Горячее цинкование

Особенности процедуры

Все стальные изделия подвержены процессу коррозии. Особенно актуальным это становится во влажных условиях. Если использовать цинкование металла, обеспечивается самая надежная антикоррозийная защита. Это связано с тем, что в результате данного процесса на поверхности появляется гальваническая пара вместе с основной сталью. В ней большая степень электроотрицательного заряда характерна цинку. Данный уровень стали существенно ниже. Именно поэтому ее рекомендуют покрыть данным составом.

В этой паре основное воздействие агрессивной среды приходится именно на поверхность покрытия цинком. При этом химическая реакция с основным металлом практически исключается. В результате подобная защита обеспечивается до тех пор, пока у оцинковки сохраняется достаточный слой. Поверхность перестанет давать нужный эффект, когда покрытие полностью разрушится.

Цинкование стальных изделий дает не только хорошую барьерную, но и электрохимическую защиту. Данный процесс можно выполнить разными способами, выбор которых определяется наличием специальных средств и оборудования. В некоторых случаях можно нанести цинк в домашних условиях.

Во всем мире для антикоррозийной защиты широко применяется цинкование металла. Это связано с тем, что у цинка невысокая стоимость. Кроме того, он дает высокую защиту от воздействия внешней среды. А процесс цинкования отличается невысокими затратами, что делает его доступным для самостоятельного использования.

При попадании цинка в атмосферу начинается активное взаимодействие с кислородом. В результате данного процесса на поверхности появляется тонкий слой оксидной пленки, который предохраняет сталь от агрессивного воздействия внешних факторов. Для получения качественного результата необходимо правильно подобрать толщину будущего покрытия. Она во много определяется временем проведения процесса и температурным режимом.

Виды и способы цинкования металла

Эффективность будет обусловлена таким понятием как адгезия, то есть способностью цинкового покрытия прикрепиться к верхнему металлическому слою. Не каждый материал имеет возможность адгезировать с цинком, поэтому для различных сплавов применяют разные процедуры. Также выбор зависит от:

  • условий эксплуатации;
  • требуемых защитных свойств;
  • толщины сформированного слоя.

Рассмотрим подробнее варианты.

Холодная оцинковка

За последнее десятилетие это стало инновационной разработкой, потому что дало возможность получать высококачественный результат без дополнительных финансовых затрат. Отсутствие необходимости дорогостоящего оборудования привело к тому, что можно сделать оцинковку деталей из металла в домашних условиях своими руками – цинкование будет проходить холодным методом. Это стало возможно, когда изобрели «Цинконол». Это раствор, красящее вещество, которое содержит более 90 процентов цинка. А оставшиеся части содержат ингредиенты, отвечающие за то, что он останется до нанесения в жидком состоянии, а затем достаточно скоро схватится.

Красить деталь можно вручную – кисточкой, валиком, краскопультом. Последний – оптимальный метод, когда нужно защитить от ржавления статичные конструкции, которые сложно или невозможно снять. Часто «Цинконол» применяют в автосервисах при восстановительных работах с кузовом. Результаты покрытия цинком в домашних условиях будут хорошими, единственное отличие – недостаточная устойчивость к механическим воздействиям, но их можно компенсировать слоем краски.

Горячая оцинковка

Это самый старый способ, он же является наиболее эффективным. Его этапы мы рассматривали выше, основная задача – расплавить вещество и погрузить в него металлическую конструкцию. Достигаются наивысшие технические качества, но используется метод реже, чем холодный. Это объясняется негативным воздействием на окружающую среду. Еще один недостаток – чтобы полностью обрабатывать неразъемные конструкции большого размера требуется очень массивная ванна, а также много сырья. Но большинство линий электропередач покрыты именно таким старым способом.

Гальваническое цинкование металла электролизом – невозможно в домашних условиях

Плюсы – высокая точность, до начала процедуры вы уже точно знаете, какая толщина будет у образуемого слоя. Еще одно достоинство – это привлекательный внешний вид изделия, исключительная гладкость. Нет пузырьков воздуха или прочих посторонних помех.

Сталь и цинк соединяются на уровне молекул, так что адгезия у них полная, можно говорить даже о диффузии материалов. Происходит процедура так. Ванна наполняется электролитом. В раствор, хорошо проводящий ток, помещается конструкция. Подключается электричество

Здесь важно точно выбрать напряжение и длительность сеанса

Термодиффузионная оцинковка

Сокращенно – ТДЦ. Трудная в исполнении, возможная только в производственных цехах, операция. В замкнутый бокс помещают заготовку. Рядом располагают цинк в сухом состоянии. Нагревают помещение до 2600 градусов. При повышенной температуре происходит изменение агрегатного состояния вещества (из твердого в парообразное), и пары оседают на стенках изделия слоем более 15 мкм, что больше, чем при других способах.

Как покрыть цинком металл газотермическим методом

Основной прием – напыление. То есть смесь, которой нужно обработать поверхность, растворяется в другом газообразном веществе так, что вместе с ним наносится на заготовку. Частицы ударяются на большой скорости и как бы «налипают» на поверхность. При этом, так как это все делается неравномерно и быстро, не появляется гладкий и ровный слой. Он, наоборот, скорее напоминает чешую и состоит из небольших неровностей, ощутимых для прикосновения. По этой причине обязательно нужно сверху покрасить деталь. Это хороший вариант, сохраняющий свои основные защитные свойства, но применяется в основном тогда, когда нет возможности использовать горячую оцинковку или электролиз.

Таблица 1. Сравнение цинка с другими металлами

Свойства металловМедьНикельСвинецОловоЦинк
Плотность, г/см38,938,911,377,297,1
Температура
плавления, С10841455327231419
кипения, С2360307517552270906
Твердость по Бринеллю, кг/мм236,8953535
Теплопроводность, кал/см.сек, град0,940,140,080,150,27

Таблица 2. Сравнение цинка с цветными металлами

Свойства металловМедьНикельСвинецОловоЦинк
Плотность, г/см38,938,911,377,297,1
Температура
плавления, С10841455327231419
кипения, С2360307517552270906
Твердость по Бринеллю, кг/мм236,8953535
Теплопроводность, кал/см.сек, град0,940,140,080,150,27

Технология горячего цинкования

Обработка происходит в соответствие с ГОСТ, выполняется в множество этапов, которые требуют подготовки. Технология горячего цинкования применяется только после соблюдения всех условий по производству. Перед работами обезжириваются детали, происходит удаление масла, других составов. Горячая оцинковка требует нескольких ванн и печей для сушки, печей для процесса, а также зоны, в которой детали подвергаются охлаждению.

Технология горячего цинкования

Общими правилами установлена, что процесс разбит на этапы. Подготовка поверхности происходит в несколько раз, осуществляются различные работы. Цинкование, процесс состоящий их трёх фаз, которые тщательно соблюдаются. После завершения основных процессов происходит аспирация и транспортировка, действия происходят автоматически.

Подготовка поверхности

Особо важный этап – подготовка, включает множество подтипов:

  • Обезжиривание происходит при средней температуре +70 ⁰С, происходит для равномерно расположенного слоя цинка. Если не удалится масляное загрязнение, оцинкованный кусок может обвалиться.
  • После происходит промывание, в процессе которого удаляются средства, используемые при обезжиривании.
  • Соляной кислотой производится травление, слой окалины удаляется с поверхности металла, под воздействие попадает и коррозия.
  • После каждого воздействия определенного средства необходимо осуществлять промывку детали.
  • Флюсование обеспечивает хорошее прилегании цинка к поверхности в последующем, противостоит окислению в процессе производства.
  • Сушка детали производится в специально отведенной для этого печи.

https://youtube.com/watch?v=N0mmJqJf5N8

Наиболее важным процессом отмечается флюсование. Флюс, благодаря химическим свойствам, окончательно удаляет серную кислоту, влагу. Горячее цинкование использует своеобразный флюсовой слой.

Оборудование

Процесс горячего цинкование требует большого помещения и видов оборудования. Основные станки и приборы для обработки:

  • Сушильная и цинковальная печи.
  • Теплообменник.
  • Цинковальные ванны, их количество определяется разновидностью производимых частей.
  • Ванна для охлаждения.
  • Грейфер, предназначенный для удаления гарт цинка.

Завод горячего цинкования

Перечисленное оборудование не включает в себя автоматизированную линию для транспортировки детали, подготовке к процессу и очистных сооружений, которые обязательно понадобятся для массового производства.

Цинкование

Определенная технология цинкования и ее соблюдение позволяют добиться прочности, надежности детали. Для получения результата необходимо следовать последовательности, которая описана в технологии горячего цинкования металлоконструкций:

  1. На этапе погружения детали, при повышении температуры, разрушается флюсовая пленка, которая служит для соединения цинка с металлом. Скорость процесса погружения подбирается оптимальной, нельзя допустить полное разрушение пленки, но и остаточный толстый слой.
  2. Продолжительность операции подбирается от сложности конструкции, время цинкования определено не более 10 минутами.
  3. Регулируется скорость вынимания для контроля остаточного слоя горячего цинка на металле.

Сушка оцинкованных изделий

Качественная сталь, соблюдение температурного режима обработки (450 ⁰С), степень охлаждения полностью зависят на готовый результат. Сушка изделия зачастую происходит на открытом воздухе.

Дефекты при гальваническом цинковании

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

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

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

Вследствие этого на деталях могут присутствовать такие дефекты, как:

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

Процесс холодной оцинковки

Холодное цинкование позволяет получить прочный слой на металлической поверхности, обладающий высокими эксплуатационными характеристиками. Стоит отметить тот факт, что в данном случае не требуется применение специализированного оборудования, что позволяет осуществить цинкование своими руками в домашних условиях и значительно сэкономить в цене.

Принцип методики заключается в нанесении специальной цинкосодержащей смеси на обрабатываемое изделие. Полученный защитный слой содержит 89-93% цинка. Отличие от горячей технологии заключается в невозможности использования холодного метода для изделий, предназначенных для заземления.

Плюсы и минусы очевидны, к холодному оцинкованию прибегают в случаях, когда обеспечение защиты от коррозийных процессов невозможно по другим технологиям.

Услуги по обработке стали горячим цинкованием, как правило, заказываются совместно с работами по производству деталей. Это помогает значительно сэкономить в цене. Занятие вакансии технолога требует специального образования и дополнительной подготовки. Работы выполняются на современном оборудовании, с применением новейших технологий, что обеспечивает высокое качество и долговечность продукции.

Методы цинкования металла

Перед описанием распространённых в современной промышленности технологий цинкования предлагаем рассмотреть общие различия между ними

Это важно, поскольку выбранный метод существенно влияет в той или иной степени на получаемый результат. На практике это означает, что в зависимости от сферы эксплуатации металлических изделий и конструкций экономически выгодно применять далеко не все технологии оцинковки

В целом, методы цинкования отличаются между собой следующими свойствами:

  1. Толщина защитного покрытия — если для габаритных металлоконструкций чем большим будет слой защиты, тем лучше, то для высокоточных мелких деталей необходимо применять цинкование, при котором можно выбирать и контролировать толщину антикоррозионного покрытия. Реализовать это позволяет далеко не всякая технология.
  2. Равномерность толщины оцинковки — опять же, чем мельче и точнее металлическая деталь, тем выше требования к наносимому на неё защитному покрытию. Например, опоре ЛЭП всё равно, насколько равномерно она будет укрыта цинком, тогда как для деталей, имеющих прецизионные отверстия, резьбу, фаски и прочее — равномерность слоя цинка крайне важна.
  3. Прочность удержания защитного покрытия на металле — сильно зависит от того, каким методом было выполнено цинкование. Например, при рассмотренном далее горячем и термодиффузионном цинковании цинк не только покрывает поверхность изделия, но также соединяется с ним на молекулярном уровне, что существенно повышает прочность удержания защиты на металле.
  4. Внешний вид оцинкованной детали — в зависимости от применяемой технологии поверхностный слой оксида цинка может быть матовым, глянцевым, а также отличаться оттенками от тёмно-серого до голубоватого.
  5. Стойкость к механическим повреждениям — чем она выше, тем дольше продержится защита на изделиях, подвергающихся тем или иным физическим нагрузкам.
  6. Способность к самовосстановлению — по большей части зависит от толщины нанесённого на металл цинка и характера эксплуатации конструкции или изделия.
  7. Коррозионная устойчивость — является общим свойством обработанного изделия, которое складывается из совокупности нескольких факторов. В том числе, устойчивость оцинкованной детали к коррозии зависит от толщины цинкового слоя, его равномерности, прочности удержания, а также от стойкости к механическим повреждениям и способности к самовосстановлению.

В зависимости от применяемой технологии цинкования меняются эти свойства, а также сложность технологического процесса, доступные объёмы и скорость обработки, себестоимость процесса и, в конце концов, его целесообразность. По сути, всё рассмотренное и перечисленное выше — является наглядными критериями сравнения методов цинкования.

В современной промышленности наибольшей распространённостью отличаются следующие пять технологий цинкования:

  1. Горячее — выполняется посредством погружения обрабатываемых изделий в расплавленный цинк.
  2. Холодное — осуществляется по абсолютной аналогии с обычным окрашиванием вручную или при помощи напыления.
  3. Гальваническое — реализуется путём погружения обрабатываемых деталей в цинкосодержащий электролит, через который пропускается электрический ток.
  4. Термодиффузионное — слой защитного покрытия формируется при помещении обрабатываемой детали в среду, насыщенную порошкообразным цинком.
  5. Газотермическое — на обрабатываемую деталь направляется газовая горелка и в пятно наибольшего нагрева подаётся цинковая проволока или цинковый порошок.

Теперь рассмотрим эти методы цинкования более детально. В частности, «заглянем» внутрь технологического процесса, сравним по вышеописанным свойствам, приведём преимущества, особенности и недостатки.

в Москве

Быстрое горячее цинкование металлоконструкций — самая простая и при этом максимально результативная методика защиты железных и стальных изделий от коррозии.

  • А Вы знаете, что горячее цинкование металлоконструкций с успехом используется уже на протяжении нескольких десятилетий.
  • По желанию заказчика, наша компания может производить горячее цинкование изготовленных на нашем предприятии металлоконструкций, а также брать сторонние заказы.
  • Во время горячего цинкование металлоизделие полностью погружается в расплавленный цинк, вследствие чего покрываются все поверхности детали.
  • Услуги по горячему цинкованию осуществляются на инновационном импортном оборудовании.

Стоимость горячего цинкования металлоконструкций, цена руб.

№ п/пЦИНКОВАНИЕ ПРОКАТАцена за 1 кг (без НДС),
1Труба профильная от 40х40* (4 мм и больше), труба круглая от д-40мм (4 мм и больше) L до 6, 1 м. п.21, 89
2Уголок от 40Х40, швеллер, двутавр (4мм и более) L до 6, 1 м. п.21, 95
3Сетка размер 6х1. 5 м.21, 91
4Круг стальной, арматура 6 м диаметр от 12 мм, бухты до 100 кг. от 8 мм20, 04
5Полоса стальная 6 м. Толщина от 4мм20, 9
6Полоса стальная 6 м. Толщина менее 4мм21, 56
7Чугунные изделия24, 2
8Лист рифленый, лист просечно-вытяжной 6х1, 5 м. п. от 4 мм21, 91
ЦИНКОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ
9Детали весом до 600 грамм26, 1
10Мелкие детали до 3кг24, 2
11Негабаритные м/конструкции и изделия до 6 м, в том числе дорожные ограждения и уличные кронштейны освещения, буры, сваи23, 31
12Тонкостенные изделия толщина менее 3 мм37, 95
13Тонкостенные изделия толщина от 3 мм до 4 мм27, 5

*Стоимость горячего цинкования металлоконструкций рассчитывается на каждый вид изделий, исходя из площади покрываемой поверхности (расходу цинка) и завеске на траверсу, стоимость варьируется от 20 до 38 руб. за кг (без НДС).

**Принцип формирования цены: чем больше толщина металла, чем тяжелее изделие, тем стоимость горячего цинкования ниже. (Например, стоимость оцинкования металлоконструкций из тонкостенного металла, менее 3 мм., составляет 38 р. за кг. (без НДС 18%).

  • Фиксированная стоимость действует только на горячее цинкование металлопроката.
  • Для расчета стоимости необходимо выслать на электронную почту чертежи изделий, с указанием используемого проката, общего количества и веса.

Все преимущества горячего цинкования металлоконструкций.

  • Высокий показатель производительности процесса;
  • Превосходная стойкость против ржавления обработанных конструкций;
  • Большая величина электропроводности цинкового слоя, а также его отличная теплопроводность;
  • Простота оборудования для горячего цинкования и легкость реализации технологического процесса;
  • Способность получаемого защитного слоя предохранять поверхность изделий от внешних воздействий даже в тех ситуациях, когда покрытие перестает быть сплошным в результате механических повреждений;
  • Возможность обработки любых заготовок, независимо от сложности их формы;
  • Способность к «самовосстановлению». (Если какой-либо участок металлоконструкции получил механическое повреждение, то дефект покрытия постепенно минимизируется и полностью устраняется без постороннего вмешательства);
  • Устойчивость перед жидкостями примерно в 6 раз выше аналогичного показателя «защищенности», обеспеченной другими методиками;
  • Все имеющиеся дефекты основы (раковины, поры и так далее) тщательно скрываются слоем цинка;
  • Надежное скрепление защитного слоя с поверхностью металлоконструкции;
  • Низкие эксплуатационные затраты;
  • Основной пункт экономии – отсутствие необходимости в регулярной обработке и окрашивании металлоконструкций.

Как выполнить процедуру в домашних условиях

Цинкование в домашних условиях чаще всего проводят гальваническим или холодным методом. Прежде всего, нужно обезжирить заготовки, протравить их кислотным раствором и тщательно промыть водой.

Установка для гальванической оцинковки потребует следующих материалов и оборудования:

  • Аккумулятор 6- 12 В, 2-6 А (любой автомобильный или мотоциклетный). Вместо аккумулятора можно использовать зарядное устройство достаточной мощности.
  • Ванна из непроводящего материала (оргстекло, текстолит и т.п.)
  • Система подвесов: проводящие штанги и крючки.
  • Коммутирующие устройства и провода.
  • Амперметр и реостат.
  • Электролит — любая цинкосодержащая соль. Можно взять автомобильный электролит и растворить в нем цинковый порошок.
  • Цинковые пластины.

Штанги кладутся попрек ванны, к ним подвешиваются детали пластины, после чего подключаются провода от аккумулятора через амперметр и реостат. Проводя оцинковку своими руками, учитывайте, что толщина слоя определяется такими параметрами, как:

  • сила тока;
  • температура электролита;
  • плотность электролита

Влияет на толщину и общая площадь поверхности обрабатываемого изделия.

Виды электролит

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

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

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

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

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

ТРЕБОВАНИЯ К ПОКРЫТИЮ

2.1. Внешний вид покрытия

2.1.1. При внешнем осмотре поверхность цинкового покрытия должна быть гладкой или шероховатой, покрытие должно быть сплошным.

Цвет покрытия от серебристо-блестящего до матового темно-серого.

2.1.2. На поверхности изделий не должно быть трещин, забоин,вздутий.

2.1.3. Наличие наплывов цинка недопустимо, если они препятствуют сборке. Крупинки гартцинка диаметром не более 2 мм, рябизна поверхности, светло-серые пятна и цвета побежалости, риски, царапины, следы захвата подъемными приспособлениями без разрушения покрытия до основного металла не являются дефектами.

Допустимо восстановление непрокрытых участков, если они не шире 2 см и составляют не более 2% общей площади поверхности. Непрокрытые участки защищают слоем цинк-содержащего лакокрасочного покрытия (минимальная толщина 90 мкм, массовая доля цинка в сухой пленке 80—85%) или газотермическим напылением цинка( минимальная толщина 120 мкм).

2.2. Толщина покрытия

Толщина покрытия должна быть не Менее 40 мкм й не более 200 мкм и определяется условиями эксплуатации оцинкованных изделий и нормативно-технической документацией на конкретное изделие.

2.3. Прочность сцепления

Покрытие обладает удовлетворительным сцеплением, если выдерживает испытания по методам, приведенным в п. 4.4.

Вывод

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

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

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

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий