Гальваническое цинкование металла: технология, оборудование

Антикоррозионное цинкование выполняется различными способами, а срок службы покрытия зависит от толщины защитного слоя.

Способ нанесения покрытия зависит от его необходимых свойств, размеров изделия, условий его дальнейшей эксплуатации.

Самый простой и технологичный, но недостаточно обеспечивающий стойкость к механическим воздействиям защитного слоя, – это холодное цинкование с помощью грунтов, в которых в большом количестве содержится высокодисперсный цинковый порошок.

По объему цинковальных производств второе место занимает горячее цинкование. Покрытие, получаемое таким способом, качественное и долговечное, но экологически небезопасное, так как используется расплав цинка, да еще на поддержание его температуры немногим меньше 500 °С необходимо большое количество электроэнергии, химические методы подготовки поверхности.

Очень похож на горячее цинкование более технологичный, но менее производительный метод термодиффузионного нанесения защитного слоя. Он используется, когда задаются высокие требования к толщине и внешнему виду покрытия.

Еще один способ цинкования – это газо-термическое напыление, которое используется для защиты крупногабаритных изделий и конструкций, которые в ванну просто невозможно поместить.

Гальваническое цинкование лишено многих недостатков других способов нанесения покрытия и имеет свои положительные стороны.

Горячий

Покрытие изделий таким способом является популярным во многих странах. Его главными положительными свойствами является высокое качество, а также долгий срок эксплуатации. Поэтому такой способ стал одним из лучших. Существует также и ряд отрицательных свойств. В первую очередь, метод не является экологически безопасным, так как на стадии подготовки и цинкования используется множество химических веществ. Кроме того, при горячей обработке возникает существенная трудность. Необходимо поддерживать температуру цинка в пределах от 500 до 5000ºС. Для поддержания такого уровня нагрева затрачивается много электроэнергии. Горячее цинкования металла в домашних условиях — довольно сложный процесс.

Технологически процесс разделяется на два этапа. Это подготовка и цинкование металла. На первом этапе занимаются подготовкой металлического изделия. Ее поверхность необходимо обезжирить и очистить от мусора. После этого происходит травление, промывка и просушка.

Данные операции прописаны в нормативной документации.

Чтобы покрыть цинком деталь, необходимо погрузить ее в специальную ванну. В ней находится специальный раствор, который предотвращает появление коррозии. Способы закрепления металла при горячем цинковании могут быть различными. Они зависят от вида и формы изделия. Такая технология применяется во многих отраслях производства. К примеру, для изготовления оцинкованной проволоки, труб и т. д.

После применения к ним горячего метода изделия имеют долгий срок эксплуатации, то есть надежно защищены от коррозии. Единственной трудностью являются ванны. Для обработки больших деталей необходимо найти ванну соответствующих объемов, что довольно трудно. Такая особенность сказывается на затратах. Где производят горячее цинкование металла? Курск, Москва, Челябинск, Ярославль – это лишь малый перечень городов, где различные компании предлагает данную услугу. Зачастую они работают именно с крупными объемами.

Преимущества гальванического цинкования

Способ нанесения цинкового покрытия путем электролиза наиболее распространен.

Основным достоинством, из-за которого применяется именно гальваническое цинкование металла, является высокая степень защищенности поверхности материала от коррозии. Тонкий слой цинка увеличивает срок службы изделий в несколько раз, а значит, и снижает затраты на их техническое обслуживание и замену.

Покрытие получается ровным, без потеков и капель, сохраняется и форма, и размер изделия. Нанести его можно на предметы любой, даже самой сложной формы.

Гладкие и блестящие декоративные покрытия не требуют в большинстве случаев дополнительной обработки.

Кроме того, сам процесс нанесения цинкового покрытия требует незначительных расходов, а гальванические агрегаты обладают высокой производительностью.

Недостатки гальванического цинкования

Способ нанесения защитного покрытия электролизом не лишен недостатков.

Основной недостаток – низкая адгезия цинка с металлом, из-за которой поверхность изделия необходимо тщательно зачищать.

Минусом также является образование в процессе нанесения покрытия ядовитых отходов, требующих серьезной очистки.

Несоблюдение режимов может привести к наполнению водородом основного металла, что приводит к хрупкости самого изделия и к нарушению качества покрытия.

Дефекты гальваники

Дефекты покрытия значительно ухудшают как защитные свойства, так и внешний вид изделий. Причин для образования дефектов чаще всего две: это нарушение технологических операций в процессе цинкования и недостаточно высокое качество поверхности металла. Однако существуют и другие причины. Далее перечислены основные и наиболее серьезные дефекты гальванических покрытий, причины их возникновения и пути предотвращения данных проблем.

Недостаточная адгезия

Недостаточная адгезия чаще всего приводит к необходимости выполнять оцинковку заново, что несет дополнительные материальные затраты. Недостаточное сцепление может наблюдаться между основным металлом и покрытием. Причиной чаще всего является брак в процессе подготовки поверхности.

Качество обезжиривания нужно проверить на партии деталей, которые очищаются вручную, тем самым добиваясь полной смачиваемости. Затем осуществляют следующие операции: травление и активация, растворы для которых также следует проверить и при необходимости заменить. Если этого недостаточно, то рекомендуется произвести анализ основного электролита, выяснить есть ли в нем примеси.

Процесс гальванического цинкования

Причинами отслаивания основного покрытия от подслоя является:

• недостаточная промывка после меднения или декапирования;
• подслой меди имеет пятна на поверхности.

Для исключения данной проблемы следует выполнять регулярные испытания на общую адгезию.

Питтинг

Питтинг представляет собой язвы и полости в металле, начинающиеся образовываться с поверхности изделий. Внешне питтинг проявляется с образования углублений на поверхности металла. Питтинги возникают в основном в защитном слое в местах различных дефектов.

Питтинг нередко путают с питтинговой коррозией, представляющей собой коррозию металла, в результате которой в металле и образуются питтинги. Подобный дефект требует повторного нанесения покрытия или забраковки детали.

Механизм возникновения коррозионных ям — питтинга, под воздействием кислорода. Фото Википедия

Питтинговая коррозия образуется при наличии в электролите посторонних примесей, при завышенной плотности тока, недостаточном перемешивании, пониженной температуры и pH. Для устранения данных проблем следует выполнить проработку электролита, введение смачивателя, дополнительное смешивание, снижение плотности тока, повышение температуры и pH.

Шероховатость

Шероховатость покрытия встречается достаточно часто. Для возникновения данной проблемы существует две категории причин:

• те, которые образуются на предварительном этапе — некачественно выполненная подготовка изделий: шлифовка, очистка;
• те, которые возникают в процессе нанесения покрытия: наличие в электролите твердых частиц, нарушение технологических режимов.

В первом случае от исполнителя требуется выполнить дополнительную обработку поверхности, а во втором — осуществить фильтрацию и коррекцию электролита.

Неоднородности внешнего вида

Неоднородности внешнего вида подвержены детали с блестящим покрытием, выражается она в матовых пятнистых участках неправильной формы и разных размеров. Причинами для этого служит чрезмерное травление и нарушение пропорции компонентов электролита или присутствие примесей. Кроме этого, существует еще одна причина — повышенная пористость покрытия.

Хрупкость покрытия

Хрупкость покрытия может быть вызвана наличием в электролите органических загрязнений, высокой концентрацией цинка, недостаточным количеством циана или щелочи или значительной температурой электролита. Для этого следует выполнить анализ электролита.

Качественное гальваническое цинковое покрытие с радужным хроматированием. Фото ГальваноПроект

Темный цвет

Темный цвет покрытия вызывается наличием в электролите примесей.

Таким образом, основной причиной дефектов является несоблюдение режимов технологических процессов. Поэтому следует быть бдительным, осуществлять жесткий контроль всех операций.

Принцип действия

Гальваническое цинкование основано на принципе защитного действия, который определяется разностью электрохимических потенциалов цинка и железа. Поскольку цинк имеет меньший электрохимический потенциал, покрытие из него является протекторной защитой для черных металлов. То есть во влажной среде электрохимической коррозии подвергается именно он.

При окислении железа образуются оксиды, имеющие больший объем, чем первоначальный металл. Оксидная пленка становится рыхлой и пропускает к еще не окисленному металлу кислород. А на цинке при окислении пленка образуется тонкая и плотная, она не пропускает кислород вглубь металла, защищая не только покрытие, но и основной металл под ним.

Виды гальванического цинкования

Цинкование гальваническое – технология, представляющая собой электролиз, т. е. электрохимические окислительно-восстановительные процессы в электролите под действием постоянного электрического тока.

По составу электролита цинкование делится на три вида: кислотное, цианидное и щелочное.

Чаще всего используется метод нанесения цинкового покрытия в слабокислых электролитах, особенно для чугунных и стальных деталей сложной конфигурации. Изделия из углеродистых и легированных сталей при этом виде цинкования меньше подвергаются возникновению водородной хрупкости, да и внешний вид получается превосходный, с замечательным декоративным эффектом в широкой цветовой гамме.

Суть и назначение процесса цинкования металла

Без данного процесса любая сталь и его сплавы подвергаются ускоренному возникновению коррозии, что приводит их в не эксплуатационное состояние – нарушении структуры, потеря прочности, легко поддается сторонним воздействиям.

Главная задача оцинкованного покрытия – создать надежную и качественную защиту изделия, что обеспечит большой рабочий ресурс, независимо от сферы использования. Современные технологии дают возможность быстро получить защиту деталей от негативного воздействия условий окружающей среды. Небольшая себестоимость процесса, возможность создания гальванических ванн в промышленных масштабах дает возможность удовлетворить потребности покупателей, при этом гарантируя невысокую стоимость изделий.

Дополнительная защита при цинковании

Защитное действие покрытий из цинка зависит от его толщины, которая при гальваническом нанесении всего 5 мкм, и характера электролита.

В некоторых случаях защитные свойства цинкового покрытия увеличиваются пассивированием, фосфатированием или покраской.

Пассивирование (хроматирование) – химическая обработка изделий в растворах с хромовой кислотой либо ее солями, в результате которой на поверхности образуются хроматные пленки. Это процесс усиливает не столько защитные свойства, сколько декоративные, потому что в результате усиливается блеск покрытия, и оно может быть окрашено в различные цвета.

При фосфатировании (обработке в солях фосфорной кислоты) оцинкованных изделий на поверхности пленка образуется фосфатная. После фосфатирования может еще наноситься лакокрасочное покрытие.

Как отличить оцинкованный металл от обычного

Наиболее частый вопрос среди покупателей – чем отличается нержавеющая сталь от оцинковки? Отметим, что стоимость таких металлов отличается, что в некоторых ситуациях позволяет недобросовестным продавцам реализовать нержавейку по цене оцинкованного.

Способы как различить эти металлы самостоятельно:

• «На глаз» — оцинковка имеет уникальные радужные разводы, в то время как обычный металл – матовую поверхность. Отсутствие на изделии декоративных узоров обеспечивает цинку зеркальную поверхность.
• При помощи магнита. Оцинковка имеет более сильные электромагнитные свойства – сильнее прилипает и его труднее оторвать от поверхности.
• Использовать соляную кислоту. Небольшого количества этого вещества хватит для определения наличия цинка – достаточно капнуть на изделие, произойдет химическая реакция с выделением водорода.

Самый надежный и точный способ определения – спектральный анализ. Для его выполнения требуется специальное оборудование, которое определяет химический состав сплава. Все эти советы позволят приобрести качественные стальные изделия с оцинкованным покрытием, не прибегая к помощи сторонних специалистов.

Этапы гальванического цинкования

На производстве гальваническое цинкование состоит из нескольких технологических процессов, каждый из которых завершается промывкой водой в проточной ванне или щеточно-моечным способом.

Сначала изделия тщательно очищаются от ржавчины, окалины, технологической смазки, остатков охлаждающей жидкости или краски и обезжириваются в щелочных растворах. Затем происходит обезжиривание электролитическое.

После него протравливаются в водном растворе соляной кислоты, при котором поверхность окончательно очищается без нарушения поверхностного слоя и происходит ее декапирование – активация перед нанесением цинкового покрытия. Только потом производится собственно цинкование.

После него, при необходимости, изделия осветляются и очищаются от окисной пленки в водном растворе азотной кислоты, затем фосфатирование, пассивация и сушка.

При цинковании различных изделий могут выполняться дополнительные операции. Например, полосу перед цинкованием разматывают, сваривают концы, правят, а после него промасливают и сматывают.

Оборудование гальванического цинкования

Гальваническая линия — это определенная последовательность промывочных и технологических ванн, в которых создаются одно- или многослойное цинковое покрытие с требуемыми функциональными свойствами.

В соответствии с объемами производства используется оборудование с различной степенью механизации. На крупных предприятиях устанавливаются механизированные линии с автоматическим управлением. Существуют линии с частичным или полным ручным управлением, а также мини-линии.

Линия гальванического цинкования состоит не только из ванн. В нее входят транспортные системы различной конструкции, обязательно оборудование для очистки сточных вод, вспомогательное оборудование, к которому относятся приспособления для цинкования, ТЭНы, теплообменники, катодные и анодные штанги.

В дополнительное оборудование входят системы вентиляции, сушильные камеры и шкафы, холодильное оборудование, фильтровальные установки, оборудование получения демиводы, насосы.

Проектирование участка

Организация гальванического производства является длительным и сложным процессом, от продуманности и тщательности которого зависит производительность. Прежде всего следует определиться для обработки каких деталей проектируется участок, составить схему технологического процесса цинкования (представлена ранее), создать рисунок (схему) планировки участка, определить перечень необходимого оборудования. Наибольшее внимание следует уделить выбору оснащения.

Линия

Гальваническое цинкование — сложный технологический процесс, для осуществления которого необходимо полностью укомплектованная система оборудования. Рассмотрим, какие компоненты входят в перечень оборудования в зависимости от степени автоматизации производства.

Оборудование для гальванического цинкования. Фото БСМ-МЕТАЛЛ

Оборудование

По степени автоматизации процесса гальванизации линии разделяют на автоматизированные и механизированные. Оба типа состоят из таких обязательных элементов:

• металлический каркас;
• платформа обслуживания;
• ванны для непосредственного нанесения цинка на поверхность изделия;
• пульт управления;
• вентиляционные конструкции вытяжного типа;
• комплект труб, обеспечивающих подачу технических жидкостей и отвод отработанных материалов;
• элементы питания гальванических ванн;
• маслосборник для герметичного хранения жиров, «вытравленных» из металла во время процедуры обезжиривания;
• сушило камерное для подвесок;
• набор аппаратов фильтрации, через которые должен проходить воздух перед поступлением в вытяжную вентиляцию;
• гальванические барабаны и подвески для закрепления обрабатываемого элемента в процессе гальванизации;
• сушило шнековое или центрифуга для ускорения окончательной обработки и просушки готового изделия;
• тележка для подвесок.

Гальваническое цинковое покрытие с радужным хроматированием. Фото ГальваноПроект

Для автоматизированной линии гальванического цинкования помимо перечисленных элементов в комплект поставки должен быть включен автооператор портальный и электроавтоматика. Данные элементы руководят работой линии так, что большая часть процессов будет автоматизирована и не будет требовать непосредственного присутствия оператора на протяжении всего времени гальванизации. Дополнительно для работы гальванического оборудования необходимо приобрести комплекс для очистки отработанных жидкостей.

Важно! В случае приобретения линии для гальваники обязательно уточняйте, что входит в стоимость: некоторые поставщики включают в комплект подвески и тележку только за дополнительную плату.

Электролиты для цинкования

Для гальванического цинкования в зависимости от назначения изделия применяют электролиты, которые делятся на две основные группы.

Электролиты, в которых цинк находится в виде простых гидратированных ионов, называют простыми кислыми. Это борфтористоводородные, сульфатные и хлоридные растворы.

Сложные комплексные кислые и щелочные электролиты содержат цинк в комплексных ионах с положительным и отрицательным зарядом. Это аммиакатные, пирофосфатные, цианидные и другие растворы.

От того, какой электролит применяется, зависит в первую очередь скорость осаждения, а затем качество осадков цинка на изделии (катоде).

Из комплексных электролитов цинк оседает на катоде при высоком рассеивании ионов. При увеличении плотности тока выход металла снижается и увеличивается выход водорода.

Поэтому цинкование в сложных электролитах производится при малой плотности тока, а покрытие получается очень качественное, мелкозернистое и равномерное.

В слабокислых простых электролитах гальваническое цинкование, в домашних условиях в том числе, проходит при большой плотности тока, с большей, чем при использовании сложных растворов, скоростью. Внешний вид изделий получается хороший, но покрытие не очень качественное и подходит только для изделий достаточно простой формы.

Как осуществляется оцинкование металлов

Технология гальванического электролитического цинкования.

Является одним из популярных и востребованных способов обработки стальных изделий/деталей/элементов. Гальваническое цинкование

– электрохимический процесс, который выполняется на специальном оборудовании. Можно получить детали с различным цветовым покрытием (белое, голубоватое, радужное, матово-белое), имеющее толщину от 10 до 20 мкм.

Отличительной особенностью можно считать:

• Полное покрытие поверхности металла – возможно сделать при помощи помещения в электролитическую ванну нескольких цинковых пластин (можно любых форм и размеров).
• Отличные декоративные характеристики – приятный внешний вид.
• Возможность регулировать толщину цинкового слоя – контролируется при помощи продолжительности гальванического процесса.
• Высокий показатель производительности – настраивается сила тока, что позволяет устанавливать время оцинковывания.

Применяется такой метод для обработки стальных решеток, сеток, крепежных элементов, гвоздей, что актуально при необходимости в наличии защитного покрытия в больших партиях изделий. Этому также способствует минимальная себестоимость гальванического цинкования.

Представленная технология основывается на электролизе – процессе, основанном на расщеплении цинка на ионы, которые осаживаются на детали. Процесс выполняется при помощи электрического тока, который имеет катодную плотность 1-5 А/дм. Толщина покрытия может варьироваться от 4 до 20 мкм – в зависимости от назначения детали и ее сферы использования подбирается требуемая толщина слоя.

Сам процесс может осуществляться с использованием следующих электролитов – щелочные, кислотные, цианидные. Распространенным способом является применение токопроводящих веществ с низким показателем кислотности (попросту – слабокислотными). Углеродные и легированные стали, прошедшие процесс цинкования этим способом, имеют высокую степень укрываемости и уменьшенную водородную хрупкость. Данные метод дает возможность обработку стальных и чугунных деталей (изделий) сложной формы, что позволяет обеспечить надежную защиту от коррозии.

Гальваническая оцинковка подразумевает очистку поверхности от лишних элементов (смазка, окалина, ржавчина). Далее наносится цинковое покрытие

требуемой толщины. Для его фиксации и закрепления проводят вытравливание (азотная кислота), а также пассивацию, что делает покрытие стойким к воздействию окружающей среды.

Технология холодного цинкования металла

Представленный метод холодной цинковки в некоторых случаях предпочтительней, нежели горячий. Этому способствуют следующие плюсы, которым он обладает:

• Высокий показатель адгезии цинкового покрытия, что обеспечивает отличное сцепление обработанной поверхности с лакокрасочными материалами.
• Минимальные требования к геометрической форме детали/изделия, которое требуется обработать цинком.
• Не нужно больших финансовых трат на предварительную подготовку элемента перед выполнением оцинковки.
• Хорошая податливость сварочным работам – такой способ нанесения максимально способствует этому.
• Осуществить покрытие цинком холодным способом можно даже в домашних условиях при помощи простых инструментов (валик, пульверизатор, кисточка) и специальных веществ (достаточно приобрести в любом строительном магазине).
• Не требуется демонтировать конструкцию – все работы возможно провести на месте.
• При повреждении поверхности с такой оцинковкой всегда можно заново нанести удобным способом.

Проводится этот процесс при температуре окружающей среды от +20 до +40 градусов, что соблюдается производителями. Нарушение этого правила приводит к возникновению различных дефектов и брака изделий, которые можно исправить только полным снятием слоя и последующим нанесением нового.

Процесс состоит из следующих этапов:

• Предварительная чистка поверхности от любых загрязнений (отложившиеся соли, закоксованность).
• Удаление ржавчины и создание требуемого показателя шероховатости – применяются различные гидроабразивные, гидродинамические и абразивноструйные установки, которые в быстро очистят поверхность.
• Сушка изделия в случае попадания на нее воды.
• Финальная чистка, заключающаяся в удалении заусенец, варочных брызг, острых углов и кромок при помощи ручного способа, т.к. только так можно досконально устранить все вышеперечисленные дефекты.
• Обеспыливание поверхности – производится при помощи компрессоров, создающих высокое давление воздуха.
• Нанесение цинка.

К сведению. Соблюдаются температурные режимы, особенно в отношении t обрабатываемой детали – она должна быть на 30С больше точки росы. Такая предосторожность позволяет исключить возникновение влаги на поверхности, которая негативно скажется на итоговом качестве покрытия материала (уменьшатся защитные показатели, что приведет быстрому возникновению коррозии).

Цинковое напыление

Данный способ нанесения защитного покрытия применяется для обработки металлических конструкций, имеющих большие габариты, т.е. там, где использовать другие методы невозможно или сильно затруднительно. Сам процесс заключается в нанесении сухого порошка, который равномерно распыляется на поверхность.

При столкновении частиц цинка с металлом образовываются чешуйки, неровности и поры — такой метод подразумевает последующую обработку изделия подходящими лакокрасочными материалами. Также, напыление дает возможность в кратчайшие сроки создать защитный слой с возможностью его возобновления в любое удобное время.

Цинкование с фосфатированием

Этот метод используется для обработки цветных металлов и их сплавов. Результатом проведенной процедуры является формирование фосфатов цинка, железа или марганца – малорастворимые компоненты, которые обеспечивают усиление барьерных и электроизоляционных свойств обрабатываемой поверхности. Такой метод используется для следующих металлов:

• Кадмий, чугун.
• Низколегированные углеродистые стали, медь.
• Алюминий, цинк.

Особенность данного метода – детали с такой обработкой могут применяться даже в тропических условиях (повышенная влажность, температура, прямое воздействие влаги). Кроме этого, изделия с таким цинкованием не подвергаются воздействию различных смазочных материалов, масел, бензола, толуола, газов, кроме сероводородных смесей.

Гальваническое цинкование

Технологический процесс непосредственно цинкования происходит в ванне с электролитом. В нее опускаются изделия из черного металла, к которым через специальные электроды подводится электрический ток (катод), и чистый цинк в виде шаров или пластин, уложенных в специальные сетчатые секции (анод).

В процессе электрохимической реакции под воздействием электрического тока плотностью от 1 до 5 А/дм цинк растворяется в электролите, затем его ионы оседают на катоде, образуя гальваническое покрытие толщиной 4-25 мкм.

Именно с использованием такой технологии получают крепежные изделия (болты и гайки) с равномерным и блестящим покрытием.

Автоматизированная линия для гальванического цинкования

Современная линия гальванического цинкования – это полностью автоматизированная линия, на которой осуществляются все этапы нанесения покрытия, включая сварку и качественное обезжиривание изделий разного назначения и конфигурации.

Автоматическая линия в общем случае состоит из комплекта технологических гальванических ванн, модульных выпрямителей, стенда загрузки/разгрузки, транспортного оборудования, оборудования для вытяжной вентиляции, подвода воды и отвода канализационных стоков, металлокаркаса с трапом обслуживания.

Гальванические ванны могут изготавливаться из нержавеющей стали, стали, футерованной полимерными материалами или резиной. Современные ванны, сваренные из листовых полимеров, все больше вытесняют металлические емкости. Выбор материала ванн зависит от состава и концентрации электролита и рабочей температуры.

Коммуникации систем водоснабжения и канализации, и в большинстве случаев вентиляции располагаются под ваннами и также изготавливаются из полипропилена.

Размеры линии определяются ее производительностью и габаритами гальванических ванн.

Гальваническое цинкование происходит с образованием сточных вод с высокой концентрацией ионов тяжелых металлов. Поэтому их отстаивают, фильтруют, нейтрализуют, используют химическое осаждение, сорбцию и другие процессы в емкостях из инженерных полимеров.

Оборудование для горячего цинкования металла (стали)

Гальваническое цинкование металлоконструкций является одним из самых востребованных видов цинкования, благодаря которому изделия приобретают высокие защитные и декоративные свойства.

В отличие от горячего метода обработки, данная технология является более простой и дешевой.

Однако она имеет определенные ограничения по использованию, что обусловлено сравнительно тонким слоем защитного покрытия (не превышает 40 мкм).

Технология гальваники предусматривает осаждение цинка из состава электролита на металлоконструкцию, которая в свою очередь подключена к сети питания через отрицательный полюс.

Чтобы увеличить уровень механической и коррозийной устойчивости, а также для повышения декоративных качеств деталей, цинковое покрытие дополнительно подвергают хроматированию, кадмированию или обработке фосфатными составами.

На производстве гальваническая обработка металла проводится в строгой последовательности

1. Очистка поверхности деталей от лакокрасочных и смазочных материалов, ржавчины и окалины (процедура проводится с использованием обезжиривающих и щелочных смесей).
2. Промывка чистой водой в специальной проточной ванне.
3. Электролитическое обезжиривание и последующая промывка.
4. Травление в составе, который включает воду и соляную кислоту. Процедура удаляет остатки ржавчины и окалины, исключая растворение или деформацию основного металла, а также декапирует поверхности перед обработкой.
5. Промывка, непосредственно гальваническая оцинковка и повторная промывка.
6. Для устранения с поверхности окисной пленки применяться осветление металла в растворе, состоящем из воды и азотной кислоты.
7. Промывка, фосфатирование (при необходимости) с последующей промывкой.
8. Может быть проведена пассивация электролитическим хроматированием или путем хроматированного распыления.
9. Сушка детали.

В зависимости от особенностей технологии обработки и типа продукции гальваническая обработка металла может включать дополнительные манипуляции.

Если обрабатывают полосу, то цинкование начинают с разматывания материала, а далее выполняют сварку концов. На заключительном этапе полосу обрабатывают маслом и сматывают.

Обозначения разных толщин и цветов

Существует общепринятые обозначения гальванических покрытий, которые встречаются в чертежах:

• Ц6. хр. бцв — цинковое толщиной 6 мкм с бесцветным хроматированием;
• Ц6. хр. хаки — цинковое толщиной 6 мкм с хроматированием хаки;
• Ц6. хр/лкп — цинковое толщиной 6 мкм с радужным хроматированием с последующим нанесением лакокрасочного покрытия;
• Ц6. окс. ч — цинковое толщиной 6 мкм, оксидированное в черный цвет;

Гальваническое цинкование с бесцветным хроматированием. Фото ГальваноПроект

• Ц6. фос. окс. прм — цинковое толщиной 6 мкм, фосфатированное в растворе, содержащем азотнокислый барий, монофосфат цинка, азотнокислый цинк, пропитанное маслом;
• Ц6. фос. гфж — цинковое толщиной 6 мкм, фосфатированное, гидрофобизированное;
• Ц6 нецианистый — цинковое толщиной 6 мкм, полученное из электролита, в котором отсутствуют цианистые соли.

Справка. В подобных обозначениях изменяемой величиной является толщина покрытия.

Дефекты при гальваническом цинковании

Среди причин, которые значительно влияют на уровень качества обрабатываемых деталей, выделяют следующие:

• Низкое качество подготовки металлоконструкций;
• Отклонение от соблюдения рецептуры электролита;
• Нарушения характеристик и последовательности этапов гальванической обработки.

Также качество готовой продукции зависит от конфигурации, особенностей расположения и состояния плоскостей ведущих и дополнительных анодов, а также пространственного расположения изделий в электролите.

Вследствие этого на деталях могут присутствовать такие дефекты, как:

• Питтинг – на металле образуются углубленные полосы или незначительные точечные каверны. Такие недостатки появляются, как правило, в результате того, что в электролите присутствуют гидрокисные или органические примеси, а также при низкой интенсивности перемешивания или его полном отсутствии.
• Низкий уровень адгезии – плохое схватывание цинкового слоя или его отслаивание может наблюдаться при нарушении процесса очистки, травления или обезжиривания детали. Также такое наблюдается при засорении электролита различными органическими соединениями, включая соли разных других металлов.
• Разнотипность внешнего вида – вызывает несоблюдение рецептуры в части пропорции используемых компонентов электролита при одновременном накоплении в гальванической ванне определенного объема солей железа. Также причиной данного дефекта может выступать недостаточное перемешивание компонентов и пониженная температура, которая не отвечает норме.
• Повышенная шероховатость – свидетельствует о присутствии в гальванической смеси всевозможных механических примесей, сульфата цинка и гидроксидов в повышенном объеме. Также это возникает в результате недостаточного количества анионов цинка в электролите и при избыточной плотности тока.
• Хрупкость цинкового покрытия – является следствием превышенной плотности тока в катодном пространстве или присутствием в электролите органических примесей в большом объеме.
• Темный (преимущественно коричневый) цвет – вызывает наличие в гальванической ванне различных органических загрязнений. Такой эффект также может вызвать существенно снижение плотности тока возле катода и повышение температуры электролитической смеси.

Сравнительные характеристики горячего и гальванического цинкования

Сегодня применяется два вида цинкования металлоизделий – это горячее оцинкование путем окунания деталей в расплав цинка и гальванический способ обработки цинком, который предполагает воздействие на детали электрического тока. В свою очередь гальваническая технология цинкования производится двумя технологическими методами.

В первом случае обработка выполняется в специальных установках (барабанах), которые вращаются с определенной скоростью. Метод получил распространение для обработки деталей с резьбой и без резьбы.

Во втором случае металлоконструкции подвешивают при помощи медной проволоки, а затем опускают в смесь с электролитом. Широко применяется для оцинкования габаритных конструкций. В свою очередь метод горячего оцинкования также выполняется подвесным способом, используется для крупногабаритных конструкций.

Перед выбором конкретного способа обработки деталей нужно учитывать следующие факторы:

1. Эстетические и декоративные требования к защитному покрытию.
2. Уровень влияния агрессивности факторов внешней среды, в которой планируется использовать конструкцию.
3. Конструктивные особенности деталей (наличие отверстий, пр.).
4. Насколько метод обработки отвечает технологическим нормам процессов оцинкования.

В случае, когда конструкции предполагается эксплуатировать на улице и в других агрессивных условиях, главным требованием к покрытию выступает высокая антикоррозийная стойкость. Такие изделия следует обрабатывать цинком по технологии горячего оцинкования, которая позволяет наносить покрытие толщиной от 60 микрометров.

В данном случае в течение года цинковое покрытие разрушается не больше, чем на 10 микрометров.

Однако метод горячей обработки может применяться только в отношении конструкций, в которых имеются отверстия определенного диаметра. Также следует учитывать, что на деталях, обработанных таким способом, могут оставаться наплывы, подтеки и капли.

Поэтому декоративные качества покрытия в данном случае достаточно низкие. К тому же тонкие металлоизделия могут деформироваться вследствие горячей обработки, что обусловлено особенностями технологии (цинк наносят при температуре 450°C).

Гальваническая оцинковка металла проводится при комнатной температуре, поэтому данный метод иногда называют «методом холодного цинкования», при котором металл не подвергается деформации.

Данный способ обработки отлично подходит для деталей, в которых присутствуют резьбовые соединения.

Преимущества цинковых покрытий

В настоящее время оцинковка является самым массовым покрытием, используемым для антикоррозионной защиты черных металлов. Это связано с тем, что по совокупности экономических, экологических, технологических и физико-химических факторов у горячего и гальванического цинкования попросту нет конкурентов. К примеру, цинк дешевле никеля в четыре раза, а олова — в восемь раз. Сопоставимый с ним по цене кадмий и его соединения высокотоксичны и канцерогенны, а технология их применения гораздо сложнее.

Цинк прекрасно адгезируется к поверхности стали и чугуна. Кроме того, он является более активным металлом, поэтому легче окисляется и в паре с цинком не дает вступать железу в окислительные реакции. Эта его особенность проявляется даже в тех случаях, когда непрерывность покрытия нарушена, т. е. на поверхности металла имеются царапины, задиры, трещины или потертости. Гальванические цинковые покрытия пластичны и сохраняют непрерывность на деталях, работающих в режиме циклической деформации. К примеру, кадмированный цинк используется в качестве коррозионной защиты стальных пружин, работающих в режиме периодического сжатия и растяжения.

Сфера применения гальванического цинкования

Данный способ широко применяется на изделиях, изготовленных из углеродистых сталей и разных видов чугуна. Основной сортамент гальваники представлен разным инструментом, деталями машин и оборудования, всевозможными опорами и крепежными элементами, включая тонколистовой холоднокатаный металлопрокат.

Наряду с защитными свойствами, гальваническое цинкование также наделяет металл декоративными качествами. Это обусловлено равномерностью распределения покрытия по поверхности и точным повторением покрытия конфигурации детали.

Толщина цинкового покрытия составляет 6 – 9 микрометров, но при этом конструкции подвергаются пассивации в специальном хроматном растворе. Благодаря пассивации можно получить высокий эстетический эффект.

Процедура позволяет придать конструкциям такие цветовые решения, как радуга (золотистый цвет, который отлично переливается на солнце) и голубизна (цинк белого цвета приобретает голубой отлив).

Методика гальваники предполагает лишь внешнее покрытие деталей, поскольку нанести покрытие в труднодоступных местах невозможно вследствие отсутствия электропроводимости.

Металлоконструкции, оцинковка которых проводилась гальваническим способом, широко применяются в умеренной среде. Таким образом, такие конструкции могут использоваться на улице лишь периодически, при этом они не должны иметь прямой контакт с влагой.

Где оказывают услуги

Услуги по цинкованию металла востребованы, так как обработанные детали и элементы активно используются в различных сферах деятельности.

Компании, собранные в разделе «Где заказать гальваническое цинкование» осуществляют предоставление услуг на высоком уровне. Сотрудники предприятий выполняют цинкование металлоконструкций различных форм и габаритов.

Посетителям сайта, задающим вопрос, где заказать горячее цинкование, рекомендуется посетить отдельный раздел.

Виды электролит

Применение данной технологии предусматривает соблюдение состава электролита и температурного режима. Это обусловлено тем, что эти параметры при требуемой плотности тока оказывают прямое воздействие на структуру наносимого покрытия и скорость осаждения цинка.

Чтобы получить желаемый декоративный эффект, в электролит добавляют окрашивающие и блескообразующие компоненты.

Метод гальванического оцинкования предполагает использование нескольких групп электролитов, которые отличаются составом рецептуры:

• Слабокислые и кислые – наиболее простые составы, при создании которых применяются сульфаты, хлориды, борфториды и их смеси;
• Цинкатные и цианидные – это щелочные вещества, в составе которых присутствует цианид натрия и цинкат натрия, которые растворяют в едком натре;
• Аммиакатные – нейтральные и щелочные составы, полученные посредством растворения оксида цинка в смеси хлорида или сульфата аммония.

Также технологи используют электролиты, создаваемые на основе аминосоединений. Однако такие растворы применяются крайне редко.

Вывод

Цинковый слой, нанесенный методом горячего оцинкования, способен сохранять эксплуатационные свойства на протяжении до 120 лет при использовании в обычных условиях. Это обусловлено толщиной слоя цинка, который составляет до 200 мкм.

В результате металл приобретает высокие защитные свойства и отличается стойкостью к механическим воздействиям. Более того, покрытие способно самостоятельно восстанавливаться при образовании трещин, что обусловлено особенным составом цинкового раствора.

В свою очередь толщина слой цинка при гальванике составляет не более 15 мкм. Поэтому срок службы изделий с такой толщиной покрытия в агрессивных условиях способно прослужить не более 1 года. Преимуществами данной методики выступают доступная стоимость, ровность и равномерность покрытия.

Описание процесса

Гальваническое цинкование выполняется методом электролиза с расходуемым анодом. В роли катода, как и во всей гальванике металлов, выступает обрабатываемое изделие, а в качестве анода используют пластины чистого цинка, размещаемые по ванне так, чтобы обеспечить равномерность потока анионов к покрываемой поверхности. Основными реагентами в составе электролита в общем случае являются сернокислый и хлористый цинк, а также фторборат цинка. Для улучшения параметров гальванического цинкования в раствор также вводят соли натрия, калия и алюминия. Скорость осаждения и максимальная толщина слоя цинка регулируется плотностью тока, которая зависит от состава гальванического раствора и его температуры.

В процессе гальванизации происходит электрохимическое растворение цинка в объеме электролита и перемещение его на катод (покрываемое изделие). Поэтому анодные пластины должны периодически контролироваться на истощение, а при необходимости очищаться от окислов солей.

Источник https://metekspert.ru/raboty/ocinkovka-metalla.html

Источник https://master-pmg.ru/raboty-po-metallu/galvanicheskoe-pokrytie-cinkom.html

Источник