Покрытие металла цинком – технология, альтернативные способы и чем отличаются, дефекты покрытия и причины, процесс обработки метизов и других деталей

Содержание

Цинкование — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 августа 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 августа 2019; проверки требует 1 правка. Оцинкованный элемент конструкции Оцинкованное ведро

Цинкова́ние — покрытие металла слоем цинка для защиты от коррозии. Подходит для ровных или с небольшим изгибом поверхностей, не подверженных механическим воздействиям. Метод защиты основан на следующем принципе. Большинство металлов (например, цинк, олово, алюминий) окисляются на воздухе, при этом на поверхности металла образуется плотная защитная плёнка из соединений окисленного металла. Эта плёнка препятствует проникновению кислорода вглубь металла и таким образом останавливает дальнейшее окисление металла. Однако в случае железа процесс происходит иначе. Образующиеся соединения окисленного железа (например, гидроксиды) имеют больший объём по сравнению с первоначальным металлом, в результате образующаяся плёнка гидроксидов сразу же разрушается и получается рыхлой. Такая рыхлая, неплотная и непрочная плёнка свободно пропускает кислород вглубь к неокисленному металлу, и процесс его окисления продолжается. Железо неспособно защитить себя от дальнейшего окисления, так образуется ржавчина. Если покрыть железо слоем металла, образующего защитную плёнку, например оловом или цинком, то их защитная плёнка не пропустит кислород как к металлу покрытия, так и к железу, находящемуся под покрытием. Следовательно, железо будет защищено от коррозии. И цинкование (цинк), и лужение (олово) работают примерно одинаково, отличия будут в случае, если повредить покрытие в месте коррозии и обнажить железо. Цинк и железо образуют гальваническую пару, в которой железо является менее активным металлом, в результате цинк в составе покрытия вступает в реакции коррозии первым, а основной металл (железо) остаётся практически «нетронутым». Олово и железо тоже образуют гальваническую пару, однако в ней железо будет более активным металлом, в результате олово многократно ускорит процесс коррозии железа в месте повреждения покрытия.

Толщина цинкового слоя зависит от температуры и продолжительности процесса цинкования и колеблется от 6 мкм для гальванического цинкования до 1,5 мм.

Гальванический способ — электрохимическое осаждение цинка на поверхности металла в растворе цинксодержащего электролита.
Горячее цинкование — характеризуется наибольшими защитными свойствами.
Диффузионное цинкование — обработка в порошке цинка (шерардизация) при температуре 290—450 °C, либо обработка в парах цинка при температуре 800—900 °C.
Шоопирование — обработка расплавленным цинком путём напыления из специального пистолета.
Холодное цинкование — нанесение на подготовленную поверхность способами, применяемыми для обычных полимерных красок, специального состава с содержанием цинкового порошка, в результате чего образуется покрытие, обладающее свойствами, присущими горячеоцинкованному и полимерному покрытиям.

Газодинамическое цинкование — нанесение сверхзвуковым потоком на поверхности любой конфигурации, характеризуется высокой адгезией.

Горячее цинкование — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 сентября 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 сентября 2019; проверки требует 1 правка. Кристаллическая поверхность горячеоцинкованного металла

Горячее цинкование — покрытие металла (обычно железа или стали) слоем цинка для защиты от коррозии путём окунания изделия в ванну с расплавленным цинком при температуре около 460 °C. Под атмосферным воздействием чистый цинк (Zn) вступает в реакцию с кислородом (O

2) и формирует оксид цинка (ZnO), с последующей реакцией с диоксидом углерода (CO₂) и формированием карбоната цинка (ZnCO₃), обычно серого матового, достаточно твёрдого материала, останавливающего дальнейшую коррозию материала.

Горячее цинкование считается одним из самых надёжных, экономичных и потому распространённых методов защиты железа и стали от коррозии.

Для металлоконструкций горячее цинкование является бесспорно самым распространённым видом покрытия.

Толщина цинкового слоя колеблется от 30 до 100 мкм, обычно — от 45 до 65 мкм.

По данным American Galvanizer Association горячее цинкование обеспечивает защиту от коррозии:

В промышленной среде 65 лет
В тропической среде: 70 лет
В пригородной среде: 85 лет
В загородной среде: 120 лет.

В 1742 году французский химик и физик Поль Жак Малуэн (1701—1778) описал метод цинкования железа погружением в ванну с расплавленным цинком в докладе французской Королевской академии.
В 1836 году французский химик Станислас Сорель (1803—1871) получил патент на данный метод цинкования железа, после очистки его сначала 9 % раствором серной кислоты (H₂SO₄) и затем флюсом — хлоридом аммония (NH₄Cl).

Ванна с расплавленным цинком для горячего цинкования
Горячеоцинкованная балка
Горячеоцинкованный гнутый уголок
Стальной прокат, готовый к горячей оцинковке

Горячее цинкование крепежных изделий[править | править код]

Процесс[править | править код]

Горячеоцинкованные болты, гайки и шайбы

Технология нанесения покрытия 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 повреждённые 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[править | править код]

Коррозионная устойчивость в 5-7 раз превышает электрооцинкованный крепёж и приближается к устойчивости нержавеющей стали.
Покрытие само себя восстанавливает на повреждённых участках.
Покрытие более устойчиво к сколам при ударах, чем аналогичные по коррозионной устойчивости полимерные лакокрасочные покрытия.

Главным функциональным достоинством горячеоцинкованного крепежа является экономия на эксплуатации сооружений, благодаря отсутствию необходимости их перекрашивать.

Метод считается самым надежным и простым среди остальных методик цинкования. Рассмотренная нами процедура дает возможность достаточно легко обеспечить наилучшую антикоррозийную защиту благодаря максимальному слою цинка.

Недостатки[править | править код]

Требует специальной высадки под толщину покрытия. Нельзя, из-за значительной толщины покрытия, просто купить болты без покрытия и оцинковать их горячим методом.
Не все типоразмеры доступны (только от М8).
Внешний вид — серый матовый.
Из-за неравномерной толщины покрытия невозможно достичь высокой точности изделия.

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

коррозия электро- и горячеоцинкованных болтов, 5 суток в р-рах NaCl, HCl и в воде Крепеж с покрытием Дельта (Дакромет)

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.

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 повреждённых участках. Поэтому, например, на днищах автомобилей часто применяют Г/О крепёж.

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.

Покрытие металла цинком — ООО «ЭЦМ»

Современные промышленные методы защиты внешнего металлического покрытия от коррозии довольно дорогостоящие, при этом почти все из них не обеспечивают длительной защиты. В свою очередь, анодные формы покрытия получили большую популярность благодаря своему электродному потенциалу, который имеет более низкий показатель, нежели у самого защищаемого металла. Особым преимуществом такого метода является не только повышенная устойчивость к формированию коррозии, но также защита от других электрохимических воздействий (высокой температуры или резких климатических перепадов). Наиболее распространенная на данный момент форма покрытия металла цинком — это холодная или горячая обкатка в цинковой ванной.

В каких случаях используют процедуру горячего цинкования

Свою популярность на рынке данный метод получил за счет довольно низкой стоимости и отменных защитных качеств, которые получает материал. Покрытие металла цинком доступно на рынке в различных формах — это может быть химическое осаждение, диффузия, испарение в вакууме, электроосаждение и т.д. Однако горячее цинкование является наиболее популярным и доступным, ведь с помощью данной методики можно обработать детали любого размера и сложности исполнения.

Говоря и преимуществах использования такого материала как цинк, стоит выделить несколько наиболее важных достоинств:

работа с любым видом деталей и металлов, главное — правильно подготовить поверхность для контакта с цинковой защитной прослойкой;
сварные швы можно оцинковать при необходимости сразу на месте производства, что очень удобно для большинства заказчиков оптовой продукции;
большой интервал температур, какие может выдерживать защитное покрытие;
цинкосодержащий слой возможно с легкостью покрасить в нужный вам оттенок с помощью лакокрасочных материалов без вреда для защитных показателей;
само защитное покрытие никак не влияет на характеристики металла, при этом обеспечивает хорошую эластичность и устойчивость к различным деформациям.

Главное при любой процедуре нанесения цинкового защитного покрытия помнить о химических свойствах цинка, ведь сам по себе сплав не вступит в реакцию с неочищенной металлической поверхностью. Именно поэтому больше всего внимание при покрытии металла цинком уделяется именно подготовительным работам, которые иногда занимают больше времени, чем само нанесения защитного слоя.

ХОЛОДНОЕ ЦИНКОВАНИЕ металла ❗ — ООО «ЭЦМ»

Для антикоррозийной защиты металлов существует множество различных способов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Метод холодного цинкования по праву считается одним из лучших, ведь сочетает в себе все удобные характеристики других вариантов отделки.

Горячее или холодное цинкование – найди три отличия

Уже давно известно, что обрабатывание стальных поверхностей цинком – один из самых действенных способов, обеспечивающих антикоррозийную защиту на многие десятилетия. Практика показывает, что имея высокую электрохимическую устойчивость и сопротивление механическим повреждениям, обработка горячим или холодным цинком позволяет забыть о покраске и профилактической отделке сроком на 50 лет!

Имея одну конечную цель, эти два вида обработки металлических деталей разнятся в принципиальных вопросах:

Проведение операции. Горячая отделка представляет собой слиток, расплавленный при высоких температурах, с добавлением ряда дополнительных материалов. Преимущества его состоят в сопротивлении коррозии легкой адгезии и твердости цинкового покрытия.
«Холодное покрытие» — это раствор соли цинка путем электролиза, для нанесения на стальное покрытие, без нагрева.
Горячее цинкование — это химическая обработка, электрохимическая реакция. Его непрерывный процесс происходит по приблизительной схеме: сталь → нагрев → охлаждение до температуры оцинкованного цинка → охлаждение →
Холодное цинкование — физический процесс, простое покрытие поверхностным слоем цинка.

Холодное цинкование — физический процесс, простое покрытие поверхностным слоем цинка.

Технологические различия. Горячее цинкование — это обезжиривание, травление, погружение, сушка, погружение металла в расплавленный цинк на определенный промежуток времени, который может быть разным.

Обработка холодным способом, начинается с подготовки детали путем обезжиривания поверхностей, ручного или автоматического извлечения отходов и бесконтактной обработки.

Слой оцинковки, полученный холодным способом равен всего 10-50 г / м², его собственная коррозионная стойкость, меньше, чем горячего цинкование.

Корпус из стали, оцинкованной горячим способом, представляет собой гладкую поверхность (при условии, что его адгезия прочная), с высокой механическая устойчивость. Есть, конечно редкие явления коррозии изделия, оцинкованного горячим способом, но проявляются они по истечении очень длительного периода времени, полностью оправдывая ожидания и соответствуя выдвинутым требованиям.

Холодное цинкование металла – хорошая перспектива

Параллельно с удобством и качеством, горячая процедура требует больших ресурсных затрат, мощностей и как следствие – стоимость ее нельзя назвать демократичной. С целью сделать антикоррозийную обработку доступной каждому, была придумана новая операция – холодного цинкования. Возможность применения в любых условиях и широкая обхватываемость – далеко не все преимущества нового метода. Суть его состоит в аэрозольной обработке металлического предмета цинкосодержащими композициями. Спустя малый промежуток времени, на поверхности образуется тонкое покрытие, обладающее теми же защитными характеристиками, что и после более весомого горячего цинкования.

Возвращаясь к преимуществам современного метода, стоит рассказать о самых полезных:

для проведения обработки не требуется специальных технологичных условий (большого пространства, температурного режима, влажности), весь процесс может проходить в бытовых условиях, с применением обычной кисти, валика или распылителя.
обрабатываемая конструкция может иметь любую форму, с труднодоступными местами;
легкий монтаж элементов, прошедших обработку, в том числе с помощью сварки;
возможность проводить обработку металлоконструкций без предварительного демонтажа. Вполне веский аргумент в пользу экономии, ведь отпадает необходимость снимать/монтировать и транспортировать элемент – весь процесс стационарный;
хорошее сцепление полученного покрытия с другими лако – красочными материалами;
легкость подготовки к окраске, не требуемая усилий и затрат.

Выше было сказано о несущественности температуры окружающей среды – это правда, термодиапазон может варьироваться от -20 до + 40 градусов, никаким образом, не влияя на качество обработки.

Будучи объективными стоит сказать и о некоторых недостатках выбранного метода, которых хоть и мало, но они все же есть. Главным минусом принято считать посредственную стойкость к механическим воздействиям, по сравнению с горячей отделкой. Исправить этот урон можно довольно просто – нанести на место повреждения антикоррозийный раствор.

Холодное цинкование металла — технология

Производить такую обработку от коррозии можно с помощью разнообразных цинкосодержащих растворов. Их состав должен строго соответствовать государственным требованиям, в частности ГОСТу 9.305-84, где прописаны компоненты и их пропорции. Также стандарт оговаривает особенности всех покрытий (металлических и неметаллических), что получаются различными химическими способами. Исходя из этого же ГОСТа стоит сказать, что обрабатывать холодными составами разрешается любые изделия и детали, кроме тех, которые содержат в себе магниевые сплавы и выполнены из стали повышенной прочности.

Вопреки простоте применения метода холодного цинкования, согласно стандартам, все же есть нюансы и даже правила, которые обязательно стоит выполнять перед началом обработки.

Подготовительные этапы перед антикоррозийной обработкой

очистка от загрязненностей, закоксованостей. Избавление от солей и прочих влияний внешней среды;
удаление ржавчины и окалин посредством гидродинамического, абразивного или абразивоструйного метода. Такая методика также придает поверхности шероховатости, необходимой для дальнейшего оцинковывания;
после применения гидро — способов очистки необходимо просушить деталь до полного исчезания влаги;
ручное удаление варочных отходов, заусенец, сглаживание острых углов и кромок;
извлечение остаточных грязевых явлений (преимущественно пыли), с использованием направленной струи воздуха.

Технологические требования указывают на то, что при наличии масляных, жировых, грязевых пятен, элемент необходимо обезжирить, но только с помощью растворителей углеводородной группы.

Существуют и другие требования, которые необходимо выполнять для качественной антикоррозийной обработки.

Соответствия подготовительной обработки:

стандарт ISO 8502-3 регулирует уровень очищения от пыли;
ГОСТ 12.2.052 контролирует качество обезжиривания, с помощью люминисцентной лампы;
шероховатость поверхности по параметрам ISO 8503-1. Инструмент, применяющийся для контроля – компаратор или профилометр.

Только после полного соответствия ГОСТам проведенных подготовительных работ, можно приступать к непосредственной обработке металлопроката цинком. И хотя диапазон температур для проведения операции весьма велик, стоит присмотреться к рекомендуемому режиму, указанному на баночке аэрозоля или внутри, в инструкции. Стоит также учитывать и такое природное явление, как точка росы. Она должна быть меньше, чем температура обрабатываемой поверхности минимум на три градуса. Невыполнение этого простого условия может повлечь за собой неприятное последствие – образование влаги на металлической поверхности, что ухудшит сцепление цинка и в будущем будет способствовать распространению коррозии.

Определить данный показатель можно с помощью нескольких климатических приборов. Лучше всего точка росы определяется современным оборудованием, но для этого подойдет и гигрометр, психометр и даже обычный термометр. Полученные данные сверяются по специальным таблицам, созданным специально для определения этого погодного явления.

На сухую поверхность наносить покрытие стоит равномерно и с некой последовательностью, чтобы захватить все участки, включая труднодоступные. Можно также покрывать сразу в несколько этапов, но для этого нужно дождаться застывания предыдущего слоя цинка. Такая мера важна для достижения максимальной защиты металла от влияния внешних факторов.

Производить обработку необходимо специальными средствами, например, пульверизатором или с помощью другого, безвоздушного оборудования. Валиком и кисточкой обрабатываются только элементы металлоизделия, которые нуждаются в полосовом окрашивании и бесконтактное покрытие здесь неуместно. По завершении нанесения покрытия следует проверить качество, посредством измерения толщины полученного слоя. Сделать это можно, опять же с помощью специальных приборов, или народным способом – визуально. Первый способ более надежный, ведь позволяет оценить не только эстетический внешний вид детали, отсутствие повреждений и дефектов, но еще и степень сцепления цинка с металлической поверхностью.

Холодное цинкование металла составы

Современная металлургическая промышленность не отстает от других сфер народного хозяйства и разрабатывает целое множеств различных веществ для проведения оцинковки сталей. Все они отличаются плотностью полученного покрытия, разнообразием температурных режимов и другими немаловажными характеристиками. Давайте рассмотрим несколько популярных антикоррозийных составов, приобретение которых не будет лишним никому.

Гальванол – пожалуй, самый известная композиция, лучше всего сочетаясь в отношении цена/качество. Подходит для обработки как наружных, так и внутренних частей металлопроката, благодаря чему активно применяется в промышленности. Состав вещества – однокомпонентный электролитический цинк, может в незначительных количествах содержать примеси летучих соединений. Использовать цинковую краску можно при температуре от -30 до +50 градусов, в условиях повышенной влажности и даже с наличием элементов ржавчины (при условии, что она не отстает от металлического материала).

Еще одно преимущество — устойчивость в сфере этилового спирта, в водном пространстве и в соляных растворах.

Вторым эффективным антикоррозийным средством является Цинотан. Лучше всего он подходит для обработки сооружений на водоемах, ограждений на дорогах, опор линий электропередач, водопроводов и прочих объектов, которые поддаются регулярному влиянию влаги. Также активно используется в нефтеперерабатывающей промышленности при окраске емкостей с нефтепродуктами и другими горюче – смазочными материалами.

Чаще всего композицию используют для систем, имеющих в конструкции полиуретан и винил, в качестве грунтовки. Универсальность применения позволяет пользоваться веществом во всех климатических зонах, не боясь ни холода, ни влаги, ни сухости с жарой. Такая черта говорит о соответствии продукта ГОСТу 15150, где указаны классы размещения хозяйственных и промышленных объектов.

Существует много полезных антикоррозийных композиций, что имеют свою узкую среду использования:

Цинотерм. Представляет собой термостойкую грунтовку, что используется в зонах с влиянием повышенных температур, защищая металл от искажения. Может применяться с эмалевыми лако – красочными материалами;
Цинконол. (цинконаполненная полиуретановая грунтовка). Устойчива к большинству известных влияний, в частности нефтепродуктов, щелочей, некоторых кислот. газов. Обладает стойкостью к высоким температурам и эластичностью.
Мастер Ак-100. Защитный материал, созданный специально для защиты автомобильных кузовов и деталей двигателя, применяется также и в мостовом строительстве, монтаже линий электропередач.

Металлообработка использует не один десяток грунтовок и смесей для антикоррозийной обработки, частота применения которых зависит только от сферы службы той или иной детали. Защита от порчи стали с помощью цинка – является передовой на сегодняшний день, ее процессы постоянно совершенствуются.

Холодное цинкование металла: технология и применяемые составы

С помощью холодного цинкования поверхности металлических изделий эффективно защищают от коррозии. Технология холодного цинкования металла заключается в нанесении на металл специальной смеси, в химическом составе которой много цинка. Железо ржавеет, взаимодействуя с кислородом. Для предотвращения этого и продления срока службы изделия принимаются защитные меры. Обычно используют состав для холодного цинкования. Методы нанесения цинка существуют разные.

Большинство специалистов считает оцинковку одним из наилучших способов защиты металлических конструкций от коррозии. Применяются гальваническое и горячее цинкование, на десятилетия обеспечивающие металлу антикоррозионную защиту (до 50 лет). Между тем не всегда можно применить эти методы, поскольку требуются значительные финансовые вложения в технологическую оснастку и специальное оборудование.

Преимущества холодного цинкования

Когда традиционные способы покрытия слоем цинка металла сопряжены с трудностями, прекрасной альтернативой станет холодное цинкование — покрытие металла цинксодержащим составом. Подобная обработка формирует слой, антикоррозионные свойства которого почти не уступают характеристикам покрытий, полученных другими способами.

Наиболее значимые преимущества:

Используемая краска имеет хорошую адгезию и в отношении к поверхности обрабатываемого изделия, и в отношении покрытия иного типа.
Холодным методом оцинковываются конструкции с любой геометрией.
Не требуется серьезных финансовых затрат при подготовке к обработке.
Металлические детали, оцинкованные по данной технологии, хорошо свариваются.
Состав может наноситься в домашних условиях краскопультом, малярным валиком или даже обычной кистью.
При таком покрытии не требуется демонтаж подлежащей обработке конструкции и транспортировка ее к месту выполнения работ.

Еще одно значимое преимущество — в возможности осуществления процесса в довольно широком температурном интервале: от -20 до +40 °C .

Защитный цинковый слой получается недостаточно устойчивым к механическим повреждениям, и это можно отнести к недостаткам метода. Однако с учетом того, что поврежденное покрытие всегда можно восстановить с помощью состава для цинкования, этот минус можно считать незначительным.

Особенности технологии

Используемые краски — это цинксодержащие смеси. Их, как и любые цинковые покрытия различных технологий, регламентирует ГОСТ 9 .305−84. В документе говорится, что холодной оцинковке могут подвергаться любые металлические изделия и конструкции, кроме магниевых сплавов или изготовленных из сталей повышенной прочности. Чтобы получился слой с высокими защитными свойствами, поверхность перед обработкой должна тщательно подготовиться.

ГОСТ регламентирует следующие процедуры:

Удаление закоксованных участков, загрязнений, остатков солей, повреждения из-за природных факторов.
Придание металлу требуемой шероховатости абразивно-струйной, гидроабразивной или гидродинамической обработкой. Таким способом с изделия удаляются также ржавчина и продукты окисления.
Финишная ручная очистка для удаления сварочных брызг, заусенцев и острых кромок.
Удаление с изделия остатков пыли сжатым воздухом.

Подготовительные действия

Чтобы оцинкованный слой имел хорошую адгезию с обрабатываемой поверхностью, на ней не должно быть масляных и жирных пятен. При наличии последних их удаление производится перед холодным цинкованием с помощью растворителей углеводородной группы.

ГОСТ оговаривает такие требования к подготовке поверхности:

Количество и размеры пылинок, оставшихся на поверхности, должны соответствовать стандарту ISO 8502−3.
Уровень обезжиривания поверхности, проверяющийся люминесцентной методикой, должен соответствовать ГОСТ 12 .2.052.
Шероховатость, проверяемая профилометром или компаратором, должна отвечать стандарту ISO 8503−1.

Процесс нанесения состава

После проверки качества подготовки на поверхность можно наносить жидкий цинк. При использовании цинксодержащих красок или смесей обращайте внимание на то, при какой температуре воздуха производители рекомендуют это делать. Также имейте в виду, что температура обрабатываемой поверхности должна быть минимум на 3 °C выше точки росы. Пренебрежение этим требованием может привести к тому, что на поверхности обрабатываемого изделия сконденсируется влага, которая серьезно ухудшит характеристики покрытия.

Точка росы определяется с помощью разных измерительных приборов, в частности гигрометром, термометром, психрометром или специальными измерительными устройствами. Показания приборов сверяются со значениями в справочных таблицах.

Цинковая краска может наноситься несколькими слоями. Важно, чтобы новый слой наносился после высыхания предыдущего до степени, указанной производителем состава. Слои должны наноситься максимально равномерно.

Валики или кисти для нанесения покрытия используются, когда нужно покрыть не всю поверхность, а отдельные участки изделия.

Толщину сформированного слоя и степень его адгезии с поверхностью проверяют специальными измерительными устройствами. Вдобавок осуществляется визуальный контроль, позволяющий оценить декоративные характеристики, выявить плохо обработанные участки и дефекты.

Используемые составы

Для холодной оцинковки применяются различные составы, выбор которых зависит от ряда факторов. Смеси используются и на производстве, и в домашних условиях.

Одним из самых популярных цинксодержащих составов для обработки металлоконструкций является «Гальванол», которым обрабатываются и наружные, и внутренние части конструкций и элементы оборудования. Он относится к однокомпонентным смесям и представляет собой жидкий раствор с электролитическим цинком высокой чистоты в составе, а также связующими компонентами и летучими соединениями. Средство обеспечивает высокую защиту.

Значимые достоинства «Гальванола»:

Хорошая адгезия с поверхностями изделий из черных металлов.
Легкость и быстрота нанесения.
Возможность использования в температурном интервале: -30 до +50 °C.
Возможность нанесения на ржавые поверхности, если ржавчина держится достаточно крепко.
Возможность использования при повышенном уровне влажности окружающего воздуха.

Покрытие «Гальванолом» сохраняет защитные свойства, взаимодействуя с парами этилового спирта, пресной и морской водой, растворами солей. Этот состав обеспечивает двойную защиту от коррозии — катодную (активную) и барьерную (пассивную).

Еще один распространенный состав — это «Цинотан». Он используется и в комплексных защитных системах, где играет роль грунтовочного слоя, и как отдельное защитное покрытие. Покрытия, нанесенные с использованием этого цинксодержащего состава, сохраняют защитные свойства, даже постоянно контактируя с соленой водой и сильнозагрязненной атмосферой.

Чаще «Цинотаном» покрывают:

Элементы гидросооружений.
Емкости для хранения продуктов нефтепереработки.
Элементы ограждающих конструкций.
Резервуары и трубы горячего и холодного водоснабжения.
Опоры ЛЭП.
Промышленные конструкции.
Авто- и железнодорожные сооружения.

Важное достоинство средства в том, что оно может использоваться практически в любой климатической зоне России. Данный состав выбрали РЖД, Газпром и другие солидные компании.

Другие популярные составы для холодного цинкования:

«Мастер АК-100». Им обрабатываются детали автотранспортных средств, в частности кузов автомобилей, различные строительные конструкции, мосты и элементы ЛЭП.
«ЦВЭС». Компоненты: этилсиликат и цинковый порошок. Применяется для обработки высоколегированных сталей.
«Цинотерм». Кремнийорганический раствор, может использоваться вместе с лакокрасочными материалами.
«Цинконол». Полиуретановая грунтовка, в составе которой содержится цинк и которая позволяет получать покрытия с хорошими защитными свойствами, с повышенной эластичностью и термической стойкостью.

Делая выбор между горячим и холодным методом, имейте в виду, что конструкция, на которой защитный слой сформирован холодным методом, может прослужить дольше, чем обработанная иным способом. Стоимость холодной оцинковки ниже, а провести процедуру гораздо проще, чем гальваническое или горячее цинкование.

Что дает металлам цинковое покрытие? Как цинк защищает от коррозии?

Мы часто слышим и видим в рекламе, что если уж защищать металлы от коррозии, то только с помощью цинка. Но, не все знают — почему именно цинк? Что же дает металлам цинковое покрытие – расскажем в этой статье.

Цинкование – самый эффективный метод защиты

Цинкование – это покрытие различных металлических поверхностей слоем цинка с целью защиты от коррозии. То, что именно цинкование является наиболее эффективным методом в борьбе с ржавчиной, выяснили давно, более 200 лет назад. При проведении исследований различных методов именно цинкование показывало самые долгосрочные результаты – более 50 лет металлы, покрытые слоем цинка, не ржавеют.

С тех пор специалисты в области антикоррозии применяют цинкование различными способами. Изначально это было горячее цинкование, затем гальваническое, диффузионное, газодинамическое. Но, в 80-х годах XX века произошел определенный прорыв в этой области, появился новый метод – холодное цинкование.

Холодное цинкование – наиболее удобный, экономичный и долговечный способ нанесения цинкового покрытия. Он заключается в покрытии подготовленной поверхности металла составом с очень высоким (96-98%) содержанием цинка, а так же различных добавок. Наносить состав для холодного цинкования можно с помощью обычной кисти или валика, прямо на месте эксплуатации конструкции, то есть ее не нужно никуда отвозить. Результатом такой защиты является отсутствие коррозии на протяжении 25-50 лет, причем металлы под защитой холодного цинкования коррозируют в 3 раза медленнее, чем защищенные другими способами, несмотря на тот же цинк в составе (по проведенным исследованиям Фулмеровского центра). В чем же секрет?

Как работает покрытие цинком?

Железо при взаимодействии с влагой и кислородом окисляется и образует на поверхности непрочную, рыхлую пленку, она постепенно и прекращается в ржавчину. Такая ненадежная защита продолжает пропускать влагу и кислород вглубь железа и разрушать его. Но, цинк, олово и алюминий при взаимодействии с влагой и кислородом образуют прочную пленку, не пропускающую разрушения дальше. Именно поэтому с помощью тонкого слоя этих металлов защищают другие металлы, более подверженные коррозии.

Цинк выделяется среди этой группы «прочных» металлов тем, что обеспечивает дальнейшую защиту от влаги и кислорода даже при повреждении покрытия, в то время как защита олова или алюминия при нарушении целостности слоя слабеет или даже начинает способствовать коррозии.

Цинк защищает металлы сразу двумя способами — барьерным (пассивным) и катодным (также называемым активным, протекторным или электрохимическим).

Катодная защита подразумевает, что цинк при нанесении на железо образует с ним гальваническую пару, в которой железо — менее активный металл, а цинк — более активный. При контакте с влагой и кислородом цинк-анод вступает в реакцию первым, жертвует свои электроны на борьбу с коррозией, а железо — катод принимает электроны, защищается и остается практически не тронутым ржавчиной. Защитный процесс продолжается до полного истощения слоя цинка.1 слоя в 40-60 мкм хватает на 10-25 лет.

Сразу 2 способа защиты, которые сменяют друг друга, очень пригождаются металлам с первого дня эксплуатации. Дело в том, что любое покрытие составом не герметично на 100%, а имеет дефекты и поры. Цинковое покрытие также может пропускать некоторое количество кислорода на начальном этапе использования. Именно тогда оно защищает металлы от ржавчины протекторным или электрохимическим способом. В процессе эксплуатации происходит уплотнение структуры покрытия, полное растворение цинковых соединений и вступает в силу барьерная защита, как при горячем цинковании. Если целостность покрытия будет нарушена (царапины, механические повреждения, разъедание химикатами), то за работу снова возьмется катодная защита.

Не просто цинк – или почему холодное цинкование защищает дольше?

На практике, цинковое покрытие – самое надежное и долговечное. Однако, одно цинковое покрытие, другому рознь. Вы можете приобрести краску с цинком, правильно ее нанести, но защита не прослужит десятки лет. Потому, что цинк, добавленный в краску, не будет работать таким способом. Такую длительную защиту (25-50 лет) дают только составы для холодного цинкования. Почему же холодное цинкование долговечнее других цинковых способов обработки?

Холодное цинкование обеспечивает те же защитные характеристики, как и другие методы, например, горячее цинкование. Но, в отличие от них гораздо проще наносится на месте эксплуатации конструкций, меньше стоит и дольше служит.

В составах для холодного цинкования содержится 96 и более % цинка, чистотой 99,995%. То есть почти на 100% без примесей! А чем выше концентрация цинка и его чистота – тем дольше прослужит покрытие. Именно это позволяет «холодному» покрытию коррозировать максимально медленно, по сравнению с другими методами оцинковки. Частицы цинка в составе защищены смолами – это еще повышает защитные характеристики покрытия. Кроме того, минимальный размер частиц (от 12-15 мкм, до 3-5 мкм в разных составах) и их овальная форма образуют прочное электрохимическое соединение с металлом. Благодаря этому, даже царапины и повреждения на поверхности покрытия не приводят к его отслаиванию, сохраняя отличную адгезию. Так могут только активные покрытия с катодной защитой. А просто покрытия, в которых добавлен цинк – так не могут.

Даже такой проверенный метод цинкования, как горячий, немного уступает холодному цинкованию. Потому, что при горячем цинковании используются составы с содержанием цинка 80-85% с чистотой до 98%. Смолы, защищающие цинк там отсутствуют, так как не выдержат нагрева до 400°С и все равно потеряют защитные свойства. К тому же, не каждую конструкцию можно разобрать, перевезти и поместить в горячую ванну с цинком.

Сколько прослужит цинковая защита, нанесенная холодным способом?

Сроки действия покрытий, нанесенных методом холодного цинкования, отличаются в зависимости от условий эксплуатации и толщины слоя, а так же от степени очистки поверхности металла. Загрязненная атмосфера, влияние различных химикатов, бензина, солей, щелочей и нефтепродуктов могут незначительно, но ускорить истощение покрытия. Срок действия покрытия, эксплуатируемого на открытом воздухе, всегда меньше, чем более бережное использование внутри помещений.

Сроки, гарантированные производителем для состава холодного цинкования Барьер-цинк:

Зависимость толщины слоя и срока службы покрытия Барьер-цинком:

40 мкм: 7-10 лет;
60 мкм: 10-20 лет;
80 мкм: 14-25 лет;
100 мкм: 18-25 лет;
120 мкм: более 20 лет.

Стоит отметить, что это сроки, которые гарантирует производитель. Реальные сроки службы покрытия в 1,5-2,5 раза превышают гарантийные. К тому же срок службы такого покрытия всегда можно продлить, в любой момент, добавив еще слой и сделав его толще.

На нашем сайте представлены и другие цинкосодержащие грунтовки, обеспечивающие надежную и долговечную защиту металла от коррозии. Например, Барьер-Грунт — однокомпонентный антикоррозийный грунт с цинком для защиты металла в различных средах (почве, воде, атмосфере).

Есть вопросы по выбору состава? Обращайтесь в представительство в вашем городе:

в Санкт-Петербурге: +7 (812) 603-41-53, +7 (921) 927-58-47
в других городах: 8 (800) 707-53-17
e-mail: [email protected]

Горячее цинкование: технология покрытия, виды оборудования

Низкоуглеродистые стали имеют хорошие технические характеристики для создания из них металлических конструкций при строительстве мостов, зданий и других сооружений. Горячее цинкование полностью покрывает всю поверхность детали слоем цинка для защиты ее от негативного влияния воды и кислорода.

Покрытые горячим цинком. Детали достают из ванны

По технологии горячего цинкования, открытой в XIX веке, металлоконструкцию опускают в ванну с горячим цинком и выдерживают несколько минут. Чтобы сцепление с металлом было прочным, делают предварительную подготовку.

Преимущества и недостатки горячего цинкования

Горячее оцинкование в отличие от электролитического способа покрытия металлических поверхностей, делают, в основном, на крупных заготовках простой формы из тонкого листа углеродистой и низколегированной стали. Преимущества такого способа защиты от коррозии:

простота технологического процесса цинкования;
высокая производительность;
низкая стоимость;
обслуживание рабочими с низким уровнем подготовки;
отсутствие сложного оборудования.

В результате горячего цинкования улучшается внешний вид деталей и увеличивается эксплуатационный срок. Длительное время поверхность устойчива к агрессивным средам, включая слабокислые и щелочные растворы. На протяжении 20–25 лет детали не надо покрывать защитными составами, краской, грунтовкой.

К недостаткам горячего цинкования можно отнести:

неравномерный и толстый слой покрытия;
большой расход цинка;
вредные испарения во время подготовки и цинкования;
габариты заготовок ограничены размерами ванны;
покрытые детали плохо свариваются;
невозможно покрывать элементы с посадочными размерами;
осложняется дальнейшая обработка.

Толщина слоя цинка на одной поверхности колеблется от 3–5 микрон до 1 мм. Получить ровный слой с заданной толщиной цинкованием невозможно.

Сферы применения

Металлоконструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, нуждаются в защите. Покрытие горячим цинком применяют для следующих изделий:

опор линий электропередач, особенно высоковольтных;
антикоррозионного покрытия нижней части корпуса корабля;
металлоконструкций мостов и трубопроводов;
столбов уличного освещения;
каркасов зданий;
ступеней лестниц;
перил, ограждений балконов и других элементов зданий;
труб системы вентиляции.

Способ покрытия горячим цинкованием металла применяется для трубопроводов, различных элементов садового и фасадного дизайна.

Технология процесса

Покрытие металла методом горячего оцинкования происходит в несколько этапов: подготовка поверхности, сам процесс покрытия и контроль полученного слоя цинка после охлаждения.

Этап подготовки поверхности

Поверхность металла в процессе обработки и транспортировки покрывается грязью, масляными пятнами и другими веществами, препятствующими соединению цинка со сталью. На их месте образуются дефекты: отслаивание и пузырение, непокрытые места.

Сильно загрязненные детали продувают сжатым воздухом, очищая их от пыли и механических отходов. Одновременно происходит сушка мокрых пятен, удаление лишней влаги. Особенно тщательно обдувают изделия, которые хранились под открытым небом или транспортировались издалека.

В процессе обезжиривания слабокислым или щелочным раствором смываются вся грязь и жирные пятна. Концентрация кислоты и щелочи подбирается с таким учетом, чтобы жир растворился, а сталь осталась нетронутой.

Следующий по технологии этап подготовки к цинкованию – травление в растворе соляной кислоты. Окислы железа вступают в химическую реакцию. В результате металлическая поверхность очищается и выравнивается. Образовавшиеся соли оседают на дно травильной емкости.

Остатки технологического раствора и солей удаляются при промывке. Ее производят струей воды под давлением или последовательным окунанием в несколько ванн.

Завершает подготовку поверхности к цинкованию флюсование. Тонкий слой смеси хлорида цинка и хлорида аммония остается на детали. Пленка не пропускает воздух и препятствует окислению. При цинковании флюс растворяется и улучшает смачиваемость металла.

Ванна с флюсом требует постоянного ухода. Ее следует чистить через несколько технологических циклов, используя для этого перекись водорода. Концентрация флюса проверяется после каждого окунания партии изделий.

Завершает подготовку к горячему цинкованию сушка. Она производится в сушильной камере при температуре воздуха 100–120 °C. Если остатка влаги не удалить, то при опускании в ванну она начнет кипеть и создавать пузырьки на детали. В результате поверхность вся будет покрыта круглыми темными пятнами, где цинк не пристал.

Погружение поверхности в ванну

Важную роль в качестве цинкования играет скорость погружения и температура. Цинк нагревается до 450 °C, и такая температура поддерживается постоянно. Сталь нагревается примерно до 70 °C, чтобы не было резкого перепада температур и охлаждения цинка.

Быстрое погружение вызовет турбулентное движение жидкости и плохое прилипание. Очень медленное опускание, наоборот, оставит горячий состав неподвижным, и он не проникнет в узкие места, не покроет внутренние поверхности.

При расчете скорости опускания металла в ванну учитывается и скорость расплавления флюса на ее поверхности. Он переходит в жидкое и газообразное состояние при температуре значительно ниже 450 °C, и поэтому сходит с металла над ванной. Если деталь опускать медленно, то на открывшейся поверхности успеет образоваться пленка окислов. И наоборот, быстрое погружение не позволит флюсу раствориться – он останется на поверхности.

Скорость погружения при разработке технологии горячего цинкования сначала рассчитывается на основании гидравлических и гидродинамических законов с учетом размеров и конфигурации детали. Затем производится контрольное погружение, практическая корректировка расчетов. В последнее время создана компьютерная программа, моделирующая движение горячего цинка при опускании детали в ванну. Она учитывает все особенности конфигурации опускаемого предмета, его выступы и заполнение полостей, а также растворение и испарение флюса.

От чего зависит время погружения

Время нахождения в ванне – 3–10 минут. Оно зависит от толщины стенок детали. Сталь должна полностью прогреться до температуры цинка. Расчет делается по самому большому сечению с учетом теплопроводности покрываемого материала и охлаждения самого цинка при погружении холодного предмета.

Детали в ванне постоянно перемещают, перемешивая цинк для ровного прогрева и покрытия.

Этап извлечения из ванны

Практика показала, что толщина покрытия зависит от скорости извлечения деталей из горячей ванны. Чем медленнее поднимаются металлические конструкции, тем тоньше слой цинка оседает на их поверхности.

Флюс при растворении частично остается в горячей ванне. Он образует шлак и всплывает на поверхность. Перед извлечением емкости из ванны, его специальным скребком удаляют, собирают. Если этого не сделать, то шлак попадет на деталь и испортит однородность покрытия.

Процесс охлаждения

Охлаждение после цинкования происходит на открытом воздухе. Мелкие детали можно высыпать из корзин, чтобы они быстрее и равномернее остывали.

Используемое оборудование – линия горячего цинкования

При массовом производстве деталей и защитного покрытия листового металла, проволоки и других изделий из металла устанавливают оборудование для горячего цинкования в одну линию, по одной оси. Протяженность цеха достигает нескольких сотен метров. Сверху мостовые краны, которые имеют защитное покрытие от воздействия химических веществ.

Участок химической подготовки

Несколько ванн стоят в одну линию в соответствии с технологическими операциями. В первой производится обезжиривание, дальше – травление. Завершающими после флюсования стоят емкости с водой для промывки. Завершает химическую подготовку камера для сушки.

Траверса с коробами или металлоконструкциями подается к первой емкости на тележке. Затем кран по очереди опускает ее во все ванны. При больших размерах емкостей возможна передача деталей между ваннами по конвейеру.

Печь горячего цинкования

Печь для непрерывного горячего цинкования рассчитывается по длине на плавное опускание корзин и перемещение их в противоположный конец исходя из скорости окунания и вынимания, времени прогрева стали. В среднем длина ванны составляет 13 м.

Линия непрерывного цинкования листового проката

Подогрев осуществляется разными способами. Наиболее выгодным признан газ. Ванна может обогреваться электричеством, мазутом и углем. Все зависит от расположенных поблизости источников энергии.

Горячим цинкованием защищают металлоконструкции от коррозии. Метод имеет свои недостатки, но преимуществ значительно больше. Способ нанесения покрытия относительно дешевый и быстрый.

Нам интересно мнение читателей по поводу горячего цинкования. Возможно, другие технологии покрытия металла цинком более удобны и практичны?