В чем преимущества горячего цинкования?

Горячее цинкование, применяемое уже не одно столетие, впервые было открыто во Франции несколько сот лет назад, но промышленное значение этот метод получил в Германии несколько позже.

Применение горячего цинкования в широком масштабе так же, как и признание международного его значения, началось в середине ХХ века, когда промышленное производство стало интенсивно развиваться, и сохранность металлов от атмосферной и электрохимической коррозии стала одной из самых насущных проблем современности.

Неоспоримые достоинства метода

Использование процесса горячего цинкования в международной практике позволило добиться хороших результатов.

Стальные и металлические поверхности всегда нуждаются в защите от воздействия внешних условий, потому что процессы коррозирования ведут к неминуемым ухудшениям состояния, а затем и приводят в негодность любые металлические изделия, если они не покрыты защитным слоем.

Нанесение слоя цинка в этом отношении имеет свои неоспоримые преимущества:

• достаточно простая, и при этом эффективная технология;
• устойчивость к коррозированию, близкая по показателям к нержавеющим сплавам;
• высокая производительность установок, не требующих сложностей в обслуживании;
• тепловодность и проводимость электричества с достаточно высоким коэффициентом;
• способность цинкового покрытия к самовосстановлению, при которой микроповреждения зарастают при оптимальной температуре со скоростью около 2 мм в год;
• отсутствующая надобность, для изделий с цинковым покрытием, в нанесении дополнительных защитных слоев (например, лакокрасочных, нуждающихся в перманентном возобновлении).

Как и в каждый метод обработки металлов, применяемый широкомасштабно, технология цинкования имеет определенные сложности в производстве некоторых специфических процессов. Это нельзя даже отнести к недостаткам метода, скорее, к нюансам его использования.

Не все детали поддаются оцинкованию, потому что не для всех габаритов найдутся производственные ванны. Покрытие не выходит настолько равномерным, чтобы его можно было применять в высокоточном производстве там, где значение размера учитывается в миллиметрах и менее. Эстетическая составляющая уступает деталям, покрытым красками и лаками в декоративности.

Поверхность цинкуемого изделия приобретает матово-серый цвет или некоторые его разновидности.

Горячее цинкование метизов предполагает в гайках защиту резьбы транспортировочной сказкой, и еще некоторых специфических тонкостей, а сварочные процессы осуществляются на оцинкованных поверхностях с определенными сложностями.

Технология производственного процесса при всей её относительной несложности требует определенного оборудования, энергетических затрат и специальных знаний. Однако все эти мелкие недочеты не уменьшают значимость того факта, что покрытие цинком, нанесенное на металлическое изделие, обладает высокотехничными свойствами и обеспечивает предохранение металла от коррозии на длительный срок.

Практические тонкости и основная технология

Для осуществления процесса необходимо специальное оборудование для горячего цинкования. На промышленном производстве все процессы выполняются с использованием поточных линий, однако возможно и обустроить цех горячего цинкования собственными руками.

Согласно существующему ГОСТу все процессы оцинкования проводятся с соблюдение определенных технологий и температурных режимов, и состоят из следующих этапов:

• Удаление с поверхности металла посторонних загрязнений. Это обезжиривание, при котором снимаются пятна жира и синтетических соединений, приводящих к расслоению нанесенного слоя цинка по окончании процесса.
• Протравливание поверхности металла. Осуществляется с помощью специальных соединений, чаще – соляной кислоты для удаления с поверхности ржавчины и окалины.
• Флюсование. На поверхности обрабатываемого изделия создается однородная защитная пленка, на которую оптимально накладывается слой цинка.
• Погружение деталей в расплав. Процесс проходит в специальной ванне (обычно, керамической), в барабане, вращение которого обеспечивает равномерность и однородность наносимого покрытия.

После обезжиривания и протравливания в обязательном порядке проводится промывка, позволяющая удалять с поверхности следы составов, очищавших поверхность перед последующим этапом обработки.

В промышленных условиях все это делает высокотехнологичная поточная линия, которая снабжена установкой, удаляющей из воздуха вредные испарения (промышленной вентиляцией), и системой приспособлений для просушки обработанных поверхностей на каждом последующем этапе.

В зависимости от размеров ванны горячего цинкования, поточная линия может обрабатывать большие и средние по величине металлические изделия. В домашних условиях наносить покрытие на метизы, крепежные детали и мелкие хозяйственные изделия можно путем их погружения в небольшие емкости.

Толщина покрытия и его однородность, в значительной мере обеспечиваются мощностью и функциональностью барабана, который вращается при осуществлении процесса поточной линией.

При этом профессиональная подготовка требуется только от наладчика, следящего за исправностью поточной линии, а от подготовленности и сообразительности работника на поточной линии мало что зависит.

С помощью скорости барабана, в котором находятся детали, обеспечивается надежность того, что покрытие деталей будет необходимой толщины и однородности.

Необходимое оборудование

Обеспечить необходимые свойства и качественное нанесение покрытия,может лишь технология, соблюденная согласно существующему нормативному ГОСТу, проведение которой выполнено на качественном оборудовании, соответствующем необходимым тонкостям процесса.

Для оцинковки металла необходимы:

• сушильная;
• цинковальная печь;
• одна или несколько оцинковочных ванн (размеры которых зависят от масштабов существующего производства);
• промышленная вентиляционная установка с достаточной мощностью (защитно-вытяжной короб), ванна для охлаждения и теплообменник, приборная панель, если установка автоматическая;
• обязательно наличие грейфера для удаления гартцинка.

Преимущества, которые дает использование метода горячего цинкования, как в повседневной бытовой практике, так и в промышленном производстве, привели к тому, что его значение и востребованность ничуть не изменились, несмотря на многолетнюю практику использования.

Метод горячего цинкования не стал менее востребованным даже с появлением других промышленных технологий предохранения металла от коррозии.

Чем холодное цинкование выгоднее горячего

Нам предлагают разные способы защиты металла от коррозии: холодное цинкование, горячее, гальваническое, газо-термическое, термодиффузионное и прочие. Каждый способ имеет свои плюсы и минусы.

Как понять, какой способ оптимален для вас и ваших металлических конструкций? Холодное и горячее цинкование – наиболее актуальные и распространенные.

В этой статье мы расскажем, что для вас окажется выгоднее – горячее цинкование или холодное.

Что такое цинкование?

Цинкование — нанесение на металл слоя цинка для защиты металла от коррозии.

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

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

Технологические процессы методов

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

Метод холодного цинкования был разработан в 80-х годах XX века. С тех пор его популярность растет с каждым годом из-за удобства и практичности. Так в США 90% мостов покрыты составами для холодного цинкования.

А самый впечатляющий пример — один из самых больших водопроводов мира, находящийся в Австралии и насчитывающий 460 километров. Его покрыли цинкосодержащим составом в 1942-44 годах и с тех пор ни разу не обновляли покрытие.

Если учесть толщину слоя всего лишь в 75 мкм, а так же отсутствие в то время оборудования для качественной очистки и покраски, то надежность и долговечность метода холодного цинкования не вызывает сомнений.

Горячее цинкование – окунание конструкции в ванну с нагретым до 400°C антикоррозийным цинковым составом. После «купания» конструкцию подвешивают и ждут до полного высыхания.

Так расплавленным цинком заполняются все мелкие трещины и труднодоступные места конструкции, а покрытие получается сплошным и не имеет пропусков.

При бережной эксплуатации такая защита может прослужить до 60 лет.

Горячее цинкование изобрели более 160 лет назад и признали стандартом в этой области. Поэтому его называют самым проверенным способом защиты металлов от коррозии. С возникновения метода в его технологическом процессе практически ничего не изменилось.

Преимущества и недостатки методов

• Высыхание за 20 минут.
• Совместимость почти с любыми ЛКМ.
• Подходит обычный растворитель.
• Защитные свойства выше при равной толщине покрытия.
• Невозможно образование коррозии под покрытием.
• Допускается сварка после нанесения.
• Конструкции не нужно перевозить – нет расходов на транспортировку.
• Адгезия – 1 балл.
• Не ржавеет в местах повреждения.
• Легко восстановить поврежденные участки.

• Маленькие изделия окунаются легко и быстро.
• 100% проникновение в труднодоступные места.
• Цена рассчитывается исходя из веса конструкции.
• Качество покрытия не зависит от того, кто наносит.
• Образует сплошное покрытие, без стыков и границ.
• Придает металлам внешнюю привлекательность.
• Все за вас сделают специалисты– меньше вашего времени и усилий.

• Четкое соблюдение технологического процесса.
• Сложно покрыть внутренние полости и труднодоступные места.
• Требуется тщательная подготовка поверхности.

• Ванны для окунания ограниченных размеров – не подходит для очень крупных конструкций.
• Не работает с некоторыми марками металлов.
• Деформация тонких конструкций при нагреве.
• Сварка деталей после «горячего» цинкования разрушает защиту.
• Поврежденное покрытие нельзя отремонтировать, только оцинковывать заново всю конструкцию.
• Для окунания и подвешивания к конструкции привариваются специальные «ушки», от которых потом остаются следы.
• При сборке конструкции после цинкования стыки и места сборки необходимо дополнительно защищать от коррозии.
• Необходимо привезти конструкции в место цинкования и обратно – дополнительные расходы на транспортировку.
• При транспортировке разрушаются участки, которые потом нуждаются в дополнительной защите.
• После цинкования могут остаться некрасивые подтеки «жидкого» цинка.

Сколько стоит оцинковать кованые ворота 8м2 двумя способами?

Если взять кованные ворота площадью 8 м2 и оцинковать их разными методами, можно наглядно увидеть расходы.

Для покрытия ворот в 2 слоя вам понадобиться не более 10 кг состава. Этот объем обойдется вам в 4500-4900 рублей. Работа по подготовке и нанесению, даже с привлечением специалиста обойдется еще в 4000 рублей. Больше никаких расходов для применения метода холодного цинкования не требуется. Итого: 8500-8900 рублей за холодное цинкование ворот.

Стоимость оцинковки горячим методом рассчитывают начиная от 1 тонны, потому что независимо от размера детали используется много энергии для нагревания оборудования до необходимой температуры, а к каждой конструкции приваривают специальные «ушки», чтобы ее подвешивать.

Горячее цинкование 1 тонны металла стоит от 28000 рублей — это минимальная цена, которую вы в любом случае заплатите. Транспортировка ворот на место горячей оцинковки и обратно обойдется по Москве от 4000 тысяч рублей в одну сторону. Итого: 36000 рублей.

И так мы видим, что стоимость процедуры холодного цинкования – 8900 рублей, а горячего цинкования с учетом перевозок – 36000 рублей. Разница более чем в 4 раза очевидна!

Вы экономите 27100 рублей!

Вывод

Несмотря на надежность метода горячего цинкования, его использование несет большие расходы, на транспортировку и саму процедуру цинкования.

Холодное цинкование позволяет сэкономить на защите металла без потери качества.

К тому же, холодное цинкование устойчиво противостоит внешним воздействиям, гораздо проще наносится, продолжает выполнять свои защитные функции при повреждениях, быстро и локально ремонтируется.

Обработка методом холодного цинкования позволит вам сэкономить, увеличить стоимость ваших конструкций, а значит и ваши доходы, сделать изделия привлекательнее для ваших покупателей.

Холодное цинкование позволит вам гордиться произведенной продукцией и не волноваться за ее качество, ведь после нанесения можно просто забыть о коррозии на срок до 25 лет.

Горячее цинкование: преимущества и практические тонкости

Горячая оцинковка применяется более 250 лет, и по-прежнему это наиболее дешевый и эффективный способ защиты металлических изделий от коррозии.

Известно, что изделия из черных металлов ржавеют очень быстро, из-за чего толщина их несущего каркаса становится гораздо меньше расчетной, что нередко является причиной разрушения всей конструкции, порой влекущее трагичные последствия.

Горячее оцинкование защитит изделия из черных металлов и оборудование от коррозии и позволит эксплуатировать их в течение положенного срока. Обычно оцинкованные изделия служат 25−30 лет.

Преимущества горячего цинкования

При горячем цинковании металлоконструкций поверхность металлического изделия покрываются слоем цинка, и по популярности метод уступает лишь гальванической технологии. По стоимости выполнения и долговечности формируемых покрытий этот способ превосходит электрохимический.

Метод предполагает нанесение на поверхность металлоизделия слоя цинка толщиной 40−65 мкм. Это покрытие обеспечивает барьерную и электрохимическую защиту от коррозии. Главным образом цинкуется сталь.

Горячая оцинковка, в сравнении с другими технологиями, отличается оптимальным сочетанием стоимости процесса и обеспечения высоких защитных свойств слоя цинка. Обработанное изделие даже в очень неблагоприятных условиях может прослужить 65−70 лет, сохраняя эти свойства.

Плюсы метода следующие:

• Данная технология применяется даже для обработки изделий сложной геометрической формы. В частности, так обрабатываются трубы.
• Поврежденные механическим воздействием участки цинкового покрытия могут восстанавливаться сами без постороннего вмешательства.
• Устойчивость покрытия при взаимодействии с жидкими средами в 6 раз выше, чем в случае с другими методами оцинковки. Поэтому к данной технологии прибегают при обработке труб и емкостей.
• Эффективно устраняются многие дефекты: поры, раковины и пр.
• Эксплуатация труб и метизов, покрытых цинком по этой технологии, требует минимум финансовых затрат. Поверхности не требуется регулярная окраска, так как уже имеется защита от негативного воздействия внешней среды. Это весьма актуально для труб, эксплуатирующихся в труднодоступных местах (под землей, в стенах).

Этапы оцинковки металлоконструкций

Два этапа:

• Обрабатываемая поверхность тщательно подготавливается.
• Изделие погружается в расплавленный цинк и в результате буквально обволакивается им.

Нюансы горячей оцинковки металла регламентирует ГОСТ 9 .307−89.

Подготовка изделия к процедуре

Согласно ГОСТ, поверхность, подлежащая обработке, должна тщательно подготовиться. Подготовка включает:

• механическую обработку;
• обезжиривание;
• промывку;
• травление;
• промывку после травления;
• флюсование;
• просушку.

Механическая обработка удаляет загрязнения, следы ржавчины, продукты окисления, шлаковые включения. ГОСТ предписывает скруглять острые кромки и углы на изделии, и это тоже делается путем механической обработки. На производстве используют пескоструйные установки.

Обезжиривание выполняется примерно при 75 °C перед основной процедурой для улучшения адгезии защитного слоя с обрабатываемым изделием.

Присутствие на поверхности изделия пятен жира и масла может привести к формированию на этих участках неравномерной толщины или отслаивания.

Обезжиривание выполняется с помощью химических реагентов, список которых регламентирует соответствующий ГОСТ. Остатки веществ впоследствии должны удалиться промывкой.

Согласно тому же ГОСТ, на трубах и прочих цинкуемых изделиях не должно быть окисленных участков и старого покрытия. Для выполнения этих требований поверхность протравливается обычно соляной кислотой. Процедура выполняется при температуре 22−24 °C, а концентрация раствора кислоты выбирается в зависимости от степени загрязнения поверхности следами коррозии и окислами.

Как правило, для травления используются растворы, где в 1 л воды растворяется 140−200 г кислоты. При травлении раствор может сильно повредить поверхность. Во избежание этого и для минимизации выделения водорода из раствора в состав его вводятся ингибиторы. После травления изделие тщательно промывается для удаления остатков использованных химических веществ.

Флюсование перед цинкованием

Технология предусматривает тщательную подготовку обрабатываемого изделия, позволяет предотвратить окисления и улучшить адгезию покрытия с металлом.

При флюсовании, выполняемом при 60 °C, обрабатываемая поверхность покрывается тонким слоем флюса, который содержится в специальном растворе. Обычно в качестве флюса используются хлориды цинка и аммония, которые смешиваются с водой в соотношении 500 г на 1 л для приготовления раствора для процедуры. При флюсовании крайне важно следить за следующими параметрами раствора:

• кислотность;
• плотность;
• содержание железа.

Когда концентрация железа превышена, в раствор вводится перекись водорода, способствующая образованию солей железа, которые выпадают в осадок.

В любом цехе горячей оцинковки непременно должны иметься термические печи, в которых обрабатываемое изделие после флюсования просушивается. Благодаря подобной термической обработке удаляются остатки жидкости, ухудшающей качество готового цинкового покрытия, деталь нагревается до 100 °C, что позволяет сократить затраты на основную технологическую операцию.

Технология нанесения слоя цинка

Нанесения защитного цинкового слоя может производиться с помощью линии горячей оцинковки или более простого оборудования. Процесс предполагает погружение детали в расплавленный цинк. Температуру, при которой расплав находится в емкостях, определяет ряд факторов, в числе которых геометрические параметры изделия. В среднем температура составляет 420−455 °C .

Если оборудование не АНГЦ (агрегат для непрерывного горячего цинкования), а более простые технические устройства, на производственном участке обеспечивается выполнение таких условий:

• Наличие мощной вытяжки, удаляющей из воздуха пары, которые интенсивно образуются в процессе цинкования.
• Оборудование должно обеспечивать соблюдение скорости погружения в расплав детали и времени выдержки ее в нем.
• После извлечения из емкости обработанная деталь качественно охлаждается.

Метизы оцинковываются так:

• Изделия погружаются в емкость с расплавленным цинком.
• Детали выдерживаются 4−10 мин.
• Извлечение детали из расплава, скорость выполнения которого во многом определяет толщину формируемого покрытия.
• Принудительное или естественное охлаждение.

Представленная технология отличается сравнительно невысокой сложностью. Для осуществления процедуры отсутствует необходимость готовить сложные электролитические растворы, какие делает на производстве гальваник.

У этого метода есть и недостатки. Наиболее серьезный из них в том, что размеры обрабатываемых деталей, ограничиваются размерами емкости с расплавленным цинком. На крупных производственных предприятиях обработка габаритных изделий осуществляется путем применения АНГЦ.

Преимущества горячего цинкования

Оцинкованный прокат находит все более широкое применение в нашей повседневной жизни. Это объясняется простотой нанесения защитного цинкового покрытия, его долговечностью и не высокой стоимостью.

При использовании оцинкованного проката не требуется ежегодно подкрашивать и периодически менять поврежденные коррозией конструкции, не надо содержать (и возить на объекты) целую армию работников, ежегодно тратить деньги на краску, грунтовки и пр.

Часто повторное окрашивание должно проводиться в труднодоступных местах и сложных климатических условиях, с использованием строительных лесов и люлек. Это еще больше увеличивает эксплуатационные расходы.

Горячее Цинкование: Очищенную сталь погружают в расплавленный цинк, и происходит реакция, формирующая металлическую связь между цинком и сталью, которая приводит к образованию нескольких слоев с разным удельным соотношением цинка и железа.

При температуре, 440 – 460 градусов, реакция протекает быстро за несколько минут. Этим способом защищают и лист и металлоконструкции. Размеры металлоконструкций ограничиваются размерами ванны с расплавом цинка.

Причем лист дополнительно покрывают лакокрасочным или полимерным покрытием, что существенно увеличивает сроки службы.

Оцинкованный и дополнительно окрашенный прокат обеспечивает повышение срока службы в 1,5-2 раза. Пленка краски увеличивает срок эксплуатации оцинкованного благодаря дополнительной барьерной защиты слоев цинка.

Нижний слой цинка способствует продлению срока эксплуатации окрашенного покрытия, предотвращая развитие коррозии.

Продукты коррозии цинка и его сплавов в дальнейшем замедляют повреждения окрашенного покрытия путем заделки трещин и пор в краске.

Горячеоцинкованая сталь это:

• Прочный и легкий материал
• Не деформируется в процессе эксплуатации (не расширяется или сжимается при изменении влажности)
• При обработке образуется меньше отходов (например, по сравнению с деревом)
• Высокая пожаробезопасность (не горюч)
• Не подвержена воздействию природно-биологических факторов (насекомые, животные)
• Высокая сейсмостойкость и сопротивление внешним воздействиям
• Конструкция может быть собрана, вне строительного участка
• Быстрый и поэтому более дешевый, способ строительства
• Сталь и цинк на 100 % пригодна для повторного использования.

Привлекательные крупные и яркие «блестки» на цинковом листе знакомы многим и считаются критерием хорошего качества среди потребителей этой продукции. Однако, коррозийная устойчивость блестящего покрытия такая же как у матового покрытия той же толщины.

Преимущество цинкового покрытия, как способа защиты

Обычные виды защитных покрытий хромирование, анодирование, покраска защищают сталь, создавая барьер между окружающей средой и защищаемым материалом. В случае повреждения защитного слоя коррозия начинает развиваться и под слоем защитного покрытия.

После горячего цинкования, цинковое покрытие, в отличие от лакокрасочного, обеспечивает защиту не только барьерную, но и электрохимическую. В результате образования гальванической пары цинк защищает основной металл от коррозии даже в местах царапин и отверстий.

Если принять во внимание все расходы на окрашивание, то цинкование, оказывается, имеет более низкую себестоимость, чем хорошие системы окрашивания. В этой таблице стоимость качественной трехслойной покраски указана как 100%.

Наиболее перспективно использование этого способа защиты от коррозии в строительстве не жилых помещений, элементов городской инфраструктуры, энергетике и дорожном строительстве.

в строительстве:

• внутреннее оборудование (дверные и оконные рамы, жалюзи, балконы, пожарные лестницы, пожарные гидранты, водонапорная арматура, фитинги);
• склады, с/х фермы, теплицы, ирригационное оборудование, внутреннее оборудование с/х ферм, ограды, ворота;
• емкости, грузовые контейнеры, бункеры;
• холодильное и нагревательное оборудование;
• откосы, сливы, крыши, водосточные трубы;
• крепеж, скобы, арматура;
• воздуховоды и элементы вентиляционных систем;
• развитие индивидуального строительства.

в городской инфраструктуре (перестройка центральной части города):

• строительные леса;
• мусорные баки, ограждения для деревьев, люки и т.п.;
• оснащение спорт – и игровых площадок, зон отдыха;
• торговые места, зонтичные навесы, автобусные остановки, телефонные будки, закрытые переходы, защитные жалюзи витрин;
• фонари и мачты освещения.

в транспорте и дорожном строительстве:

• мосты, авто- развязки, тоннели, виадуки, трубопроводы;
• подъемные механизмы мостов, балки кранового оборудования, канаты, проволока, сетка, цепи;
• шумопоглащающие ограждения дорог;
• уличные и дорожные ограждения, барьеры безопасности;
• столбы, мачты освещения, ТВ антенны, флагштоки, рекламные щиты;
• элементы ограждений ж/д путей, подвески силового кабеля, стрелки, склады и вокзалы;
• портовое оборудование, якоря, доки, пирсы.

в энергетике:

• ЛЭП, крепления проводов, нефте- и газопроводы, трансформаторные будки, несущие рамы конструкций;
• морские буровые платформы и буровые вышки.

Особенности горячего цинкования

Горячее цинкование представляет собой процесс нанесения покрытия сварной стали, погрузив его в ванну с расплавленным цинком. Есть три основных шага в процессе горячего цинкования: подготовка поверхности, цинкование, а также осмотр.

Подготовка поверхности к горячему цинкованию

Когда изготовленная сталь поступает на производство для цинкования, ее подвешивают на проволоку или помещают в оснастку, где она может быть снята и перемещена верхними подъемными кранами.

Затем сталь проходит серию трех этапов очистки: обезжиривание, травление и флюсование. Обезжиривание удаляет грязь, масло и органические остатки, в то время как кислотное травление снимет окалины и оксид железа.

Заключительный шаг подготовки поверхности — флюсование, удалит любые остающиеся окиси и покроет сталь защитным слоем, чтобы предотвратить дальнейшее окисное формирование до цинкования. Надлежащая подготовка поверхности важна, поскольку цинк не будет реагировать с грязной сталью.

Цинкивание

После подготовки поверхности, сталь погружают в расплавленную ванну, по меньшей мере, 98% цинка.

Сталь опускают в ванну под углом, который позволяет воздуху выходить из трубчатых форм или других карманов, для того, чтобы цинк тек по всей стали.

В то время как деталь находится в цинковой ванне, железо в стали реагирует с цинком, чтобы образовать биметаллические слои железо-цинк и внешний слой из чистого цинка.

Контроль

Заключительный шаг — контроль покрытия. Проверка качества покрытия может быть достигнута визуальным осмотром, поскольку цинк не реагирует и не вступает в реакцию с нечистой сталью. Кроме того, магнитным измерителем толщины проверяется толщина покрытия, и соответствие требованиям стандартов.

Преимущества покрытия горячим цинком

Горячее цинкование обеспечивает ряд преимуществ для стали, которую оно защищает. Металлургически соединенные слои сплава цинка и железа не только создают барьер между сталью и окружающей средой, но и катодную защиту стали.

Катодная защита, означает, что гальванизированное покрытие жертвует собой, чтобы защитить основную сталь от коррозии.

Плотное покрытие, у которого прочность приблизительно 250 кг на квадратный сантиметр, также достаточно стойко к трению, поскольку биметаллические слои тверже, чем основная сталь.

Однако даже если покрытие было повреждено, жертвенное действие цинка защитит сталь.
В дополнение к катодной защите, предлагаемой горячим цинкованием, существует несколько других особенностей покрытия, которые обеспечивают долговечность.

Во-первых, реакция в цинковой ванне — диффузионный процесс, что означает, что покрытие становится перпендикулярным поверхности, гарантируя, что все углы и края будут иметь одинаковую толщину на плоской поверхности. Кроме того, полное погружение в цинковую ванну обеспечивает полное покрытие стали, в том числе внутри полых структур.

И наконец, цинковое покрытие естественно развивает непроницаемый слой для коррозии на поверхности, как цинковая патина. Все эти другие особенности, обеспечивают оцинкованной стали долгий срок службы без обслуживания.

Что такое оцинковка?

Оцинковка – востребованный метод защиты металлических изделий от негативного внешнего воздействия и коррозии. Как происходит такая обработка? Какие дополнительные преимущества она дает?

Как делают оцинковку?

Оцинковка представляет собой процесс нанесения на металл цинкового слоя. Таким образом можно покрывать как ровные, так и изогнутые металлические изделия: листы, трубы и др.

Процесс и технология оцинковки

• Подготовка поверхности, которая включает удаление оскалины.
• Отжиг металла для достижения им требуемых физико-химических свойств.
• Нанесение защитного покрытия из цинка.

• Горячее цинкование – погружение холодного металлического изделия в расплавленный цинк.
• Электролитическое цинкование – наиболее применимо для изделий сложных форм. Защитный слой наносится с помощью токопроводящих элементов (катодов). Такая методика оцинковки имеет существенный «плюс»: дает возможность формировать предельно тонкий слой – 0,5-10 мкм.
• Термодиффузная оцинковка – применима также для сложных и резьбовых деталей.

Какие металлы оцинкуют?

Данный метод защиты применим к широкому спектру сталей. Практически любой современный металлопрокат может быть подвергнут такой обработке.

Для чего нужна оцинковка?

Формирование защитного покрытия обеспечивает металлопрокату стойкость к коррозии и агрессивным внешним воздействиям, расширяя тем самым область его применения. Методика также востребована в автомобилестроении, газо- и нефтедобывающей отрасли. Заключительным же ответом на вопрос: «Зачем нужна оцинковка?» – будет тот факт, что обработанные таким образом изделия сохраняют все функциональные характеристики в течение 50 лет.

Как проводят цинкование металла?

Цинкование металла — это способ защиты от коррозии и окисления посредством нанесения на материал тонкого слоя цинка. Большинство металлов имеет общее свойство — реагировать с кислородом, который находится в воздухе, создавая при этом на своей поверхности тонкую защитную пленку оксидов.

1 Горячее цинкование

Этот защитный барьер не позволяет кислороду проникать вглубь металла, в результате чего окисление прекращается. Железо также соединяется с кислородом, но оксид железа и сопутствующий ему гидроксид, который возникает при наличии в воздухе влаги, занимают объем больший, чем первоначальное железо. Вследствие этого пленка на поверхности металла начинает разрушаться, открывая доступ кислороду в нижележащие слои железа.

Для предотвращения данного необратимого процесса поверхность защищаемых конструкций подвергают цинкованию. Этот простой процесс позволяет надежно защитить железные изделия от физического и химического воздействия.

Процесс цинкования поверхностей может производиться разными способами. Рассмотрим самые распространенные из них — горячее, гальваническое, термодиффузионное, холодное и ламельное (цинк-ламельное).

Осуществляется путем погружения обрабатываемых материалов в расплавленный цинк с дальнейшим удалением излишков металла методом центрифугирования. Предварительно подготовленные и протравленные заготовки погружают в керамическую ванну с расплавом цинка, после чего их вынимают и удаляют лишний металл в центрифуге.

Используется в основном для метизов и мелких деталей, так как процесс покрытия происходит во вращающемся барабане, сквозь который пропускают расплав с температурой около 460°С. Горячее цинкование металлоконструкций считается первым в истории — оно было открыто в 1742 году французским физиком и химиком Полем Жаком Малуэном. Патент на открытие получен в 1836 году французом Станисласом Сорелем. Горячее цинкование обеспечивает достаточно длительную защиту железа от внешних воздействий: минимальный срок надежной защиты составляет 65 лет в агрессивных промышленных условиях.

2 Гальваническое цинкование

При цинковании стали с помощью данного процесса детали погружаются в специальный электролитический раствор. К деталям присоединяют катод от источника постоянного тока, а в раствор опускают цинковую болванку либо листовой цинк, подсоединенный к аноду. Ионы металла в электролите начинают двигаться от металлического цинка до покрываемой детали, где оседают тонким слоем. Таким способом можно одновременно покрыть ровным слоем цинка большое количество деталей разнообразной формы и размера. Еще одно преимущество — низкая стоимость и высокая скорость. К недостаткам относят слабую адгезию между металлом и покрытием, вследствие чего изделия слабо переносят физические нагрузки и значительные деформации. Гальванической обработкой производят цинкование труб, листового железа, металлоконструкций, крепежных элементов.

Для данного способа защиты используют несколько типов электролитов — кислые, щелочные цианистые и нецианистые. Недостатки щелочного нецианистого способа — потребность его нагрева до 60-70°С, тогда как цианистый электролит, хотя и более опасен для окружающей среды, создает ровное покрытие при нормальной температуре. Щелочное цинкование — одно из самых распространенных в современной промышленности.

3 Термодиффузионное цинкование

Данный метод — один из самых молодых и перспективных способов защиты металла от коррозии. Его суть в том, что под действием высокой температуры порошкообразные частицы цинка взаимодействуют с железом, в результате чего происходит спекание дух компонентов с образованием промежуточного диффузного слоя, в котором осуществляется взаимопроникновение железа и цинка друг в друга. В итоге возникает надежный защитный слой, который отлично противостоит коррозии, механической нагрузке и проникновению агрессивных веществ внутрь изделия. Диффузионное покрытие составляет до трети общей толщины слоя и обеспечивает хорошую адгезию материалов.

Данный метод имеет очень много преимуществ перед другими:

1. Диффузионный слой покрывает всю поверхность изделия, даже места резьбовых соединений, мелкие структурные элементы и маркировку. Обрабатываемая поверхность имеет высокий класс чистоты.
2. Адгезия цинка и железа максимальна, если сравнивать ее с другими методами оцинковки.
3. Толщина слоя цинка может быть практически любой и зависит только от времени, которое деталь проводит в печи.
4. Благодаря тому, что отсутствует необходимость предварительной кислотной протравки, металлическое изделие не теряет своих механических свойств, тогда как при других методах цинкования детали часто становятся хрупкими.
5. Благодаря тому, что весь процесс происходит в закрытых емкостях, метод отличается высокой экологичностью и отсутствием вредных выбросов.
6. Себестоимость термодиффузионного цинкования значительно ниже благодаря тому, что оно требует низких затрат энергии, рабочей площади и человеческой силы.

Метод термической диффузии, как и любые другие процессы цинкования, обладает и некоторыми недостатками:

1. Обработанная поверхность не имеет блестящего декоративного вида, но, поскольку она предназначена в первую очередь для промышленных предприятий, данным недостатком можно пренебречь.
2. При произведении обработки нужно внимательно следить за соблюдением всех правил безопасности и герметичностью системы, так как цинковая пыль, задействованная в технологическом процессе, опасна для здоровья людей.

Для цинкования данным методом необходимо следующее оборудование:

• электрическая печь с вертикальной загрузочной камерой;
• цилиндр из нержавеющей стали, в который производится загрузка металлических изделий и цинковой шихты, так называемая реторта;
• механизм для опускания, подъема и вращения цилиндра.

Обработка изделий происходит следующим образом: в камеру нагревательной печи опускается реторта с предварительно загруженными в нее обрабатываемыми изделиями и цинковой шихтой. Благодаря электрическим элементам содержание цилиндра нагревается до температуры от 400 до 470°С, после чего вращением шихта распределяется по поверхности изделий. Таким способом осуществляется цинкование труб, железных и стальных деталей и метизов.

Все процессы производятся согласно ГОСТ Р 9.316 «Покрытия термодиффузионные цинковые».

4 Холодное цинкование металла

Данный тип обработки поверхности можно отнести к самым простым способам цинкования, для выполнения которого не нужно использовать сложное оборудование и нагрев до высокой температуры.

На предварительно очищенную поверхность металла с помощью распылителя наносят специальный состав, который на 98% состоит из цинкового порошка и на 2% — из связующих веществ. Холодное цинкование дает надежную защиту, но обработанная поверхность не будет обладать металлическим блеском, что легко решается нанесением любого лакокрасочного покрытия. При нанесении цинкового состава холодным методом изделия из металла не поддаются нагреву, что сохраняет все их механические свойства. Покрытие можно наносить как на отдельные детали, так и на готовое изделие, в результате чего надежно обрабатываются все стыки, сварные швы, внутренние поверхности и другие структурные элементы.

5 Цинк-ламельное покрытие

Является промежуточным звеном между собственно цинкованием и лакокрасочным покрытием, обладая преимуществами обеих поверхностей — устойчивостью к коррозии и однородностью. Ламельное покрытие состоит из мельчайших чешуек цинка и алюминия, которые связаны между собой органическим или неорганическим связующим компонентом.

Нанесение защитного материала производится методом окунания заготовок в суспензию, которая состоит из 10% алюминия, 70% цинка и 20% связующих веществ. Второй способ — распыление аналогичного по составу вещества на детали, после чего ламельное покрытие сушат при температуре около 240°С до полного затвердевания.

Данное покрытие обладает небольшой толщиной, что позволяет использовать его для защиты деталей, которые используются в автомобилестроении. Ламельное покрытие может состоять из нескольких нанесенных поочередно слоев, каждый из которых будет иметь другие свойства. Например, нижний слой обеспечивает главную защиту от коррозии, средний — механическое сопротивление, верхний — декоративный — отвечает за внешний вид металлических изделий и их окраску.

Основные недостатки метода — некоторая хрупкость нанесенного покрытия по сравнению с процессами термодиффузного и горячего цинкования, так как не создается интерметаллический переходной слой между железом и цинком.

6 Заключение по теме

Химическое, физическое и электрохимическое цинкование позволяет защитить поверхность металлических изделий от коррозии, повысить их эксплуатационные и декоративные свойства.

Качественно нанесенная защита имеет небольшую толщину, которая практически не изменяет линейные параметры продукции.

Современные способы оцинковки направлены на повышение качества процесса с одновременным понижением затрат на производство. Наиболее передовой метод — термодиффузионный, в данный момент он активно развивается, а в будущем займет нишу процессов обработки промышленных изделий, так как при высокой продуктивности требует минимума площади, энергии и обслуживающего персонала.

Источник https://xn—-8sbna6aihebzq3cl.xn--p1ai/sposoby-borby-s-korroziej/v-chem-preimushhestva-goryachego-tsinkovaniya.html

Источник https://metallz.ru/articles/chto_takoe_ocinkovka/

Источник https://tutmet.ru/cinkovanie-metalla-metallokonstrukcij-stali-trub-detalej.html