В чем разница между холодным цинкованием и горячим цинкованием?

Защита металла от коррозии и окисления выполняется разными способами. Технологии горячего и холодного цинкования являются наиболее популярными и востребованными. Оба способа позволяют создать на поверхности стальных деталей и конструкций тонкую оксидную пленку, исключающую доступ к металлу влаги, сырости, других климатических воздействий. Отличие горячего и холодного цинкования заключается в способе обработки деталей и конструкций.

Изделия из стали и чугуна под действием атмосферного кислорода и воды подвергаются интенсивной коррозии. При этом на поверхности образуется рыхлый гидроксид железа, который из-за слабой адгезии к поверхности и высокой пористости не обеспечивает защиту нижележащих слоёв металла от окисления. Один из наиболее выгодных с технологической и экономической точки зрения способов защиты стальных и чугунных изделий от коррозии – нанесение прочного защитного покрытия, которое будет препятствовать контакту металла с водой и атмосферой.

Цинкование – один из самых широко распространённых способов защиты изделий из железоуглеродистых сплавов от коррозии в атмосфере и пресной воде.

Что такое горячее цинкование

Узнать, что лучше, горячая или холодная обработка металлических изделий, можно после подробного изучения технологий и сравнения полученных результатов. В первом случае особенность обработки заключается в погружении детали в ванну с расплавленным цинком. Температура химического состава составляет порядка 460 градусов.

Металл и цинковый раствор вступают в химическую реакцию, в ходе которой на поверхности образуется тонкая оксидная пленка. Максимальная толщина защитного слоя достигает 120 мкм. Данный параметр зависит от скорости погружения заготовки в ванну с раствором. Обязательным условием качественной обработки является предварительная подготовка стали, ее обезжиривание, травление и флюсование.

Что такое горячее цинкование?

Защитный слой, образующийся при горячем цинковании, затем подвергается окислению с образованием оксидного слоя, который при воздействии окружающей среды превращается в карбонатный слой.

Как правило, гальванизация стальных заготовок выполняется после завершения любой необходимой термической обработки, например, отжига стали.

Гальванизация может выполняться различными методами, такими как электролиз, термическая диффузия или метод горячего цинкования.

Горячее цинкование идеально подходит для обработки крупногабаритных деталей и поэтому широко используется в промышленности.

Процесс состоит из четырех этапов: этап подготовки поверхности, этап цинкования, этап последующей обработки и этап контроля.

Что такое холодное цинкование

По сравнению с горячей оцинковкой, холодная обработка металла осуществляется при комнатной температуре. Сталь покрывается защитным составом. Готовое покрытие защищает металлические детали и конструкции от внешних климатических воздействий.

Первый способ холодного цинкования предполагает использование технологии электролиза. Максимальная толщина защитного покрытия составляет 20 мкм. Изделия, обработанные таким способом, могут использоваться в неагрессивных средах.

Второй способ применяется при обработке габаритных металлоконструкций. В качестве химического состава используется смесь, в которую входит до 80 процентов цинкового порошка. Максимальная толщина защитного покрытия, полученного по данной технологии, составляет 50 мкм.

Такие материалы, как железо и сталь, склонны вступать в реакцию с воздухом и влагой, присутствующими в окружающей среде, что приводит к образованию ржавчины. Горячее цинкование защищает железные и стальные заготовки от ржавления и увеличивает срок их службы.

Но что именно представляет собой горячее цинкование, и какие процессы включает в себя?

Горячее цинкование — это тип процесса цинкования, при котором железные или стальные заготовки погружаются в ванну с расплавленным цинком, поддерживаемым при температуре около 450 °C. Верхний слой основного металла вступает в реакцию с расплавленным цинком и создает защитный слой на заготовке.

В этой статье представлено подробное руководство по горячему цинкованию, а также его преимущества и ограничения. В конце мы также обсудим разницу между горячим и холодным цинкованием.

Цинкование — это покрытие материала тонким слоем цинка. Оно защищает сталь от коррозии, продлевает срок службы металлического проката.

Большинство металлов реагируют с кислородом (реакция окисления). У разных веществ реакция окисления происходит неодинаково.   В результате оксидирования на поверхности Zn образуется защитная пленка. Она не дает кислороду проникать вглубь материала. Так окисление останавливается.

У железа и сплавов, его содержащих, другой механизм оксидирования. Соединения O2 и Fe (гидроксиды) быстро разрушаются. Через разрушенный верхний слой воздух попадает вглубь материала, так начинает образовываться ржавчина.

Цинковое покрытие предотвращает оксидирование железа и стали. На цинке образуется пленка, которая защищает и находящийся под ним металл. Достаточная толщина защитной прослойки: 40-200 мкм.

Одним из самых значимых недостатков металлоконструкций, изделий из железа, стали и их производных — является склонность к коррозии. Взаимодействуя с кислородом, незащищённая поверхность чёрных металлов окисляется, образуя рыхлый слой, называемый ржавчиной. Последняя является ничем иным, как оксидом, сквозь который (из-за пористой структуры) кислород снова и снова проникает к железу, разрушает его, ослабляя тем самым изделие или конструкцию. Чтобы минимизировать этот недостаток, применяется цинкование.

Определение и общие принципы цинкования

Цинкование — это технологический процесс обработки деталей или конструкций из металла, нацеленный на защиту от воздействия коррозии. Существует несколько способов оцинковки, которые рассмотрены ниже. Однако вне зависимости от применяемого метода, принцип защиты металла от ржавления остаётся одним и тем же.

Суть цинкования при любой технологии его реализации сводится к следующему. Тем или иным методом на подготовленную поверхность изделия или конструкции наносится слой цинка. В зависимости от применённой методики защитный слой либо только укрывает поверхность основного материала, либо дополнительно соединяется с ним за счёт диффузного взаимодействия. Цель и результат, в принципе, всегда одни и те же — на поверхности уязвимого к коррозии металла образуется слой цинка определённой толщины.

Благодаря свойствам цинка при контакте с атмосферным кислородом на его поверхности моментально образуется оксидная плёнка. В отличие от оксида железа, она имеет высокую плотность и прочность, за счёт чего она: во-первых, не пропускает к металлу атмосферный кислород; во-вторых, не разрушается от малейшего механического воздействия.

Таким образом — оцинкованный металл оказывается в прочной воздухонепроницаемой оболочке, которая защищает его от разрушающей коррозии.

Более того, если в результате механического воздействия оксидная плёнка повреждается, оголённый цинк тут же взаимодействует с атмосферным кислородом, образуя новый защитный слой. Благодаря этому свойству оцинковку называют самовосстанавливающейся защитой металла от коррозии.

Даже если цинковое покрытие повредить до самого железа, его ржавление будет происходить не так интенсивно, как в случае с незащищённым металлом. Всё потому, что цинк с железом в повреждённом месте образует так называемую гальваническую пару, в которой именно цинк является более активным металлом. То есть, он вступает в реакцию коррозии первым, тогда как менее активное железо ржавеет и разрушается не так активно.

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:

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Стойкость к механическим повреждениям — чем она выше, тем дольше продержится защита на изделиях, подвергающихся тем или иным физическим нагрузкам.
• Способность к самовосстановлению — по большей части зависит от толщины нанесённого на металл цинка и характера эксплуатации конструкции или изделия.
• 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:

• Горячее — выполняется посредством погружения обрабатываемых изделий в расплавленный цинк.
• Холодное — осуществляется по абсолютной аналогии с обычным окрашиванием вручную или при помощи напыления.
• Гальваническое — реализуется путём погружения обрабатываемых деталей в цинкосодержащий электролит, через который пропускается электрический ток.
• Термодиффузионное — слой защитного покрытия формируется при помещении обрабатываемой детали в среду, насыщенную порошкообразным цинком.
• 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.

Горячее цинкование — это технологический процесс нанесения защитного цинкового слоя на металл путём непосредственного погружения в расплавленный цинк. Поскольку именно данный метод является наиболее распространённым и востребованным в современной промышленности, эта технология рассмотрена наиболее детально. Своей популярностью способ обязан внушительному списку преимуществ, которыми обладают оцинкованные изделия.

Полноценный процесс горячего цинкования включает в себя следующие технологичные этапы:

• Отгрузка требующих обработки изделий в зону навески. Поскольку рассматриваемый метод один из немногих, который позволяет оцинковывать сравнительно крупногабаритные детали, то отгрузка, как правило, осуществляется при помощи специальных мостовых кранов.
• Навеска металлоконструкций. Для последующей обработки доставленные на производство детали навешиваются на подвижные траверсы. Металлоконструкции распределяются и фиксируются таким образом, чтобы вся секция могла поместиться в технологические ёмкости на дальнейших этапах. Также важно навесить изделия так, чтобы они могли контактировать с жидкостями, в которые они будут погружаться, всей поверхностью, не мешая друг другу.
• Предварительная обработка металлоконструкций. Перед цинкованием горячим методом изделия из стали подвергаются обязательной многоэтапной подготовке. Она заключается в попеременном погружение траверсы с вывешенными деталями в ванны с технологическими жидкостями. В том числе, в этих ваннах проводится обезжиривание, очистка, травление (за счёт чего обеспечивается проникновение цинка в кристаллическую решётку металла), удаление следов кислоты, покрытие защитным флюсом. Также на данном этапе выполняется предварительный подогрев металла перед погружением в расплавленный цинк, что позволяет избежать деформации изделий из-за резкого перепада температур.
• Сушка и предварительный разогрев. Осуществляется в специальной многоступенчатой печи, в которую подаётся разогретый и очищенный воздух. В результате перед оцинковкой с металлоконструкций испаряются следы предварительной подготовки в ваннах с жидкостями, а также происходит их дополнительный прогрев.
• Цинкование. Основной технологический этап процесса горячего цинкования металла. Выполняется путём транспортировки траверсы с подготовленными металлическими изделиями в закрытую со всех сторон печь, в которой расположена ванна с расплавленным цинком. Его температура поддерживается на постоянном уровне в районе +450°C при помощи высокоскоростных газовых горелок. Герметичность печи нужна по двум причинам.

Во-первых, это необходимо для обеспечения безопасности людей, которые работают на производстве. Во-вторых, в процессе цинкования выделяются разогретые до высокой температуры газы, которые нуждаются в очистке перед выбросом в атмосферу. Кроме того, тепловая энергия этих газов используется вторично для подогрева технологических жидкостей на этапе предварительной подготовки металлических изделий.

Несмотря на кажущуюся сложность описанного процесса, метод горячего цинкования является одним из самых простых и экономически выгодных. Кроме того, благодаря внедрению тех или иных технологических этапов возможно получать в итоге антикоррозионную защиту с многочисленными преимуществами по сравнению с другими методами цинкования.

Преимущества горячего цинкования (с учётом мощностей нашего предприятия):

• сравнительно невысокая стоимость реализации технологического процесса;
• высокая производительность автоматизированных линий (до 30 000 тонн в год);
• возможность цинкования тяжёлых и крупногабаритных металлоконструкций (до 6 тонн и 13×2×3,1 м);
• толщина защитного покрытия 40-200 мкм. Для крупногабаритных изделий толщина может составлять более 200 мкм;
• высокая прочность удержания защитного покрытия на металле за счёт проникновения цинка в кристаллическую решётку железа;
• высокая стойкость к механическим повреждениям;
• отличная способность защитного покрытия к самовосстановлению;
• высокая коррозионная устойчивость.

• невозможно наносить слой цинкового покрытия тоньше 45 мкм;
• неравномерность защитного покрытия;
• непрезентабельный внешний вид обработанных деталей — тёмно-серый, матовый.

Исходя из перечисленных преимуществ и недостатков можно сделать следующие выводы.

Горячее цинкование является идеальной технологией для антикоррозионной обработки крупных и средних по размеру металлоконструкций, которые нуждаются в максимальной защите от коррозии, но не имеют высокоточных поверхностей, отверстий, резьбы, фасок и других прецизионных технологических решений. После ознакомления с этапами технологии также должно быть понятно, что горячим цинкованием невозможно обработать неподвижные стационарные металлоконструкции. То есть, те, которые нельзя доставить на производство.

Холодное цинкование — это самый простой, дешёвый и универсальный способ защитной обработки металлоконструкций. Заключается в том, что предварительно подготовленный металл окрашивается по аналогии с применением обычных полимерных красок. Единственная разница — в наносимом составе содержится определённая концентрация цинкового порошка, который после застывания основы образует защитный слой, действующий описанным выше образом. То есть, на поверхности конструкции образуется оксид цинка, который препятствует контактированию атмосферного кислорода с металлом.

Преимущества холодного цинкования:

• дешевизна;
• простота технологического процесса;
• возможность обработки металлических изделий и конструкций любой формы и размеров;
• обрабатываемые детали не нужно демонтировать и транспортировать на предприятие для цинкования;
• при необходимости может быть нанесён слой цинкосодержащего состава любой толщины;
• внешний вид металлоконструкции можно задать финишной обычной краской, тогда как подложкой для неё будет служить цинкосодержащий грунт.

• неконтролируемая равномерность толщины защитного покрытия;
• невысокая прочность удержания защитного покрытия на металле;
• слабая стойкость к повреждениям.

Исходя из перечисленных преимуществ и недостатков можно сделать несколько выводов о холодном цинковании. Во-первых, эта технология хороша тем, что её можно реализовать буквально в полевых условиях. Во-вторых, форма, вес и габариты обрабатываемых металлоконструкций не могут стать помехой для цинкования. С другой стороны, способ абсолютно не подходит для тех случаев, когда требуется долговечное и высокопрочное защитное антикоррозионное покрытие. Также он не годится для обработки мелких прецизионных деталей.

Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование (также называется электролитическим) — это электрохимический метод антикоррозионной обработки металлических деталей. По факту является самым распространённым, хотя и не наилучшим. Распространённость гальванического цинкования связана с тем, что обработанные детали имеют презентабельный внешний вид. Они получаются блестящими, яркими, и могут иметь оттенки от белого, до серебристого с голубым.

Технология заключается в следующем. Обрабатываемую деталь (необязательно металлическую, то есть, токопроводящую) погружают в электролит, в котором содержится цинк. Такая жидкость обладает способностью проводить электрический ток. Когда он протекает через электролит, цинк, являющийся анодом в данном случае, разрушается, и его ионы оседают на поверхности обрабатываемой детали.

Преимущества гальванического цинкования:

• презентабельный внешний вид защитного покрытия;
• тонкий слой цинка (10-20 мкм), что позволяет обрабатывать прецизионные детали;
• равномерность оцинковки;
• сравнительно низкая себестоимость процесса;
• возможность обработки неметаллических предметов, которые не могут выдержать, например, процесса горячего цинкования;
• способность к самовосстановлению;
• достойная прочность удержания цинка на поверхности.

• слишком малая толщина слоя цинка для интенсивной эксплуатации изделий в агрессивной среде (имеется в виду вне сухих помещений);
• абсолютная неустойчивость к механическим нагрузкам;
• низкая общая коррозионная устойчивость.

В силу перечисленных плюсов и минусов гальванический метод цинкования востребован только в тех сферах, где больше требуется презентабельный внешний вид, либо временная защита от коррозии (например, на период складского хранения или транспортировки). Поэтому он считается больше декоративным, нежели защитным.

Термодиффузионное цинкование

Термодиффузионное цинкование — это метод низкотемпературной антикоррозионной обработки, который заключается в обработке деталей в среде с порошковым цинком при температурах от 260°C до 450°C (чем выше температура, тем равномернее получается покрытие). В результате пребывания детали в такой среде атомы цинка на атомном уровне проникают в верхние слои обрабатываемого материала, образуя равномерный защитный слой толщиной 20-100 мкм. При этом, есть возможность регулировать толщину наносимого покрытия путём увеличения или уменьшения времени процесса цинкования.

Преимущества термодиффузионного цинкования:

• регулируемая толщина защитного покрытия;
• высокая прочность удержания цинкового покрытия за счёт диффузии металлов;
• равномерное распределение цинка по всей обрабатываемой поверхности (включая труднодоступные места);
• высокая стойкость к повреждениям;
• способность к самовосстановлению;
• высокая общая коррозионная устойчивость (сравнимая с горячим цинкованием).

• сложность технологического процесса;
• высокая себестоимость (примерно в два раза дороже, чем горячее цинкование);
• непрезентабельный внешний вид оцинкованных деталей.

В промышленности термодиффузионное цинкование востребовано в сферах, где от обработанных деталей требуется высочайшая стойкость к абразивному износу и пластичность поверхности. Обычно используется для антикоррозионной защиты металлических изделий в нефтегазовой, энергетической, сельскохозяйственной и реже в строительной сферах. Несмотря на преимущества особой популярностью технология не пользуется из-за высокой трудозатратности и, как следствие, дороговизны.

Газотермическое цинкование

Газотермическое цинкование — это метод металлизации металлических изделий путём высокоскоростного напыления на их поверхность цинкового порошка. Выполняется следующим образом. На обрабатываемую деталь направляется открытый огонь (применяются газовые горелки), и в зону наивысшего нагрева подаётся цинковый порошок, либо цинковая проволока. В результате мелкодисперсные капельки цинка с высокой скоростью налетают на обрабатываемую поверхность, где застывают, образуя защитный слой толщиной 30-50 мкм. Если необходимо получить более толстое покрытие, цинкование проводится в несколько этапов.

Преимущества газотермического цинкования:

• возможность осуществления цинкования вне производственных условий и без демонтажа металлоконструкций;
• сравнительная равномерность покрытия;
• регулируемая толщина цинка.

• нельзя обрабатывать мелкие детали;
• пористость покрытия;
• невозможно качественно оцинковать труднодоступные места;
• не подходит для цинкования прецизионных деталей;
• высокая трудоёмкость процесса;
• низкая производительность.

Несмотря на множественные недостатки газотермического метода цинкования, технология, всё же, применяется в определённых сферах деятельности. К примеру, она востребована там, где нужно выполнить антикоррозионную обработку без демонтажа конструкций, восстановить часть утерянного в процессе коррозии материала и так далее.

Заключение

На нашем производстве мы используем технологию горячего цинкования. Для реализации основного этапа применяется ванна горячего цинкования марки Pilling, позволяющая обрабатывать металлоконструкции весом до 6 тонн и размерами в пределах 13×2×3,1 м. Толщина цинкования — в диапазоне 80-200 мкм. Производительность линии — до 30 000 тонн в год.

Интересные новости

Цена за тонну

Запросить расчет стоимости

Виды услуг

Самым востребованным является метод горячего цинкования. Упомянутый способ дает надежное протекционное покрытие. Для сравнения мы рассмотрим все возможные варианты цинковки.

• Металлопрокат окунают в расплавленный Zn, температура которого составляет 460 градусов.
• Затем расплавленный металл застывает, образуя защитную пленку.
• Излишки вещества удаляют на центрифуге.
• Процесс и результат работы устанавливает государственный стандарт 9307-89.

Перед обработкой выполняется подготовка поверхности. Заготовки подвергаются обезжириванию, травлению, промывке, флюсованию, просушке. Оцинковка заготовок проводится в специальных печах.

• Повышение коррозионной устойчивости предметов в 5-7 раз.
• Самовосстановление химически поврежденных участков.
• Устойчивость к механическим повреждениям.

Подробнее о нем на этой странице.

Термическая цинковка — экономичный и надежный способ защиты металлопроката. Нанесенный Zn будет сохраняться до 65 лет в производственном цеху и 80-120 лет в частном строительстве. Метод не подходит для крупногабаритных конструкций, которые нельзя поместить в печь.

• Сталь обрабатывают раствором цинкосодержащего электролита. Происходит электрохимическое осаждение.
• Нанесение гальванического спецпокрытия регламентирует ГОСТ 9.309-86.
• Методика подходит для деталей, которые будут использоваться в сухих помещениях.
• Спецпокрытие больше декоративное, чем антикоррозийное (эффективность защиты низкая).

Термодиффузное цинкование

• Субстрат обрабатывают в цинкосодержащем порошке при температуре 290-450 градусов. Метод также называется шерардизацией.
• Второй вариант: контакт стали с испарениями цинка при 800-900 градусах.
• Термодиффузную обработку регламентирует государственный стандарт Р 9.316-2006.

Эффективность сравнима с термической технологией. Главный недостаток — высокие затраты на производство. Также при термодиффузии выделяются вредные цинкосодержащие аэрозоли.

На металлопрокат наносят цинкосодержащий состав. Техника нанесения сходна с окрашиванием. Холодное окрашивание часто применяется для защиты неподвижных объектов:

• установленных металлоконструкций;
• архитектурных элементов;
• арматуры линий электропередач;
• железнодорожных путей;
• заборов и ограждений;
• элементов мостов и путепроводов.

Состав и технологию нанесения антикоррозийных веществ регламентирует ГОСТ 9.305–84. Для металлообработки используется кисточка, валик, распылитель. Холодная цинковка применяется для поддержания и восстановления покрытий, нанесенных другими способами. Она подходит для ремонтирования швов.

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.

Сущность процедуры горячего цинкования

В современной промышленности распространены несколько способов нанесения цинковых покрытий:

• Гальваническое (электролитическое) осаждение;
• Газотермическое напыление;
• Диффузионное насыщение;
• Горячее цинкование окунанием в расплав.

Благодаря высокой стойкости и прочности получаемого покрытия, а также простоте технологического оборудования метод горячего цинкования является одним из наиболее часто применяемых способов защиты стальных конструкций и изделий от коррозии.

На подготовительном этапе изделия, предназначенные для горячего цинкования, обезжиривают, промывают и протравливают. Затем изделия погружают в ванну с расплавом цинка при температуре 450-480 °С.

Гальванизация

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.

Особенности горячего цинкования

Горячее цинкование – один из немногих способов, пригодных для обработки поверхности труб большой длины и диаметра. Благодаря относительной простоте технологического процесса и высокому качеству получаемого покрытия горячее цинкование успешно применяется для обработки труб длиной до 12 м и диаметром до 350 мм.

Так как при извлечении изделий из цинковой ванны возможны наплывы застывшего металла, особое внимание при обработке уделяется габаритным размерам изделий, углу извлечения деталей, дренажным отверстиям для стекания цинка на внутренних элементах и в полостях металлоконструкций.

Толщина оцинкованного слоя по ГОСТ

Согласно ГОСТ 9.307-89, устанавливающему требованию к покрытиям, нанесённым методом горячего цинкования, их толщина должна составлять от 40 до 200 мкм. Значение толщины для каждой партии изделий определяется исходя из условий эксплуатации и нормативных документов на изделие.

Толщину оцинкованного слоя увеличивают для деталей, которые будут подвергаться агрессивному воздействию химических веществ, механическим нагрузкам, высокой влажности. Так, утолщенное цинковое покрытие применяется для изделий, эксплуатирующихся в промышленных условиях или в тропическом морском климате. Также требуемая толщина покрытия зависит от предполагаемого срока эксплуатации детали. На основании этого подбирается оптимальное значение, которое обеспечит защиту от коррозии на протяжении всего срока службы без перерасхода цинка. Толщину покрытия регулируют изменением длительности и количестве выдержек изделий в цинковой ванне, жидкотекучести расплава.

Услуги цинкования металлоконструкций

Мы производим оцинкованные листы, трубы, полосы, уголки, швеллеры, полосы, штрипсы, круги, квадраты, балки и другие виды проката. На базе нашей компании работает Металлоцентр, где вы можете заказать цинкование металлопроката.

Изготовление и отгрузка продукции занимает не более 3-х дней. Мы отправляем заказы по всей России.

По номеру 8 (800) 777-19-60 Вы можете получить бесплатную консультацию.

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.

Преимущества горячего цинкования

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.

Услуги горячего цинкования в Москве

Методика получила мировое признание, как лучший способ защиты черных сталей от коррозии. Материал работает в жестких условиях, заменяя дорогостоящую нержавейку.

Стоимость услуг

Горячее
Гальваническое
Термодиффузное
Холодное
Цинкование труб

Бесшовные трубы

Можете ли вы покрасить горячеоцинкованную стальную заготовку?

Да, вы можете покрасить оцинкованную стальную заготовку горячим цинкованием. Этот дополнительный слой краски защитит от коррозии и ржавчины, одновременно повышая эстетическую ценность оцинкованной заготовки.

Какую температуру может выдержать оцинкованная сталь?

Оцинкованная сталь может выдерживать температуру примерно до 350°C (623 K), при превышении которой сплав цинка и железа начинает плавиться.

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.

На что можно наносить цинковый слой?

• Металлоконструкции различного назначения.
• Трубы для водопровода, газопровода, электрокабелей.
• Металлоизделия: листы, арматура, полосы, балки и т.д.
• Изделия для нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.
• Мебельную фурнитуру.
• Детали корпусов автомобилей.
• Элементы производственных линий (станков).

После обработки изделия приобретает антикоррозийные свойства. Она становится устойчивой к химической коррозии, воздействию агрессивных газов, испарений и жидкостей.

Все свойства сохраняются даже во влажном тропическом климате. Поверхность не заржавеет при контакте с пресной и соленой водой, а также с маслами.

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.

К основным преимуществам метода горячего цинкования относятся:

• Возможность обрабатывать изделия сложной геометрической формы, например, трубы;
• Самовосстановление покрытия, поврежденного в результате внешнего механического воздействия (царапины, удары, сколы). На открытых участках происходит реакция с образованием новых оксидных слоев цинка, которые препятствуют контакту защищаемого металла с атмосферой и влагой;
• Метод горячего цинкования отличается невысокими требованиями к шероховатости и качеству обрабатываемой поверхности. Расплавленный цинк хорошо заполняет поры и микротрещины на поверхности изделия. Это значительно удешевляет изделия, обработанные данным методом.

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.

Сертификат соответствия

Эффективный способ защиты поверхности металла от разрушения заключается в окунании крупногабаритных заготовок в ванну с расплавом цинка. Заказы на услугу принимает компания «Новаметалл Трейд».

Покрытие горячим цинкованием

Основным конструктивным металлом служит сталь. В присутствии кислорода и влаги воздуха молекулы железа на поверхности активно присоединяют кислород. Изделие истончается, теряет прочность.

В момент цинкования Fe + Zn, образуют устойчивую пару. Так сохранится металл, а на заготовке образуется пленка из стойкого ZnСO2. Горячее цинкование – наиболее эффективный метод защиты поверхности железа и стали от контакта с агрессивной средой. Процесс обработки многоэтапный, соответствует стандарту для цинкования в ванне длиной до 14 м.

Преимущества метода

Устойчивая связь Fe-Zn на молекулярном уровне позволяет создать стойкое, неокисляющееся покрытие для основного изделия. Преимущества метода:

• Превосходит все другие способы защиты, не нуждается в обновлении от 85 до 55 лет, в зависимости от условий.
• Толщина облицовки регулируемая, за счет времени контакта детали с расплавом.
• Устраняются внутренние и внешние дефекты сложных поверхностей.
• Поврежденные участки покрытия самовосстанавливаются.

Для максимальной адгезии пары Zn-Fe деталь должна быть тщательно очищена. В процессе применяем процедуры химической и физической обработки в соответствии ГОСТ 9.307-89.

Подготовительные этапы процедуры

• Механическая обработка пескоструйной машиной – удаление ржавчины, шлаков, заусениц, сглаживание углов.
• Обезжиривание стандартизированными ПАВ реагентами при t 750 C, для усиления адгезии Fe-Zn. Промывка. Остатки моющих средств удаляем в длинных емкостях.
• Травление происходит погружением заготовки в раствор ингибированной соляной кислоты комнатной температуры. Концентрация его зависит от видимых загрязнений, подбирается по стандарту 14-20 %.
• Промывка детали после травления обязательна.
• Флюсование – нанесение раствора, предупреждающее окислении чистой поверхности металла до цинкования. Заготовку окунают в 50 % раствор хлоридов цинка и аммония. При необходимости в ванну вводят перекись водорода.
• Просушка и нагрев поверхности после влажной обработки в сушильном шкафу и поднимает ее температуру до 100 0 перед цинкованием.

Разница между горячим и холодным цинкованием

Горячее цинкование включает в себя несколько этапов обработки поверхности, в то время как при холодном цинковании требуется только кислотное травление и обезжиривание поверхности железного или стального изделия.

При холодном цинковании оцинковываемая конструкция помещается в качестве анода в электролит с солью цинка, после чего на поверхность конструкции посредством электролиза осаждается слой цинка.

С другой стороны, горячее цинкование предполагает погружение заготовки в ванну с расплавленным цинком для формирования защитного покрытия.

В результате горячего цинкования образуется плотный и равномерный слой цинка, в то время как слой, образующийся при холодном цинковании, сравнительно тонкий и легко царапается.

Горячее цинкование является экологически безопасным, в то время как утилизация токсичных отходов электролита, образующихся при холодном цинковании, оказывает негативное воздействие на окружающую среду.

Первоначальные и текущие затраты на холодное цинкование сравнительно ниже, чем на горячее цинкование, что делает его более приемлемым для любителей и небольших производств.

Горячее цинкование обычно используется для крупных конструкций.

Хотя горячее цинкование может использоваться и для небольших изделий, холодное цинкование оказывается сравнительно более экономичным процессом для малых и средних изделий.

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.

Горячее цинкование идеально подходит для повышения коррозионной стойкости железных и стальных изделий.

Из-за высоких первоначальных инвестиций этот метод лучше всего подходит для цинкования больших заготовок, что делает его идеальным для таких отраслей, как автомобилестроение, судостроение, строительство и т. д.

Если вы ищете более дешевую альтернативу для гальванизации небольших заготовок, то холодное цинкование должно стать вашим основным методом.

Однако горячее цинкование обеспечивает различные преимущества перед холодным цинкованием, и поэтому вы можете выбрать профессиональные услуги горячего цинкования, чтобы получить высококачественный оцинкованный продукт.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Анодированный алюминий: Всё что нужно знать»‎ и «‎Черные и цветные металлы: различия и области применения»‎.