Механизм и технология гальванического цинкования. Структура и свойства цинковых покрытий.

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.

Гальваническое покрытие металла

Цинкование гальваническое технология представляет собой электролитический химический процесс, который заключается в следующем:

• К двум металлам, которые находятся в ванне для гальванической обработки подводится электрический ток. Для этого применяются специальные электроды.
• Такой металл, как цинк может быть использован в любой своей форме. Его помещают в специальные контейнеры сетчатого типа.
• В процессе электролиза заряженные частицы цинк распадаются на ионы и оседают на обрабатываемой поверхности. При этом слой покрытия является достаточно небольшим.
• Под действием электрического тока происходит расщепление цинковых анодных частиц.
• Для обработки металлов в производственных условиях таким методом используются три вида раствора: кислотный, щелочной, цианидный. Их выбор зависит от того, какой металл подвергается обработке цинковым сплавом.

Внимание: Гальваническую обработку металлов цинком лучше всего осуществлять в слабой кислой среде. Благодаря этому есть возможность получить более плотное покрытие и ровный защитный слой.

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.

Что такое цинк и каковы его коррозионные характеристики?

• Цинк представляет собой металл светло-серого цвета с голубоватым оттенком.

• Температура плавления цинка составляет 419,5° С, а плотность 7,133 г/см3. В холодном состоянии цинк хрупок, а при температуре 100-150°С весьма пластичен, хорошо гнется и легко прокатывается в листы и фольгу толщиной до сотых долей миллиметра. При температуре >250° С он вновь становится хрупким и легко превращается в порошок.

• Цинк можно паять используя активные флюсы, например, ZnCl2.

• Цинк обладает средней твердостью, которая в значительной мере зависит от способа его получения и чистоты. Твердость цинковых покрытий колеблется от 0,4 до 2,0 ГПа. • Большое влияние на скорость коррозии цинка оказывает величина рН среды. В интервале рН 7-12 цинк практически не растворяется. Скорость коррозии цинка возрастает при отклонении от указанных значений.

Цинкование является наиболее распространенным способом покрытия стали и чугуна для защиты от атмосферной коррозии. На эти цели расходуется приблизительно 40 % мировой добычи цинка.

Широкое распространение цинкования объясняется анодным характером защиты. Потенциал цинка равен — 0,763 В, что отрицательнее потенциала черных металлов: стали, железа, чугуна, поэтому цинк защищает их от коррозии электрохимическим путем. Защитные свойства покрытий сохраняются даже при малой толщине слоя, а также при наличии пор и обнаженных участков. Известны многочисленные примеры протекторного действия цинка на оголенные участки стали, например, обрезанные края оцинкованного железа, поперечное сечение проволоки, непокрытая резьба гайки, если она навинчена на оцинкованный винт, и т. п.

Анодный характер защиты стали цинковым покрытием в некоторых случаях может замениться катодным, и тогда коррозия происходит весьма интенсивно. Подобное влияние наблюдается под воздействием горячей воды при температуре выше 70°С (котельные установки, автоклавы). В сухом воздухе при комнатной температуре цинк почти не окисляется. Начиная с температуры 225°С, скорость окисления цинка на воздухе быстро возрастает.

Во влажном воздухе и в морской воде, особенно в присутствии СО2 и SO2, цинк быстро разрушается даже при комнатной температуре, покрываясь поверхностной пленкой основных гидрокарбонатов. По мере накопления на поверхности продуктов коррозии и частичного заполнения ими пор скорость коррозии цинка уменьшается, и пленка служит дополнительной защитой. В горячей воде может начаться язвенная коррозия цинка с образованием белых чашеобразных отложений вокруг газовых пузырей.

Особенно значительна скорость коррозии цинка в атмосфере промышленных городов и в тропиках.

При сильном нагревании на воздухе, особенно при наличии СО2, цинк сгорает, образуя оксид цинка. Цинк легко растворяется в растворах сильных кислот с образованием соответствующих солей и водорода.

При взаимодействии с разбавленными кислотами НСl и H2SO4 выделяется водород:

Zn + 2Н+ → Zn2+ + Н2

а с HNO3 — оксиды азота.

Растворы сильных щелочей окисляют цинк с образованием растворимых в воде цинкатов. Химически чистый цинк, в отличие от загрязненного примесями других металлов, растворяется в кислотах и щелочах медленно. Это происходит вследствие того, что водород, который при этой реакции должен выделяться, имеет на цинке высокое перенапряжение.

Цинк обладает низкой химической стойкостью при воздействии летучих продуктов, выделяющихся при старении таких органических материалов, какими являются синтетические смолы, олифы, хлорированные углеводороды. Покрытия цинком легко разрушаются, если они находятся в контакте или в закрытом объеме со свежеокрашенными или промасленными деталями.

Таким образом, защитное действие цинкового покрытия определяется в первую очередь его толщиной, зависящей от условий эксплуатации изделий.

Какую толщину цинкового покрытия выбрать?

ГОСТ 9761-61

Защитные свойства цинка могут быть значительно увеличены различными способами, наиболее распространенными из которых являются:

• образование на поверхности цинка хроматных пленок посредством химической обработки оцинкованных деталей в растворах, содержащих хромовую кислоту или ее соли; подобная операция называется пассивированием или хроматированием;

• образование на цинке фосфатных пленок в резуль­тате обработки деталей в растворах, содержащих соли фосфорной кислоты;

•нанесение дополнительных лакокрасочных покрытий, при этом лучшие результаты получаются, если лакокрасочной операции предшествует фосфатирование.

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.

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.

Электролиты для цинкования.

Качество цинковых покрытий во многом определяется характером применяемого электролита.

Электролиты для цинкования можно разделить на две основные группы:

• Простые кислые (сульфатные, хлоридные, борфтористоводородные), в которых цинк находится в виде гидротированных ионов;

• Сложные комплексные, в которых цинк присутствует в виде комплексных ионов, заряженных отрицательно или положительно. Из комплексных электролитов известны цианидные, цинкатные, аммиакатные, пирофосфатные и другие.

От природы и состава электролитов зависят качество осадков на катоде и скорость процесса осаждения. Так как качество осадков и скорость процесса в значительной степени определяются характером и степенью изменения катодных потенциалов, то для сравнительной оценки электролитов цинкования (как и других видов покрытий металлами) лучше всего исходить из относительного расположения поляризационных кривых. Чем выше катодная поляризация, тем более мелкозернистые и равномерные по толщине осадки на катоде.

Сравнение поляризационных кривых показывает (рисунок 1), что наименьшая поляризация характерна для процесса цинкования в сульфатном электролите, наибольшая — в цианидном и близком к нему цинкатном.

Рисунок 1 — График катодной поляризации цинковых электролитов: 1 — сульфатный; 2 — аммонийный; 3 — цианистый; 4 — цинкатный.

В первом случае повышение плотности тока почти не сопровождается изменением выхода металла по току, в отличие от щелочных растворов, в особенности цианидных, где выход по току с ростом плотности тока уменьшается. Поэтому кислые электролиты пригодны для цинкования деталей простой конфигурации, ленты, проволоки. Они допускают применение больших плотностей тока, чем цианидные и, следовательно, отличаются большей скоростью наращивания покрытий. Осаждение цинка из сложных электролитов протекает при высокой рассеивающей способности, поэтому эти электролиты дают не только мелкозернистые, но и равномерные покрытия на деталях, как простой, так и сложной формы.

Перенапряжение водорода на цинке достигает значительной величины: при катодной плотности тока 1 А/дм2 оно равно 0,75 В, а при 3 А/дм2 — приближается к 1 В. В связи с этим катодный выход по току цинка в простых электролитах достигает 96-98 %; следовательно, на катоде происходит преимущественный разряд ионов цинка.

При нанесении покрытий в сложных электролитах происходит совместное выделение цинка и водорода. Скорость выделения водорода увеличивается по мере возрастания плотности тока, так как при этом возрастает потенциал выделения цинка. Выделение водорода приводит к значительному наводороживанию изделий, что ухудшает их механические свойства — уменьшается пластичность и увеличивается склонность стали к хрупкому разрушению. Поэтому в электролитах с низким выходом по току не допускается нанесение цинка на детали, изготовленные с пределом прочности 1400 МПа и более.

2.1 Простой кислый электролит цинкования.

Эти электролиты нашли наиболее широкое применение в промышленности. Использование их позволяет осаждать цинк с высокой скоростью. Кислые электролиты стабильны в работе, высокопроизводительны, сравнительно дешевы.

Удовлетворительные по внешнему виду осадки цинка можно получать из простых кислых электролитов, содержащих только соль цинка и небольшое количество серной кислоты. Однако на практике для улучшения качества покрытия к раствору соли цинка обычно добавляют поверхностно-активные вещества, а также соли щелочных металлов и вещества, сообщающие буферные свойства электролиту.

Основная реакция на катоде:

Концентрация цинка выбирается в зависимости от требуемой скорости процесса. Чем больше концентрация цинка в растворе, тем выше допустимая плотность тока, но тем менее равномерны по толщине осадки цинка. Для цинкования деталей могут применяться растворы с концентрацией соли цинка от 20-30 до 700-800 г/л. Высококонцентрированные электролиты применяют на непрерывных агрегатах цинкования полосы, проволоки и труб.

Практически применяют электролиты цинкования с рН = 4-5, так как при большой кислотности раствора вы­ход по току на катоде сильно снижается вследствие выделения водорода, а выход по току на аноде возрастает за счет химического растворения цинка. Нейтральные цинковые растворы также не пригодны для цинкования, поскольку в результате выделения водорода и подщелачивания среды у катода образуются гидрооки­си, загрязняющие осадок и ухудшающие качество покрытия.

Для поддержания рН около 4,5 в электролит вводят буферные добавки — уксусную, чаще борную кислоту (20-30 г/л). Вместо уксусной кислоты целесообразно вводить ацетат натрия, который после прибавления серной кислоты дает эквивалентное количество слабодиссоциированной уксусной кислоты. Хорошими буферными свойствами обладает электролит, содержащий около 30 г/л сульфата алюминия или алюмокалиевых квасцов. В присутствии солей алюминия при рН=4,5 повышается катодная поляризация (рисунок 2) и осадки цинка получаются светлыми, полублестящими мелкозернистой структуры.

Рисунок 2 – влияние сульфата алюминия на поляризуемость: 1 – без добавок; 2 – при наличие Al2(SO4)3.

Буферные свойства сульфата алюминия основаны на том, что при рН=4-4,5 он подвергается гидролизу с образованием H2SO4

Al2(SO4)3 + 6Н2O ↔ 2Аl(ОН)3 + 3H2SO4

К сульфатному электролиту цинкования добавляют иногда со­ли других, не выделяющихся на катоде, металлов, например, суль­фаты или хлориды натрия и аммония (до 2 г-экв/л и более), глав­ным образом для увеличения электропроводности растворов. При добавлении сульфатов повышается катодная по­ляризация, что способствует улучшению распределения металла по поверхности катода.

В случаях, когда к внешнему виду, коррозионной стойкости, макро- и микрораспределению цинкового покрытия предъявляются повышенные требования, в кис­лые электролиты вводят многокомпонентные органические блескообразователи, содержащие добавки для повышения рассеивающей, кроющей и выравнивающей способности, скорости осаждения цинкового покрытия и его блеска. Су­ществуют блескообразователи, которые позволяют полу­чать на деталях средней конфигурации из кислых электро­литов достаточно равномерные по толщине и выравниваю­щие микропрофиль поверхности блестящие цинковые покрытия при высоких плотностях тока (до 10 А/дм2). В качестве добавок к кислым электролитам цинкования широко применяют декстрин, глюкозу, желатин, столярный клей, фенолы, глицерин и другие.

Какие примеси вредны в кислом электролите цинкования?

Вредными примесями в кислых цинковых электролитах явля­ются соли более электроположительных, чем цинк, металлов, например, соли меди (0,01 г/л),

мышьяка (0,001-0,005 г/л), сурьмы (0,001-0,01 г/л), свинца, все соли азотной кислоты и некоторые органические вещества (скипидар, ацетон, клей) и др. В присутствии малых количеств (доли грамма на литр) электроположительных металлов в кислом цинковом электролите на катоде образуются губчатые осадки, вследствие выделения этих металлов на предельном диффузионном токе.

• Свинец, присутствующий в сульфатном электролите цинкова­ния, в отсутствие хлоридов и декстрина не влияет на качество осадков цинка вследствие малой растворимости сульфата свинца, которая в нейтральной водной среде составляет примерно 0,01 г/л (считая на металл).

В сульфатном электролите, содержащем добавки декстрина, и в электролитах, содержащих хлор-ион, осадок цинка на катоде темнеет уже при концентрации свинца около 0,05 г/л, а при концентрации 0,3 г/л и выше на поверхности катода образуется губчатый осадок черного цвета.

• Олово при концентрации до 0,3 г/л не оказывает влияния на внешний вид цинкового покрытия. С увеличением содержания оло­ва до 1 г/л при плотности тока около 100 А/м2 катодные осадки цинка становятся темными, рыхлыми, что объясняется восстанов­лением ионов олова на предельном диффузионном токе. Железо оказывает большое влияние на качество осадков цинка в элект­ролитах с органическими добавками.

Для удаления примесей электроположительных металлов пред­варительно подкисленный электролит прорабатывают постоянным током при низкой плотности тока.

Соли железа удаляют в виде гидроокиси Fe(OH)3 после ней­трализации раствора бикарбонатом натрия и добавления переки­си водорода или персульфата щелочных металлов при нагревании до 70-100°С. После отстаивания осадка Fe(OH)3 раствор декан­тируют или фильтруют.

• В присутствии нитратов на катоде образуются губ­чатые осадки, включающие гидроокись цинка, образование которой объясняется восстановлением NO3- до аммиака и гидроксиламина и подщелачиванием в связи с этим прикатодного слоя. Губка устраняется только при сильном подкислении электролита, кото­рое при небольших плотностях тока вызывает значительное сни­жение выхода по току.

Для удаления вредных органических примесей применяют в за­висимости от природы этих примесей проработку электролита по­стоянным током со свинцовыми анодами (при отсутствии в рас­творе хлор-иона) при ia = 500-1000 А/м2, обработку перекисью марганца, активированным углем и т.п.

Температура кислых электролитов поддерживается обычно в пределах 18-25 °С. При электролизе с высокими плотностями то­ка (>5·102 А/м2) в электролитах, не содержащих органические добавки (например, при цинковании проволоки, ленты, листов), температуру повышают до 50 °С.

Плотности тока на катоде в неперемешиваемых электролитах составляют не выше 200-300 А/м2. При перемешивании элект­ролита сжатым воздухом допустимый верхний предел плотности тока может быть значительно увеличен в зависимости от состава и температуры электролита, вида покрываемых изделий (детали, проволока, лента, листы).

Значительно увеличиваются допустимые плотности тока (до 200-500 А/м2) и улучшается декоративный вид осадков цинка при электролизе с применением ультразвука. Катодные вы­ходы по току колеблются в пределах 95-100% в зависимости от рН, t и iк.

Аноды для цинкования в кислых электролитах изготавливают, как правило, из чистого электролитического цинка (99,8-99,9% Zn), который может содержать не более 0,03% свинца, 0,02% кад­мия, 0,002% меди, 0,04% железа и 0,001% олова.

Во всех кислых электролитах цинковые аноды растворяются с высо­ким выходом по току, который при рН-1-2 составляет более 100% вследствие коррозии. Во избежание загрязнения электролита анодным шламом цинковые аноды следует заключать в чехлы из фильтровальной ткани или хлорина. Рекомендует­ся применять цинк, содержащий 0,05-0,2% магния и 0,25-1% кальция. Аноды из такого цинка в меньшей степени образуют шлам и растворяются с малым выходом по току, благодаря чему электролит более устойчивый. В последнее время получи­ли распространение литые аноды разных конфигураций: в виде шариков, цилиндриков и др., которые загружают в сетчатые кор­зины из титана. Применение анодов такой формы позволяет пол­нее использовать металл и сократить его расход по сравнению с пластинчатыми анодами. Примерные составы и режим работы кислых электролитов при­ведены в таблице 2.

Таблица 2 — Составы кислых электролитов для цинкования (в г/л) и условия электролиза.

Компоненты электролитов	Состав электролитов
	1	2	3	4	5	6	7
ZnSO4·7H2O	215	200-250	140	70-100	─	450-700	─
ZnCl2	─	─	─	─	─	─	200-250
Zn(BF4)2	─	─	─	─	250-300	─	─
Al2(SO4)3·18H2O	30	25-30	─	─	─	25-30	─
Na2SO4·10H2O	50-100	─	70	─	─	─	─
NH4Cl	─	─	─	200-250	─	─	250-300
NH4BF4	─	─	─	─	25-30	─	─
CH3COONH4	─	─	─	30-40	─	─	─
NaCl	─	─	25	─	─	─	─
H3BO3	─	25-30	─	─	10-15	─	─
Декстрин	10	8-10	─	─	─	─	─
Диспергатор НФ	─	─	─	50-100мл/л	─	─	─
ДЦУ	─	0,5-1	2	─	─	─	─
У-2	─	1-1,5	─	─	─	─	─
ОП-10	─	─	─	─	8-10	─	─
Тиокарбомид	─	─	─	─	2-3	─	─
pH	3,8-4,5	4-4,2	2	3,5-5	3-4,5	3,5-4,5	3,8-5
t, oC	18-25	15-30	20	18-25	20	40-50	18-65
iк, А/дм2·10-2	0,5-2	1-3	2	1-3	до 4-5	10-300	10-100

При катодной плотности тока более 200 А/м2 все электролиты нужно перемешивать сжатым возду­хом, очищенным от пыли и масла, и фильтровать непрерывно или периодически. Электролит 2 рекомендуют для получения блестящих цинковых по­крытий на изделиях простой конфигурации при соотношении анодной и катод­ной поверхности Sa : SK = 2 : 1.

Электролит 3 дает блестящие осадки цинка при концентрации ДЦУ не менее 4 г/л. Электролит 6 рекомендуют применять при интенсив­ном перемешивании сжатым воздухом и непрерывном перетекании (с фильтро­ванием) для цинкования листов, движущихся (непрерывно) проволоки и ленты.

Чем меньше диаметр проволоки и ширина ленты, тем больше допустимая плотность тока. Электролит 7 применяют для тех же целей, что и электролит 6, но при меньших допустимых плотностях тока.

Таким образом, не смотря на все положительные стороны кислых электролитов, а, именно, стабильность в работе, высокую производительность, относительную дешевизну, малое наводораживание стальных деталей, они имеют и ряд недостатков, основным из которых является низкая рассеивающая способность. Однако за последние годы в связи с повышением требований к экологической безопасности технологических процессов вообще, и гальванических в частности, были преложены электролиты на основе хлористого цинка с блескообразующими добавками как более перспективные для получения блестящих цинковых покрытий.

2.2 Слабокислые электролиты цинкования на основе хлорида цинка.

В особую группу выделяют слабокислые электролиты цинкования на основе хлорида цинка. Эти электролиты характеризуются высокой электропроводностью (в два раза выше сульфатных) и интенсивностью процесса. Водород выделяется в незначительных количествах, т.е. малая наводороживаемость деталей, а, значит, не возникает водородная хрупкость. Однако наличие хлоридов в электролите вызывает интенсивную коррозию оборудования, поэтому ванны, бортовые отсосы, фильтры, насосы, запорную арматуру и другое вспомогательное оборудование, соприкасающееся с электролитом, изготавливают из коррозионно — стойких материалов. Для этих целей широко применяются полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт и ряд других конструкционных пластмасс. Кроме того, остатки хлоридов в порах цинкового покрытия могут способствовать усилению коррозии покрытия, поэтому промывка деталей должна быть организована очень хорошо.

Цинковые покрытия, получаемые из слабокислых электролитов, имеют маленькие внутренние напряжения, что уменьшает склонность покрытия к разрушению.

В связи с указанными особенностями слабокислые электролиты рекомендуют применять для цинкования мелких деталей в барабанах и в конвейерных установках. Некоторые составы слабокислых электролитов приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Состав (г/л) слабокислых электролитов цинкования и режим работы.

Компоненты	Электролит 1	Электролит 2	Электролит 3
ZnCl2	60-120	20-70	100-120
КСl(NaCl)	180-230	200-250	200-230
H3BO3	15-30	15-30	—
NH4Cl	—	—	20-25
Лимеда НЦ-10	30-70	20-70	—
Лимеда НЦ-20	2,5-5,0	2,5-10	—
iк, А/дм2	0,5-5,0	0,5-1,5	50
t, °С	15-30	15-30	40-60
pH	4,5-6	4,5-5,8	3-4

В практике цинкования листовой стали и проволоки применяют электролит 3. Однако большим минусом этого электролита является высокая концентрация ионов аммония, что значительно затрудняет очистку сточных вод гальванических производств.

Электролит 2 предназначен для нанесения цинка во вращательных установках. Его рекомендуют периодически (не реже одного раза в сутки) фильтровать.

Для цинкования деталей с использованием электролита 1 необходимо перемешивание сжатым воздухом и постоянная фильтрация для удаления механических загрязнений. Последнее вызвано тем, что на местах осаждения загрязнений на поверхности цинка происходит возрастание локальной плотности тока, сопровождающееся интенсивным ростом в этом месте дендритов. Поэтому чем выше плотность тока, тем более тщательной должна быть очистка электролита.

В настоящее время разработан новый электролит слабокислого цинкования, в который вводят в качестве буферной добавки ацетат натрия вместо токсичного вещества борной кислоты. Данный электролит обладает всеми достоинствами электролитов, указанных в таблице 3, однако более экологичен.

2.3 Комплексные цианистые электролиты цинкования.

В цианистых электролитах цинк находится в виде комплексных анионов Zn(CN)42-и Zn(OH)42-. Образуются они по реакциям:

Zn(OH)2 + 4NaCN = Na2[Zn(CN)4] + 2NaOH

ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4]

Осаждение же цинка происходит по схеме:

Na2[Zn(CN)4] ↔ 2Na+ + Zn(CN)42- Zn(CN)42- + 2е → Zn + 4OH-

а при избытке щелочи:

Na2[Zn(OH)4] ↔ 2Na+ + [Zn(OH)4]2- [Zn(OH)4]2- + 2е → Zn + 4OH-

Благодаря высокой рассеивающей способности и стабильности в работе катодный выход по току в цианистых электролитах достигает 50-80%. Широкое применение цианистым электролитам нашли в промышленности для цинкования изделий сложной формы.

Количество цианистой соли цинка и цинката натрия зависит от количества цианистого натрия и едкого натра в электролите. Осаждение цинка происходит из двух соединениях одновременно.

Избыточное количество цианидов необходимо для увеличения рассеивающей способности, в то же время увеличение содержания цианидов влечет за собой снижение катодного выхода по току.

Едкий натр вводится в электролит для расширения интервала рабочих плотностей тока, повышение электропроводности, а также для предотвращения образования синильной кислоты.

Глицерин вводится для улучшения структуры покрытия и получения полублестящих осадков цинка. Назначение сульфида натрия состоит в осаждении в виде нерастворимых сульфидов катионов тяжелых металлов, случайно попадающих в электролит.

Состав цианистых ванн приведен в таблице 4.

Таблица 4 — Состав электролитов и режимов цинкования (для матовых покрытий)

Компоненты и режим работы	Номер электролита
	1	2	3
Компоненты г/л
Окись цинка	20-45	8-10	20-30
Цианистый калий	—	—	60-80
Цианистый натрий	50-120	18-20	—
Едкий натр	50-100	60-80	—
Едкое кали	—	—	75-110
Сернистый калий	0,5-5,0	—	3-7
Глицерин	3-5	—	3-5
Метатитанат калия	—	—	0,7-1,0
Режим работы
Температура электролита, ºС	15-20	15-25	15-25
Плотность тока, А/дм2:
Без перемешивания	1,0-3,0	0,5-2,5	1,0-3,0
При перемешивании	До 8,0	—	До 4
Выход по току, %	60-80	70-85	70-90

Электролит 1 предназначен для покрытия деталей на подвесах. Электролит 2 обладает рядом преимуществ. Он отличается хорошей кроющей способностью, меньшей чувствительностью к примесям тяжелых металлов, требует меньших затрат на обработку сточных вод.

2.4 Аммиакатные (хлораммонийные) электролиты цинкования.

С целью замены токсичных цианистых электролитов и снижения затрат на обезвреживание сточных вод, содержащих цианиды, в промышленности получили большое распространение аммиакатные электролиты, в которых цинк находится в виде комплексного катиона типа Zn(NH3)n(H2O)m2+, где n=2 в кислой среде, n=4 в щелочной среде.

Аммиакатные соединения цинка получаются при взаимодействии окиси цинка с аммонийными солями по реакции:

ZnO + nNH4Cl = Zn(NH3)nCl2 + H2O

Осаждение ведется по реакции:

[Zn(NH3)n]2+ + 2е + nH2O = Zn + nNH4+ + nOH-

Хорошая рассеивающая способность электролита, близкая к рассеивающей способности цианистых электролитов обуславливается также их высокой электропроводностью. Удельная электропроводность аммиакатных электролитов на 30-40% выше, чем у цианистых. Повышенная электропроводность электролита играет важную роль при покрытии деталей в колоколах или барабанах, так как достигается возможность ведения процесса при напряжении 5 В. Аммиакатные электролиты практически безвредны для рабочих, обслуживающих ванны, стабильны в работе и легко корректируются.

Аммиакатные электролиты имеют ряд технических преимуществ:

• С их помощью легче покрываются чугуны;

• Тонкостенные и термообработанные детали не подвергаются наводораживанию вследствие высокого выхода по току.

В состав электролитов вводят буферные соединения для стабилизации величины рН в катодной зоне. В качестве буферных соединений используют борную кислоту или уксуснокислые соли. Величина рН электролитов оказывает большое влияние на рассеивающую способность и структуру покрытий. По мере увеличения рН рассеивающая способность улучшается. В отличие от цианистых, аммиакатные электролиты менее чувствительные к попаданию в них органических примесей. Так как они слабощелочные или почти нейтральные, то не разрушают изоляционные материалы, наносимые на подвески или на поверхность покрываемых деталей.

Таблица 5 — Состав и режим работы электролитов для матовых покрытий

Компоненты и режим работы	Номер электролита
	1	2	3	4
Компоненты, г/л
Окись цинка	10-20	40-60	35-40	—
Сернокислый цинк	—	—	—	80-100
Хлористый аммоний	200-300	240-250	200-220	200-250
Борная кислота	25-30	—	—	—
Уротропин	—	40-60	20-25	—
Аммиак водный 25%-ный	—	100-120	—	—
Мездровый клей	1-2	2-4	—	—
Препарат ОС-20	—	—	4-5	—
Диспергатор НФ, мл/л	—	—	6-8	17-35
Режим работы
рН	5,9-6,5	8,0-8,4	7,8-8,2	3,5-4,5
Температура, ºС	15-25	15-25	15-25	18-25
Плотность тока, А/дм2	0,5-1,0	1,0-2,0	2,0-3,0	3,0-5,0
Выход по току, %	95-98	96-98	94-98	—

Электролит 1 дешевле и проще по составу, рекомендуется для покрытия деталей с простым профилем и деталей в колокольных и барабанных ваннах.

Электролит 2 обладает наибольшей рассеивающей способностью и рекомендуется для покрытия сложногопрофиля.

Электролит 4 применяется только для покрытия мелких деталей в барабанах и колоколах, так как в стационарных ваннах происходит интенсивное растворение анодов и обильное шламообразование.

Основным недостатком аммиакатных электролитов является неизбежное наличие солей аммония в сточных водах, что является недопустимым по современным требованиям санитарии.

2.5 Щелочные цинкатные электролиты цинкования.

Цинкатные электролиты, как и аммиакатные, применяются для замены цианистых электролитов. Высокая рассеивающая способность цинкатных электролитов обусловливается хорошей электропроводностью электролита. Существенное влияние на повышение рассеивающей способности оказывает снижение выхода по току с увеличением плотности тока.

Кинетика катодного процесса при цинковании из цинкатного щелочного электролита гораздо сложнее, чем это обычно представляется в учебных материалах и технической литературе. Обычно речь идет о реакциях:

ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] (в момент приготовления электролита)

Na2[Zn(OH)4] ↔ 2Na+ + [Zn(OH)4]2- [Zn(OH)4]2- + 2е → Zn + 4OH-

Однако, в объеме раствора могут присутствовать и другие комплексы цинка, а разряд на катоде может идти даже из электронейтральных частиц.

Важно заметить, что состав и строение комплексов Zn(II) в объеме электролита отличается от таковых на поверхности катода в процессе реакции. Так, в объеме при высокой концентрации щелочи преобладает комплекс [Zn(ОН)4]2- (тетрагидроксоцинкат натрия). В низкощелочной среде кроме этого комплекса обнаруживаются частицы [Zn(ОН)]+, [Zn(ОН)2] и [Zn(ОН)3]-. В них, соответственно, содержится менее 4х групп OH-. Такие данные были получены методами измерения равновесного потенциала, колебательной спектроскопии, ЯМР-спектроскопии и методом растворимости. Результаты не вызывают сомнений.

Изначально считалось, что на амальгамированном цинковом электроде в цинкатном растворе цинк восстанавливается по реакции:

Zn(ОН)2 + 2е → Zn + 2ОН-

На это указывали многие исследователи. В таком механизме два электрона переходят на электронейтральную частицу. Однако, с современных позиций теории полярных растворителей это маловероятно, гораздо вероятнее перенос заряда по одному электрону. В этом разрезе существует несколько многостадийных теорий, основанных на результатах хронопотенциометрии, снятии потенциодинамических кривых и температурно-кинетическом методе.

Первый механизм разряда цинка из тетрагидроксоцинката натрия заключается в последовательно протекании химической, электрохимической, химической и снова электрохимической стадий:

[Zn(ОН)4]2-∙4Н2О ↔ [Zn(ОН)2∙2Н2О] + 2OH- + 2Н2О [Zn(ОН)2∙2Н2О] + е ↔ [Zn(ОН)2]-∙2Н2О [Zn(ОН)2]- ∙2Н2О ↔ [ZnОН] + ОН- + 2Н2O [ZnОН] + e → Zn + ОН-

Иначе этот механизм именуется СЕСЕ.

При разряде комплекса с тремя группами OH- последовательность видоизменяется:

[Zn(ОН)3]- ↔ [Zn(ОН)2] + ОН- [Zn(ОН)2] + е ↔ [ZnОН] + ОН- [ZnОН] + е ↔ Zn + ОН-

И в том, и в другом случае разряд идет из электронейтральной частицы гидроксида цинка [Zn(ОН)2].

Бокрис доработал механизм разряда тетрагидроксоцинката натрия, предположив, что первый электрон пойдет на [Zn(ОН)3]-, а не на [Zn(ОН)2∙2Н2О]. При этом стадия разряда нейтральной [Zn(ОН)2] отсутствует:

[Zn(ОН)4]2- ↔ [Zn(ОН)3]- + ОН- [Zn(ОН)3]- + е → [Zn(ОН)2]- + ОН- [Zn(ОН)2]- ↔ [ZnОН] + ОН- [ZnОН] + е ↔ Zn + ОН-

Стадия присоединения электрона к [Zn(ОН)3]- здесь лимитирующая.

Еще один механизм разряда тетрагидроксоцинката натрия заключается в трех стадиях:

[Zn(ОН)4]2- ↔ [Zn(ОН)2] + 2OН- [Zn(ОН)2] + е → [Zn(ОН)] + ОН- [ZnОН] + е ↔Zn + ОН-

В конечном счете, во всех экспериментальных моделях происходит понижение координационного числа центрального атома цинка по ОН-группам, а финальный разряд цинка идет из нейтральной частицы [ZnОН], где цинк имеет валентность (I).

Составы цинкатных электролитов приведены в таблице 6.

Таблица 6 — Состав и режим работы цинкатных электролитов.

В электролиты обязательно вводят ПАВ, без которых качественный компактный осадок цинка получить невозможно. Эти же ПАВ, сорбируясь на катодной поверхности, снижают перенапряжение водорода и способствуют увеличению его количества, выделяющегося при повышенных плотностях тока.

Электролит 1 и 3 обеспечивает получение блестящих покрытий цинком. Электролит 2 позволяет получать светлые полублестящие осадки цинка.

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.

Методы нанесения цинкового покрытия

Если вы когда-либо сталкивались с металлом в промышленности или в быту, то почти наверняка вам знакомо явление коррозии. То есть, ржавления металла.

Многочисленные исследования коррозии позволили разработать ряд методов ее предотвращения. Одним из самых эффективных является метод цинкования.

Химические свойства цинка

Цинкование – это нанесение на металлическую поверхность защитного слоя цинка. Цинк обладает высокой стойкостью к воздействию атмосферного кислорода за счет образования оксидной пленки на его поверхности. Кроме того, электрохимический потенциал цинка выше, чем железа. Это обеспечивает электрохимическую защиту от коррозии: цинк разрушается, а основной металл изделия остается в неизменном виде.

Раньше активно применялись разные материалы антикоррозионной защиты. Но, сегодня цинк лидирует по всем показателям.

В таблице приведены данные о долговечности цинковых покрытий в различных типах атмосферы.

Из таблицы видно, что долговечность цинковых покрытий зависит от типа атмосферы и толщины нанесенного слоя цинка. Покрытия антикоррозионные толщиной в 100 мкм срок службы которых может составлять от 5 до 75 лет. В аналогичных условиях срок службы лакокрасочных покрытий составляет от 0,5 до 7 лет.

Толщина цинкового слоя зависит от метода нанесения покрытия на металлическую поверхность.

Методы нанесения цинкового покрытия

Цинк на поверхность можно нанести:

• электроосаждением;
• погружением в расплав;
• электродуговым и газопламенным распылением;
• термодиффузионным методом;
• методом холодного цинкования.

Выбор того или иного метода нанесения цинка определяется требованиями к покрытию, эксплуатационным факторам, условиям нанесения и экономическим аспектами.

Электроосаждение

Гальваническое цинковое покрытие получается электрокристаллизацией в ванне с раствором цинкового электролита, при этом толщина покрытий не превышает 40-60 мкм, а размер деталей ограничен размером ванны. Этот метод обычно используется для геометрически простых и небольших деталей. Удобен для покрытия мелких деталей в барабанах или для непрерывного покрытия листов и проволоки. Преимуществом электроосаждения является возможность нанесения покрытий заданной толщины с высокой точностью. Недостатком является вредность и непривлекательность производства, необходимость устройства дорогостоящих очистных сооружений.

Горячее цинкование

Горячее цинкование применяется для получения толстых, более долговечных покрытий. Это наиболее распространенный метод цинкования – около 40% мирового производства цинка затрачивается на горячие покрытия для стальных конструкций и изделий. Сущность цинкования горячим методом заключается в том, что изделие,, прошедшее ряд подготовительных операций, погружается в расплав цинка с температурой 450-460 градусов.

Размер изделия, которое подвергается обработке, ограничивается размером ванны, однако техника двойного погружения (сначала одним концом, затем другим) позволяет обрабатывать изделия длинной до 30 метров. Существенным недостатком является то, что толщину покрытия нельзя регулировать.

Электродуговое и газопламенное распыление

Преимущества процесса распыления цинка состоит в том, что оборудование компактно, переносного типа и может быть использовано в любом месте на больших и малых конструкциях. Толщину покрытий можно регулировать от 50 до 500 мкм. Цинк в виде проволоки или порошка расплавляется под действием электрической дуги и пламени газовой горелки и с помощью сжатого воздуха напыляется на поверхность защищаемой конструкции. Процесс неудобен для покрытия внутренних полостей или изделий сложной формы. Покрытия получаются пористыми, но при необходимости поры можно заполнить пропитками или нанесением поверх цинка лакокрасочных покрытий.

Термодиффузионный метод

Смесь из цинковой пыли с мелким песком контактирует с поверхностью при температуре 350-400 градусов. Такие покрытия отличаются равномерностью на изделиях сложной формы, поэтому предпочтительны в том случае, когда требуется определенный допуск по размеру или покрытие полых деталей. Покрытия получаются твердые, с высоким сопротивлением к истиранию.

Метод холодного цинкования технология

Метод холодного цинкования металлоконструкций заключается в нанесении на поверхность цинксодержащего состава. При этом используются техники и оборудование, применяемые при обычных лакокрасочных работах. Технологический процесс холодного цинкования очень экономичен, так как не требует приобретения специального оборудования.

Содержание цинка в покрытиях для холодного цинкования может достигать 95%. После высыхания на поверхности образуется прочное покрытие с высоким содержанием цинка.

Этот метод нашел широкое применение в автомобилестроении, для защиты мостовых конструкций, труб, резервуаров, газопроводов, цистерн.

Метод холодного цинкования достаточно молодой. Он был разработан в 80-х годах двадцатого века в Уральском отделении Российской академии наук.

Холодное цинкование можно осуществлять при наличии небольших дефектов поверхности. Методика нанесения холодного цинкования не требует демонтажа конструкции. Нанесение можно осуществить на поверхность любой формы и размера. Кроме того, холодное цинкование может быть единственным слоем защиты, а может входить в состав комплексной защиты: на покрытие можно наносить лакокрасочные материалы, срок службы такого покрытия увеличивается в несколько раз.

Из краткого анализа методов нанесения цинкового покрытия видно, что оптимальным является метод холодного цинкования.

Краски и грунтовки с содержанием цинка до 96%:

Узнать больше о защитных составах для металла можно у наших специалистов по тел. +7 (343) 351-78-01

Что дает металлам цинковое покрытие?

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. При этом на поверхности образуется непрочная, рыхлая пленка, которая постепенно превращается 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.Одного 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 выдерживают 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:

Источник https://sumkivtrende.ru/tehnologii/galvanicheskoe-cinkovanie.html

Источник http://centr-zinc.ru/statie/metody-naneseniya-zinkovogo-pokrytiya/

Источник https://terazinc.ru/tsinkovanie_metalla_i_izdeliy/chto_daet_tsinkovoe_pokritie/