Назначение оцинкованного металла и способы его оцинковки, организация процесса своими руками своими руками

Покрытие изделий из металла цинком – наиболее простой, распространенный и дешевый метод защиты от коррозии. Цинкование в домашних условиях характеризуется легкой и доступной технологией.

В мировой практике из антикоррозийных металлических покрытий наиболее широко применяют цинковые. Это обусловлено относительно небольшой стоимостью цинка и достаточно высокой эффективностью получаемой защиты от внешней среды.

В тоже время, технологический процесс нанесения покрытия, называемый цинкование, характеризуется низкими затратами.

В атмосфере цинк взаимодействует с кислородом, в результате чего на его поверхности образуется тонкая оксидная пленка, предохраняющая защищаемый металл от губительных воздействий внешней среды. Способов цинкования металлических деталей несколько:

• горячий;
• газо-термическое напыление;
• термодиффузионный;
• холодный;
• гальванический.

Выбирают метод цинкования, исходя из условий последующего использования изделия и желаемых свойств защитного слоя. Для одной детали может применяться несколько видов покрытия.

Чтобы результат был качественным во всех случаях, важен правильный подбор толщины покрытия из цинка, зависящий от температуры и времени процесса.

Следует помнить, что оцинкованная металлическая деталь не должна подвергаться каким-либо механическим воздействиям.

Горячее – покрытия наносят погружением в емкость с расплавленным цинком, температуру которого поддерживают в интервале 460–4800 °С.

Горячецинковые покрытия по долговечности, качеству – одни из лучших, а по объему производства находятся на 2 месте.

Технологический процесс энергозатратен и сложен в плане обеспечения экологической безопасности, что обусловлено использованием химических способов подготовки поверхности и наличием расплавленного цинка.

Газо-термическое напыление – порошкообразный или проволочный цинк расплавляют и напыляют в газовом потоке на металл обрабатываемой детали. Этот метод оптимален для антикоррозионной защиты крупногабаритных металлических конструкций, которые не умещаются в гальваническую или с расплавом цинка ванну.

Частицы расплавленного цинка ударяются о поверхность изделия и, деформируясь, образуют пористое («чешуйчатое») покрытие, которое, как правило, требует обработки порозаполнителем (лакокрасочным материалом).

Комбинированное покрытие не теряет защитных качеств в различных средах (атмосфера, вода морская и пресная) 30 лет и более.

Термодиффузионное (шерардизация) – цинковое покрытие получают за счет проникновения атомов цинка в железную подложку с образованием железноцинкового сплава, имеющего сложную структуру. Эффект достигается благодаря тому, что атомы цинка при температурах свыше 2600 °С переходят в паровую фазу.

Процесс проводят в замкнутом объеме муфелей или реторт, заполненных обрабатываемыми деталями и порошковой цинкосодержащей смесью. Технологию используют, когда необходимо получить слой цинка толще 15 мкм (обычно 25–110 мкм). Метод экологически безопасен.

Покрытие беспористое, с высокой адгезией, защитная способность выше, чем у полученного гальваническим методом в 3–5 раз, и сопоставима со стойкостью горячецинкового.

Гальваническое – обеспечивает создание очень гладкого и точного покрытия, которое наносят при электрохимическом воздействии. Метод применим не только для электропроводящих материалов, но также и для неэлектропроводящих.

Получаемое покрытие равномерное, точного размера, декоративного вида, блестящее, толщина, как правило, не превышает 20–30 мкм. Технология – цинковые пластины и обрабатываемую конструкцию погружают в резервуар с электролитом, а затем подключают к источнику постоянного тока.

В процессе электролиза анод из цинка растворяется, а его молекулы оседают на поверхности изделия. Электрохимический метод связан с образованием опасных отходов.

Холодное – окраска изделий из металла грунтами, насыщенными высокодисперсным порошкообразным цинком (в готовом покрытии содержится 89–93 % цинка). Метод отличается высокой технологичностью, является самым простым, в настоящее время широко распространен.

Очень эффективен для изделий, конструкций, которые нельзя обработать иным способом – закрепленные линии передач, трубы, элементы нефтяной аппаратуры, железнодорожных путей, дорожных ограждений, фурнитуры для мебели и прочие стационарные, неподвижные, труднодоступные объекты. «Холодное» покрытие может прослужить дольше, чем «горячее», в 3–4 раза. Недостатки – относительно низкая стойкость к различным механическим воздействиям и высокие требования к санитарно-гигиеническим условиям работы маляров из-за применения органических растворителей.

Все приведенные методы применяются в промышленных масштабах. Последние 2 можно реализовать самостоятельно с соблюдением необходимых мер безопасности.

Цинкование в домашних условиях – процедура, требующая большой точности и аккуратности. Источником тока может служить зарядное устройство на 2–6 А, 6–12 В или автомобильный аккумулятор. Для изготовления электролита, теоретически, можно использовать любую соль, способную растворяться в воде. Однако на практике проще сделать раствор соли цинка. Его состав:

• 200 г сернокислого цинка;
• 50 г сернокислого аммония или магния;
• 15 г уксуснокислого натрия;
• 1 л воды.

Можно воспользоваться аккумуляторным электролитом (водный раствор серной кислоты), в который необходимо поместить цинк. Когда реакция прекратится, кислота преобразуется в соль, а цинк останется.

Если раствор кислоты окажется чрезмерно концентрированным, то на дне появится осадок (кристаллический сульфат цинка). Раствор в этом случае слегка разбавляют водой.

Важно помнить, что электролит – опасный яд, с которым следует работать крайне осторожно и в защитной одежде. Помещение, где ведутся работы, должно хорошо проветриваться.

Подбирают посуду из винипласта или стекла. Когда деталь небольшая, то подойдет даже литровая банка. Предусматривают возможность прикрепления на ней изделия и электрода из цинка. Электролит процеживают и заливают в емкость.

Деталь, предназначенную для цинкования, необходимо тщательно очистить и обезжирить. Сделать это надо как можно лучше, чтобы цинк лег ровно и прочно. Затем деталь на 2–10 секунд опускают в раствор, после чего сразу промывают под проточной водой.

Эту процедуру называют химическим активированием. После этого приступают к анодированию изделия.

Цинковый электрод изготавливают из куска цинка, для чего в нем просверливают отверстие и подвешивают его на медной проволоке. Электрод должен соответствовать следующим требованиям:

• площадь поверхности сопоставима с площадью изделия;
• форма плоская и удобная для размещения в емкости.

Для подключения к источнику питания используют медные провода. Минус подводят к детали, а плюс к цинковому электроду, который «растворится», а на изделии образуется слой цинка. Время обработки – 10–40 минут.

Самым сложным в работе является подбор режима цинкования. От него зависит качество покрытия детали. На нее либо осядет цинковый порошок, беспрепятственно удаляемый тряпкой, или прочный слой, который долго прослужит.

Факторы, определяющие добротность покрытия:

1. Плотность тока – величина силы тока, поделенная на площадь поверхности изделия. Должна быть 0,5–10 А на 1 квадратный дециметр (оптимально 1,5 А/дм2). Регулятором напряжения добиваются не слишком бурного протекания реакции. Если с поверхности изделия пузырьки будут идти чрезмерно активно, то покрытие получится неровным и слабым.
2. Температура электролита должна быть комнатной (18–25 °С).
3. Плотность электролита – варьируется в широком диапазоне (от нуля и до величины растворимости солей цинка).
4. Геометрия изделия – у детали сложной формы, в зависимости от удаления различных ее фрагментов от цинкового электрода, может быть существенная разница в толщине покрытия разных участков (слабое покрытие в углублениях, а на острой кромке образуются наросты).

Исходя из выше описанного, целесообразно расстояние до электрода увеличить, использовать 2 цинковых анода, деталь покрутить, поэкспериментировать. Цинкование возможно проводить в 2 или 3 слоя с сопутствующим удалением образовавшихся наростов.

Холодное цинкование – нанесение покрытия в виде краски. В этой формулировке заложен основной смысл используемого материала – это не краска, содержащая цинк, а именно этот металл в виде краски.

Для холодного цинкования на рынке можно найти большое множество материалов от различных производителей. У многих составов иногда основные характеристики (содержание цинка, к примеру) варьируются в широких пределах. Соответственно, эффективность их применения тоже может меняться.

Некоторые составы очень требовательны к качеству подготовки поверхности металла, у других недостаточная сила адгезии с деталью, и они легко отслаиваются, какие-то обладают низкой эластичностью и покрываются паутиной трещин, есть такие, которым нужен фирменный растворитель, для нанесения ряда материалов требуется специальное оборудование, бывают не совместимые с финишными покрытиями.

Все предлагаемые материалы включают два компонента, поставляемых в отдельных упаковках – цинковый порошок и связующий жидкий компонент. Перед применением оба вещества смешивают согласно нормативам, указанным в документах на краску.

Пропорции «порошок»-«связующее» бывают от 1:1 до 3:1. Средство наносят при температуре 5–40 °С и влажности воздуха 30–98 %. Во время работ и после их проведения помещение тщательно проветривают.

Необходимо использовать средства индивидуальной защиты.

Хорошо зарекомендовал себя российский материал Гальванол, обладающий оптимальными характеристиками:

• содержание мелкодисперсной химически чистой цинковой пудры 96 %;
• быстро сохнет – до нанесения следующего слоя требуется выждать 30 минут;
• можно наносить любым способом (погружением, валиком, кистью, краскопультом и так далее);
• можно окрашивать любыми ЛКМ, возможно нанесение полимерных покрытий;
• допустимо нанесение на ржавчину;
• возможно наносить на влажный металл и при отрицательных (до -35 °С) температурах;
• растворим доступными растворителями (ксилол, сольвент).

• 
• Гальванол настолько технологичен и прост в нанесении, что позволяет высокоэффективно защищать чугун, сталь и железо даже в обычных домашних условиях.

Важная составляющая холодного цинкования металла – жидкий цинк предварительно перемешивают.

Из-за большой плотности составы сильно раcслаиваются и непосредственно перед использованием их необходимо тщательно перемешать до получения однородной массы, жидкости.

Кроме того, чем качественней подготовлен к нанесению покрытия металл, тем долговечней будет защитный цинковый слой. Поэтому лучше всего произвести механическую зачистку детали с последующим обезжириванием.

Оцинковка, нанесенная на такое изделие в 2 слоя, прослужит минимум 10 лет. Очередной слой делают всего через 30 минут после предыдущего.

Перед нанесением финишных покрытий и ЛКМ необходимо выдержать 24 часа (чтобы остатки растворителя полностью улетучились).

Холодное цинкование, своими руками проведенное с соблюдением технологии и инструкции по применению состава, по качеству и надежности не уступает фабричному исполнению.

Цинкование металла своими руками – подходящие способы

Большинство металлов страдает от коррозии. Способов их защиты от действия ржавчины – довольно много: механические, электрохимические и химические. Наиболее актуальной технологией является цинкование. Сам цинк – это стабильный и прочный металл, максимально стойкий к коррозии, благодаря пленке, которую он образует на поверхности при взаимодействии с кислородом.

Технология нанесения защитного цинкового покрытия довольно проста, поэтому цинкование металла своими руками вполне реальное решение при желании сэкономить и умении что-то делать самостоятельно.

Главными плюсами цинкования являются приемлемая цена и эффективность результата. Процедуру можно выполнять несколькими способами. Сегодня известны следующие виды цинкования металла:

• Термодиффузионная методика. Этот способ нанесения покрытия выполняется на специальном оборудовании с использованием насыщенной смеси. Защитный слой образуется на поверхности металла посредством диффузии железа и цинка при высокой температуре. Метод позволяет формировать покрытия до 50 мкм и больше. Цинковый слой надежен, не слоиться не растрескивается, стоек к механическим ударам.
• Холодный способ нанесения. Эта технология максимально проста и доступна, потому что мало чем отличается от обычной покраски. На поверхности кистью, валиком или тампоном наносится грунт, 90% которого – это цинк.
• Гальванический способ. Этот способ является лучшим относительно эстетичности покрытия. Толщина слоя может быть до 40 мкм. Методика классифицируется, как электрохимическая. Процесс осуществляется переходом частиц цинка с зарядами на поверхность изделия.
• Оцинковка по горячей методике. Этот способ максимально востребован, поскольку покрытие получается стойким. Но горячая оцинковка – затратный и вредный метод. Процедура заключается в погружении изделия в резервуар с горячим цинком, температура которого может достигать 4,5 тысячи градусов С. Подготовка деталей осуществляется с помощью химических процессов.
• Газотермическое нанесение цинка. Оцинковка изделия осуществляется напылением. Преимущественно используется для крупных партий изделий или плоскостей со значительной площадью. В процессе распыляется проволока или цинк-порошок в расплавленном виде. В результате формируется пористое покрытие, которое дополнительно обрабатывают ЛКМ.

Выбор варианта оцинковки металла в домашних условиях напрямую зависит от того, какие параметры защиты необходимы. Первый из них – толщина, от этого зависит продолжительность процедуры и температурный режим. Цинкование можно выполнять одним из методов, или комплексно.

Суть метода

Каким бы способом ни наносилась защита, суть его в том, что на металлическую поверхность, нестойкую к воздействию агрессивных факторов, наносится слой, способный предотвратить пагубные воздействия. Оцинковка своими руками или на производственной площадке – это формирование на изделии цинкового сплошного покрытия, которое, взаимодействуя с кислородом, образует прочную пленку. Именно она и защищает материалы от коррозии.

Область применения

Термодиффузионный, горячий, гальванический и газотермические методы нанесения цинка на поверхность металлических изделий преимущественно используются в промышленной сфере.

Оцинковку деталей в домашних условиях проще всего выполнять холодным способом. Доступен и гальванический Термодиффузионный метод применим для мелких изделий и крепежных деталей.

Горячая и газо-термическая технология оправдывает себя при формировании защитного покрытия на изделиях в больших промышленных масштабах.

Преимущества и недостатки

Теоретически покрытие цинком в домашних условиях металлических деталей возможно любым способом, но вопрос в другом — насколько целесообразен тот или иной метод при самостоятельном выполнении работ. Но цинковые покрытия максимально популярны, поскольку имеют следующие преимущества:

• они формируют надежную защиту металла от пагубного воздействия коррозии;
• внешний вид изделий эстетичен, поэтому многие дизайнерские элементы конструкций покрывают цинком: мебельная фурнитура, интерьерные детали автомобилей и другое;
• цинковое покрытие экологичное, безвредно для здоровья человека и показывает лучшие защитные параметры в сравнении с другими материалами.

Есть и недостатки. Они зависят от метода нанесения. Горячее и холодное нанесения имеют небольшую надежность, может отслаиваться и трескаться.

Способы, подходящие для самостоятельного цинкования

Если перед вами стоит вопрос, как самому оцинковать металл, решений может быть только два: либо по гальванической технологии, либо холодным способом:

• Гальваническое нанесение выполняется с помощью зарядного устройства или обычного автомобильного аккумулятора. Главное, чтобы их параметры соответствовали таким значениям: от 6 до 12 В, от 2 до 6 А. Электролитом может послужить раствор соли цинка, аккумуляторный электролит или детская соска. Емкость может быть стеклянной или из винипласта. Деталь очищается и обезжиривается, а затем погружается в раствор. Электрод должен быть сопоставим с площадью покрытия. Процедура длится в среднем 40 минут.
• Холодное нанесение осуществляется кистью, тампоном или валиком. Материалы для покраски продаются в магазинах. Они представляют собой цинковый порошок и связующее вещество. Их размешивают в указанных в инструкции пропорциях, и наносят на поверхность.

Главное, что должен понимать мастер, решивший выполнить оцинковку самостоятельно, что в домашних условиях невозможно создать надежное и долговременное покрытие, поэтому следует контролировать отреставрированный участок. И при необходимости выполнять процедуру снова.

Гальваническое цинкование в домашних условиях: что потребуется, последовательность этапов, целесообразность самостоятельной обработки, видео

Главная страница » Металлообработка — цинкование » Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование в производственных условиях. Фото ПКФ Цвет

Оцинковка метала при помощи метода гальванизации – полезный и интересный процесс. В домашних условиях его провести достаточно просто, особенно в ситуациях, когда рациональнее все сделать самостоятельно и заодно сэкономить. Прежде, чем приступать к работе, важно понимать суть происходящего процесса.

Когда выгоднее делать своими руками, чем заказывать услугу

Учитывая, что метод гальванического цинкования дорогостоящий, то в некоторых случаях разумно создать небольшую химическую лабораторию дома и сделать все самостоятельно. Использовать метод в домашних условиях можно:

Детали малого размера после обработки цинком. Фото ЭнергоСталь

• для мелких металлических деталей, размер которых позволит погрузить их в ёмкость с цинковым раствором;
• для декорирования поверхности из металла;
• обработать наиболее уязвимые участки кузова автомобиля или небольшие площади других металлических конструкций.

Что понадобится

Для метода гальванического цинкования в домашних условиях понадобятся следующие приспособления и вещества:

• источник тока. Это может быть зарядное устройство или аккумулятор автомобиля. Параметры его должны быть в пределах от 2 до 6 А и от 6 до 12 В;
• сернокислый цинк – 200 гр.;
• сернокислый аммоний или магний – 50 гр.;

Справка. Исполнители имеют возможность приобрести оснащение для гальванического цинкования, обратившись к сотрудникам компаний, которые представлены в разделе «Где купить оборудование (в кредит, лизинг)».

• уксуснокислый натрий – 15 гр.;
• вода – 1 л.;
• ёмкость, в которую будут погружаться в детали;
• провода для подключения к источнику питания.

Важно. Во время работы обязательно нужно использовать средства защиты (респиратор, резиновые перчатки и вытяжное устройство).

Гальваническое цинкование можно разделить на следующие этапы:

• первоочередно изготавливается раствор в стеклянной емкости подходящего размера;
• раствор цинка нагревают до температуры в пределах от 18 до 25 градусов;
• после этого в раствор погружают аноды, которые подключаются к плюсу на источнике тока;
• на безопасном расстоянии от цинкового раствора закрепляют изделие, которое требуется оцинковать, и подводят к нему «минусовой» провод (катод);
• после этого должен начаться процесс гальванизации, при котором через минусовой провод на изделие оседает цинковый состав.

Важно. Ток не должен превышать 1 А, иначе покрытие будет низкого качества.

На видео показан еще один вариант, не в точности совпадающий с вышеописанным.

Когда выгоднее обратиться к профессионалам, чем делать самому

Для усиления прочности изделия из металла при помощи гальванического оцинкования мощность домашнего оборудования не подойдет.

Поэтому, если есть необходимость в укреплении металлических изделий, придании им прочностных характеристик или восстановлении, то в такой ситуации рекомендуется воспользоваться услугами профессионалов.

С помощью гальванической оцинковки можно защитить и восстановить кузов автомобиля, но это также лучше доверить профессионалам предприятий из раздела «Где заказать гальваническое цинкование».

Занявшись гальваническим оцинковыванием в домашних условиях, важно соблюдать все рекомендации и тонкости процесса. Несмотря на то, что он достаточно простой, важно быть точным и все выполнять аккуратно. Качественное покрытие металла цинком требует грамотного подхода.

Технология цинкования металла в домашних условиях

В домашних условиях [цинкование металлов] вполне осуществимо. Прежде всего, оно необходимо для защиты металла от коррозии, которая является наиболее разрушительной «болезнью».

Некоторые виды металлов, контактируя с воздухом, начинают окисляться.

В результате этого процесса на поверхности появляется пленка, способная защищать поверхность от вредных воздействий.

Что касается железа, то здесь также образуется пленка, но она не отличается то же плотностью, поэтому не дает материалу нужной защиты. В итоге воздух со временем проникает все глубже, поражая большую поверхность.

Для сохранения металлических изделий от ржавчины, помимо цинкования, можно выполнить хромирование, покрыть металл медью, оловом или свинцом. Специальные заводы выпускают сегодня много вариантов различного покрытия.

Технология покрытия металла цинком довольно-таки проста, поэтому ее можно выполнить своими руками.

Оцинковка металла может осуществляться различными методами:

• Горячее цинкование.
• Холодная краска.
• Гальваническое.
• Газо-термическое напыление.
• Термодиффузионное.

Независимо от того, какие классы цинкования используются, необходимо правильно выбирать толщину этого покрытия, на которую влияет время и температура технологического процесса.

Горячее цинкование

• Горячая оцинковка металлических изделий считается наиболее эффективным и долговечным методом борьбы с коррозией.
• Однако, с экологической точки зрения данный метод нельзя называть безвредным и безопасным, поскольку цинк подвергается плавлению, металлическая поверхность обрабатывается химическим путем.
• Технология данного метода предполагает наличие двух этапов: подготовительного и непосредственной оцинковки.
• Видео:
• Подготовка заключается в том, что металлическая поверхность сначала обезжиривается, затем необходимо выполнить травление.
• После этого поверхность промывается, осуществляется флюсование и все тщательно просушивается.
• Горячее цинкование производится, используя специальное оборудование.
• После того как изделие высохнет, осуществляется процесс оцинковки: просушенный материал опускается в специальную емкость, где располагается горячий цинк.

Горячая оцинковка, несмотря на то, что является наиболее эффективным методом защиты железа от ржавчины, имеет свои недостатки.

Во-первых, необходимо иметь специальное оборудование – ванны, сушильную камеру, печь.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Использование припоя для пайки алюминия, меди, стали

Во-вторых, ее размеры часто бывают ограничены, в результате чего становится невозможным обрабатывать материал больших размеров.

Хотя, нужно отметить, что современное промышленное оборудование позволяет делать горячее цинкование ЛЭП, строительных лесов и пр.

Метод холодного цинкования

Холодное цинкование металла становится наиболее популярным методом оцинковки. Технологический процесс подразумевает покрытие железа краской, содержащей порошковый цинк.

Поверхность оцинкованного изделия содержит 89-93% Zn. Технология является более простой в сравнении с предыдущим методом горячей оцинковки.

1. Металлическая поверхность изделия покрывается распыленным цинком таким же способом, как наносится обычная краска, то есть при помощи валика или кисти.
2. Видео:
3. Если использовать распылители, то можно не только экономить время на обработку изделия, но и прокрашивать труднодоступные места.
4. Холодная краска цинком металлических поверхностей удобна в тех случаях, когда другие методы обработки применить трудно или невозможно, специальное оборудование для этого не используется.

Этот способ обработки металла цинком используется также для ранее оцинкованных изделий. Данная технология может осуществляться при различных температурах.

Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование осуществляется с помощью электрохимического воздействия.

Используя гальваническое цинкование, вид оцинкованного покрытия гладкий, равномерный, блестящий и привлекательный с декоративной точки зрения.

Технологический процесс таков: чтобы покрасить, обрабатываемая деталь опускается в емкость, в которой находится электролит (цинковая пластина).

• Подводится ток, в результате анод цинка растворяется и оседает на поверхности материала.
• Нужно отметить, что цена данного метода достаточна высока.
• Технологический процесс влечет образование опасных отходов, который сопровождается большими затратами на очистку сточных вод.

Газо-термическое напыление

1. Данная технология применяется в тех случаях, когда габариты обрабатываемых конструкций не дают возможность покрасить, используя оборудование в виде ванн, как при выше описанных методах.
2. Используются такие виды цинка, как проволочный или порошковый.
3. Видео:
4. Цинк сначала подвергается плавлению, после чего происходит напыление на обрабатываемую поверхность посредством газового потока.

Поверхность оцинкованного материала приобретает чешуйчатый, пористый вид. Из-за полученной структуры материал необходимо дополнительно покрасить, чтобы заполнить образовавшиеся поры.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Как сделать гравировку по металлу своими руками?

Газо-термическое напыление цинка обладает высокой степенью защиты материала даже в таких условиях, как в воде (пресной и морской), а также в различных атмосферных условиях.

Термодиффузионное цинкование

• Данная разновидность оцинковки известна еще как шерардизация.
• Технологический процесс заключается в следующем: атомы цинка преобразуются в пар при очень высокой температуре (более 2600°), благодаря чему происходит проникновение в железо.
• Данная технология применима в тех случаях, когда необходимо создать оцинкованный слой толщиной, превышающей 15 мкм.

Для данного метода используется специальное оборудование.

Процесс протекает при высоких температурах и в замкнутом пространстве муфелей (реторт), объемы которых заполняются обрабатываемым изделием и порошком, содержащим цинк.

Покрасить металл данным методом экологически безопасно, а также такая оцинковка характеризуется хорошей адгезией, покрытие из цинка повторяет контур деталей, защитные способности находятся на высоком уровне. Однако цена такого варианта весьма существенна.

Гальваническая оцинковка в домашних условиях

1. Гальваническое цинкование материала своими руками требует наличие аккумулятора от автомобиля или зарядного устройства, отвечающее следующим требованиям: 2-6А, 6-12В.
2. Электролит можно сделать из любой соли, но лучше воспользоваться раствором соли цинка.

Если на дне выпадет осадок, то это говорит о высокой концентрации кислотного раствора. В этом случае раствор разбавляется небольшим количеством воды.

В качестве емкости используется стеклянная банка, если обрабатываемая деталь небольших размеров, либо винипласт или любая другая стеклянная емкость.

• Емкость необходимо подобрать так, чтобы на ней можно было закрепить электрод с деталью.
• Сам процесс покрытия металла цинком своими руками необходимо начинать с очистки и обезжиривания детали.
• После этого ее помещают в раствор серной кислоты на несколько секунд (до 10 сек), таким образом металлическая деталь активируется.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Технология фрезеровки алюминия с ЧПУ и без

Затем ее необходимо промыть обычной водой. Далее осуществляется анодирование материала.

1. Электрод делают из небольшого кусочка цинка, в котором просверливают отверстие и продевают медную проволоку.
2. Видео:
3. При этом, сделанный своими руками электрод, должен быть сопоставимым по площади, как и обрабатываемый материал, форму брать лучше плоскую для удобства размещения в емкости.

Подручное оборудование присоединяют минусом к материалу, а плюсом – к цинку. Процесс будет протекать в течение 40 минут, в результате которого цинк растворится и осядет на поверхности изделия.

Следует отметить, что оцинковка своими руками должна осуществляться в проветриваемом помещении, а также в перчатках и специальной одежде. Цена домашнего метода остается невысокой.

Холодное цинкование дома

В домашних условиях можно выполнить холодное цинкование металла, для которого используется краска. Следует отметить, что это не просто краска с добавлением цинка, а скорее цинк в таком виде.

Для создания оцинкованного изделия используют специальные материалы (продаются в магазинах) с двумя составляющими: порошок цинка и связующий компонент в жидком виде.

Краска в виде двух веществ находится в отдельных емкостях. Они смешиваются согласно инструкциям, имеющимся на упаковках.

• Видео:
• Пропорции, в которых они смешиваются между собой, могут быть 1:1, либо 3:1 (цинк и связующий компонент соответственно).
• Краска наносится при положительной температуре (5-40 градусов) в проветриваемом помещении.

Хорошим средством, которым можно покрасить металлическое изделие, считается краска «Гальванол». Он прост в применении даже в домашних условиях, может наносится на ржавчину, быстро сохнет, а цена остается доступной для простых обывателей.

Методы домашнего цинкования отличаются своей простотой, доступностью и эффективностью внешнего вида оцинкованного материала.

Также следует отметить, что специальное оборудование для данного процесса в домашних условиях использовать не надо.

Цинкование металла: разновидности, проведение в домашних условиях

Защита металла от возникновения и развития коррозии является очень актуальным вопросом, решение которого позволяет значительно продлить срок службы металлических изделий, а также сделать их эксплуатацию более надежной.

Самым распространенным способом, позволяющим обеспечить такую защиту, является цинкование, подразумевающее нанесение на поверхность металла покрытия, в химическом составе которого может содержаться до 95% цинка.

Цинкование металла можно выполнять по различным технологиям, каждая из которых применяется в определенных ситуациях и имеет как достоинства, так и недостатки.

Цинкование получило наибольшее распространение среди других анодных защитных покрытий металлов

Для чего на сталь наносят слой цинка

Хорошо известно, что изделия, изготовленные из стали, очень подвержены коррозионным процессам, особенно при эксплуатации в условиях повышенной влажности.

Между тем, если оцинковать стальную деталь, можно обеспечить ей надежную защиту от коррозии.

Объясняется это тем, что цинковое покрытие образует с основным металлом гальваническую пару, в которой цинк имеет большую степень электроотрицательного заряда, чем сталь.

В такой гальванической паре при воздействии на ее составляющие агрессивных факторов внешней среды подвергается воздействию коррозии именно цинк, а химические реакции стали практически исключаются.

Таким образом, коррозионная защита стали будет обеспечена до тех пор, пока покрытие, состоящее из цинка, полностью не разрушится.

При этом на тех участках стального изделия, где покрытие из цинка по каким-либо причинам разрушается, под воздействием кислорода и влаги формируется гидрооксид цинка, который также обладает хорошими защитными свойствами.

Преимущества нанесения цинка перед окрашиванием

Цинкование изделий из стали позволяет обеспечить им не только барьерную, но и электрохимическую защиту. Цинкование металла может выполняться по разным технологиям, для реализации которых применяется различное оборудование. Используя отдельные виды таких технологий, можно выполнить цинкование в домашних условиях и при этом добиться отличного результата.

Методы цинкования

На сегодняшний день цинкование металла осуществляется с помощью следующих методов:

• горячего;
• холодного;
• гальванического;
• газотермического;
• термодиффузионного.

Выбор метода, который будет использоваться для цинкования деталей и конструкций, изготовленных из стали, зависит от условий их эксплуатации, а также от характеристик, которым должен соответствовать защитный слой.

Вне зависимости от используемой технологии цинкования необходимо заранее определиться с толщиной формируемого защитного слоя, которая зависит от таких параметров технологического процесса, как время воздействия на металл рабочей среды, а также от температуры выполнения обработки. При использовании стальных деталей и конструкций, на поверхность которых нанесен слой цинкового покрытия, следует иметь в виду, что они не должны подвергаться значительным механическим воздействиям, так как защитное покрытие из данного металла отличается высокой хрупкостью и может легко разрушиться.

Чтобы разбираться в том, какие виды цинкования следует использовать в той или иной ситуации, надо хорошо изучить каждый из них.

Горячее цинкование

Горячее цинкование металлоконструкций, хотя и позволяет добиться наилучшего качества и долговечности обработанных изделий, занимает среди подобных технологий только второе место по распространенности.

При использовании этого метода возникает проблема экологической безопасности, так как его реализация требует применения сильных химических реагентов для подготовки обрабатываемой поверхности, а сама процедура выполняется в расплавленном цинке.

Промышленная линия горячего цинкования

В процессе оцинкования стали с использованием горячего метода выделяются два этапа:

1. подготовка поверхности изделия к обработке;
2. сама процедура покрытия металла цинком.

В свою очередь подготовка обрабатываемой поверхности также выполняется в несколько этапов:

1. очистка и обезжиривание;
2. травление с использованием кислотных растворов;
3. промывка после травления и флюсование;
4. тщательная просушка.

Погружение опор в ванну с горячим цинком

После того как изделие прошло все этапы предварительной подготовки и полностью просохло, его помещают в специальную ванну, наполненную расплавленным цинком.

В результате на поверхности стального изделия формируется тонкий слой, состоящий из железа и цинка (Fe-Zn), который и обеспечивает надежную защиту от коррозии.

После извлечения из ванны изделие обдувают сжатым воздухом, за счет чего обеспечивается не только его просушка, но и удаление с обработанной поверхности лишнего цинка.

Большим недостатком данного метода цинкования металла является то, что размеры изделий, которые могут быть ему подвергнуты, ограничены габаритами ванны с расплавленным цинком. Между тем на крупных производственных предприятиях процесс оцинкования стали – строительных лесов, мачт освещения, опор ЛЭП (линий электропередачи) – осуществляется именно таким способом.

Поскольку данный метод связан с большими трудозатратами и необходимостью применения сложного технологического оборудования, для цинкования металла в домашних условиях он не применяется.

Холодное цинкование

Широкая популярность, которую метод холодного цинкования стали приобрел в последние годы, объясняется рядом причин.

Самая главная из них состоит в том, что при своей высокой технологичности и простоте реализации такой метод цинкования позволяет создавать на поверхности металла слой, отличающийся высокими защитными свойствами.

Немаловажным является и то, что при этом не требуется оборудование для цинкования металла, поэтому такую оцинковку можно выполнить своими руками даже в домашних условиях.

Суть технологии холодного цинкования заключается в том, что на поверхность обрабатываемого изделия наносится специальная цинкосодержащая смесь, в качестве которой может быть использован цинконол или любой другой состав. Наносить цинконол или другую смесь можно при помощи обычной кисточки или валика.

В тех случаях, когда покрыть такой смесью необходимо изделия сложной конфигурации или труднодоступные места, для ее нанесения можно использовать краскопульт.

Цинконол и другие составы, используемые для выполнения холодного цинкования, позволяют получить на поверхности металла защитный слой, содержащий 89–93% цинка.

Схема холодного цинкования

Оцинковка металла с помощью холодного метода является безальтернативной в тех случаях, когда требуется обеспечить защиту от коррозии конструкциям, которые не могут быть покрыты слоем цинка по другим технологиям.

К таким конструкциям, в частности, относятся уже смонтированные трубы, опоры линий электропередач, элементы железнодорожных путей, а также другие металлические элементы, которые находятся в смонтированном (стационарном) состоянии.

Цинконол и другие составы для выполнения холодного цинкования широко используются и при ремонтных работах, когда необходимо восстановить поврежденный цинковый слой на металлическом изделии или конструкции.

В частности, при помощи данного метода может быть выполнена восстановительная оцинковка кузова автомобиля (более того, использовать цинконол и другие смеси можно и для начального, полного цинкования кузова своими руками).

Составы для холодного цинкования представляют собой полимерные растворы с добавлением высокодисперсионного цинкового порошка

Выполнять холодное цинкование изделий из стали можно в достаточно широком температурном интервале, при этом сформированное покрытие отличается не только высокими защитными свойствами, но и хорошей эластичностью, устойчивостью к механическим повреждениям и температурным расширениям.

Если говорить о недостатках метода холодного цинкования, то к ним можно отнести недостаточно высокую устойчивость сформированного покрытия к механическим воздействиям, а также необходимость в строгом соблюдении техники безопасности при осуществлении такой процедуры, требующей использования органических растворителей.

Гальванический метод

Гальваническое цинкование, при выполнении которого на поверхность обрабатываемого изделия оказывается электрохимическое воздействие, позволяет получать покрытия, не только отличающиеся высокой точностью по толщине, но и обладающие исключительной гладкостью. Такое электрохимическое цинкование обеспечивает формирование на поверхности металла защитного слоя, толщина которого находится в интервале 20–30 мкм.

Гальваническое цинкование позволяет регулировать толщину формируемого защитного слоя, при этом он отличается равномерностью и высокой декоративностью.

За счет того, что при выполнении гальванической оцинковки металл и цинк, который наносится на его поверхность, соединяются на молекулярном уровне, готовое покрытие отличается исключительно высокой адгезией с основным металлом.

Между тем на степень адгезии оказывает влияние наличие на поверхности обрабатываемого изделия жировых и окисных пленок, удалить которые полностью (особенно в условиях массового производства) практически невозможно.

Гальваническая линия цинкования включает в себя полный комплекс обработки (от подготовки до закрепления)

Гальваническое цинкование выполняют следующим образом. Обрабатываемая конструкция и цинковые пластины помещаются в электролитический раствор, а затем подключаются к положительному и отрицательному контактам источника электрического тока.

За счет сформированной таким образом разности электрических потенциалов пластины начинают растворяться в электролите, и молекулы цинка устремляются к поверхности обрабатываемого изделия, оседая на ней и формируя однородный защитный слой.

Большим преимуществом, которым гальваническое цинкование отличается от других технологий, является то, что оно позволяет сформировать на поверхности изделия защитный слой, отличающийся исключительными декоративными характеристиками. Гальваник при этом может регулировать толщину такого слоя.

К наиболее значимому недостатку данного метода можно отнести его достаточно высокую себестоимость, которая складывается не только из стоимости цинковых пластин и электролита. Например, использованный электролит, который содержит достаточно большое количество опасных отходов, необходимо тщательно очищать перед отправкой в канализацию, что также серьезно отражается на себестоимости метода.

Термодиффузионное цинкование

Термодиффузионная технология цинкования металла (ТДЦ), которую часто называют шерардизацией, была разработана еще в 20-х годах прошлого столетия, но долгое время применялась недостаточно активно. С конца прошлого века оцинковывание металла по данной технологии вновь обрело популярность.

Суть данного метода покрытия металлического изделия цинком заключается в том, что обрабатываемую деталь вместе с цинкосодержащей сухой смесью помещают в герметичный контейнер, в котором создается высокая температура – порядка 2600°.

Под воздействием такой высокой температуры атомы цинка переходят в газообразное состояние, что значительно облегчает их диффузионное проникновение в поверхностный слой обрабатываемого изделия.

Используют такую технологию цинкования преимущественно в тех случаях, когда на поверхности обрабатываемого металла необходимо сформировать защитный слой, толщина которого превышает 15 мкм.

Установка для термодиффузионного цинкования

Термодиффузионное покрытие изделий из металла цинком, подготовка к которому выполняется так же, как и при горячем цинковании, отличается рядом преимуществ, к которым следует отнести:

• полную экологическую безопасность процесса, так как он выполняется в герметичном контейнере;
• практически полное отсутствие пор на готовом защитном покрытии, отличающемся высокой адгезией к обрабатываемой поверхности;
• высокую защитную способность покрытия, полученного по данной технологии (в 5 раз выше, чем у цинкового слоя, сформированного гальваническим способом);
• возможность регулировать толщину цинкового слоя в достаточно большом диапазоне;
• сохранение даже сложной формы и геометрических параметров покрытого цинком изделия;
• отсутствие необходимости в специальной утилизации образующихся отходов.

Так выглядят изделия, покрытые цинком по методу ТДЦ

Есть у данного метода покрытия металлических изделий цинком и свои недостатки, к которым следует отнести:

• не слишком привлекательный грязно-серый цвет готового покрытия и отсутствие металлического блеска;
• невысокую производительность;
• наличие включений цинковой пыли в окружающем воздухе при выполнении такого процесса, что наносит вред человеческому здоровью;
• неоднородность цинкового покрытия по толщине.

Газотермическое напыление цинка

Чтобы покрыть слоем цинка металлический лист или объемную деталь, можно использовать газотермический метод цинкования.

Суть такого метода заключается в том, что цинк, присутствующий изначально в составе сухой смеси или проволоки, напыляется на поверхность обрабатываемого изделия в составе газовой среды.

Использовать такую технологию оптимально в тех ситуациях, когда цинковый слой надо нанести на крупногабаритные изделия, которые нельзя подвергнуть обработке другими способами.

Принцип газо-термического цинкования

Покрытие металлического изделия цинком при использовании такого метода происходит следующим образом. Частички расплавленного металла, ударяясь об обрабатываемую поверхность, формируют тонкий слой, напоминающий по своей структуре чешую.

Такое покрытие, которое характеризуется наличием большого количества пор, дополняется нанесением лакокрасочных материалов.

Созданный в результате такого комбинирования слой обладает защитными свойствами, позволяющими металлическому изделию, на которое он нанесен, длительное время успешно эксплуатироваться в достаточно агрессивных средах (высокая влажность, постоянное воздействие морской и пресной воды и др.).

Параметры цинковых покрытий, наносимых всеми вышеперечисленными способами, регламентирует соответствующий ГОСТ, на который и следует ориентироваться специалистам.

Как выполнить процедуру в домашних условиях

Оцинковка в домашних условиях выполняется преимущественно электрохимическим методом или по технологии холодного цинкования, что объясняется простотой данных способов.

Чтобы выполнить цинкование своими руками с помощью электрохимического метода, необходимо тщательно подготовить поверхность обрабатываемого изделия.

Такая подготовка заключается в очистке и обезжиривании, а также в протравливании кислотой и последующей промывке водой.

Схема гальванической установки для самостоятельного цинкования

Свой аппарат для выполнения гальванического цинкования можно изготовить из источника постоянного тока, выдающего напряжение порядка 6–12 В с силой тока 2–6 А, емкости из диэлектрического материала и устройства, при помощи которого будут фиксироваться электрод и обрабатываемое изделие.

Электролитом в данном случае может выступать раствор любой соли, содержащей в своем составе цинк. Приготовить такой раствор можно из аккумуляторного электролита, поместив в него на некоторое время цинк и дождавшись окончания реакции растворения.

Полученный состав перед использованием для цинкования следует процедить.

Выполняя оцинковку своими руками, следует иметь в виду, что на толщину и качество формируемого покрытия оказывают влияние следующие факторы:

Особенности анодного процесса в различных электролитах цинкования

Процесс щелочного бесцианистого цинкования A1-DE предназначен для получения блестящего защитно-декоративного цинкового покрытия. Процесс А1-DE дает возможность исключить использование цианистых солей и обеспечивает стабильное получение декоративного цинкового покрытия, которое хорошо поддается хроматированию и обладает повышенной коррозионной стойкостью.

Электролит A1-DE обладает высокой кроющей и рассеивающей способностью. По этим параметрам он превышает даже цианистые электролиты, что позволяет исключить образование слишком толстого покрытия на краях деталей и непокрытых мест в сквозных и даже глухих отверстиях.

Получаемое блестящее цинковое покрытие отличается пластичностью и мелкокрис­таллической структурой. Покрытие также является более блестящим, чем полученное из обычных щелочных электролитов, и по декоративности фактически не уступает цинковому покрытию, полученному из слабокислых электролитов. Предельная толщина получаемого покрытия – 18 μм.

Электролит A1-DE удобен в эксплуатации, так как к нему используется только одна основная блескообразующая добавка. Расход добавки Al-DЕ – примерно (8 – 12) см3/м2 или (1,0 – 2,0) дм3 на 10000 А · час. Добавка в электролите легко растворима и стабильна.

Блескообразующая добавка A1-DE представляет собой водный раствор органических соединений, не образующих комплексов с металлами, поэтому очистка сточных вод сводится к разбавлению электролита и удалению из него цинка. Замена цианистых или слабокислых электролитов щелочным не требует переделки оборудования и коммуникаций.

2.
ОБОРУДОВАНИЕ
2.1.

Ванну цинкования изготавливают из полипропилена или стали, футерованной материалом, стойким к щелочи. Ванна должна иметь бортовые отсосы. Недопустимо применение каких-либо конструктивных элементов и приспособлений, выполненных из нержавеющей или хромистой стали.

Для поддержания температуры электролита в необходимых пределах ванна цинкования должна быть оборудована устройством для подогрева и охлаждения.

Необходимо предусмотреть возможность периодической или непрерывной фильтрации электролита. Фильтрацию проводят через полипропиленовую ткань или другой щелочестойкий материал. Рекомендуется намывать на фильтрующую ткань перлит.

Необходимо иметь запасную емкость для слива электролита. Емкость может быть изготовлена из нелегированной или малоуглеродистой стали без футеровки.

Приготовление электролита проводят в стальной ванне или в ванне, футерованной материалом, стойким к температуре до 90 °С и щелочам. Ванна должна быть оборудована вытяжной вентиляцией. Рекомендуется оборудовать и барботером.

Цинкование металла

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

Процесс цинкования металла

Цинкование металла представляет собой процедуру нанесения на поверхность металлического изделия тонкого слоя цинка. Данный металл отлично подходит для создания растворов, которые предназначены для защиты от коррозии. Он относится к разряду устойчивых к влиянию агрессивной среды.

галванине хемия»

, LT-2021 Вильнюс, Литва

В процессе работы электролита возможно накопление карбонатов. При их концентрации более (70 – 80) г/дм3 необходимо произвести очистку электролита. Это достигается путем охлаждения электролита до температуры (5 – 10) °С. Для этой цели рекомендуется иметь охладительное устройство.

Аноды изготавливают из листовой стали и подвешивают на штанги при помощи стальных крючков.

Подвески изготавливают из стали и изолируют материалом, стойким к щелочам и кислотам. Для изоляции подвесок рекомендуется использовать поливинилхлоридные пасты [например, пластизоль Д-2А (ТУ )]. Перед нанесением пластизоля подвески покрываются грунтом АК-091 (ТУ ) или др. аналогичным. Крючки подвесок должны быть стальными. Контактный крюкодержатель подвески изготавливают из латуни. Возможно применять пластизоли и грунты других марок, а также иные методы изоляции.

3.
СТАДИИ ПРОЦЕССА
3.1.

Обезжиривание в органических растворителях

Обезжиривание химическое в щелочном растворе

Промывка в горячей воде

Обезжиривание электрохимическое анодное или катодное в щелочном растворе

. Промывка в горячей воде

Промывка в холодной воде

Активирование или травление

Промывка в холодной воде

Анодное удаление шлама в щелочном растворе (операция выполняется при необходимости)

. Промывка в холодной воде

Промывка в холодной воде

Промывка в холодной воде

Осветление в (0,3 – 0,5) %-ном растворе азотной кислоты (может исключаться)

Промывка в холодной воде

Промывка в теплой воде (температура не более 40 °С)

Сушка (температура не более 60 °С)

галванине хемия»

, LT-2021 Вильнюс, Литва

6.
ПОДГОТОВКА ЭЛЕКТРОЛИТА К РАБОТЕ
6.1. 1 способ приготовления электролита

Таблица 3 Материалы для приготовления 1000 дм3 электролита

3. Добавка блескообразующая A1-DE

5. Вода деминерализованная или вода-конденсат

В ванну для приготовления электролита заливают примерно 250 дм3 деминерализо-ванной воды или воды-конденсата. При энергичном перемешивании порциями добавляют 135 кг едкого натра до полного растворения. При этом происходит разогрев раствора. В горячий раствор при перемешивании медленно добавляют 15 кг окиси цинка и перемешивают до полного растворения. Объем раствора водой доводят до 1000 дм3 и дают отстояться в течение 24 часов. Затем раствор декантируют или профильтровывают в ванну цинкования и отбирают пробу электролита для определения концентраций цинка и гидроокиси натрия. По результатам анализа при необходимости электролит корректируют, а потом добавляют 20 дм3 очистителя А1-ЕК и 10 дм3 добавки A1-DE. После перемешивания проводят тест в ячейке Хулла.

6.2. 2 способ приготовления электролита

Таблица 4 Материалы для приготовления 1000 дм3 электролита

Наименование материала	Количество
1. Аноды цинковые

3. Добавка блескообразующая A1-DE

5. Вода деминерализованная или вода-конденсат

В ванну для приготовления электролита заливают примерно 500 дм3 деминерализо-ванной воды или воды-конденсата. При энергичном перемешивании добавляют едкий натр до тех пор, пока температура ратсвора поднимится до 60 ºС. В горячий раствор загружают цинковые аноды в стальных корзинах. Для поддерживания температуры (60 ºС) постоянно добавляют едкий натр. Когда концентрация цинка в электролите достигнет (20 – 28) г/дм3 (концентрация определяется методом титрования) корзины с анодами из ванны извлекают. Затем объем раствора водой доводят до

95 % необходимого объема и добавляют едкий натр до концентрации 135 г/дм3. Когда температура электролита упадет до 30 ºС, в ванну добавляют 20 дм3 очистителя А1-ЕК и 10 дм3 добавки A1-DE. Объем раствора водой доводят до 1000 дм3 и после перемешивания проводят тест в ячейке Хулла.

галванине хемия»

, LT-2021 Вильнюс, Литва

6.3.
Проработка электролита током
Если на пластинке, покрытой в ячейке Хулла, получается темное матовое покры-тие при низких и средних плотностях тока (до 5 А/дм2), это свидетельствует о попадании загрязнений в электролит с химикатами или водой в процессе его приготовления. В ячейке Хулла определяют возможность проработки электролита током и количество электричества (А · час), необходимое для такой проработки. Количество электричества определяется путем последовательного цинкования в одной и той же порции электролита нескольких пластинок до получения удовлетворительного качества покрытия. На основании данных, полученных в ячейке Хулла, проводят проработку током всего электролита. Обычно для проработки необходимо пропустить (1 – 3) А · час/дм3.

Проработку электролита в ванне цинкования проводят на гофрированных катодах или любых деталях при плотности тока (0,5 – 1,0) А/дм2. Для ускорения проработки в ванну завешивают максимально возможное количество катодов.

7.
АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОЛИТА
7.1.
Определение содержания цинка
7.1.1. Реактивы и растворы:

вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;

буферный раствор, значение рН которого (9,5 – 10,0); готовят следующим образом: в мерную колбу вместимостью 1 дм3 помещают 55 г хлористого аммония по ГОСТ 3776-72, 350 см3 25 %-ного водного аммиака по ГОСТ 3760-79 и разбавляют дистиллированной водой до метки;

индикатор эриохром черный Т; готовят следующим образом: тщательно растирают 0,1 г эриохрома черного Т по ТУ 5 с 100 г хлористого натрия по ГОСТ 4233-77;

трилон Б по ГОСТ , 0,1 н раствор.

7.1.2. Проведение анализа

В коническую колбу вместимостью 500 см3 помещают 2 см3 электролита, добавляют 200 см3 дистиллированной воды, 10 см3 буферного раствора и около 0,2 г индикатора до получения красно-фиолетового оттенка раствора. Титруют раствором трилона Б до голубого цвета.

7.1.3. Обработка результатов

Содержание цинка С в г/дм3 вычисляют по формуле:

где V — объем 0,1 н раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см3.

7.2.
Определение содержания гидроокиси натрия и углекислого натрия
7.2.1. Реактивы и растворы:

вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;

кислота соляная по ГОСТ 3118-77, 0,2 н раствор;

индикатор фенолфталеин по ТУ 7, 0,1 %-ный спиртовой раствор;

индикатор метиловый оранжевый по ТУ 4, 0,2 %-ный водный раствор;

натрий хлористый по ГОСТ 4233-77;

натрий углекислый кислый по ГОСТ 4201-79.

галванине хемия»

, LT-2021 Вильнюс, Литва

7.2.2. Проведение анализа

В коническую колбу вместимостью 200 см3 помещают 2 см3 электролита, добавляют 50 см3 дистиллированной воды, предварительно прокипяченной для удаления двуокиси углерода, и 2-3 капли индикатора фенолфталеина. В другую такую же колбу наливают 50 см3 водного раствора, содержащего (0,3 – 0,4) г хлористого натрия и небольшое количество (около 0,02 г) углекислого кислого натрия и прибавляют 2-3 капли индикатора фенолфталеина. Затем анализируемый раствор титруют до тех пор, пока окраска раствора в обеих колбах не станет одинаковой. После этого делают отсчет израсходованного объема соляной кислоты (V1). Далее прибавляют 2-3 капли метилового оранжевого и продолжают титрование до получения красноватой окраски раствора. Тогда делают второй отсчет объема раствора соляной кислоты (V2).

7.2.3. Обработка результатов

Содержание гидроокиси натрия C1 в г/дм3 вычисляют по формуле:

C1 = 4 (2 · V1 – V2)

Содержание углекислого натрия С2 в г/дм3 вычисляют по формуле:

7.3.
Определение содержания блескообразующей добавкиAl-DЕ
7.3.1. Реактивы, растворы и приборы:

ячейка Хулла, изготовленная по чертежу 1 (раздел 14) из органического стекла по ГОСТ толщиной (3 – 5) мм или других материалов, не взаимодействующих с электролитом;

катод – полированная пластинка из стали марки 10 по ГОСТ 1050-88 длиной (б0,0 ± 1,5) мм, шириной (45,0 ± 1,5) мм и толщиной (0,4 ± 0,1) мм;

анод – пластина из цинка марки ЦО по ГОСТ 3640-79 длиной (45,0 ± 1,5) мм, шириной (38,0 ± 1,0) мм и толщиной (7,5 ± 2,0) мм. На рабочей стороне пластины с целью увеличения поверхности фрезуются канавки глубиной (1 – 2) мм;

выпрямитель стабилизирующий, выходное напряжение (0 – 30) В, ток до 2А;

бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ ;

вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;

кислота соляная по ГОСТ 3118-77, разбавленная 1 : 2;

кислота азотная по ГОСТ 4461-77, раствор с массовой долей 0,5 %;

цилиндры, мензурки и колбы мерные по ГОСТ 1770-74;

пипетки по ГОСТ .

7.3.2. Проведение анализа

Аппаратуру для электролиза соединяют последовательно. В ячейку Хулла помещают 40 см3 элекгролита, откорректированного по основным компонентам. Катод обезжиривают венской известью, активируют в растворе соляной кислоты и проводят электролиз в течение 10 мин при силе тока 0,4 А. Затем катод промывают водой, нижнюю половину покрытия осветляют в растворе азотной кислоты, еще раз промывают водой и сушат фильтровальной бумагой. Внешний вид цинкового покрытия должен соответствовать таким требованиям:

Виды цинкования металла

Цинкование металла является самым популярным методом, цель которого – защита поверхности металла от негативного влияния, создаваемого коррозией.

Этот метод применяется для многочисленных металлических изделий, к примеру, для железной посуды и деталей промышленных станков, для кузовных элементов автомобилей и канатов из проволоки, для железа в виде листов и телекоммуникационных проводов.

Главным достоинством данного метода является его сравнительно недорогая цена и хорошие показатели эффективности.

Технологический процесс цинкования металла

Технология цинкования металла применима либо на полностью выровненных металлических поверхностях, либо на поверхностях, где имеется небольшой изгиб. Недопустимым условием данной технологии является наличие механических повреждений поверхности.

Технологические требования относительно проведения процесса достаточно просты. Толщина слоя защитного покрытия может быть разной, ее определителем служит время всей рабочей операции и температура, при которой совершается процесс.

При этом, показатель толщины не превышает 1,5 мм.

Процесс цинкования металла направлен на защиту от нежелательного влияния окисления. Для многих материалов, к примеру, алюминия, цинка и прочих, свойственно подвергаться окислению, просто находясь в воздушной среде.

Тогда на их внешней поверхности возникает довольно плотная пленка, в основе которой – соединения металла, подвергшегося окислению. Данная плотная оболочка является надежной защитой от дальнейшего проникновения окисления внутрь материала.

Железу эти свойства не характерны, потому окисление со временем может полностью уничтожить структуру материала. Чтобы уберечь железо и проводится цинкование.

Методы цинкования металла могут быть разными. В принципе, действие цинкования аналогично с защитой, образующейся от процесса лужения. Лужение проводится под действием другого материала – олова.

Отличие этих двух процессов заметно лишь в случае, когда повреждается внешняя пленка, оберегающая железо.

Лужение при механических или иных видах повреждений менее эффективно, так как оба материала являются не вполне надежной гальванической парой.

Виды цинкования металла — это методы нанесения покрытия, образующего надежную защитную пленку, состоящую из цинкового слоя. Современные технологии предусматривают наличие шести видов цинкования. Каждый из них отличается временем операции, свойствами, применяемым оборудованием и толщиной образующейся цинковой пленки.

Все классы цинкования металла достаточно легко перечислить. Цинкование может быть: газодинамическим, горячим и холодным, диффузионным, гальваническим. Также е перечню причисляется метод шоопирования.

Шоопирование представляет собой обработку цинком, применяемым в расплавленном виде. При этом, на поверхность металла расплавленный цинк напыляется с применением специального пистолета. В газодинамическом методе слой наносится с помощью сверхзвукового потока.

Гальваническое цинкование металла — метод, проводимый в специальном барабане. Именно здесь запускается электрохимический процесс.

В результате воздействия гальванического цинкования металлическая поверхность приобретает белый, голубой или радужный оттенок. Иногда возможен эффект создания матовой поверхности белого цвета.

Такая пленка преимущественно наносится в декоративных целях, потому что сам слой имеет ничтожно малую толщину. При этом, основные адгезионные свойства довольно слабы.

Термодиффузионное цинкование металла — метод, осуществляемый под воздействием высоких температур. Температура подбирается соответственно марке стали, типа заготовки и прочих условий.

Весь процесс занимает по времени от 1,5 до 3 часов, зависимо от того, какая при этом используется цинковая смесь, а также какая мощность у самой установки. Это цинковое покрытие имеет собственные преимущества, основным из которых является получение самой высокой твердости.

Характерно, что при использовании данного метода, рабочая поверхность требует минимальной подговки перед началом процесса.

Горячее цинкование металла — метод, при котором металлические изделия окунаются в специальную ванну, где находится предварительно расплавленный цинк. Температура проведения операции составляет до 460 градусов Цельсия.

В результате способа горячего цинкования металл приобретает замечательный адгезионные свойства, повредить которые не под силу незначительным трещинам или царапинам.

Данный метод имеет низкую себестоимость, потому является одним из наиболее распространенных.

Холодное цинкование металла — наиболее легкий метод в отношении предварительной подготовки материала. Весь процесс заключается в том, что на поверхность металла наносятся специальные грунтовки или красители.

Особенность таких покрытий в составе, так как он включает в себя около 98% цинковой пудры. В результате применения холодного метода цинкования металла, последний приобретает такое качество, как привлекательность внешнего вида.

Также возникает гарантия надежной защиты от коррозии на достаточно продолжительный период времени.

Оборудование для цинкования металла может быть разным – все зависит от выбранного для проведения процесса метода. Стоит заметить, что процесс не канцерогенен, потому вполне подходит для проведения в любых производственных помещениях. Специальной подготовки, помимо установки оборудования, при этом не понадобится.

Метод горячего цинкования, прекрасно справляющийся с обеспечением металлической поверхности защиты от коррозии, является наиболее оптимальным по сравнению с другими способами относительно стоимости проведения.

Именно этот метод наиболее часто используется различными промышленными предприятиями. Для его осуществления необходимо такое оборудование, как ванна для цинкования металла. Размеры данного оборудования могут быть разными. Именно от них зависит ограничение, выдвигаемое к размерам обрабатываемых изделий.

галванине хемия»

, LT-2021 Вильнюс, Литва

неосветленное покрытие — желтовато-серое, блестящее на всем катоде;

осветленное покрытие — светлое блестящее; на левом краю катода (при высоких плотностях тока) допускается более темная полоса с вертикальными линиями шириной не более 10 мм; на правом краю (при низких плотностях тока) — матовая полоса шириной не более 4 мм.

Темное матовое покрытие на всей пластинке, а также пригар при плотности тока более 8 А/дм2 свидетельствует о недостаче добавки и (или) малой концентрации щелочи. Сильный блеск (пригар) пластинки при высоких плотностях тока является результатом недостатка добавки в электролите.

8.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И КОРРЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА
8.1.
Основные компоненты
Приготовленный вышеописанным образом электролит готов к применению. После работы электролита в течение нескольких дней, т. е. после прохождения (5 – 10) А · час электричества через 1 дм3 электролита, несколько повышается блеск покрытия, и выход цинка по току увеличивается примерно на 1 %.

Корректирование электролита проводят по данным анализа. Периодичность проведения анализа электролита цинкования зависит от степени загруженности ванны. При ежедневной непрерывной работе ванны цинкования рекомендуется проводить определение цинка и добавки ежедневно, а гидроокиси натрия – 2 раза в неделю.

Во время эксплуатации электролита необходимо поддерживать оптимальное содержа­ние цинка. Этого можно достичь таким образом.

В ванну помещают обыкновенные анодные корзины из мягкой стали, наполненные цинковыми шариками. Удобнее повесить их на анодную штангу, но обязательно от нее изолировать. Растворение цинка происходит только химически. Для поддержания оптимального содержания цинка число корзин необходимо тщательно контролировать. Следует иметь ввиду, что при нахождении ванны цинкования в нерабочем состоянии происходит накопление цинка в электролите из-за химического растворения анодов. В зависимости от количества цинковых анодов в ванне и содержания едкого натра в электролите за сутки содержание цинка может вырасти на (0,2 — 0,5) г/дм3. Поэтому в нерабочее время ванны из нее необходимо извлечь цинковые аноды.

В больших установках рекомендуется иметь отдельную емкость для растворения, в которую помещаются цинковые шарики в стальных корзинах. Затем раствор при помощи насоса через фильтр подается в рабочую ванну. Тогда необходимо регулировать подачу раствора до получения стабильной концентрации цинка. В таком случае циркуляция применяется только во время процесса нанесения цинка. В нерабочее время цинковые шарики из емкости удалять ненадо.

Если по каким-либо причинам содержание цинка в электролите уменьшается до 6 г/дм3, и необходимо срочно восстановить нормальную работоспособность электролита, проводят его корректирование концентратом такого состава:

окись цинка – 93 г/дм3

едкий натр – 375 г/дм3.

Особенности анодного процесса в различных электролитах цинкования

Ещё про цинкование >>

• Предприятия, предлагающие цинкование
• Книга «Цинкование. Техника и технология»
• Цинкование загрязнённых резьбовых изделий
• Особенности анодного процесса в различных электролитах цинкования
• Поведение анодов в различных электролитах цинкования
• Методика определения выхода по току (ВТ) цинка

Для получения качественных цинковых покрытий необходимо соблюдение всех рекомендаций, указанных в технологических инструкциях и регламентах предприятия — от входного контроля деталей, поступающих на гальваническую обработку, до складирования готовой продукции. Естественно, что несоблюдение требований к проведению анодного процесса, который является неотъемлемой частью всей технологии, может оказать решающее влияние на качество получаемых покрытий. Как и в других гальванических технологиях, анодные процессы при цинковании деталей из различных типов электролитов имеют свои особенности, которые следует учитывать при проектировании основного технологического и вспомогательного оборудования, а также при эксплуатации электролитов.

Рассмотрим некоторые особенности анодных процессов трех наиболее распространенных в промышленности типов электролитов цинкования — цианидного, щелочного цинкатного и слабокислого, типичные составы которых приведены в табл.1. В общем случае основные требования к работе растворимых анодов, можно сформулировать следующим образом. Аноды должны:

• работать в устойчивом растворимом состоянии, без образования на поверхности солевых и других пассивирующих пленок;
• обеспечивать в период эксплуатации и простоя электролита концентрацию в нем ионов металла в оптимальном интервале;
• равномерно растворяться по поверхности, сводя к минимуму выкрашивание (шламования) металла;
• за счет геометрических размеров, конфигурации и расположения относительно покрываемых деталей способствовать наиболее равномерному по толщине распределению осаждаемого металла на поверхности деталей.

Для поддержания постоянной концентрации ионов цинка в электролите необходимо, чтобы скорость поступления в электролит ионов металла за счет растворения анодов компенсировала скорость его расхода на осаждение покрытия и на унос электролита с деталями и на технологической оснастке (подвесках, барабанах, колоколах).
Табл.1. Составы некоторых типичных электролитов цинкования

Компонент, г/л	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3
Цинк хлористый	—	—	60-100
Аммоний хлористый	—	—	200-220
Борная кислота	—	—	10-20
Оксид цинка	25-30	10-12	—
Едкий натр	60-90	100-120	—
Цианистый натрий (общ.)	30-50	—	—
Температура, °С	18-30	18-30	18-30
pH	—	—	4,5-5,5
Катодная плотность тока, А/дм2	0,5-3,5	0,5-3	0,5-1,5

Составы электролитов приведены без специальных блескообразующих и других добавок.

Особенность эксплуатации цинковых анодов связана с низкой термодинамической устойчивостью металлического цинка в коррозионно-активных средах, к которым относятся все электролиты цинкования. Вследствие этого цинк растворяется (корродирует) при погружении в электролит даже в отсутствие анодного тока. Поскольку этот процесс протекает самопроизвольно, уменьшить его скорость в условиях действующего производства практически невозможно. Скорость саморастворения

цинка не зависит от величины анодной плотности тока, но зависит от рН, температуры электролита, а также от природы и концентрации веществ, входящих в состав раствора. Это свойство металлического цинка приводит к постепенному накоплению ионов цинка в растворе, что является нежелательным.

Скорость электрохимического (под воздействием тока) растворения зависит от анодной плотности тока, рН, температуры и состава электролита. Очевидно, что чем ближе величины катодного (ВТк) и анодного (ВТа) выходов по току, тем легче будет обеспечивать поддержание необходимой концентрации ионов цинка в электролите.

Наиболее простыми, с этой точки зрения, в эксплуатации являются слабокислые электролиты цинкования на основе хлористых солей калия или аммония, в которых применяются только растворимые цинковые аноды. В этих электролитах ВТа практически равен 100%, в то время как ВТк составляет 92-95%. Баланс по концентрации ионов металла достигается за счет уноса электролита и последующего добав-ления в электролит воды. На производстве не представляет больших трудностей определение необходимого соотношения катодной и анодной поверхностей для стабильной работы электролита. В этом случае электролиты в процессе эксплуатации в основном не корректируют солями цинка. Величина рН электролитов близка к нейтральной (4,5-6,0) и, несмотря на высокую концентрацию коррозионно-активных ионов хлора, скорость саморастворения цинковых анодов весьма низка.

В щелочных цианидных электролитах ВТа близок к 100%. При этом ВТк в рабочем интервале плотностей тока составляет 60-80%. В этих электролитах также происходит саморастворение цинковых анодов, хотя и не с такой высокой скоростью, которая должна была бы соответствовать высокой щелочности (рН> 13) раствора. Во многих случаях поддержание оптимальной концентрации цинка достигается за счет уноса электролита с деталями (при большой производственной программе). Тем не менее, при эксплуатации цианидных электролитов следует тщательно контролировать концентрацию ионов цинка и вынимать аноды во время простоя ванны. Прежде всего, это относится к электролитам с низкой концентрацией ионов цинка.

Наиболее заметная разница в скоростях расхода и поступления ионов цинка наблюдается в бесцианидных щелочных цинкатных электролитах. Если цинковые аноды работают в устойчивом растворимом состоянии, то ВТа практически равен 100%. Кроме того, в растворах, содержащих высокую концентрацию свободной щелочи, происходит интенсивное саморастворение цинка (анодов). Учитывая, что ВТк, как правило, составляет 50-70%, очевидно, что удержать концентрацию ионов цинка в сравнительно узком диапазоне (например, 6-10 г/л) без применения специальных технических решений, очень трудно. Поэтому, в процессе эксплуатации цинкатных электролитов в них постоянно повышается концентрация цинка. Следует отметить, что иногда в автоматических линиях с высокой производительностью при обработке сложнопрофилированных деталей на подвесках или мелких деталей насыпью в барабанах, достигается стабилизация содержания цинка за счет большого уноса раствора и последующего добавления в ванну воды.

Перечисленные выше особенности анодного поведения цинковых анодов в различных электролитах цинкования определяют специфику организации и контроля анодного процесса, а также вероятные проблемы, возникающие при эксплуатации.

Одной из наиболее часто встречающихся проблем при работе с растворимыми анодами является солевая пассивация их поверхности. При растворении анода концентрация ионов металла в слое электролита непосредственно у поверхности анода, практически всегда выше, чем в объеме электролита. Образующиеся ионы цинка (в общем случае Zn→Zn2+ + 2e-

) должны отводиться (диффундировать) от поверхности электрода вглубь раствора. Если по какой-либо причине, в процессе электролиза реализуется завышенная анодная плотность тока, скорость образования ионов цинка может быть значительно выше скорости их диффузии от анода вглубь раствора. В том случае в прианодном слое раствора происходит повышение концентрации ионов металла и через некоторое время достигается предельная растворимость солей цинка. Некоторая часть образующихся мелкодисперсных твердые частиц соединений (солей) цинка адсорбируется на поверхности анода. В результате через некоторое время на поверхности анода образуется плотная солевая пленка, которая затрудняет ионизацию цинка, т.е. активная в начале электролиза поверхность цинкового анода переходит в пассивное (нерастворимое) состояние.

Для слабокислых электролитов такое явление встречается сравнительно редко. Это связано с тем, что растворимость хлористых или сернокислых солей цинка очень высока. Кроме того, в этих электролитах цинк, как правило, находится в виде простых (гидратированных) ионов, подвижность которых, а, следовательно, и скорость диффузии (отвода) от поверхности анода высока.

В щелочных цианидных и цинкатных электролитах возможность образования солевых пассивных пленок значительно выше. Во-первых, это связано с тем, что образующиеся ионы цинка сначала образуют растворимый устойчивый комплекс, например Zn(CN)42- или Zn(OH)42- и только затем, отводятся в глубь раствора. Во-вторых, растворимость комплексных солей цинка типа Na2[Zn(CN)4] или Na2[Zn(OH)4] значительно ниже, чем простых солей. Кроме того, подвижность больших по размеру комплексных анионов также мала. Все это и обусловливает высокую вероятность образования нерастворимых солевых пленок на поверхности цинковых анодов в этих электролитах.

Растворимость комплексных солей металла зависит не только от концентраций иона металла и комплексообразующего реагента (лиганда), но и от соотношения их концентраций в растворе. Другими словами, комплексные соли могут существовать в растворимом состоянии только при наличии определенного избытка комплексообразующего реагента.

В цианидных электролитах нормальная работа цинковых анодов зависит от концентрации OH- и в несколько меньшей степени от концентрации CN-. Поэтому, при недостаточной концентрации этих комплексообразующих компонентов на поверхности цинкового анода быстро образуется плотная солевая пленка, состоящая, в основном, из нерастворимых гидроксидных соединений цинка.

В щелочных цинкатных электролитах для нормального протекания как катодного, так и анодного процессов, соотношение концентрации ZnO/NaOH рекомендуется поддерживать в интервале от 1:8 до 1:12 (оптимально 1:10). При недостаточной концентрации щелочи часть образующихся ионов цинка в прианодном слое электролита образует нерастворимые формы гидроксидных соединений, которые образуют на поверхности анода плотную пассивную пленку.

Таким образом, в комплексных щелочных электролитах цинкования необходимо тщательно поддерживать не только определенную концентрацию каждого компонента, но и их соотношение в растворе. Например, если концентрация NaOH в цинкатном электролите находится в оптимальном интервале, а концентрация ионов цинка в процессе эксплуатации возросла, то изменилось соотношение их концентраций. В результате в прианодном слое электролита начинает не хватать ионов ОН- для растворения образующегося цинкатного комплекса, и поверхность анода постепенно покрывается пассивной пленкой.

Причиной образования солевых пассивационных пленок на цинковых анодах может также являться слишком высокая анодная плотность тока. В этом случае скорость образования ионов цинка может быть настолько высока, что, несмотря на оптимальные концентрации комплексообразующих веществ и металла в объеме щелочных электролитах или высокую растворимость солей в слабокислых электролитах, в прианодном слое электролита будут образовываться нерастворимые соединения, пассивирующие поверхность анода.

Другой причиной солевой пассивации цинковых анодов является накопление карбонатов в щелочных электролитах, поступающих из воздуха. При концентрации карбонатов 60-80 г/л (которые, кстати, при такой концентрации ухудшают качество цинковых покрытий) возможна кристаллизация карбонатных соединений натрия и цинка различного состава на поверхности анода.

Необходимо отметить, что солевая пассивация даже небольшой части поверхности анодов весьма опасна для нормального проведения технологического процесса и получения качественных цинковых покрытий. В этом случае происходит уменьшение активной поверхности (на которой происходит нормальное растворение металла). Поскольку сила тока на ванне в процессе эксплуатации не изменяется, уменьшение активно растворяющейся поверхности анода приводит к увеличению анодной плотности тока. Скорость растворения металла начинает превышать скорость отвода ионов вглубь раствора, и создаются дополнительные условия для образования нерастворимых соединений металла и пассивации поверхности.

Пассивация растворимых анодов приводит не только к уменьшению скорости поступления ионов цинка в электролит и нарушению его оптимальной концентрации. Поскольку солевая пленка не является проводником, на ваннах (особенно барабанного и колокольного типов), начинает возрастать напряжение. При этом из-за высокого сопротивления часть электроэнергии расходуется на образование тепловой энергии и электролиты начинают разогреваться. Повышение температуры большинства электролитов цинкования более 30-35 °С приводит к ухудшению качества (блеска) покрытий и снижению рассеивающей способность электролитов по металлу.

Другой проблемой является то, что образующиеся мелкодисперсные нерастворимые соединения не только адсорбируются на поверхности анода, но и находясь в объеме электролита, могут включаться в состав цинкового покрытия на деталях. Мелкодисперсные частицы очень долго не осаждаются на дно. При этом ухудшаются не только декоративные, но и основные функциональные свойства цинковых покрытий — защита стали от коррозии. В частности на поверхности неметаллических включений не образуется пассивная пленка в хроматных или фосфатных растворах, увеличивается ее пористость, снижается коррозионная стойкость и защитный эффект.

Завышенная анодная плотность тока приводит не только к солевой пассивации анодов. Известно, что анодное растворение металлов происходит неравномерно по поверхности. Наиболее интенсивно растворение происходит по границам зерен металла. На равномерность растворения оказывают влияние также химический состав анодов (примеси других металлов) и микрогеометрия (шероховатость) поверхности анода и другие факторы. Неравномерная скорость растворения приводит к тому, что отдельные небольшого размера кусочки металла, не успев раствориться, выпадают из структуры металла. Это называется выкрашиванием или шламлением анодов. Крупные частицы достаточно быстро оседают на дно ванны, а очень мелкие могут длительное время находиться во взвешенном состоянии в растворе и включаться в состав катодного покрытия. Часто это проявляется в том, что поверхность цинкового покрытия становится шероховатой, хотя и блестящей. Выкрашивание анодов приводит к увеличению непроизводительных потерь цветного металла.

Конечно, для предотвращения попадания твердых частиц в электролит, можно применять анодные чехлы из химически стойкой (желательно полипропиленовой) ткани. Естественно, что через некоторое время чехлы забиваются шламом и их необходимо периодически чистить или менять. В противном случае будет повышаться электрическое сопротивление и возрастать напряжение на гальванической ванне. В этой связи следует подчеркнуть особую роль фильтрующих установок, которые постоянно или периодически очищают электролиты от неизбежно накапливающихся механических примесей. Кроме того, при непрерывной фильтрации (2-3 объема в час) происходит перемешивание электролита. Перемешивание, благоприятно влияя на катодный процесс, способствует также ускорению отвода образующихся ионов цинка от поверхности анодов, снижая вероятность образования нерастворимых соединений.

Важным технологическим показателем является соотношение катодной и анодной поверхностей в гальванической ванне. В случае применения только растворимых анодов, их рабочая поверхность определяется, прежде всего, допустимой величиной анодной плотности тока, при которой цинк работает в устойчивом растворимом состоянии. Рассчитывая требуемую силу тока для осаждения качественных цинковых покрытий, следует иметь в виду, что сторона анодной пластины, обращенной к стенке ванны, работает как растворимый анод не более, чем на 30% от этой поверхности.

Как правило, для всех электролитов цинкования рекомендуется соотношение между покрываемой поверхностью и поверхностью растворимых анодов (Sк:Sа) в диапазоне от 1:1 до 1:1,5.

В тоже время, наиболее стабильная работа цинковых анодов в слабокислых и щелочных электролитах соответствует 1-1,5 А/дм2. Если расчетная величина поверхности анодов большая и их нельзя разместить в гальванической ванне, применяются насыпные аноды в виде нарубленных по форме кубиков цинковых пластинок или, что предпочтительнее — в виде шариков. Они насыпаются в гофрированные корзинки из титана и размещаются на анодных штангах. Размеры и количество титановых корзин определяются геометрическими размерами ванны, типом и размером гальванического оборудования (подвески, барабаны и др.), конфигурацией деталей. Часто насыпные аноды применяют в ваннах барабанного и колокольного типов, в которых площадь обрабатываемой поверхности деталей большая.

Особый случай организации анодного процесса имеет место для щелочных цинкатных электролитов. Поскольку в этих электролитах трудно обеспечить постоянную концентрацию цинка в процессе эксплуатации электролитов, для поддержания баланса необходимо применять или только нерастворимые аноды, или заменять часть цинковых анодов на нерастворимые. Наиболее приемлемым материалом для этих целей является низкоуглеродистая сталь (например, Ст3) или никель. Иногда на стальные пластины гальваническим способом наносят никелевое покрытие толщиной 15-20 мкм. Это связано с тем, что углеродистая сталь и никель хорошо пассивируются в щелочных средах и не растворяются даже при использовании их в качестве анода. Не рекомендуется применение высоколегированных хромоникелевых сталей, так как в процессе эксплуатации происходит растворение хрома и загрязнение электролита. Очистка от ионов Cr(VI) электролитов цинкования очень затруднена. При электролизе на нерастворимых анодах протекает реакция выделения кислорода:

Нерастворимые аноды в щелочных электролитах цинкования могут применяться в различных вариантах. Возможно применение только нерастворимых анодов. В этом случае необходимо очень часто производить корректировку электролита по цинку. Для корректировки, как правило, отбирают некоторый объем электролита и растворяют в нем расчетное количество окиси цинка (ZnO). Можно, если позволяет расход других компонентов, растворять ZnO в растворе NaOH в отдельной емкости и, затем, вводить в электролит. Однако эти способы не всегда удобны, так как требуют точного расчета количества ZnO, которое может быть растворено в электролите без образования нерастворимых соединений.

Часто порошок оксида цинка засыпается непосредственно в ванну цинкования. Следует иметь ввиду, что при таком способе корректировки, часть порошка не растворяется и присутствует в электролите виде взвешенных частиц. После таких корректировок требуется фильтрация раствора, но даже и в этом случае качество покрытий, как правило, ухудшается, а электролит необходимо прорабатывать под током для восстановления его свойств.

Достаточно распространенным вариантом использования нерастворимых анодов являются их периодическое завешивание (вместо растворимых анодов). По прошествии некоторого времени, при понижении концентрации ионов цинка до необходимого значения, производится обратная замена. Возможно и одновременное использование растворимых и нерастворимых анодов. Соотношение поверхности катода и анодов остается от 1:1 до 1:1,5. Отношение площади поверхности растворимых и нерастворимых анодов подбирается для каждого производства в зависимости от условий эксплуатации электролитов и на основании данных систематического химического анализа, определяющего скорость поступления и расхода цинка в электролите.

В цианидных электролитов цинкования применять нерастворимые аноды рекомендуется только в случаях крайней необходимости, когда другие меры не позволяют предотвратить накопление цинка в электролите. Это связано с тем, что на нерастворимых анодах происходит разрушение (окисление) одного из главных компонентов электролита — цианид-иона. Поэтому, при работе с нерастворимыми анодами следует чаще контролировать и корректировать электролита содержание NaCN в электролите. Применение нерастворимых анодов целесообразно при селективной очистке электролитов от металлов-примесей проработкой на низких плотностях тока.

При электроосаждении цинка из щелочного цинкатного электролита на нерастворимых анодах происходит интенсивное выделение газообразного кислорода. Учитывая, что на катоде выделяется водород (ВТZn

60-80%), в рабочей зоне гальванической ванны над раствором образуется большое количество аэрозолей, содержащих высокую концентрацию щелочи. В этом случае для обеспечения нормальных условий труда необходимо увеличить скорость отсасывания воздуха через бортовую вентиляцию. Необходимо также проверить соответствие производительности фильтрующих элементов, очищающих кислотнощелочные воздушные выбросы, увеличившемуся выносу загрязнителей в атмосферу.

В настоящее время для щелочных цинкатных электролитов чаще предлагается применять только нерастворимые аноды, а для корректировки по цинку использовать специальные установки — генераторы цинка, находящиеся вне ванны цинкования.

Харламов В.И.

Дополнение в статье Окулова «Поведение анодов в различных электролитах цинкования»

галванине хемия»

, LT-2021 Вильнюс, Литва

Охлажденный концентрат медленно, при интенсивном перемешивании электролита вводят в ванну. Если содержание едкого натра в электролите до введения концентрата было достаточным, то в течение некоторого времени корректирование щелочью не проводится.

В барабанных установках анодные корзины должны иметь хороший контакт с анодной штангой. Происходит анодное и химическое растворение цинка. При интенсивной работе на барабанных установках в результате большого уноса электролита барабанами анодное и химическое растворение не может поддерживать необходимое содержание цинка. Поэтому корректирование электролита концентратом в барабанной ванне должно проводиться регулярно.

Корректирование электролита щелочью проводится по результататм анализа путем медленного добавления охлажденного раствора гидроокиси натрия, содержащего (300 – 400) г/дм3 щелочи, при интенсивном перемешивании электролита.

8.2.
Блескообразующая добавкаA1-DE
Для поддержания работоспособности электролита цинкования необходимо его регулярно корректировать блескообразующей добавкой. Добавка расходуется при электролизе и за счет выноса. Учитывая средний вынос и расход добавки при электролизе, средняя норма корректирования составляет (1 – 2) дм3 на 10000 А · час. Точную норму расхода блескообразующей добавки необходимо установить на основе эксплуатационных данных ванны в течение нескольких месяцев, т. к. расход зависит от плотности загрузки ванны, интенсивности эксплуатации, плотности тока, конфигурации деталей, уноса электролита и других факторов. Корректирование добавкой проводят не реже, чем после прохождения 4 А · час/дм3.

Корректирование блескообразующей добавкой до установления точной нормы ее расхода необходимо проводить на основе испытаний в ячейке Хулла.

8.3.
Очиститель А1-ЕК
Корректирование очистителем А1-ЕК проводится только при введении новой порции гидроокиси натрия. На 1000 г гидроокиси добавляется (160 –240) см3 очистителя.

Следует избегать передозировки очистителя. Это приводить к значительному уменьшению выхода по току.

8.4.
Фильтрация электролита
Для удаления механических примесей рекомендуется проводить непрерывную фильтрацию электролита. Если отсутствует стационарная фильтровальная установка, периодичность фильтрации зависит от загруженности ванны, наличия или отсутствия анодных мешков и качества очистки деталей перед цинкованием и может колебаться в пределах от одной фильтрации в день до одной фильтрации в несколько месяцев.

9.
ВРЕДНЫЕ ПРИМЕСИ
9.1.

Ионы тяжелых металлов не оказывают существенного влияния на работу электролита. При попадании солей этих металлов в электролит образуются труднорастворимые гидроокиси тяжелых металлов, которые выпадают в осадок. Необходимо лишь отфильтровать выпадающие в осадок гидроокиси, т. к. их присутствие в электролите может создать шероховатость покрытия.

Гальваническое цинкование

При комнатной температуре цинк почти не реагирует с химическими элементами, при нагреве более +225°С скорость окисления критически возрастает. По мере увеличения толщины коррозионной пленки окислительные процессы замедляются. Гальваническое цинкование защищает от коррозии изделия из железа, никеля, меди и прочих металлов.

Виды и технологии цинкования

В настоящее время антикоррозионное цинкование производится несколькими способами. Конкретный метод выбирается с учетом назначения и размеров деталей и технологических возможностей предприятия и наличия оборудования:

1. Холодное цинкование. Процесс покрытия осуществляется в результате электрохимических реакций, адгезия обеспечивается за счет молекулярного притяжения. Для защиты от коррозии поверхности покрываются специальными красками большим процентным содержанием высокодисперсного цинка. Наиболее простотой и доступный метод, имеет широкое распространение во время изготовления товаров народного потребления и металлоконструкций быстровозводимых зданий.
2. Горячее цинкование. По частоте использования располагается на втором месте среди всех способов, а по качеству покрытия занимает лидирующие позиции. Недостатки – большие энергетические потери, вредное влияние на окружающую среду. Подготовленные детали погружаются в специальные ванны с расплавленным цинком, после выдержки вынимаются и оставляются в подвешенном состоянии для удаления излишков и остывания.
3. Гальваническое цинкование. Технические параметры отвечают требованиям ГОСТ301-86, толщина покрытия до 30 мкм. Во время процесса цинк переходит из анода на поверхность изделия, для придания заданных свойств для покрытия применяются различные по химическому составу электролиты. Недостаток метода – сложность очистки технологических составов.
4. Газо-термическое цинкование. Один из сложных методов, цинк расплавляется в нагретом газовом потоке и направляется на поверхность обрабатываемых деталей. Используется для обработки элементов промышленного назначения с большими линейными размерами. Осадки пористые, для увеличения защиты от коррозионных процессов требуется дополнительное покрытие слоя цинка.
5. Термодиффузионное цинкование. Один из разновидностей горячего цинкования. Покрытие происходит за счет проникновения атомов цинка в сталь, образуется сложная структура железоцинкового сплава. Преимущества: детали обрабатываются в замкнутых пространствах, что минимизирует вредное воздействие на окружающую среду, покрытие ровное без микропор, толщина нанесения цинкового покрытия колеблется в широких пределах.

галванине хемия»

, LT-2021 Вильнюс, Литва

При попадании в электролит какой-либо устойчивой комплексной соли тяжелого металла [хрома (VI) > 5 мг/дм3, меди > 10 мг/дм3, железа (II) > 10 мг/дм3], вызывающей ухудшение качества покрытия, необходимо провести проработку электролита током. Время и режим проработки устанавливают на основе испытаний в ячейке Хулла.

Наибольшую опасность представляет хром (VI): при его содержании в электролите более 5 мг/дм3 получается черное покрытие при низких и средних плотностях тока и наблюдается обильное газовыделение на катоде. Возможность удаления хрома путем проработки током необходимо проверить в ячейке Хулла и, если она эффективна, проработать электролит током, как это указано в разделе 5.2.

Если проработка током неэффективна, то необходимо провести очистку электролита от хрома таким образом. По поверхности электролита рассыпают (0,1 – 0,4) г/дм3 гидросернистокислого натрия (Na2S204 · 2Н2О) и перемешивают его сжатым воздухом в течение 30 мин. Затем добавляют (0,2 — 0,8) г/дм3 трехлористого 6-водного железа по ГОСТ 4147-74 в виде 2 %-ного раствора. Электролит перемешивают сжатым воздухом 30 мин и фильтруют. Точное количество трехлористого железа и гидросернистокислого натрия устанавливают на основе данных, полученных в ячейке Хулла.

В процессе работы ванны цинкования возможно ее загрязнение органическими примесями, которые могут попасть случайно или заноситься с деталями из ванн обезжиривания и травления. Очистка от органических примесей проводится при помощи активного угля марки БАУ по ГОСТ 6217-74, марки ОУ-Э по ТУ 0 (или других марок, подходящих для этох цели). В электролит вводят (1 – 5) г/дм3 активного угля, перемешивают сжатым воздухом в течение (2 – 5) часов и дают электролиту отстояться в течение (5 – 10) часов. Затем электролит фильтруют и корректируют добавкой на основе испытаний в ячейке Хулла.

Вследствие контакта электролита с воздухом происходит образование углекислого натрия. Углекислый натрий не является вредной примесью, пока его содержание не достигнет (70 – 80) г/дм3. Практически при нормальной эксплуа­тации ванны цинкования и при производительности электролита (5 – 10) м2 в год на 1 дм3 электролита накопление углекислого натрия до такой концентрации не происходит из-за уноса электролита деталями.

При содержании углекислого натрия свыше 80 г/дм3 может появиться шероховатость покрытия. На пластинке в ячейке Хулла появляется “пригар” при плотностях тока выше 8 А/дм2, который не исчезает после корректирования электролита. При корректировании такого электролита добавкой и щелочью происходит образование мути.

Для удаления карбонатов необходимо охладить электролит до температуры (5 – 10) °С и выдержать его в охлажденном состоянии (24 – 48) часов. При этом карбонаты выпадают в осадок. После этого электролит декантируют или фильтруют, а осадок растворяют в воде и сбрасывают в сточные воды. При проведении очистки от карбонатов возможна потеря до 30 % электролита.

Способы цинкования металла

Покрытие вместе с металлом образует гальваническую пару, где цинк по сравнению со сталью имеет большую степень электроотрицательного заряда. Соответственно, коррозии подвергается цинк, а реакции стали практически отсутствуют. Антикоррозийная защита металла будет держаться, пока цинковое покрытие не разрушится.

Существует несколько технологий цинкования. Некоторые технологии допускают оцинковку своими руками с получением приемлемого по качеству результата.

Существуют следующие способы цинкования металла:

• холодный;
• горячий;
• гальванический;
• термодиффузионный;
• газотермический.

При применении стальных конструкций, на поверхность которых нанесен слой цинка, нужно помнить, что их нельзя подвергать сильным механическим воздействиям, поскольку защитное покрытие из металла отличается высокой хрупкостью и может разрушиться.

Рассмотрим разные виды цинкования металла.

Способ горячей оцинковки

Горячее цинкование металла позволяет добиться максимального качества изделий и обеспечить их долговечность. Этот метод имеет ключевой недостаток — его реализация подразумевает использование химических реагентов для обработки поверхности, а процедура выполняется в расплавленном цинке.

Горячий метод оцинковки стали включает подготовку поверхности изделия и собственно процедуру покрытия металла цинком.

Шаги для подготовки обрабатываемой поверхности:

• очищение;
• обезжиривание;
• нанесение кислотных растворов;
• промывка и флюсование;
• просушивание поверхности.

Недостаток этого способа: размеры изделий ограничиваются габаритами ванны с расплавленным цинком. Такой способ практикуется на крупных производственных мощностях при работе с опорами ЛЭП, строительными лесами или мачтами освещения.

Способ подразумевает большие трудозатраты и использование сложного оборудования, поэтому для домашних условий не подходит.

Холодное цинкование стали

Технология холодного цинкования заключается в нанесении на поверхность изделия цинкосодержащей смеси, например, цинконола. Наносить ее нужно валиком или кисточкой.

Если нужно покрыть конструкции сложной формы или труднодоступные места, то можно использовать краскопульт. Благодаря специальным составам на поверхности образуется защитный слой, состоящий более чем на 90 процентов из цинка.

Этот способ оцинковки единственно приемлем для обеспечения антикоррозийной защиты конструкций, которые иным способом оцинковать невозможно. Например:

• смонтированные трубы;
• элементы ж/д путей;
• опоры линий электропередач и прочие конструкции в стационарном или смонтированном варианте.

Оцинковка изделий из стали холодным методом выполняется в широком температурном диапазоне, сформированное покрытие имеет высокую защиту, эластичность, устойчивость к механическим воздействиям и температурным перепадам.

Холодное цинкование имеет свои минусы. Например, сформированное покрытие имеет недостаточно высокую устойчивость к механическим воздействиям, также нужно строго соблюдать технику безопасности, если процедура предусматривает применение органических растворителей.

Гальванический метод оцинковки

С помощью такого цинкования можно регулировать толщину защитного слоя, при этом слой равномерный и обладает высокими декоративными качествами. Металл и цинк во время оцинковки соединяются на молекулярном уровне, покрытие обладает высокой адгезией с основным материалом. На степень адгезии влияет наличие на поверхности окисных и жировых пленок, которые удалить практически невозможно.

Гальваническое цинкование проводится следующим образом:

• конструкция и цинковые пластины помещаются в электролитический раствор, затем к стенке ванны и пластинам подключаются положительный и отрицательный контакты источника тока;
• благодаря разности потенциалов пластины растворяются в электролите, а молекулы цинка оседают на поверхности изделия и образуют однородный защитный слой.

Ключевым преимуществом данного метода является то, что таким способом на поверхности формируется защитный слой, имеющий особые декоративные характеристики. Толщину слоя можно регулировать. Но имеет метод и свои недостатки. В частности, это высокая себестоимость.

Технология термодиффузионного цинкования

Суть метода в том, что деталь вместе с сухой смесью на основе цинка помещается в герметичный контейнер, где создается температура около 2600 градусов. При такой температуре цинк переходит в газообразное состояние, соответственно, процесс диффузного проникновения атомов цинка в поверхностный слой изделия ускоряется. Данная технология цинкования применяется в случаях, когда на поверхности металла нужно сформировать защитный слой толщиной от 15 мкм.

Подготовка металлических изделий для термодиффузионного покрытия цинком не отличается от горячего способа. Преимущества этого способа:

• процесс проходит в герметичном контейнере, соответственно, отличается экологичностью;
• почти целиком отсутствуют поры на защитном покрытии, имеющем высокую адгезию по отношению к поверхности;
• покрытие получает высокую степень защиты;
• сохраняются сложные геометрические формы и параметры изделий, покрытых цинком;
• полученные отходы не нуждаются в специальной утилизации.

Недостатки термодиффузионного способа:

• готовое покрытие не имеет металлического блеска и обладает грязно-серым оттенком;
• низкая производительность;
• цинковая пыль в воздухе во время работы может нанести вред организму;
• цинковое покрытие по толщине неоднородное.

Газотермическое напыление

Газотермический способ цинкования подходит для покрытия цинком объемной детали или листа металла. Его суть в том, что цинк, находящийся в виде сухой смеси либо проволоки, напыляется в составе газовой среды на поверхность обрабатываемого изделия. Технология применяется для нанесения слоя цинка на крупногабаритные изделия, которые иначе обработать невозможно.

Процесс покрытия цинком:

• частицы расплавленного металла наносятся на обрабатываемую поверхность, формируя тонкий слой с чешуйчатой структурой;
• на пористое покрытие наносятся лакокрасочные материалы. Созданный за счет комбинирования слой защищает изделие и позволяет ему долгое время использоваться в условиях высокой влажности, постоянного воздействия пресной или морской воды и других агрессивных средах.

Параметры покрытий из цинка, наносимых перечисленными выше способами, устанавливаются соответствующим ГОСТом. Как уже говорилось, некоторые виды цинкования можно проводить самостоятельно в домашних условиях. Это касается технологии холодного цинкования или электрохимического способа.

Чтобы самостоятельно выполнить оцинковку электротехническим способом, нужно тщательно подготовить поверхность обрабатываемого изделия. Подготовка включает:

• очистку;
• обезжиривание;
• кислотное протравливание;
• промывку под проточной водой.

При выполнении оцинковки своими руками нужно учесть, что на качество и толщину покрытия влияют следующие факторы:

• плотность тока на единицу площади изделия;
• температура электролитического раствора;
• температура электролита;
• геометрия и сложность формы изделия.

Оцинковка металлов позволяет замедлить процесс коррозии изделий. Способы цинкования зависят от условий эксплуатации изделий. Оцинковать материалы можно в домашних условиях.

галванине хемия»

, LT-2021 Вильнюс, Литва

Рабочие, занятые применением добавки, должны быть обеспечены хлопчатобумажной спецодеждой, резиновыми перчатками, защитными очками и соблюдать меры личной гигиены. Анализ добавки и электролита следует проводить в вытяжном шкафу лаборатории.

При попадании добавки на кожу или в глаза необходимо тщательно промыть обильным количеством воды.

Ванны цинкования, места хранения добавки должны быть оборудованы местной и общей приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей чистоту воздуха рабочей зоны, в которой содержание вредных веществ не должно превышать предельно-допустимых концентраций (ПДК).

Источник https://regionvtormet.ru/beton/naznachenie-otsinkovannogo-metalla-i-sposoby-ego-otsinkovki-organizatsiya-protsessa-svoimi-rukami-svoimi-rukami.html

Источник https://miminonino.ru/raboty/plotnost-toka-pri-cinkovanii.html

Источник