ВИДЫ ЦИНКОВАНИЯ

14.02.2013

Как известно основной проблемой использования изделий из металла является его подверженность коррозийным процессам. В связи с чем на протяжении многих лет ведется активная разработка различных видов защиты металлов от коррозии.Особенно это актуально для металлоконструкций подвергающихся постоянным воздействиям различных сред, таким, как погодные условия, соленая вода и пр.
Покрытия используемые в настоящее время это насесение разнообразных красок, полиуретановые и эпоксидные покрытия, из металлизированных это покрытие цинком, алюминием, медью и комбинированные покрытия. Из металлических покрытий самое широкое распространение имеет метод покрытия цинком. Выбор именно цинковых покрытий для защиты изделий из стали и чугуна, являются следующие критерии:

- относительно невысокая стоимость цинка;

- высокая адгезия цинкового покрытия, что обеспечивает надежную глубинную защиту металлоконструкций;

- высокая сопротивляемость цинка к агрессивным средам.

1. Гальваническое цинкование:
Область применения: мелкогабаритные изделия (крепёж; метизы; стальная сетка).

Преимущества:

- низкая себестоимость процесса;
- достаточная степень защиты от коррозии.

Недостатки:

- ограничение по размерам обрабатываемой конструкции (применяется для мелкогабаритных изделий и деталей);
- пористость цинковых гальванических покрытий приводят к их малой долговечности;
- экологические опасное производство, так как используются электролиты, содержащие кислоты и другие, химически активных соединений, требуются дорогостоящая очистка и высокая степень защиты работающего персонала;

Описание процесса:

Гальваническое цинкование представляет собой химический процесс – электролиз, который включает следующие этапы обработки изделий: обезжиривание, путем погружения в раствор, промывка в проточной ванне, травление с целью уничтожения окалины и ржавчины и само цинкование:
в ванну с щелочным электролитом погружается изделие, оно является катодом, анод- цинковая пластина. Анодное растворение цинковых электродов происходит в результате пропускания через электролит электрического тока. При прохождении тока через электролит положительно заряженные ионы цинка направляются к катоду (изделию) в результате чего происходит электроосаждение, формируя гальваническое покрытие толщиной от 4 до 20 мкм. В зависимости от температуры и плотности тока структура и толщина покрытия могут быть различными. Окончательными этапами являются пассивация (хроматирование), промывка и сушка.
В результате получается равномерное блестящее покрытие.

2. Горячее цинкование:

Метод горячего цинкования по качеству, долговечности и возможному диапазону толщины покрытия (40 до 200 мкм) является, на сегодняшний момент, лучшим.

Преимущества:

- во время горячего цинкования сталь полностью погружается в расплавленный цинк и все ее поверхности остаются покрытыми, включая внутренние части, углы, щели и мелкие детали, труднодоступные с помощью других техник покрытия. Покрытие даже становится более толстым именно на углах и кромках, в отличие от того, что происходит при покрытии кистью или погружением при других типах защиты;

- возможность защитить внутреннюю поверхность, трубы и полые элементы;

- процесс горячего цинкования простой, и легко контролируемый. Толщина нанесения покрытия может определяться в полном соответствии с техническими требованиями и, следовательно, срок службы покрытия можно определить в соответствии с функцией, для которой предназначено изделие и теми условиями внешней среды, в которой оно будет служить;

- сравнительно низкая стоимость, долговечность покрытия (более 25 лет), отсутствие необходимости ухода за изделиями, продлеванию сроков службы, особенно это немаловажно при эксплуатации территориально далеко расположенных и высотных металлоконструкций, необходимости остановки процесса эксплуатации работающего оборудования;

- процесс горячего цинкования отличается быстротой обработки большого количества металлических изделий изделий, минимального использования рабочих единиц, благодаря автоматизации процесса и позволяет осуществлять автоматический контроль в реальном времени.

- после монтажа не требуется подготовка поверхности, окраска, доделки и проверки.

- время выполнения работ по цинкованию очень короткое, и это позволяет сэкономить на транспортных расходах, одним транспортным средством привезя изделия на обработку и забрав их обратно;

- проверка толщины покрытия, осуществляется с помощью магнитного или электромагнитного измерителя, что так же упрощает и ускоряет отгрузку оцинкованных изделий;

- при обработке горячим цинкованием покрытие получается однородным и прочным, что нельзя сказать, например о покрытии краской;

- может применяться ко всем изделиям из стали;

- процесс цинкования позволяет получать поверхности, на которых практически не скапливаются отходы;

- смонтированная структура погруженная в цинковую ванну, получается более прочной;

- долговечность.

Недостатки:
- ограничение по размерам обрабатываемой конструкции;
- трудность сварки по сравнению с незащищенной сталью;
- необходимость поддержания температуры расплава цинка в интервале 460-480 °С -высокие энергозатраты.
- горячее цинкование осуществляется только для металлоконструкций, изготовленных только из стали, содержащей углерод не более 0,24%.

Описание процесса:

Подготовка поверхности к горячему цинкованию, заключается в следующем: ГОСТ 9.402-2004 регламентирует степень очистки цинкуемой поверхности металлоконструкций от окалины и ржавчины, обезжиривание (материал погружается в раствор 45 - 50 °С фосфорной кислоты), травление (материал погружается в раствор HCl (10 - 15%) и FeCl2), промывка (материал погружается в воду), флюсование (материал погружается в раствор 35 - 40 °С хлорида цинка и аммония), сушка (траверсы с флюсованными материалами помещаются в камеру 70 - 90 °С), и само цинкование (погружение изделий в ванну с горячим цинком подготовленного сухого изделия, на поверхности которого образуется Fe-Zn сплав, который и предохраняет от коррозии. Метод горячего цинкования можно так же разделить на два разных по технологическому исполнению вида нашатырное «влажное» и алюминиевое «сухое»:

При «влажном» цинк и флюс (расплав солей хлористого цинка и хлористого аммония (примерно 45/55 соотношение по массе) с добавлением глицерина, делающих раствор флюса активным) находятся в одной ванне. Изделия при погружении его в ванну проходит через слой флюса, находящегося на поверхности цинка.

Преимущества: меньшая потребность в задействованных под производство площадях. Недостатки: из-зи установки флюсовой коробки уменьшается используемая площадь поверхности ванны, повышается выпадение гарт-цинка.

При «сухом» цинковании флюс и цинк находятся в отдельных ваннах. В этом случае в качестве флюса используют цинк/хлорид аммония в соотношении, примерно 56/44 по массе. После обработки в указанном составе изделия перед цинкованием предварительно высушивают при температуре 150...200° С в специальных шкафах (камерах) до полного испарения влаги.

Преимущества: расход цинка меньше, приблизительно на 40%, качество покрытия возрастает, так как цинк и флюс находятся в разных ваннах и количество флюсовых включений минимально.

3.Термодиффузионное цинкование

Термодиффузионное цинкование (шерардизацию) используют, если нуждаются в толщине слоя цинка свыше 15 мкм. В данном случае металлические изделия проходят такие же стадии, как и при горячем цинковании, с одним лишь отличием. В конечном итоге, металлоизделия загружаются в барабанную вращающуюся печь, в которой при температуре 450- 600° С и происходит цинкование.
Область применения: цинкование метизов, деталей трубопроводной арматуры, автодеталей, фурнитуры и т.д.
Преимущества: нет ограничения по химическому составу использованных машиностроительных сталей и чугунов, высокая равномерность покрытия, защитная способность покрытия в 3-5 раз выше чем у гальванических покрытий и сравнима с покрытиями оцинкованными методом горячего цинкования, отличная свариваемость, толщина покрытия может варьироваться в пределах от 15 до 100 мкм и более и определяется временем ведения процесса.
Согласно СНиП 2.03.11 – 85, термодиффузионные цинковые покрытия – самая надежная защита металлических изделий от коррозии даже в очень агрессивных средах, таких, как морская вода, в условиях повыхенного солеобразования имеет антикоррозионные свойства даже выше, чем детали, обработанные методом горячего цинкования. Недостатки: покрытие без блеска серого или темно-серого цвета, а при малых толщинах покрытия (до 30 мкм), появление бурого налета, обусловленного выходом из покрытия ионов железа, относительно небольшая производительность. Общие требования по проведению процесса термодиффузионного цинкования и методы контроля закреплены в ГОСТ Р 51163 «Покрытия термодиффузионные на крепежных и других мелких изделиях».

4.Холодное цинкование.

Метод холодного цинкования, а именно окраска металлоизделий грунтами с высоким содержанием цинкового порошка (содержание цинка в готовом покрытии 89-93%), является самым простейщим, однако он же имеет и существенные недостатки: невысокая стойкость к механическим воздействиям и необходимость контроля санитарно-гигиенических условий труда маляров из-за использования органических растворителей.
Метод заключается в том, что на изделие, подвешенное на траверсах или стационарно закрепленное наносится распылителем слой цинка (состав: цинковый порошек+связующее). Однако, этот метод является не очень надежным в плане антикоррозионной защиты, так цинк наносится в виде поверхностного слоя. Преимуществом его является выполнение работ на месте, без передвижения куда-либо металлоконструкций, а так же этот метод дает возможность производить по месту ремонтные работы по поддержанию в должном состоянии поверхностей, оцинкованных раньше, а так же возможность оцинковки сварных швов и ранее термически обработанных деталей без последующей их деформации по причине невысокой температуры этого метода (5-40°С). Методом холодного цинкования оцинковываются трубы, арматура линий передач, элементы железнодорожных путей, дорожные ограждения.

5. Газо-термическое цинкование (напыление)

Покрытие цинком металла при цинковании напылением происходит следующим образом: металл покрытия в виде проволоки или порошка расплавляется, и в газовом потоке происходит напыление цинка на металл обрабатываемого изделия.
Метализационные газотермические цинковые покрытия оптимальны для защиты от коррозии крупногабаритных металлоконструкций, которые невозможно поместить в ванну с расплавом цинка или в гальваническую ванну. Расплавленные частицы цинка ударяются о поверхность металла и деформируясь, образуют «чешуйчатое» покрытие. Покрытие при этом образуется пористое и, как правило, требует покрытия порозаполнителем в виде лакокрасочного материала. Такие комбинированные покрытия могут обладать долговременной защитной способностью в различных условиях эксплуатации (атмосферные условия, пресная и морская вода), достигающей 30 и более лет.

← Вернуться к списку.