Горячее цинкование

Контроль

Этап контроля включает в себя визуальную проверку оцинкованных заготовок, чтобы определить, были ли они полностью оцинкованы или нет.

Помимо визуального контроля, заготовки также проверяются магнитным толщиномером и неразрушающим ультразвуковым контролем для обеспечения равномерности толщины покрытия.

Весь процесс горячего цинкования занимает около двенадцати часов.

Цены на горячее цинкование

Цена на услугу горячего цинкования зависит от многих факторов. На стоимость влияет размер и конфигурация детали, вид изделия, объем заказа. В стандартную цену входят все операции по подготовке к цинкованию, цинкование, сушка. Если требуется прожечь технологические отверстия, либо приварить специальные «ушки», на которых изделия будут закреплены, оплата взимается дополнительно.

При цинковании труб, фактором, определяющим цену, является диаметр стенки трубного проката и объем заказа. Чем толщина стенки меньше – тем большим будет расход цинка на выполнение заказа, и тем цена будет выше.

Стоимость оцинковки мелких деталей, легких, но габаритных, со сложной конфигурацией (наличием полостей, углов, карманов и пр.) зачастую оговаривается отдельно. Горячее цинкование сетки обойдет дороже, чем простые металлоконструкции, от 30 тыс.

В среднем цена на горячее цинкование составляет от 22 до 35 тыс. руб. за тонну. Стоимость нанесения цинка на деталь (детали), общим весом до 100 кг, нестандартные изделия может достигать 50 тыс. руб. за тонну. Расцинковка (снятие старого цинкового покрытия) также оплачивается дополнительно. За срочность некоторые предприятия также могут взимать отдельную плату.

Простой способ цинкования в домашних условиях

Электролитом может стать любой раствор, в котором содержится цинк:

• хлорид цинка (ZnCl);
• соляная кислота (HCL);
• ZnSO4 (результат травления серной кислоты H2SO4).

При травлении необходимо быть максимально осторожным, так как во время химической реакции выделяется взрывоопасный газ Н2.

Получение цинкового состава

Чтобы осуществить гальваническое цинкование металла дома, необходимо иметь цинк. Если говорить о подручных средствах, то цинк можно найти:

• в солевых батарейках (индекс L);
• в металлических оцинкованных деталях;
• в советских предохранителях.

А можно купить чистый цинк в радиомагазинах или на авторынках.

Подготовка к нанесению покрытия

• Нужно взять пластиковую или стеклянную тару, которая выступит в качестве ванны с электролитом, и установить держатели для анода и катода.
• Если в электролите заметны кристаллы соли, то использовать его нельзя. Растворить их можно, добавив дистиллированной воды.
• Анодом может выступить пластинка из цинка с подключенным к ней «+» зарядом. Чем больше площадь пластины, тем равномернее будет ложиться цинк на катоде. Чем больше анодов, тем больший участок покроется цинком за раз.
• Катод – это деталь, которая требует обработки (отрицательный заряд). На нее будут укладываться молекулы цинка. Необходимо подготовить металл к процедуре цинкования: очистить от коррозии, обезжирить и активировать, поместив в раствор кислоты. Необходимо расположить катод равно удаленно от всех источников положительного заряда.
• Источником электрического питания может выступать любой аккумулятор или блок питания. Чем выше будет напряжение, тем более ускоренно пройдет процесс гальванизации. Если используется автомобильный аккумулятор, в схему необходимо добавить другие потребители тока (например, лампочку накаливания).

Нанесение цинковой пленки

После всех подготовительных процедур останется только включить источник электрического питания и поместить катод в электролит. Не стоит допускать бурного кипения электролита: необходимо снизить силу тока, добавив в схему потребители электроэнергии. Чем дольше происходит процесс гальванизации, тем толще будет защитный слой цинка на поверхности обрабатываемой детали (катода).

Если у вас имеется опыт цинкования металла в домашних или промышленных условиях, вы можете поделиться им в комментариях.

Различия холодного и горячего цинкования

При холодной оцинковке сталь покрывается защитным составом при комнатной температуре. Впрочем, защита от климатических воздействий при этом обеспечивается достаточно эффективная. Технологий холодной оцинковки существует две:

• Технология электролиза. В данном случае толщина покрытия составляет до 20 мкм. Эксплуатировать изделия, обработанные таким способом, допустимо лишь в неагрессивных средах.
• Технология обработки крупногабаритных конструкций. Металлическое изделие покрывается смесью, в которую входит до 80 % порошкового цинка. Максимальная толщина покрытия при этом составляет до 50 микрон (мкм).

Если сравнить все перечисленные выше методы нанесения защитного цинкового покрытия, то можно отметить, что при горячей оцинковке у стальных изделий образуется более толстая, стойкая, мощная защита. Срок службы защитной оксидной цинковой пленки, в теории, доходит до 120 лет.

Характерными чертами данной технологии являются следующие особенности:

• Горячий способ цинкования реализуется методом погружения металлического изделия в ванну с расплавленным цинком. Нанесение покрытия холодным методом производится с помощью валиков, кистей и других инструментов.
• Горячая оцинковка осуществляется при температуре в 460 градусов (тогда как холодная – при комнатной температуре).
• После горячей оцинковки покрытие образуется однородное и гомогенное по толщине, как следствие, внешний вид готового изделия получается практически идеальный. Холодное оцинковывание не позволяет достичь подобного результата.
• Холодная оцинковка дает возможность производить обработку крупногабаритных конструкций и деталей в том числе на открытом воздухе. Горячее цинкование производят исключительно в цехах со специальным оборудованием.

Различить, каким способом нанесено покрытие – горячим цинкованием или холодным, можно по внешнему виду изделия. Первая методика позволяет получить ровный, практически идеальный внешний вид готовой детали.

Суть технологии горячего цинкования металла

Горячее цинкование является наиболее надежным, весьма эффективным и давно себя зарекомендовавшим способом предохранения металлических изделий от коррозии. Такая технология позволяет защитить поверхность изделий от деструктивного влияния окружающей среды.

При данном виде обработке на покрываемой заготовке создается пленка из цинка, полностью покрывающая обрабатываемый объект. Толщина защитного слоя при горячем цинковании находится в диапазоне 30-120 мкм. Стандартные размеры ванн – 13 м в длину, 1,8 в ширину и 2 м в глубину – дают возможность обрабатывать таким способом трубы больших диаметров, детали конструкции ЛЭП и прочие металлические изделия.

Средний срок полезной эксплуатации металлоконструкций, подвергнутых горячему цинкованию, составляет не менее 25 лет.

Вообще, горячая оцинковка обеспечивает не только барьерную, но и электрохимическую противокоррозионную защиту. Данным способом можно покрывать любые металлы, но преимущественно так обрабатываются изделия из стали.

История горячего цинкования

Метод горячего цинковании появился и  впервые был применен во Франции (1742 год), химик Поль Жак Малуэн погрузил в расплавленный цинк стальные изделия. В результате на них образовался слой цинка. В этом же году  Малуэн выступил с докладом во  французской Королевской академии, где подробно описал процесс получения цинкового покрытия на стальных деталях.

Запатентован метод был французским химиком С. Сорелем (1836 год). Он предложил предварительно очищать поверхность стального изделия сначала в 9 % растворе серной кислоты (H2SO4), а  затем флюсованием в  хлориде аммония (NH4Cl). Только после этих операций применять горячее цинкование. В 1847 году в Золингене (Германия) открылся первый цех горячего цинкования.  Через четыре года начал функционировать еще один цех  в Австрии  (на предприятии «Винивартер & Герсхайм»). Во второй половине XX века метод  горячего цинкования был признан  международным стандартом в области антикоррозийной защиты. Многочисленные исследования подтвердили высокие эксплуатационные свойства горячеоцинкованной стали. Она получила широкое применение как в промышленной, так и сельскохозяйственной сферах. Цинковые покрытия применяют во всех эксплуатационных средах, кроме сильных щелочных и кислых.

В наше время только в Европе действует больше тысячи заводов, на которых применяют метод горячего цинкования. И ежегодно около 400 тыс. тонн цинка расходуется на покрытие стали горячим способом.

Оценка качества цинкового покрытия

Общие требования к изделиям, которые подвергаются цинкованию, и качеству готового покрытия регламентирует ГОСТ 9.307-89. Согласно данному стандарту, цинковый слой должен:

— быть сплошным;

— при визуальном осмотре иметь шероховатую либо гладкую поверхность;

— цвет покрытия – серебристо-блестящий – матовый темно-серый.

На поверхности должны отсутствовать наплывы, затрудняющие сборку либо эксплуатацию готовой оцинкованной конструкции, вкрапления гартцинка размером более 2 миллиметров.

Дефектами, согласно ГОСТ 9.307-89, не являются:

— цвета побежалости либо светло-серые пятна;

— рябизна поверхности;

— царапины, риски, следы от захватывающих приспособлений, глубина которых не превышает толщину покрытия (т.е. визуально не видно основного металла).

Если после всех технологических операций на детали просматриваются непокрытые  цинком места (не более 2% от общей площади и 2 см в диаметре), допускается нанесение на эти участки: газотермически сформированного слоя (не менее 120 мкм толщиной), либо составов для холодного цинкования с толщиной слоя более 90 мкм и цинком в сухой пленке не менее 80 – 85% (например, Гальванол и др.).

Толщина слоя – от 40 до 200 мкм (более точные значения обуславливаются технической документацией к конкретному изделию и его средой эксплуатации).

Контроль толщины покрытия осуществляется перед хроматированием или нанесением консервационных смазок. В качестве инструмента для измерения применяют такие приборы неразрушающего контроля, как магнитные толщиномеры. Либо проводят металлографический анализ (более трудоемкий процесс).

Контроль прочности сцепления оцинкованного слоя (проверку адгезии) проводят согласно ГОСТ 9.307-89 одним из методов:

— нанесение сетки царапин;

— удара поворотным молотком;

Наиболее уязвимыми считаются места сварки и резьба, поэтому при оценке качества горячеоцинкованного слоя, данные участки проверяют в первую очередь.

Газотермическое цинкование металлоконструкций

Газотермическое цинкование – это технология металлизации конструкций и деталей с помощью высокоскоростного напыления на поверхность порошка цинка.

Суть технологии: на металлоконструкцию направляют открытый огонь, для этого используют газовые горелки. Затем в зону максимального нагрева подают цинковый порошок (или проволоку).

В ходе этого процесса мелкодисперсные капли цинка на большой скорости налетают на металлическую поверхность. На ней они застывают, и образуется защитное покрытие, толщина которого 30-50 мкм. Когда нужно добиться толстого слоя, данная процедура повторяется несколько раз.

Основные достоинства газотермического цинкования металлоконструкций:

• Можно покрыть деталь в полевых условиях, не потребуется демонтировать металлоконструкцию.
• Защитный слой получается равномерным.
• Можно отрегулировать толщину цинкового покрытия.

Минусы этого способа цинкования:

• Не подходит для обработки деталей небольшого размера.
• Защитный слой получается пористым.
• Не удастся провести оцинковку труднодоступных мест.
• Нельзя использовать для нанесения защитного покрытия на прецизионные детали.
• Трудоемкий процесс.
• Производительность достаточно низкая.

Даже с учетом всех минусов газотермической технологии, ее используют нечасто и лишь в некоторых областях производства. Например, этот метод цинкования металлоконструкций подходит, если нужно защитить изделие от ржавчины, не демонтируя его. Либо восстановить поверхность материала, которая была испорчена в результате образования коррозии.

Металлоконструкции используются во многих сферах человеческой жизнедеятельности. Они обладают повышенной прочностью и надежностью, у них длительный эксплуатационный срок. Однако у стальных изделий есть одно уязвимое место: на них образуется коррозия, а при появлении ржавчины они быстро портятся. Цинкование металлоконструкций – эффективный способ защитить поверхность, сохранив изделие в первозданном виде.

Оцените, пожалуйста, статью

Всего оценок: 1, Средняя: 5

Этапы горячего цинкования

Это комплексный процесс, который предусматривает самые разные процедуры, такие как обезжиривание, обработка кислотными составами (кислотное травление, а также флюсование). Обработка необходима для обеспечения большей адгезии цинка с металлической поверхностью изделия, чем обеспечивается качество покрытия.

Для данной процедуры предусмотрены специальные ванны, куда заготовки погружаются целиком. Там происходит удаление с поверхности изделий всевозможных загрязнений, пылевых и масляных наслоений. Процедура обезжиривания осуществляется с использованием химических веществ, перечень которых указан в регулирующем ГОСТе. После данного этапа остатки обезжиривающего реагента удаляются во время процедуры смывки.

За обезжириванием следует кислотное травление. Заготовки промываются от остатков окиси и закиси железа, а также для обеспечения сглаживания заусенцев, шелушащихся поверхностей и других дефектов. Во время травления обычно применяют раствор соляной кислоты. Данная стадия осуществляется при температуре 22–24°. Концентрация раствора подбирается в зависимости от того, насколько сильно обрабатываемая поверхность загрязнена коррозионными отложениями.

Для осуществления травления применяются реактивные растворы с концентрацией 140–200 граммов концентрированной кислоты на 1 литр раствора. Высокое содержание кислоты способно повредить саму поверхность.

Чтобы этого не произошло, а также для того, чтобы свести к минимуму выделение водорода из раствора, в него добавляют специальные ингибиторы, которые сами в процессе травления не участвуют, но замедляют активность протекания реакции. После процедуры травления заготовку также тщательно промывают, чтобы удалить как кислоту, так и продукты химической реакции.

После травления производится флюсование. Заготовка погружается во флюсовый реагент, содержащий 30%-й раствор хлорида цинк-аммония. Обработка осуществляется при температуре 65-80 °C. Флюсование дает возможность избавиться от остатков окислов на обрабатываемом изделии, а также позволяет нанести предохраняющий слой, чтобы предотвратить окисление.

Отметим, что флюсование – крайне важный подготовительный процесс перед оцинковыванием. Качественное удаление всех посторонних веществ, продуктов реакции даст возможность цинку осесть ровным слоем, обеспечив равномерное, гомогенное покрытие заготовки.

Этап 2. Гальванизация

Когда поверхность подготовлена, приступают к процессу гальванизации. Изделия погружаются в расплавленный цинк при температуре 450 °C. Заготовка некоторое время остается в ванне, где железо в составе стального сплава реагирует с цинком, в процессе чего формируются множественные интерметаллические слои железо – цинк, а внешний слой состоит из чистого цинка.

Скорость проистечения реакции очень высока на первом этапе, когда и формируется первичное покрытие – основа. Далее с ростом толщины слоя скорость процесса начинает замедляться. В целом время погружения составляет примерно 4-5 минут. Но общий принцип такой: чем больше габариты изделия, тем дольше время цинкования.

Когда изделие после процедуры горячей оцинковки извлекается из ванны, то цинк мгновенно вступает в реакцию с кислородом воздуха. В результате образуется оксид, который, в свою очередь, начинает реагировать с углекислым газом с образованием карбоната цинка. Последний добавляет покрытию твердости и дополнительно защищает от коррозии.

Этап 3. Дальнейшая обработка

Под дополнительной обработкой подразумевается этап закалки прошедшей оцинковывание заготовки в воде или же ускоренное ее охлаждение воздухом от компрессора. Более высокая скорость остывания способствует повышению твердости покрытия изделия. Принудительная закалка воздухом при этом – более дешевая альтернатива водяному охлаждению, для которого необходима ванна.

Далее оцинкованные изделия могут окрашиваться или покрываться дополнительными слоями того же цинка для усиления их эстетических свойств, а также для формирования дополнительных слоев защиты.

Этап 4. Контроль

Данный этап подразумевает визуальную проверку готового изделия, чтобы подтвердить целостность сформированного цинкового покрытия. Кроме визуального осмотра, производится тестирование магнитным толщиномером и неразрушающим ультразвуковым контролем, с помощью которых можно убедиться в равномерности толщины полученного цинкового слоя. На весь производственный цикл горячего цинкования уходит около 12 часов.

Горячее цинкование металлоконструкций

Горячее цинкование представляет собой способ нанесения цинкового покрытия на обрабатываемую поверхность, который по своей эффективности уступает лишь гальванической технологии. При этом по себестоимости, а также долговечности сформированного защитного слоя горячее цинкование превосходит электрохимическое.

В данном методе, в отличие от других способов цинкования металлоконструкций, сочетаются низкая стоимость реализации технологического процесса и повышенные защитные характеристики покрытия.

Цинковый слой, который был нанесен этим методом, сохранится в идеальном состоянии спустя 65-70 лет, даже в суровых эксплуатационных условиях, не изменив свои первоначальные свойства.

Какие достоинства есть у метода горячего цинкования металлоконструкций и почему эта технология является самой популярной среди других способов нанесения защитного покрытия?

• Обрабатывать по такой технологии можно заготовки со сложной геометрической формой. К примеру, горячее цинкование применяется для создания защитного покрытия на трубах.
• Если во время эксплуатации деталей цинковое покрытие повредится из-за механического воздействия, защитный слой самовосстановится, не потребуется повторять цинкование заново.
• Если сравнивать горячее цинкование с другими технологиями нанесения защиты, то с его помощью получится сделать покрытие, в шесть раз более устойчивое к пагубному воздействию жидких сред. Поэтому метод горячей оцинковки используется, чтобы защитить трубы и емкости.
• С помощью этого способа цинкования металлоконструкций получится устранить дефекты на металлической поверхности, к примеру раковины, поры.
• Эксплуатировать трубы и метизы, покрытые цинком по этой технологии, получится без серьезных денежных вложений. Так, поверхность детали не нужно окрашивать, поскольку она уже защищена от пагубного воздействия окружающей среды. Это касается труб, монтируемых в стенах, а также расположенных под грунтом, до которых достаточно сложно добраться.

После подготовки поверхности заготовки наступает время начать процесс гальванизации.

Заготовки погружаются в вану с расплавленным цинком, поддерживаемую при температуре около 450 °C (723 K).

Как правило, они погружаются в ванну под углом, чтобы пузырьки воздуха выходили из полых частей заготовки.
При погружении в ванну для цинкования железо или сталь вступает в реакцию с цинком, образуя многочисленные интерметаллические слои цинк-железо, причем внешний слой состоит из чистого цинка.

Эта реакция происходит очень быстро на начальных этапах, во время которых образуется первичное покрытие, после чего она начинает замедляться, и толщина покрытия постепенно увеличивается.

Погружение обычно занимает от четырех до пяти минут. Однако время погружения увеличивается по мере увеличения размера объекта.

После извлечения предметов из чайника для цинкования цинковое покрытие сначала окисляется до оксида цинка, который вступает в реакцию с углекислым газом в воздухе и образует слой карбоната цинка, дополнительно предотвращающий коррозию.

Преимущества горячего цинкования

У технологии горячего цинкования по сравнению с другими способами покрытия существует целый ряд существенных преимуществ:

• Геометрическая форма покрываемого изделия не имеет никакого значения – какой бы сложной она ни была, вся поверхность без исключения будет покрыта цинковым слоем, причем пленка везде будет иметь гомогенную толщину. (В частности, поэтому горячее цинкование применяется при обработке труб и изделий из них).
• Самым ценным свойством готовых изделий является то, что механические повреждения участков с цинковым покрытием имеют свойство восстанавливаться самостоятельно, без какого-либо внешнего воздействия!
• Металл после горячего цинкования стоек к взаимодействию с жидкими веществами. Он превышает по этому показателю другие формы защитных покрытий не менее чем в 6 раз. Именно поэтому горячее цинкование применяется для обработки внутренних поверхностей водопроводных труб и всевозможных емкостей для химической промышленности.
• Метод горячего цинкования эффективно устраняет такие дефекты поверхностей заготовок, как поры, раковины, микротрещины и пр.
• Эксплуатация стальных оцинкованных деталей крайне экономична. В частности, данные элементы не требуется окрашивать, что немаловажно для частей конструкций, располагающихся в труднодоступных местах. А кроме того, не нужно применять избыточных мер гидроизоляции.

Но, кроме преимуществ, присутствуют у данной технологии и недостатки. Самым значительным является ограничение размера деталей, а точнее, то, что они не могут превышать габариты ванны с расплавом цинка. Поэтому на крупных предприятиях большие изделия покрываются методом непрерывного горячего цинкования (АНГЦ).

Последующая обработка

Последующая обработка — это дополнительный этап, на котором оцинкованную заготовку либо закаливают в воде, либо дают ей остыть под принудительным воздействием холодного воздуха от компрессора.

Закалка обеспечивает самую быструю скорость охлаждения, повышая при этом твердость заготовки, в то время как воздушное охлаждение обеспечивает более дешевую альтернативу со сравнительно меньшей твердостью.

Оцинкованные объекты могут быть окрашены или покрыты дополнительным покрытием для повышения их эстетической ценности и обеспечения дополнительного защитного слоя.

Ограничения горячего цинкования

Опасно при неосторожном обращении

Процесс горячего цинкования включает в себя работу с расплавленными цинковыми ваннами и растворами для обработки поверхности, содержащими агрессивные химикаты, такие как кислоты, а также тяжелые предметы и конструкции.

Эти химикаты могут раздражать дыхательную систему при вдыхании и вызывать сыпь на коже при контакте.

Расплавленные растворы и горячие предметы могут вызвать ожоги, которые могут оказаться смертельными, а неправильное обращение с тяжелыми заготовками может привести к несчастным случаям и поставить под угрозу жизнь оператора.

Поэтому при проведении процесса горячего цинкования следует применять соответствующие протоколы безопасности, такие как ношение защитного снаряжения, соблюдение безопасного расстояния при работе с тяжелыми заготовками и т.д.

Несмотря на то, что процесс горячего цинкования относительно дешевле, чем многие другие процессы нанесения слоев, первоначальные и текущие затраты на него непосильны для любителей и небольших производств.

Оборудование, необходимое для процесса горячего цинкования, занимает значительную площадь и требует сертификации и обучения перед началом работы, что делает его непрактичным для любителей.

Восприимчивость к износу

Оцинкованный слой может быть поврежден при воздействии абразивных веществ, в результате чего может быть поврежден основной материал.

Процесс горячего цинкования ограничен железными и стальными заготовками.

Таким образом, применение процесса горячего цинкования ограничено.

Преимущества и недостатки метода горячего цинкования

Несмотря на востребованность обеих технологий, выбор конкретного способа обработки деталей необходимо делать после сравнения преимуществ и недостатков двух вариантов. Плюсы горячего цинкования следующие:

• при наличии относительно небольших по размерам металлических изделий их обработка в ваннах осуществляется оперативно;
• раствор на основе цинка проникает во все полости и микротрещины на поверхности, создает однородное защитное покрытие;
• если деталь или изделие имеют сложную форму, такой способ обработки является единственным эффективным вариантом;
• сплошной защитный слой образуется на всей площади изделия, включая внутренние полости, высокое качество обработки гарантировано;
• готовая продукция имеет привлекательный внешний вид.

К недостаткам технологии можно отнести невозможность цинкования крупногабаритных конструкций, риск деформации металла из-за высокой температуры обработки, высокую стоимость такого способа. Обработанные детали нельзя сваривать между собой. При сборке требуется дополнительная обработка мест соединений.

Критерии выявления признаков брака

Одной из целей тестирования является обнаружение брака. В частности, именно для выявления дефектов готовое изделие предварительно и осматривают. Качественные параметры заготовки, подвергнутой горячему цинкованию, установлены в ГОСТе 9.307-89. В частности, в обязательном порядке должны соблюдаться следующие критерии:

• Цинковый слой не должен иметь разрывов.
• Цвет покрытия должен быть матовым, темно-серым или же серебристо-глянцевым.
• Не допускается наличие никаких наплывов на поверхности обработанного изделия. Вкрапления гартцинка – химического осадка – если и могут присутствовать, то должны иметь размер не более 2 мм.
• Шероховатость покрытия ГОСТом вполне допускается.

Более того, ГОСТ устанавливает целый ряд признаков, которые не считаются дефектами:

• незначительные неровности поверхности или же незначительная рябизна;
• цветовые отличия в виде местных радужных оттенков или пятен, имеющих светло-серые оттенки;
• царапины защитного слоя, имеющие небольшую глубину (главное, чтобы основа заготовки не была видна невооруженным глазом).

Также ГОСТ допускает наличие участков с пробелами (разрывами) в покрытии, совокупная площадь которых не должна превышать 2 % от общей площади поверхности изделия, а также участки до 2 см в диаметре. Такие дефекты можно обработать веществами, предназначенными для холодного цинкования, а также с помощью методики газотермического напыления.

Толщина слоя цинкового покрытия, в соответствии с указанным ГОСТом, должна находиться в диапазоне 40-200 микрон. Если же требуется иная толщина (в зависимости от эксплуатационных требований), то она должна быть прописана в паспорте готового изделия.

Все проверки на соответствие ГОСТу должны осуществляться перед началом процедуры хроматирования, которая подразумевает под собой формирование дополнительного защитного слоя поверх цинкового покрытия (сюда относятся и консервационные смазки). Определение толщины цинкового слоя осуществляется двумя методиками:

• с использованием магнитных измерителей-толщиномеров;
• металлографическим способом с использованием образцов-свидетелей.

В заключение осуществляется проверка качества сцепления слоя цинка с поверхностью изделия. Наибольшее внимание уделяется участкам, непосредственно прилегающим к резьбовым соединениям детали, а также к местам сварки. Процесс контроля адгезии проводится с помощью одного из 4 возможных методов:

• нанесение сетки царапин;
• осуществление нагрева;
• процедура крацевания;
• нанесение серии ударов поворотным молотком.

Итак, характерной чертой горячего цинкования металлоконструкций является оптимальное соотношение приемлемой стоимости производственного процесса с высоким качеством получаемого результата, выражающегося в высокой долговечности и повышенных защитных свойствах образуемого предохраняющего слоя.

Цинковое покрытие, нанесенное с точным соблюдением всех требований технологии, способно сохранять эксплуатационную пригодность стальных изделий на протяжении длительных десятилетий. Причем данные изделия могут служить в самых неблагоприятных условиях, сохраняя все свои прочностные и другие полезные характеристики.

Области применения горячего цинкования

Слой цинка представляет собой барьерное покрытие. Его главный функционал – защита от коррозии, возникающей при контакте железа с водой в присутствии кислорода воздуха. Цинк горячего осаждения дает крайне эффективную защиту от ржавления в течение десятков лет. При этом такие элементы конструкции не нужно подвергать окраске, что дает существенную экономию.

Обычно горячее цинкование применяется к изделиям простой формы; это такие детали, как уголки, трубы, тавровые и двутавровые балки, листы и пр. При этом теряется смысл покрывать цинком детали, содержащие резьбу, мелкие отверстия и элементы сложной формы (защитная пленка здесь будет содрана).

Преимущества и недостатки холодного метода

Использование технологии холодного оцинкования также является востребованной. Преимуществом такого способа является возможность работать на открытом воздухе, обрабатывать любые по размерам металлоконструкции. Другими преимуществами такого варианта являются:

• на всей площади изделия, включая стыки, соединения, сварные швы образуется надежный защитный слой;
• технология применяется во многом благодаря низкой стоимости и универсальности. Обработанные детали можно собирать и разбирать без повторного цинкования;
• полученное покрытие устойчиво к соленой среде. Данный параметр превышает показатели горячего цинкования в 2-3 раза;
• подобным способом можно обрабатывать разные металлы, вне зависимости от их устойчивости к температурам.

Недостатки холодного цинкования заключаются в сильной зависимости качества обработки от квалификации мастера. К обработке поверхности предъявляются жесткие требования. Изделия со сложными формами очень трудно обрабатывать, особенно при наличии внутренних полостей.

Термодиффузионное цинкование металлоконструкций

Суть термодиффузионной технологии: металлоконструкцию и сухой порошок, содержащий цинк, размещают в контейнере. Затем он герметизируется, нагревается до критически высокой температуры – 2 500 ?С.

В ходе этого процесса атомы цинка, находящиеся в сухом порошке, переходят в газообразное состояние. В результате упрощается их диффузное проникновение в верхний слой металлических заготовок.

Термодиффузная технология подходит для тех ситуаций, когда необходимо сделать цинковое покрытие, толщина которого более 15 мкм. Чтобы подготовить детали, необходимо действовать по общепринятому стандарту.

Данная технология, наряду с другими, имеет как достоинства, так и недостатки.

Для начала рассмотрим плюсы термодиффузной технологии:

• Она безопасна и экологична.
• Можно контролировать то, насколько толстым получится защитное покрытие.
• Цинковый слой будет высококачественным, на нем не образуются поры.
• После обработки не остаются отходы, которые нужно утилизировать.
• Получится оцинковать детали со сложной геометрической формой.

Минусы этого метода цинкования металлоконструкций:

• На деталях после обработки появляется налет, нет зеркального блеска.
• Образуется цинковая пыль в окружающей среде.
• Невысокая производительность.
• Сложно добиться равномерности защитного покрытия.

Горячее цинкование обладает различными преимуществами, что делает его одним из наиболее предпочтительных методов гальванизации в различных отраслях промышленности.

Устойчивость к коррозии

Защитный слой, образующийся в процессе ГГЦ, защищает железные и стальные заготовки от износа, вызванного ржавлением поверхности.

Даже если это покрытие стирается или царапается, оставляя часть поверхности железа или стали открытой, цинк, будучи более реакционноспособным, окисляется, образуя защитный оксидный слой на поверхности.
Экологически чистый процесс

Горячее цинкование — это экологически чистый процесс с низким углеродным следом, который приводит к минимальному образованию токсичных паров или вредных отходов.

Кроме того, этот процесс увеличивает срок службы заготовок, что приводит к уменьшению количества отходов и даже позволяет использовать переработанные железо, сталь и цинк.

Эстетичный внешний вид

Защитное покрытие, полученное в результате горячего цинкования, имеет блестящий и гладкий вид, что повышает эстетическую ценность изделия.

Коммерческие конструкции, такие как столбы освещения или опоры зданий, являются одними из распространенных примеров, в которых используется горячее цинкование для достижения блестящей поверхности с увеличенным сроком службы.

Процесс горячего цинкования занимает около 12 часов (для больших заготовок), что относительно меньше, чем другие процессы нанесения слоев, такие как порошковая окраска или окраска распылением.

Гибкость применения в строительстве

По сравнению с бетонными столбами, использование оцинкованных железных или стальных столбов обеспечивает гибкость при проектировании инфраструктуры, поскольку их можно легко сваривать, соединять болтами или сращивать для формирования сложных конструкций.

Стоимость процесса горячего цинкования относительно дешевле по сравнению с другими процессами нанесения слоев, такими как порошковое покрытие или электростатическое напыление.

Кроме того, защитный слой предохраняет заготовку от воздействия неблагоприятных условий окружающей среды, что приводит к минимальным требованиям к техническому обслуживанию и дальнейшему снижению общей стоимости.

Свойства и преимущества оцинкованных покрытий

• износостойкость и длительность службы окрашиваемого покрытия;
• низкая себестоимость в сравнении с ценой на окрашивание без предварительного цинкования за срок до 25 лет;
• простые требования к изделиям из металла.

Цинкование металла осуществляет не только барьерную и защитную, но и электрохимическую защиту верхних слоев обработанных изделий.

Цинкование с фосфатированием

Цинкование с фосфатированием принято использовать для обработки цветных металлов. В результате процедуры на верхнем слое детали из металла образуются фосфаты цинка, марганца или железа, которые являются малорастворимыми элементами, что усиливает барьерные и электроизоляционные качества обрабатываемых поверхностей.

Цинкование с фосфатированием можно применять в отношении следующих видов металлов:

• чугуна;
• кадмия;
• низколегированных углеродистых сталей;
• меди;
• цинка;
• алюминия.

Металлические предметы, оцинкованные посредством фосфатирования, могут использоваться даже в условиях тропиков. Они не подвержены воздействию нагретых материалов, смазочной органики (масел), бензола, толуола и всех газов за исключением сероводорода.

Сравнение горячего цинкования с другими способами нанесения цинка

Метод, как и любой другой способ оцинковки, имеет свои достоинства и недостатки. После электролитического нанесения цинка – горячее цинкование является вторым по распространенности. Это связано не только со свойствами защитного покрытия, но и с  возможностью реализации процесса.

Гальваническое (электролитическое). Цинкование требует абсолютно другого оборудования и может быть намного компактнее. Например, при цинкования метизов или других мелких деталей электролитическим методом цех может быть значительно меньшего размера, чем при горячем цинковании.

Преимущества гальванического нанесения цинка заключаются в меньшей стоимости процесса и более привлекательном внешнем виде оцинкованных изделий. Данным методом можно получить защитно-декоративные слои глянцевые, матовые, с оттенком желтого цвета, голубого. В основном, гальваническое цинкование применяют для формирования защитного слоя на мелких деталях: крепежи, метизы и пр. Также, подвергать цинкованию можно детали с пластиковыми составляющими, например, самостопорящиеся гайки с нейлоновыми кольцами.

Слабой стороной гальванически оцинкованных изделий является их меньшая, в сравнении с горячеоцинкованными, коррозионная стойкость. Их рекомендуется применять только в сухих помещениях. Также, для гальванического цинкования необходимо использовать  металлы и сплавы с классом прочности до 10.9, т.к. в процессе они подвергаются водородному охрупчиванию.

Термодиффузионное (шерардизация). Получило меньше распространение, т.к. его цена в два раза превышает стоимость горячего цинкования. Его нельзя применять для нанесения цинка на детали с пластиковыми элементами, т.к. рабочая температура – 290 – 450 градусов Цельсия. Технология позволяет наносить равномерный защитный слой даже на резьбу – после нанесения цинка нет необходимости протачивать резьбу, как после горячего цинкования. Производство абсолютно безвредно, все отходы утилизируются и безопасны для окружающей среды.  Оборудование занимает меньше места в цеху, но, как и при горячем цинковании, размер обрабатываемой детали ограничен габаритами печи/контейнера. Данный вид нанесения защитного слоя экономически более выгодный, но покрытия не отличаются привлекательностью – матовая серая однородная поверхность. Класс прочности покрываемых деталей, одинаковый – до 10,9.

Дакромет (Дельта). Широко используется в автомобильной промышленности (не применяется для днища авто, т.к. легче разрушается). Позволяет получить  слой, наиболее близкий по коррозионным свойствам, цене, внешнему виду к горячеоцинкованному. Основное преимущество метода – возможность получить покрытия с малой толщиной (до 10 микрон). По распространенности для метизов занимает 3 место. Цинковать можно металлы с любым классом прочности. Преимущества – возможность покрывать детали с пластиковыми элементами, более привлекательный внешний вид (нет наплывов, бугорков и других неровностей). Поверхность матовая, однородная. Цвет – от серебристого до почти черного. Не вызывает водородную хрупкость. Но покрытие Дакромет  характеризуется меньшей адгезией, легче образуются сколы, не может самовосстанавливаться.

Газотермическое напыление. Позволяет наносить толстый (более 200 микрон) защитный цинковый слой непосредственно при монтаже конструкций (крупногабаритных). Не используется, ввиду технологических ограничений, для цинкования метизов, изделий с резьбой, внутренних полостей с диаметром меньше 50 см.

Как отличить оцинкованный металл от обычного

Оцинкованная и обычная нержавеющая сталь имеют разную себестоимость, поэтому стоит знать, как их различить в условиях не всегда честного современного рынка.

• На глаз. Оцинкованная сталь, как правило, имеет характерные радужные разводы. Также обычный металл имеет более матовую поверхность. Если на металле нет кристаллических декоративных узоров, то цинковое покрытие имеет зеркальный блеск.
• Магнит. Оцинкованные поверхности обладают более сильными электромагнитными свойствами, что можно проверить с помощью обычного магнита.
• Спектральный анализ. Требуется специальное оборудование, определяющее химический состав стали, но данный способ считается наиболее точным и надежным.
• Химический метод. Соляная кислота вступает с цинком в химическую реакцию, при которой начинается выделяться водород. Достаточно небольшого количества соляной кислоты.

При покупке оцинкованной стали рекомендуется выбрать надежного и ответственного поставщика, что избавит от проблем с определением подлинности металла и наличия у него цинкового покрытия.

— ограниченные размеры изделия, предназначенного для горячего цинкования (зависит от размера ванны);

— трудности при сварке и дальнейшей обработке оцинкованных изделий;

— относительная неравномерность покрытия;

— невозможность получить очень тонкие покрытия.

— относительно большой расход цинка.

С помощью метода горячего цинкования получают покрытие толщиной от нескольких микрон до одного миллиметра.

В чем разница горячего и холодного цинкования

Сравнивая оба способа обработки металла, можно прийти к определенным выводам. Разница холодного и горячего цинкования заключается в толщине защитного покрытия и длительности эксплуатации металлоконструкций. При использовании горячей технологии стальные изделия получают более мощную защиту. В зависимости от условий эксплуатации срок жизни оксидной пленки составляет от 65 до 120 лет.

Отличиями технологий являются:

• горячее цинкование производится в оборудованном цехе путем погружения металла в ванну с расплавленным цинком. При холодном цинковании обработка проводится кистями, валиками, другими аналогичными инструментами;
• при первом варианте обработки температура смеси составляет 460 градусов. Второй вариант предполагает цинкование при комнатной температуре;
• внешний вид изделий после ГЦ практически идеальный, покрытие ровное и однородное. Технология ХЦ не позволяет добиться подобного результата, если используется простой инструмент;
• холодный способ активно используется для работы с габаритными конструкциями, в том числе на открытом воздухе. Горячая технология применяется только в оборудованных цехах.

Отличить горячее цинкование от холодного можно по внешнему виду изделий или заготовок. Погружение деталей в ванну и обработка валиком позволяют получить продукцию, сильно отличающуюся визуально.

Гальваническое цинкование металлоконструкций

Гальваническое цинкование металлоконструкций представляет собой электрохимический метод покрытия деталей цинком.

Для реализации этой технологии используется цинкосодержащий электролит в больших емкостях. Главное достоинство данного способа обработки деталей и конструкций заключается в том, что на металл воздействуют два процесса одновременно: электрофизический и химический.

При гальваническом цинковании активно соединяются молекулы металла обрабатываемой поверхности с цинком. Во время такой адгезии происходит сцепление разнородных веществ на молекулярном уровне.

Чтобы выполнить гальваническое цинкование металлоконструкций, детали и изделия из металла погружают в ванны с электролитом, которые снабжены анодом. Это цинковая пластина, с нее при помощи электролита (сернокислый и хлористый цинк), анионы металла переходят на поверхность, в результате образуется равномерное защитное покрытие.

То, как будет происходить гальваническое цинкование металлоконструкций, зависит от состава электролита и температуры, которая поддерживается в емкостях.

В раствор могут быть добавлены окрашивающие, а также блескообразущие вещества. В результате обработанные детали выглядят более привлекательно.

Какие электролиты применяются во время цинкования металлоконструкций методом гальваники:

• Кислые и слабокислые: сульфаты, борфториды, хлориды.
• Аммиакатные: щелочи и нейтральные растворы.
• Цианидные и цинкатные: электролиты щелочной группы с цианидом и цинкатом натрия в растворе едкого натра.

Прежде чем приступить к обработке, следует подготовить металлоконструкции, очистить их и обезжирить, также провести флюсование: нанести пленку, препятствующую окислению.

Какими свойствами обладает цинковое защитное покрытие, полученное методом гальванизации? Его поверхность пластичная, защитный слой непрерывный на деталях, работающих в условиях циклической деформации, к примеру, таких как стальные пружины.

Суть и назначение процесса цинкования металла

Цинк является основным компонентом специальной химической смеси, которой принято покрывать изделия из металла во избежание развития коррозионных процессов. Повышенная влажность, воздействия механического характера, химические реакции – все это может спровоцировать окисление поверхности металла, однако оцинкованные изделия гораздо меньше подвержены коррозии.

Цинк и металл в симбиозе образуют гальваническую пару, где цинк принимает на себя все барьерные функции и, следовательно, вступает в различные формы взаимодействия с факторами окружающей среды.

Поверхность изделия будет сохранять свой первоначальный вид до тех пор, пока не разрушится полностью верхний цинковый слой. В местах, где цинк подвергается наиболее сильному воздействию, под влиянием молекул воды и кислорода образуется защитный слой гидроксида, который также сохраняет целостность металла.

Цинкование алюминия и других видов металлов происходит с использованием разных методов, однако наибольшее влияние на эффективность результата данной процедуры оказывает класс толщины цинкового слоя, который определен по ГОСТ 14918-80.

Классы цинкового покрытия П и 1 чаще всего используются в условиях сложной климатической обстановки повышенной влажности и перепадов температур.

Технология горячего цинкования

https://youtube.com/watch?v=9awWLsDZveo

Перед нанесением на поверхность стального изделия расплавленного цинка — нужно предварительно ее подготовить. От качества подготовленной поверхности будет зависеть  сцепление покрытия с основным металлом. Подготовка поверхности перед горячим цинкованием включает следующие этапы: обезжиривание, промывка, травление, промывка и последующее флюсование.

Операцию обезжиривания проводят для удаления масляных и других органических загрязнений. Широко используют для обезжиривания перед горячим цинкованием кислотные и щелочные растворы. Выбор реагента во многом зависит от природы загрязнения. Процесс проводится при температуре от 60 до 80оС. Следующий этап —  тщательная промывка. Промывка нужна для удаления остатков жира, реагента и пены (если в состав реагента входят пенообразующие вещества).

После промывки изделие подвергается травлению. Для снятия  окалины и ржавчины его при температуре окружающей среды (20 — 25оС)  окунают в ванну с раствором  соляной кислоты (концентрация 120 — 210 г/л). Это эффективный  способ добиться высокой степени очистки поверхности. Соляная кислота растворяет хлориды железа и обеспечивает блестящую, ровную поверхность. Что не маловажно для получения хорошей сцепляемости металлопокрытия  с основным металлом. После растворения ржавчины и окалины  соляная кислота начинает разрушать само изделие. Чтобы избежать излишних потерь металла в раствор кислоты дополнительно вводят специальные ингибиторы, которые кроме того помогают избежать наводораживания.

После травления изделие подвергают дополнительной промывке для снятия остатков раствора травления и солей. Для экономии воды очень удобно последовательно располагать несколько промывочных ванн.

Во время промывки на поверхности вновь образуются окислы железа —  они  удаляются во время операции флюсования. Флюсование применяют для окончательной очистки поверхности и получения пассивной пленки, которая предотвращает последующие окисление и обеспечивает хорошее смачивание изделия расплавленным цинком.

Основными составными флюса являются хлорид аммония  и хлорид цинка. Вот, например, один из используемых на производствах составов: 55,4% NH4Cl, 6% глицерина, 38,4% ZnCl2. Обработка ведется при температуре  60оС   концентрированным раствором   флюса   (400 — 600 г/л). Состав флюса должен непрерывно контролироваться, а ванна вовремя очищаться. Очищают ванну добавлением в нее перекиси водорода. Вследствии на дно осаждаются соли трехвалентного железа. Осадок собирается в отстойники, а потом фильтруется.

Сушка изделия перед горячим цинкованием

Если после флюсования изделие сразу же погружать в ванну с расплавленным цинком — оставшаяся на нем вода будет мгновенно испаряться, образуя что-то вроде микровзрывов (всплесков). В результате на изделии будут либо голые  участки, либо участки с неравномерным покрытием и плохим сцеплением. Чтобы избежать подобных проблем, к тому же сэкономить энергию, расходуемую на поддержание постоянной температуры расплавленного цинка, проводят сушку детали. Продолжительность сушки превышает время самого горячего цинкования. Сушильная печь позволяет осушить влагу с поверхности, дополнительно  нагреть изделие до температуры около 100оС.

После проведения всех подготовительных операций можно преступать к самой главной — горячему цинкованию.

Для получения хорошего защитного покрытия важную роль играет качество и температура цинка, качество стали, предварительная подготовка поверхности, продолжительность погружения, скорость погружения, скорость поднятия, режим охлаждения.

Во время погружения в ванну флюс плавится, что обеспечивает хорошую смачиваемость расплавленного цинка. Если изделие опускать слишком медленно — флюс расплавится намного раньше, чем требуется и поверхность покроется окислами. Если слишком быстро — он не успеет расплавится и покрытие будет с дефектами. Поэтому очень важно подобрать оптимальную скорость погружения.

При горячем цинковании изделие выдерживают в ванне с расплавом от трех до десяти минут. За это время на поверхности расплава образуется слой из шлака. Перед тем, как достать изделие нужно специальным скребком этот шлак убрать. Если этого не сделать — часть его осядет на горячеоцинкованной детали.

На конечную толщину покрытия очень влияет скорость извлечения изделия из ванны. Чем медленнее производится подъем, тем толще покрытие. Это связано со скоростью кристаллизации расплава. Для каждой детали (учитывая размеры, геометрическую форму) скорость подъема и наклон определяются индивидуально. Сушка (охлаждение) изделия, защищенного горячим цинкованием, производится на открытом воздухе, а потом  на складе.

Готовая продукция проверяется на соответствие требованием ГОСТ.

Над каждой ванной на линии горячего цинкования установлены мощные системы вентиляции для вытяжки, а также последующего обезвреживания паров соляной кислоты и других опасных загрязнений.

Современные линии горячего цинкования полностью автоматизированы. На более старых заводах операторы-контролеры управляют процессом при помощи специальных пультов, что исключает близкий контакт с вредными веществами.

Холодное цинкование металлоконструкций

Эта технология является легкой в исполнении, бюджетной, подходит для любых ситуаций, когда требуется цинкование металлоконструкций.

Суть холодного цинкования заключается в следующем: заранее подготовленный металл окрашивают точно так же, как в случае с использованием полимерной краски. Главное отличие в том, что в составе содержится большой процент порошка цинка. После застывания образуется защитное покрытие, обладающее всеми вышеописанными свойствами. На поверхности металла появляется пленка, состоящая из оксида цинка. Она защищает поверхность от негативного воздействия О2.

Основные достоинства данного метода:

• Невысокая стоимость.
• Простота технологического процесса.
• Возможность обрабатывать металлоконструкции сложной формы, любых габаритов.
• Нет необходимости в демонтаже окрашиваемых деталей, их не нужно перевозить на предприятие, чтобы оцинковать.
• Если потребуется, можно сделать достаточно толстый слой оксида цинка.
• После холодного цинкования можно покрасить поверхность краской выбранного оттенка. В роли подложки под красящий состав будет выступать цинкосодержащий грунт.

Минусы холодного цинкования металлоконструкций:

• Сложно контролировать равномерность толщины защитного слоя.
• Покрытие плохо держится на поверхности.
• Низкая устойчивость к механическим и физическим повреждениям.

Учитывая плюсы и минусы данной технологии, можно утверждать, что холодное цинкование подходит для использования в полевых условиях. Этот способ получится реализовать вне зависимости от веса и размеров металлоконструкций. Однако холодное цинкование не подойдет, если необходимо сделать сверхпрочное покрытие, которое сохранится в идеальном состоянии спустя много лет. Кроме того, данный метод не стоит использовать для защиты мелких прецизионных деталей.

Подготовка поверхности

Начальным этапом является подготовка поверхности стальных или железных объектов, подлежащих гальванизации.

Этот этап включает в себя различные процессы, такие как обезжиривание, кислотное травление и флюсование, для улучшения качества поверхности заготовки, что обеспечивает надлежащую гальванизацию.

Заготовки погружаются в ванну для обезжиривания, где они промываются для удаления грязи, пыли и масляных отложений с их поверхности.

После обезжиривания заготовки погружают в ванну для кислотного травления, где их промывают для удаления оксидов железа и сглаживания шелушащихся поверхностей (или заусенцев, образовавшихся при обработке).

Наконец, заготовки погружают в раствор флюса, обычно содержащий 30 % хлорида цинк-аммония при температуре 65-80°C (338-353 K).

Это позволяет удалить все оставшиеся окислы и нанести защитный слой для предотвращения дальнейшего окисления.

Это самый важный этап подготовки поверхности, поскольку тщательная очистка от окислов обеспечит гладкое и равномерное осаждение цинка на железные или стальные заготовки.

Достоинства метода горячего цинкования

— высокая коррозионная устойчивость покрытого изделия;

— относительная дешевизна;

— простота реализации;

— простота обслуживания установок;

— высокая производительность;

— способность цинкового покрытия защищать основной металл даже после механического повреждения или нарушения сплошности покрытия;

— высокая электропроводность покрытия;

— хорошая теплопроводность;

— покрытие препятствует водородному охрупчиванию основного металла.