Все, что вам нужно знать о горячем цинковании

Цинкование металлоконструкций позволяет избавиться от одного из самых больших недостатков металла – склонности к образованию коррозии. Благодаря подобной обработке исключается взаимодействие поверхности с кислородом с последующим окислением, а значит, ржавчина просто не может проявиться.

Существует много разных способов цинкования. У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Сегодня поговорим об этом подробнее.

Что это такое? Горячее цинкование – один из наиболее популярных методов защиты металлических изделий от коррозии. Его применяют в различных областях и для конструкций самых разных форм и размеров.

Как происходит? Есть у технологии свои особенности, зная которые, можно значительно упросить процесс нанесения сберегающего слоя на заготовки. Очень важно подготовить рабочую поверхность при помощи сразу нескольких способов. Только при соблюдении ряда этих правил и нюансов удастся достичь надежной защиты железных изделий.

Суть цинкования металлоконструкций и общие принципы процесса

Цинкование представляет собой технологический процесс, в ходе которого осуществляется обработка металлических деталей и конструкций, чтобы защитить их от появления ржавчины. Есть множество способов оцинковки. Но все эти методы объединяет единый принцип защиты металла от коррозии, который остается неизменным.

Суть цинкования, вне зависимости от применяемой технологии, заключается в следующем: с помощью выбранного метода на подготовленную поверхность детали либо конструкции наносят слой цинка.

При этом защитный слой из цинка может просто покрывать поверхность материала-основы или дополнительно соединяться с ним за счет диффузного взаимодействия, – все зависит от выбранной технологии. Главная задача – создать цинковый слой на поверхности изделия, чтобы защитить металл от коррозии.

Цинк обладает специфическим свойством: после контакта с кислородом на оцинкованной поверхности образуется оксидная пленка.

Оксид цинка намного плотнее и прочнее, чем оксид железа, поэтому оцинкованная поверхность не пропускает к металлу О2, не боится механических воздействий. Цинкование металлоконструкций позволяет защитить металл от образования ржавчины и разрушения за счет создания воздухонепроницаемого покрытия.

Даже если во время эксплуатации на детали образуется механическое повреждение и оксидная пленка разрушится, на оголенном цинке после взаимодействия с кислородом сразу же образуется новый дополнительный слой. Поэтому защита металла от образования ржавчины с помощью оцинковки является самовосстанавливающейся.

Даже когда защитное покрытие сильно и глубоко повреждено, ржавчина на металле будет образовываться медленнее. Если же металлоконструкция ничем не защищена, коррозийные процессы протекают достаточно быстро.

Объясняется это тем, что цинк с железом в области повреждения образуют гальваническую пару. В ней цинк выступает в роли активного металла, именно в нем запускается процесс образования коррозии. Непосредственно сама металлоконструкция остается защищенной от появления ржавчины.

Методы цинкования металлоконструкций

Прежде чем описывать технологии цинкования металлоконструкций, которые чаще всего используются в промышленности, разберем, чем они отличаются друг от друга. Необходимо хорошо знать особенности выбранной методики, так как от нее зависит результат, который будет получен.

Учитывая сферу эксплуатации металлических изделий и конструкций, следует выбирать тот вариант обработки, который будет самым выгодным с экономической точки зрения.

Основные отличия методов цинкования металлоконструкций:

• Толщина защитного покрытия — если металлоконструкции крупногабаритные, то защитный слой должен быть как можно толще. Что касается высокоточных мелких деталей, необходимо варьировать толщину антикоррозийного покрытия. Учитывая эту особенность, выбирают ту или иную технологию.
• Равномерность толщины оцинковки — если деталь высокоточная, небольшого размера, требования к антикоррозийному покрытию будут повышенными. Например, слой цинка должен быть равномерным на прецизионных отверстиях, резьбе, фасках. Если же выполняется цинкование таких крупногабаритных металлоконструкций, как опора ЛЭП, не имеет значения, насколько равномерной будет оцинковка.
• Прочность удержания защитного покрытия на металле — это свойство зависит от выбранного метода обработки. К примеру, если это горячее и термодиффузионное цинкование, вещество не просто покроет металл: образуется молекулярное соединение цинка с металлом, поэтому защитное покрытие будет сверхпрочным.
• Внешний вид оцинкованной детали — оксидная пленка может быть матовой, глянцевой, с темно-серым или голубоватым оттенком, все зависит от применяемой технологии.
• Стойкость к механическим повреждениям — от этого параметра зависит то, как долго защитное покрытие продержится на металлических конструкциях, которые подвергаются физическим и механическим нагрузкам.
• Способность к самовосстановлению — это свойство зависит от толщины цинкового слоя, а также эксплуатационных особенностей металлоконструкции или изделия, которые были покрыты защитным слоем.
• Коррозионная устойчивость — это общее свойство обработанного изделия. То, насколько высокой будет устойчивость к образованию ржавчины, зависит от многих нюансов: от толщины цинкового слоя, равномерности покрытия, прочности удержания, устойчивости к механическим повреждениям, способности самовосстанавливаться.

Основные характеристики покрытия, а также то, насколько сложным будет цинкование металлоконструкций, объем и скорость обработки, себестоимость и целесообразность работы – все это зависит от выбранной технологии. Вышеперечисленные свойства – это основные критерии, на которые нужно ориентироваться при выборе способа цинкования металлоконструкций.

На промышленных предприятиях в большинстве случаев используют пять основных технологий обработки металлоконструкций. Далее подробно рассмотрим каждый из способов цинкования.

• Горячее — суть метода заключается в том, что металлоконструкции и заготовки опускают в расплавленный цинк.
• Холодное цинкование осуществляется так же, как и стандартное окрашивание (вручную либо с помощью напыления).
• Гальваническое цинкование. Для реализации данного метода заготовки погружают в электролит, содержащий цинк, затем через раствор пропускают ток.
• Термодиффузионное цинкование — формирование защитного слоя происходит после того, как металлоконструкцию помещают в насыщенную порошкообразным цинком среду.
• Газотермическое цинкование — на заготовку направляют газовую горелку, в пятно максимального нагрева подается цинковая проволока (либо порошок).

Далее разберем особенности каждого из описанных методов обработки металла. Рассмотрим то, как осуществляется технологический процесс, проведем сравнение технологий по описанным ранее свойствам, выявим основные плюсы и минусы каждого способа цинкования металлоконструкций.

Все о горячем цинковании

– самый надежный, наиболее эффективный и при этом довольно-таки старый метод защиты изделий от коррозионных воздействий. Горячее цинкование позволяет обеспечить надежную защиту поверхности металлических конструкций от разрушающего воздействия окружающей среды. На элементах образуется защитный слой, который равномерно покрывает детали, а его толщина колеблется в среднем от 30 до 120 мкм. Горизонтальная ванна длиной 13 м шириной 1,8 м и глубиной 2 м позволяет цинковать трубы больших диаметров, опоры ЛЭП и различных металлоконструкций. Средний срок эксплуатации оцинкованных изделий, в зависимости от условий их использования, составляет 25-30 лет.

За счет горячего цинкования, покрытие обеспечивается не только барьерной, но и электрохимической защитой металла от коррозии. Оцинкование, которое можно выполнять по разным технологиям, используется преимущественно по отношению к стали.

По стоимости выполнения и по долговечности покрытие с горячим цинком превосходит другие виды цинкования, например электрохимическое. Горячее цинкование металла, если сравнивать его с другими технологиями, отличается оптимальным сочетанием доступной стоимости технологического процесса с высокими защитными свойствами получаемого цинкового слоя. Нанесенное методом горячего цинкования покрытие даже при эксплуатации изделия в самых неблагоприятных условиях способно прослужить долгое время, полностью сохранив при этом свои защитные свойства.

при любой технологии его реализации сводится к тому, чтобы защитить металл от появления коррозии.  В зависимости от применённой методики защитный слой может укутывать поверхность материала, либо дополнительно соединяться с ним за счёт диффузного взаимодействия.

Благодаря свойствам цинка при контакте с атмосферным кислородом на его поверхности моментально образуется оксидная плёнка, которая обладает высокой плотностью и прочностью, за счёт чего она не пропускает к металлу атмосферный кислород и не разрушается от механического воздействия.

Таким образом — оцинкованный металл оказывается в надежной воздухонепроницаемой оболочке, защищающая его от разрушающей коррозии.

В случае механического воздействия, оксидная плёнка повреждается, оголённый цинк тут же взаимодействует с атмосферным кислородом, который образует новый защитный слой. Благодаря этому свойству оцинковку называют самовосстанавливающейся защитой металла от коррозии.

Методы цинкования металла

Существует несколько методик цинкования металла, которые имеют своими особенностями. Выбранный метод существенно влияет в той или иной степени на получаемый результат, так как в зависимости от сферы эксплуатации и конструкций экономически выгодно применять далеко не все технологии оцинковки.

Методы цинкования отличаются между собой следующими свойствами:

Толщиной 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.

Равномерностью толщины оцинковки — опять же, чем мельче и точнее металлическая деталь, тем выше требования к наносимому на неё защитному покрытию. Например, для опоры ЛЭП не имеет значение, насколько равномерно она будет укрыта цинком, тогда как для деталей, имеющих отверстия, резьбу и фаски — равномерность слоя цинка крайне важна.

Прочностью удержания защитного покрытия на металле — этот параметр сильно зависит от того, каким методом было выполнено цинкование. Так, например, при рассмотренном далее горячем цинке, он не только покрывает поверхность изделия, но также соединяется с ним на молекулярном уровне, что существенно повышает прочность удержания защиты на металле.

Внешним видом оцинкованной детали — в зависимости от применяемой технологии поверхностный слой оксида цинка может быть матовым, глянцевым, а также отличаться оттенками от тёмно-серого до голубоватого.

Стойкостью к механическим повреждениям — чем данный параметр выше, тем дольше продержится защита на изделиях, которые подвергаются тем или иным физическим нагрузкам и агрессивным факторам.

Способностью к самовосстановлению — это способность зависит от толщины нанесённого на металл цинка и характера эксплуатации конструкции или изделия.

— 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 современной промышленности наибольшей распространённостью различают следующие технологии цинкования:

— выполняется посредством погружения обрабатываемых изделий в расплавленный цинк.

— осуществляется по абсолютной аналогии с обычным окрашиванием вручную или при помощи напыления.

— реализуется путём погружения обрабатываемых деталей в цинкосодержащий электролит, через который пропускается электрический ток.

— слой защитного покрытия формируется при помещении обрабатываемой детали в среду, насыщенную порошкообразным цинком.

— на обрабатываемую деталь направляется газовая горелка и в пятно наибольшего нагрева подаётся цинковая проволока или цинковый порошок.

Рассмотрим основные достоинства, недостатки и технологию горячего цинкования

Покрытие горячим цинком осуществляется по «ЕЗСКС, Покрытия горячие цинковые. Общие требования и методы контроля». Выписка из ГОСТ 9.307-89 (п.2.Требования к покрытию):

2.1. Внешний вид покрытия

2.1.1. При внешнем осмотре поверхность цинкового покрытия должна быть гладкой или шероховатой, покрытие должно быть сплошным. Цвет покрытия от серебристо-блестящего до матового темно-серого.

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

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

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

Особенности покрытия горячим цинком

На сталях с высоким содержанием кремния и/или фосфора (из-за неоднородности химического состава стали), (слоя у поверхности, структуры поверхности, чужеродных вкраплений), а также на толстостенных изделиях наблюдается разнооттеночность покрытия. Серая поверхность состоит из сплава цинк-железо, выходящего на поверхность, а более светлые места – это чистый цинк. В случае стали с неблагоприятным содержанием кремния и фосфора может появиться значительное утолщение покрытия и ухудшение его адгезии, видимым эффектом этого явления, может быть шероховатая поверхность с серой и тёмно-серой окраской, переходящей со временем даже в коричневый оттенок.

Цинковая поверхность на том же изделии может быть неоднородной; могут появиться пятна разной степени глянца, серой матовости и шероховатости. Так как поверхностная локализация примесей в низколегированной стали приводит к тому, что при прокате изделий из неё, появляется значительное различие в содержании кремния и фосфора в разных частях изделия.

Однако это не может являться браковочным признаком, поскольку, кроме внешнего вида, отрицательных моментов нет – он не влияет на срок службы покрытия, а через какое-то время (в течение 1-1,5 года) цвет конструкции станет одинаковым).

Белая коррозия (бело-серые пятна, возникающие под влиянием атмосферных факторов), а также так называемые «кровавые потёки» (остатки флюса и кислоты в местах неплотной сварки) не являются основанием для претензий на качество оцинкованной поверхности.

Вышеуказанные проблемы являются наиболее характерными для сталей марки 09Г2С, что обусловлено особенностями их химсостава.

Наиболее часто проявляются  дефекты цинкового покрытия для сталей 09Г2С, которые не являются основанием для предъявления претензий:

1. Повышенная толщина образующегося цинкового покрытия.

2. Разная толщина цинкового покрытия.

3. Повышенное образование гард-цинка.

4. Пониженная адгезия цинкового покрытия к металлу.

5. Пониженная плотность цинкового слоя.

6. Внешний вид покрытия (отсутствие блеска, неровности, потеки, серый цвет).

Прочность любого лакокрасочного покрытия определяется прочностью связующего.

Лаки по твердости, в соответствии с международными стандартами ISO 15184, ASTM D 3363, SIS 184187, NEN 5350, ECCA Test Method, определяется с помощью карандашных грифелей по шкале 6В-5В-4В-3В-В-НВ-F-Н-2H-3H-4H-5H-6H-7Н-8Н-9Н, где 6В является показателем наименьшей, а 9Н – наивысшей твёрдости. Она соответствует по твердости карандашу 2Т.

Твердость покрытия горячим цинкованием равна твердости металла. Цинк. А под цинком у нас находится железо.

По ювелирной шкале Мооса:

Технологический цикл горячего цинкования

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.

. 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.

. 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.

Снятие, сортировка и отгрузка оцинкованных металлоконструкций. По завершению процесса цинкования в ванне с расплавленным цинком траверса с вывешенными изделиями автоматически направляется в зону для их снятия и сортировки, после чего выполняется погрузка металлоконструкций на транспорт для отправки заказчику.

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 и недостатки горячего цинкования

Преимущества горячего цинкования

— 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 45-200 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.

Можно сделать вывод, что 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.

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.

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.

Сравнительный анализПравить

коррозия электро- и горячеоцинкованных болтов, 5 суток в р-рах NaCl, HCl и в воде

Крепеж с покрытием Дельта (Дакромет)

Горячее цинкование (Г/Ц) является вторым по распространённости после электролитического.

• Дельта (Дакромет) — ближайшее к горячему цинкованию по цене, коррозионной устойчивости и внешнему виду покрытие, третье по распространённости покрытие для крепежных изделий. Главное достоинство — малая толщина (до 10 мкм) позволяет получить высокую точность детали, поэтому это покрытие получило широкое распространение в автомобильной промышленности. Позволяет покрывать детали любого класса прочности. Более привлекательный, чем у Г/Ц внешний вид — поверхность также матовая, но более ровная, без наплывов и бугорков; кроме того, возможны разные оттенки — от светло-серого (серебристого) до чёрного. Препятствует водородному охрупчиванию. Возможно покрытие деталей с пластиковыми элементами, например, самоконтрящихся гаек. Недостаток — покрытие легче, чем Г/Ц скалывается и неспособно самовосстанавливаться на повреждённых участках. Поэтому, например, на днищах автомобилей часто применяют Г/Ц крепёж.
• Термодиффузионное цинкование (ТДЦ, англ. sherardising, фр. cherardisation, нем. sherardisieren) примерно в два раза дороже, чем Г/Ц и Дельта (Дакромет), поэтому значительно менее распространено. Требует специальной высадки под толщину покрытия. Технология ТДЦ позволяет наносить цинковое покрытие любой толщины, в зависимости от требований. Но для получения удовлетворительной коррозионной устойчивости требуется толщина покрытия, не позволяющая нанесение на стандартно высаженные болты, из-за значительной толщины (от 40 мкм). Невозможно термодиффузионное цинкование деталей с пластиковыми элементами, например, самоконтрящихся гаек. Температура процесса 290—450 °C позволяет покрывать детали класса прочности до 10.9 — то есть, так же, как и Г/Ц.
• Газотермическое напыление — позволяет качественно наносить цинковое покрытие толщиной 200+ мкм на внешние поверхности крупногабаритных деталей непосредственно на месте монтажа, но неприменимо для крепежа, резьб, внутренних поверхностей диаметром менее 500 мм из-за технологических ограничений.

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.

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).

Горячее цинкование крепежных изделийПравить

Горячеоцинкованные болты, гайки и шайбы

Технология нанесения покрытия такова. После обезжиривания, промывки, травления и повторной промывки, детали в барабане окунают в ванну (обычно керамическую) с расплавленным цинком. Вращением барабана обеспечивают поток цинковой массы относительно деталей для заполнения всех пор и микротрещин. Затем барабан вынимают из ванны и раскручивают для удаления излишков цинка центрифугированием. Однако на внутренней резьбе (на гайках) все же остаются излишки цинка, поэтому внутреннюю резьбу после цинкования протачивают.
Отсутствие покрытия на внутренней резьбе не влияет на коррозионную устойчивость соединения, если гайка применяется с горячеоцинкованным болтом или шпилькой. Благодаря высокой анодности цинка по отношению к железу при температурах до 70°, цинк сам покрывает непокрытые и повреждённые участки детали со скоростью около 2 мм в год. В данном случае цинк с наружной резьбы болта, благодаря разности потенциалов цинка и железа в естественной влажной и кислой среде переносится на участки внутренней резьбы гайки, оставшиеся при проточке резьбы без покрытия.

• Коррозионная устойчивость в 5-7 раз превышает электрооцинкованный крепёж и приближается к устойчивости нержавеющей стали.
• Покрытие само себя восстанавливает на повреждённых участках.
• Покрытие более устойчиво к сколам при ударах, чем аналогичные по коррозионной устойчивости полимерные лакокрасочные покрытия.

Главным функциональным достоинством горячеоцинкованного крепежа является экономия на эксплуатации сооружений, благодаря отсутствию необходимости их перекрашивать.

Метод считается самым надежным и простым среди остальных методик цинкования. Рассмотренная нами процедура дает возможность достаточно легко обеспечить наилучшую антикоррозийную защиту благодаря максимальному слою цинка.

• Требует специальной высадки под толщину покрытия. Нельзя, из-за значительной толщины покрытия, просто купить болты без покрытия и оцинковать их горячим методом.
• Не все типоразмеры доступны (только от М8).
• Внешний вид — серый матовый.
• Из-за неравномерной толщины покрытия невозможно достичь высокой точности изделия.
• Гайки поставляются покрытыми транспортировочной смазкой (видно на фото — гайка блестит), для защиты от коррозии повреждённых проточкой участков внутренней резьбы.

ИсторияПравить

• В 1742 году французский химик и физик Поль Жак Малуэн (1701—1778) описал метод цинкования железа погружением в ванну с расплавленным цинком в докладе французской Королевской академии.
• В 1836 году французский химик Станислас Сорель (1803—1871) получил патент на данный метод цинкования железа, после очистки его сначала 9 % раствором серной кислоты (H2SO4) и затем флюсом — хлоридом аммония (NH4Cl).

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.

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

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).

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 сентября 2019 года; проверки требуют 2 правки.

Горячее цинкование — покрытие металла (обычно железа или стали) слоем цинка для защиты от коррозии путём окунания изделия в ванну с расплавленным цинком при температуре около 460 °C. Под атмосферным воздействием чистый цинк (Zn) вступает в реакцию с кислородом (O2) и формирует оксид цинка (ZnO), с последующей реакцией с диоксидом углерода (CO2) и формированием карбоната цинка (ZnCO3), обычно серого матового, достаточно твёрдого материала, останавливающего дальнейшую коррозию материала.

Кристаллическая поверхность горячеоцинкованного металла

Горячее цинкование считается одним из самых надёжных, экономичных и потому распространённых методов защиты железа и стали от коррозии.

Для металлоконструкций горячее цинкование является бесспорно самым распространённым видом покрытия.

Толщина цинкового слоя колеблется от 30 до 100 мкм, обычно — от 45 до 65 мкм.

По данным American Galvanizer Association горячее цинкование обеспечивает защиту от коррозии:

• В промышленной среде 65 лет
• В тропической среде: 70 лет
• В пригородной среде: 85 лет
• В загородной среде: 120 лет.

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.

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.

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.

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.

• Ванна с расплавленным цинком для горячего цинкования
• Горячеоцинкованный гнутый уголок
• Стальной прокат, готовый к горячей оцинковке