). Также такой метод является лучшим решением для проведения ремонтных работ.

Холодный способ цинкования можно производить в широком температурном диапазоне, при этом защитный покров сохраняет гибкость и устойчивость к различным повреждениям.

Гальванический метод

Во время гальванического цинкования на верхний слой металла оказывается воздействие электрического и химического характера одновременно. Результатом является не только максимально точная толщина барьерного слоя, но и идеально гладкая структура.

Гальванизация сопровождается высокой адгезией элементов металла и цинка, соединенных на молекулярном уровне. Можно достичь не только максимально равномерного цинкового покрытия по всей площади детали, но и придать ему декоративный вид.

Процесс электрохимической гальванизации происходит так:

  • пластины или другие объекты из металла погружаются в специальную электролитическую жидкость;
  • объект обработки подключается к источникам тока с разными зарядами;
  • разность потенциала заставляет материал разрешаться, после чего молекулы цинка начинают подниматься к поверхности изделия, образуя тем самым защитный слой.

Цинкование металлоконструкций гальваническим методом позволяет воссоздать неповторимый декоративный узор, контролируя при этом толщину барьерного слоя.

Главный недостаток процедуры – высокая стоимость, которая складывается из цен на электроэнергию, состав электролита, оборудование и другие производственные элементы.

Термодиффузионное покрытие цинком

Суть термодиффузионной технологии (ТТ) в том, что объект цинкования и сухой цинксодержащий порошок кладутся в специальный контейнер, который герметизируется и подвергается воздействию очень высокой температуры (до 2 500 градусов по Цельсию). Атомы цинка, содержащиеся в сухой смеси, преобразуются в газ, что упрощает их диффузионное проникновение в верхний слой деталей из металла.

Как правило, данную технологию применяют в случае необходимости создания защитного слоя свыше 15 мкм.

Подготовка самих деталей происходит по стандарту. Термодиффузионный метод, как и другие технологии, обладает рядом положительных и отрицательных черт.

  • безопасность и экологичность;
  • возможность контролировать толщину цинковой наслойки;
  • высокое качество защитного покрытия без образования пор;
  • после процедуры не остается специфических отходов, нуждающихся в особом виде утилизации;
  • можно осуществить цинкование изделий даже со сложной геометрической конструкцией.
  • наличие налета на оцинкованных деталях, отсутствие зеркального блеска;
  • образование цинковой пыли в окружающей среде;
  • средний уровень производительности;
  • цинкование может получиться неравномерным.

Газотермическое напыление цинка

Напыление подходит для металлических крупногабаритных пластин или металлоконструкций, в отношении которых очень тяжело применять другие технологии.
Процесс цинкования напылением: в условиях газовой среды цинк в виде сухого порошка распыляют по всей поверхности металлоконструкции. На фоне высоких температур молекулы цинка и металла при столкновении образуют чешуйки, поры и неровности, поэтому обрабатываемая деталь нуждается в дальнейшей покраске.

Как отличить оцинкованный металл от обычного

Оцинкованная и обычная нержавеющая сталь имеют разную себестоимость, поэтому стоит знать, как их различить в условиях не всегда честного современного рынка.

  1. На глаз. Оцинкованная сталь, как правило, имеет характерные радужные разводы. Также обычный металл имеет более матовую поверхность. Если на металле нет кристаллических декоративных узоров, то цинковое покрытие имеет зеркальный блеск.
  2. Магнит. Оцинкованные поверхности обладают более сильными электромагнитными свойствами, что можно проверить с помощью обычного магнита.
  3. Спектральный анализ. Требуется специальное оборудование, определяющее химический состав стали, но данный способ считается наиболее точным и надежным.
  4. Химический метод. Соляная кислота вступает с цинком в химическую реакцию, при которой начинается выделяться водород. Достаточно небольшого количества соляной кислоты.

При покупке оцинкованной стали рекомендуется выбрать надежного и ответственного поставщика, что избавит от проблем с определением подлинности металла и наличия у него цинкового покрытия.

Простой способ цинкования в домашних условиях

Самым легким способом самостоятельного цинкования металла является холодный метод. Однако многих интересует именно гальванический способ из-за формирования декоративных узоров на верхних слоях детали.

Подготовка электролита

Электролитом может стать любой раствор, в котором содержится цинк:

  • хлорид цинка (ZnCl);
  • соляная кислота (HCL);
  • ZnSO4 (результат травления серной кислоты H2SO4).

При травлении необходимо быть максимально осторожным, так как во время химической реакции выделяется взрывоопасный газ Н2.

Получение цинкового состава

Чтобы осуществить гальваническое цинкование металла дома, необходимо иметь цинк. Если говорить о подручных средствах, то цинк можно найти:

  • в солевых батарейках (индекс L);
  • в металлических оцинкованных деталях;
  • в советских предохранителях.

А можно купить чистый цинк в радиомагазинах или на авторынках.

Подготовка к нанесению покрытия

Чтобы качественно оцинковать стальные детали, необходимо грамотно подготовить материалы:

  1. Нужно взять пластиковую или стеклянную тару, которая выступит в качестве ванны с электролитом, и установить держатели для анода и катода.
  2. Если в электролите заметны кристаллы соли, то использовать его нельзя. Растворить их можно, добавив дистиллированной воды.
  3. Анодом может выступить пластинка из цинка с подключенным к ней «+» зарядом. Чем больше площадь пластины, тем равномернее будет ложиться цинк на катоде. Чем больше анодов, тем больший участок покроется цинком за раз.
  4. Катод – это деталь, которая требует обработки (отрицательный заряд). На нее будут укладываться молекулы цинка. Необходимо подготовить металл к процедуре цинкования: очистить от коррозии, обезжирить и активировать, поместив в раствор кислоты. Необходимо расположить катод равно удаленно от всех источников положительного заряда.
  5. Источником электрического питания может выступать любой аккумулятор или блок питания. Чем выше будет напряжение, тем более ускоренно пройдет процесс гальванизации. Если используется автомобильный аккумулятор, в схему необходимо добавить другие потребители тока (например, лампочку накаливания).

Нанесение цинковой пленки

После всех подготовительных процедур останется только включить источник электрического питания и поместить катод в электролит. Не стоит допускать бурного кипения электролита: необходимо снизить силу тока, добавив в схему потребители электроэнергии. Чем дольше происходит процесс гальванизации, тем толще будет защитный слой цинка на поверхности обрабатываемой детали (катода).

Если у вас имеется опыт цинкования металла в домашних или промышленных условиях, вы можете поделиться им в комментариях.

Цинкование металла

Для защиты от коррозии сегодня создано большое количество методов. Они направлены на то, чтобы с помощью специальных растворов или веществ на поверхности металлических изделий появлялась тонкая защитная пленка, которая препятствует попаданию на металл кислорода и продуктов, имеющихся в агрессивной среде. Цинкование металлических поверхностей относится к разряду одних из самых действенных методов предотвращения появления коррозийного налета.

Процесс цинкования металла

Цинкование металла представляет собой процедуру нанесения на поверхность металлического изделия тонкого слоя цинка. Данный металл отлично подходит для создания растворов, которые предназначены для защиты от коррозии. Он относится к разряду устойчивых к влиянию агрессивной среды. Данный метод защиты металлических поверхностей от налета ржавчины придает обработанной поверхности:

  • прочность и твердость,
  • устойчивость к перепадам температур,
  • устойчивость к влиянию агрессивной среды,
  • более продолжительный срок эксплуатации,
  • способность не подвергаться процессу окисления.

Цена цинкования металла

Внимание: Цинкование металлических поверхностей является недорогой процедурой. Цена цинкования металла в нашей стране зависит от его вида и от количества обрабатываемого материала. В среднем цена составляет от 16000 рублей за пять тонн. Эта сумма может достигать 30000 рублей.

Сегодня цинкование является достаточно востребованной процедурой. Ее действие основано на то, что на поверхности металла под воздействием цинкового сплава появляется тонкая пленка, которая полностью покрывает поверхность. Она предотвращает образование на металле кррозии, которая разрушает структуру металла и приводит в негодность металлические изделия.

По действием кислорода и жидких субстанций на поверхности металла появляется коррозийная пленка. Металла становится более пористым и кислород проникает в его глубокие слои, что приводит к разрастанию коррозии. На поверхности железа появляется налет ржавчины, который делает структуру металла более восприимчивой к пропусканию воздуха. Процесс окисления происходит на протяжении длительного времени. Пленка из цинкового сплава не дает возможности кислороду пробраться в глубокие слои металлов. Благодаря этому процесс их окисления становится невозможным.

Технология цинкования металла

Технология цинкования металлов подразумевает полное покрытие пленкой из цинка любых видов металлических изделий. Для данной процедуры требуется специальное оборудование, сделанное из материалов, которые способны противостоять агрессивной среде.

Цинкование металлических поверхностей осуществляется в несколько этапов:

На данном этапе происходит работа с материалом. Для этого его сначала обезжиривают и удаляют с поверхности различные загрязнения. После этого осуществляется травление металла при помощи кисло среды. Чаще всего применяется раствор серной кислоты. В результате на металле появляется оксидная пленка. Она необходима для наилучшего сцепления цинка и обрабатываемого металла. После этого устраняются все остатки кислоты, и поверхность тщательно просушивается.

  • Процесс нанесения цинкового сплава.

Данный этап подразумевает нанесение на высушенную поверхность металла цинковой пленки. Для этого в ванне расплавляют цинк под действием температуры не менее 450 градусов Цельсия. Только после этого туда погружают металлическое изделие, которое необходимо обработать. Процедура длится несколько минут.

На этом этапе готовое изделие сушится при комнатной температуре.

В результате процедуры на поверхности металла образуется плотная пленка. Она делает его более прочным и твердым.

Цинкование металлических изделий осуществляется в специализированных ваннах. Они должны быть оснащены устройством для подключения электрического тока при необходимости. Их объем может быть разным. Однако в любой такой ванне может поместиться большое количество мелких металлических изделий для обработки.

Ванны для цинкования делятся на:

  • малогабаритные конструкции,
  • среднегабаритные конструкции,
  • крупногабаритные конструкции.

Виды цинкования металла

В современном мире для обработки металлических поверхностей применяется ци нкование. Оно служит прежде всего для защиты от коррозии. Для разных металлов необходимо использовать разные методы этого процесса. Это обусловлено тем, что не все металлы способны адгезироваться с цинком при определенных условиях.

Основные методы цинкования металла представлены такими способами, как:

Холодное цинкование металла

Этот метод отличается от всех остальных тем, что для него не требуется специальная ванна. Раствор цинкового сплава наносится так же, как и любое лакокрасочное покрытие.

Горячее цинкование металла

Данная процедура заключается в том, что в ванну со сплавом цинка опускается металлическое изделий для обработки. Процесс цинкования при этом происходит под воздействием небольшого нагревания. Это позволяет наносить раствор на поверхность более равномерно.

Гальваническое цинкование металла

Это метод характеризуется тем, что вся процедура происходит под воздействием электрического тока. В раствор электролита опускается металла и подключается электрический ток, подающий небольшое напряжение.

Термодиффузионное цинкование металла

Оно заключается в нанесении на поверхность металла цинкового сплава любой толщины. Она определяется заказчиком. Для процедуру используются специализированные контейнеры.

Таблица 1. Сравнение цинка с другими металлами.

металл серебристо-белого цвета

Температура плавления 650°С. Алюминий устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность – 2,7г/см3 против 7,8г/см3 для железа и8,94г/см3 для меди. Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Хорошо обрабатывается давлением.

Применяется в электропромышленности для изготовления проводников тока, в пищевой и химической промышленности. Применяется в качестве раскислителя при производстве стали, для алитирования деталей с целью повышения их жаростойкости. В чистом виде применяется редко из-за низкой прочности – 50МПа.

блестящий цветной металл с синеватым оттенком, за удельным весом близкий к железу. Он довольно твердый (на единицу меньше от алмаза), тем не менее, хрупкий.

Он довольно твердый, тем не менее, хрупкий. Температура плавления 1910 °С. Стойкий против окисления в атмосфере и в воде. Азотная кислота его не растворяют. В растворах соляной и серной кислот растворяется постепенно, но более активно в крепкой соляной кислоте. Хром довольно крепкий против стирания.

В чистом виде хром широко используют для декоративного и антикоррозийного покрытия других металлов. В промышленности хром широко используют для изготовления легированных хромистых сталей высокой прочности.

металл красного, в изломе розового цвета

обладает высокой пластичностью и коррозийной стойкостью, высокой электропроводностью и теплопроводностью (100% чистая медь-эталон, то 65%-алюминий, 17%железо), а также стойкостью против атмосферной коррозии

Позволяет использовать ее в качестве кровельного материала ответственных зданий

лёгкий металл серебристо-белого цвета.

имеет высшую температуру плавления, низкую теплопроводность и плохие антифрикционные свойства, но легко куется и штампуется. При нагревании до 500 °С на воздухе он не окисляется, а при высшей температуре на его поверхности образовывается крепкая защитная пленка.

Поэтому из титана и его сплавов изготовляют обшивку сверхзвуковых самолетов, компрессоры реактивных двигателей, в турбо-строении – лопате и диски турбин и т.п.Из листового титана можно изготовить (с применением аргонового сваривания) легкие глушители для автомобилей, которые не ржавеют и не прогорают.

Способы цинкования металла

Железо и сталь — это материал из которого изготовлен скелет современной технологической цивилизации. Но — увы! – и у стальной основы нашей цивилизации есть свое уязвимое место. Оно называется коррозия, от которой железо и сталь не имеют той естественной защиты, какой является оксидная пленка для многих цветных металлов — олова, цинка или алюминия.

Сталь нуждается в защите от коррозии – и лучшей защитой для нее будет цинкование. (или оцинковка). Оцинкованный лист прослужит гораздо дольше обычного стального.

Почему именно цинк?

Прежде всего потому, что цинк достаточно распространен и недорог, сам по себе коррозии практически не поддается, плавится при не очень высокой температуре (около 420 градусов, что гораздо ниже температуры плавления железа), обладает приемлемой прочностью. И при этом — что важно! – имеет стационарный электрический потенциал -0,76 В., то есть гораздо более отрицательный, чем у железа.

Благодаря этому своему свойству, цинк, даже при нарушении целостности покрытия и под воздействием электролитов, будет в возникающих электрохимических реакциях играть роль анода. То есть станет медленно растворяться, защищая этим от электрохимической коррозии стальную основу конструкции. В общем — даешь цинковые покрытия! Вот только какими способами их наносить? Это достаточно интересный вопрос, поскольку способов таких несколько — и у каждого из них есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим их…

Горячее цинкование

Это самый, на первый взгляд, простой и надежный метод создания цинковой пленки на изделиях их чугуна и стали: эти предметы просто погружают в расплав цинка, а потом вынимают уже покрытыми слоем цинка толщиной от 40 до 80 микрон — то есть достаточно плотным и износостойким.

Однако не все так просто: для того, чтобы цинковая пленка надежно «зацепилась» на поверхности черного металла, эта поверхность должна быть тщательно очищена и офлюсована (то есть покрыта составом, который должен предотвратить ее окисление до соприкосновения с расплавом цинка, и обеспечить надежную адгезию цинковой пленки).

При этом нужно иметь в виду, что расплавленный цинк застывает довольно быстро и может поэтому образовывать наплывы до 1 мм. толщиной, что нежелательно в тех случаях, когда на поверхность оцинкованных изделий есть резьба. Кроме того, сама технология накладывает ограничения на размеры изделий, которые мы хотим оцинковать таким способом — они не могут быть больше, чем ванны с расплавом цинка (а они не могут очень большими по определению).

Холодный метод цинкования

В отличии от горячего цинкования, его холодный вариант никак не связан с размерами цинкуемых деталей и поверхностей, поскольку он состоит в нанесении на них электролитических растворов цинка в различных летучих жидкостях. Такие растворы (гальванол, цинотан, цинотерн, цинкнол) наносятся на стальную поверхность из пульверизатора: растворитель высыхает, а цинковое покрытие остается — причем «садится» оно на поверхность стали очень надежно, с высокой адгезией. При этом покрываемую поверхность не нужно флюсовать, ее достаточно просто очистить от ржавчины и грязи.

Холодный метод цинкования хорош своей простотой

и применимостью для работ на открытом воздухе. Но внешний вид покрытой таким способом стали будет просто матово-серым без металлического блеска.

Поэтому холодное цинкование лучше всего использовать как «покрытие под покраску».

Гальванический метод цинкования

Зато гальванический метод цинкования придает оцинкованой поверхности чрезвычайно привлекательный вид.

Он состоит в том, что через ванну с электролитом течет ток, причем анодом служат цинковые пластины, а катодом — изделия из стали. Под действием тока цинк растворяется в электролите, и его ионы оседают на железе. В результате получается тонкая (от 4 до 20 микрон) пленка, которая не только защищает сталь от коррозии, но и придает поверхности эстетичный внешний вид. Поверхность, покрытая гальваническим цинком может приобрести (в зависимости от своей толщины) сине-голубой, светло-серый или матово-белый металлический блеск. Главными достоинствами такого покрытия будет равномерность его толщины по всей покрываемой поверхности.

Но за этими плюсами идут и свои минусы: тонкое и красивое гальваническое покрытие будет не стойким к истиранию, а увеличение его толщины будет чревато тем, что сталь в процессе гальваники может приобрести заодно и т.н. «водородную хрупкость». Тем не менее, гальваническое цинкование. в силу своей малой себестоимости очень часто используется для антикоррозионной защиты разных видов крепежа, металлических изделий и декоративных элементов.

Термодиффузное цинкование

Главного недостатка гальванического цинкования – «водородной хрупкости» позволяет избежать технология термодиффузионного цинкования.

Она основана на том, что цинк при определенных условиях может испаряться с поверхности цинксодержащего порошка и проникать в поверхностные слои железа, так что в результате образуется сложный сплав цинка с железом.

Такая диффузия становится возможной при

высокой (от 290 до 400 градусов) температуре и наличии электрического потенциала, при котором стальные изделия являются анодом.

Процесс термодиффузии производится во вращающемся контейнере при пониженном давлении (0,1 атмосферы) в восстановительной водородной атмосфере. На термодиффузное цинкование каждой партии крепежных метизов требуется от 90 до 180 минут.

В результате эти детали приобретут мышино-серый цвет — но вместе с ним и повышенную прочность поверхности и отменную устойчивость к коррозии ( в 3-5 раз лучшую, чем при гальваническом цинковании и в полтора-два — чем при горячей оцинковке).

При этом равномерность покрытия будет идеальной, а про адгезию такого покрытия говорить и смысла нет — оно просто «сливается» с черным металлом, так что отделить ее от него просто невозможно. Конечно, внешний вид оцинкованных таким способом метизов, большого эстетического удовольствия не доставляет, но от болтов, гаек, пружин и шурупов особой красоты и не требуется.

Недостаток же у термодиффузного цинкования только один, но существенный — в силу особенностей технологии применять ее можно только в отношении небольших по размеру предметов.

Газо-термическая оцинковка

В последнее время все более широко начинает использоваться еще один вариант нанесения цинкового покрытия — газо-термический. В этом случае цинк в виде тонкой проволоки или порошка подается к соплу специальной горелки, расплавляется в потоке раскаленного газа и мельчайшими каплями оседает на поверхность стального или чугунного изделия.

В принципе, такой метод можно было бы считать разновидностью горячего цинкования, если бы только капли расплавленного цинка, ударяясь о поверхность металла не деформировались, создавая «чешуйчатое» пористое покрытие.

Такое покрытие требует дополнительного слоя краски для заполнения микропор в слое цинка.

Это, конечно, недостаток, но зато такие комбинированные покрытия отличаются отличной адгезией и обладают устойчивостью в самых неблагоприятных условиях эксплуатации (в морской воде, частых атмосферные осадках, кислой среде и т.д.), где они могут сохраняться до 30 лет.

Видео по теме:

Холодное и горячее цинкование – отличия

Методов защиты металла довольно много: гальванический способ, диффузионное, газодинамическое, холодное и горячее цинкование. Несмотря на разнообразие способов защиты металла, самыми распространенными являются методы холодного и горячего цинкования. И так, давайте рассмотрим, какой же из этих методов лучше?

Для начала, давайте разберем, что такое цинкование?

Цинкование – это покрытие металла слоем цинка для защиты от коррозии. Цинковое покрытие всегда обеспечивает активную (катодную) и пассивную (барьерную) защиты.

При контакте металла и цинка возникает электрохимическая реакция. Цинк утрачивает свои электроны и расходуется первым, не давай коррозии образовываться на металле, до тех пор пока не истощится. Уже начавшийся процесс ржавления останавливается. Этот способ назван катодной или активной защитой.

Кроме этого, цинковое покрытие дает еще пассивную (барьерную) защиту, образовывает на поверхности плотную пленку. Пленка не пропускает влагу и кислород к защищенному железу. Все виды цинкования (нанесения цинка) дают металлу активную и пассивную защиту.

Технологические процессы методов

Горячее цинкование — покрытие металла слоем цинка путём окунания изделия в ванну с расплавленным цинком при температуре около 460 °C. Далее, конструкцию подвешивают и ждут до полного высыхания. По мере высыхания, цинком заполняются все труднодоступные места, поры и микротрещенки изделия и покрытие получается ровным и не имеет пропусков.

Данный метод изобрели более 100 лет назад, поэтому его называют самым проверенным способом защиты металлов от коррозии. С возникновения метода в его технологическом процессе практически ничего не изменилось.

Холодное цинкование – нанесение на подготовленную поверхность металла состава с содержанием цинка 92-96%. Применяется холодное цинкование как обычные краски – наносится кистью, валиком, краскопультом и окунанием.

Метод холодного цинкования разработан относительно недавно, в восьмидесятых годах 20-го столетия. Изобрел его один из ученых УрО РАН (Уральского Отделения Российской Академии Наук). С тех пор его популярность растет с каждым годом из-за удобства и практичности.

Само покрытие может иметь небольшие механические повреждения, царапины, поры, но во время периода эксплуатации эти недостатки «забиваются» (тем самым уплотняя покрытие) продуктами растворения цинка. Метод холодного цинкования наиболее легок в исполнении, дешевый и доступный. Холодное цинкование можно осуществить на месте эксплуатации металлоконструкции без ее демонтажа. Каких либо ограничений по размерам и формам конструкции при этом не существует. Подготовку поверхности перед холодным цинкованием также производят на месте.

Само покрытие может иметь небольшие механические повреждения, царапины, поры, но во время периода эксплуатации эти недостатки «забиваются» (тем самым уплотняя покрытие) продуктами растворения цинка. Холодное цинкование можно осуществить на месте эксплуатации металлоконструкции без ее демонтажа. Каких либо ограничений по размерам и формам конструкции при этом не существует. Подготовку поверхности перед холодным цинкованием также производят на месте.

Процесс нанесения цинкнаполненного состава довольно легок в исполнении, т.к. можно применять окунание, покраску кистью (валиком) либо распыление. Оцинковку проводят при температурах от -10 до +40 °С.

Покрытие абсолютно пожаробезопасно и электропроводно.

Преимущества и недостатки методов

Холодное цинкование

Горячее цинкование

Преимущества

– Быстрое высыхание (точное время зависит от толщины покрытия).

– Совместимость с многими ЛКМ.

– Подходит обычный растворитель.

– Под покрытием не образуется коррозия.

– Допускается сварка после нанесения.

– Конструкции не нужно перевозить – нет расходов на транспортировку.

– Адгезия – 1 балл.

– Не ржавеет в местах повреждения.

– Легко восстановить поврежденные участки.

– Маленькие изделия окунаются легко и быстро.

– 100% проникновение в труднодоступные места.

– Цена рассчитывается исходя из веса конструкции.

– Качество покрытия не зависит от того, кто наносит.

– Образует сплошное покрытие, без стыков и границ.

– Придает металлам внешнюю привлекательность.

– Все за вас сделают специалисты– меньше вашего времени и усилий.

Недостатки

– Качество покрытия зависит от того, кто его наносит.

– Соблюдение условий при нанесении и высыхании покрытия.

– Требуется тщательная подготовка поверхности.

– Сложно покрыть внутренние полости и труднодоступные места.

– Ванны для окунания ограниченных размеров – не подходит для очень крупных конструкций.

– Не работает с некоторыми марками металлов.

– Деформация тонких конструкций при нагреве.

– Сварка деталей после «горячего» цинкования разрушает защиту.

– Поврежденное покрытие нельзя отремонтировать, только оцинковывать заново всю конструкцию.

– При сборке конструкции после цинкования стыки и места сборки необходимо дополнительно защищать от коррозии.

– Необходимо привезти конструкции в место цинкования и обратно – дополнительные расходы на транспортировку.

– При транспортировке разрушаются участки, которые потом нуждаются в дополнительной защите.

– После цинкования могут остаться некрасивые подтеки «жидкого» цинка.

Вывод:

Определиться однозначно с выбором метода цинкования довольно непросто. Однако, несмотря на надежность и результат, проверенный столетиями, метод горячего цинкования связан с определенными расходами, это и расходы на транспортировку, покупка ванн нужных размеров и саму процедуру. Холодное цинкование выходит несколько дешевле, ничуть не теряя в качестве. К тому же, холодное цинкование проще наносится, более устойчиво к внешней среде и воздействиям, а при повреждениях, быстро ремонтируется.

Холодное цинкование даст Вам уверенность в качестве выпускаемой продукции, ведь после нанесения можно не вспоминать о коррозии на срок до 25 лет.

Читайте также на эту тему:

Как оставить заявку или получить консультацию от наших специалистов?

Наша организация всегда готова предложить качественное покрытие по демократичным ценам. А технические специалисты просчитают и составят самую оптимальную систему покрытия, опираясь на необходимый срок эксплуатации, что в дальнейшем, сэкономит Вам время и деньги.

Не знаете, как составить заявку или остались вопросы?

Ссылка на основную публикацию
Название металлаКраткое описаниеСвойство металлаПрименение