Горячим цинкованием называется способ термохимической защиты металлов и сплавов (как правило, соединений железа) от коррозии с помощью окунания в расплавленный цинк. Процесс происходит при температуре, близкой к 500 °С. Химические реакции, протекающие при этом, заключаются в образовании оксида цинка из чистого цинка и кислорода, и в последующем взаимодействии оксида цинка с двуокисью углерода. В результате последней реакции формируется карбонат цинка. Последний является довольно прочным металлом, останавливающим коррозионные процессы. Толщина цинкового слоя, образующегося при горячем цинковании, находится в пределах 30…100 мкм. Как правило, обычно требуются изделия, покрытые слоем толщиной порядка 50 мкм. Распространенности обработки металлов путем горячего цинкования способствует повышенная надежность образующегося покрытия и экономичность производства, а следовательно и низкая стоимость обработанного изделия.

Американская ассоциация гальваников проводило исследования, согласно которым горячее цинкование позволяет защитить от коррозии металлические изделия, эксплуатируемые:

  • в промышленных условиях и в крупных мегаполисах в течение 65 лет,
  • в среде повышенной влажности и температуры (тропический климат) – 70 лет,
  • в пригороде – 85 лет,
  • в деревнях и других местах с чистым воздухом и отсутствием кислотных дождей защита обеспечивается на протяжении 120 лет.

Подготовка к горячему цинкованию и области его применения

Цинк, находящийся в расплавленном состоянии не имеет возможности вступать в реакцию с металлами, на поверхности которых имеется окалина, мазут, масло и многие другие загрязнения. Поэтому перед цинкованием изделие следует очистить механическим и химическим способом. В первом случае убираются окислы, окалина, ржавчина. Во втором случае, как например при обработке поверхностно-активными веществами или путем травления, удаляются химические загрязнения. После очистки следует промывка, которая необходима для того, чтобы убрать остатки ПАВ, стружки, и т. д. Активации процессов горячего цинкования способствует нанесение флюса, улучшающее взаимодействие цинка с металлом поверхности, а также помогающее более свободному растеканию расплавленного металла. Благодаря флюсу цинк, во-первых, более равномерно покрывает обрабатываемую деталь, во-вторых, избытки его стекают обратно в ванну после доставания изделия, что дает возможность расходовать меньше цинка на обработку. После обработки изделие погружают в ванну для остывания, либо оставляют на воздухе.

Разработанное более полутора сотен лет назад, горячее цинкование совершенствовалось все это время. Что и позволило сделать процесс обработки универсальным по отношению к размерам изделий, экономически выгодным и нетрудоемким.

Покрытие, полученное путем горячего цинкования, используется при возведении мостов, опор линий электропередач, вышек сотовой связи, металлических опор уличного освещения и канатных дорог. Практически незаменимым цинковое покрытие можно назвать при возведении металлоконструкций и изготовлении деталей, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности. Это и водоснабжение, и канализация, и оросительные системы, и фонтаны, и бассейны. Ну и конечно, портовые сооружения, элементы конструкции гидроэлектростанций. Цинковое покрытие не вступает во взаимодействие с нефтью и нефтепродуктами, а также с продуктами жизнедеятельности животных, в связи с чем они нашли широкое применение в конструкциях нефтеперерабатывающего, нефтедобывающего и сельскохозяйственного комплекса. В общем, трудно назвать область народного хозяйства, где бы не использовались изделия, защищенные от коррозии способом горячего цинкования.


Услуги по цинкованию металлопроката и металлоконструкций

ООО ТД ЧЕРМЕТКОМпредоставляет услуги по цинкованию металлопроката, металлоконструкций, металлопродукции (метизы).

Качество услуг подтверждается Сертификатом соответствия ГОСТ Р№ РОСС RU.АГ19, Н0005.

наименование

ед.

цена, руб.

цинкование металлопроката (ванна 0,8х1,5х6,5)

кг

от 33

в барабанах на 100кг

кг

от 21

на подвесках

кг

от 23


Изготовление метизной продукции по договорным ценам.
Толщина покрытия 40-120мкм.
Горячее цинкование заключается в погружении стальных изделий,после предварительной обработки,получаем экономным способом защитное покрытие из цинка.
Полосу оцинкованную для заземления можно получить со склада или заказать свой размер.
Преимущество: эстетичный внешний вид, большое сопративление износу, что увеличивает предел выносливости к коррозии.

Компания Черметком оказывает услуги по горячему и метизов, фитингов, металлоконструкций.


Услуги металлообработки оказываются по металлу, закупленному в нашей компании. Минимальная сумма заказа по изготовлению деталей и обработке металла 7 тыс руб.

Завод Свайных Конструкций предлагает нанесение цинкового покрытия толщиной от 20 до 200 микрон различными способами. Стоимость услуг по оцинковке металла зависит от выбранного способа и объема заказа. Подробнее о стоимости услуг вы можете узнать, позвонив в наш офис.

Технологии нанесения цинка.

На сегодняшний день для защиты металлических изделий от коррозии применяются различные анодные покрытия. Одним из самых популярных методов защиты от коррозии является горячее цинкование стали. Данная технология представляет собой обработку поверхности заготовок слоем серебристо-белого металла или же его сплавом. Кроме этого, также производится цинковое насыщение поверхностных слоев металлической конструкции для защиты от коррозийных процессов.

Различные методы оцинковки давно применяются в самых разнообразных отраслях: строительстве, энергетике, газодобывающей, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, сельском хозяйстве, автомобилестроении.

Хотя цинковая защита актуальна практически для любых металлических конструкций, чаще всего защищают:

  1. Металлоконструкции зданий.
  2. Оборудование, используемое на речных и морских судах.
  3. Опоры ЛЭП.
  4. Дорожные ограждения.

Популярность обработки различных изделий цинком очень легко объясняется. Во-первых, покрытие обладает высокой устойчивостью к различным внешним воздействиям, во-вторых, оно полностью безопасно, в-третьих, цены нанесения покрытия невелики. Стационарный потенциал покрытия на 0.2-0.3 мВ более отрицателен, чем железо, поэтому при воздействии агрессивных сред цинк растворяется медленнее за счет электрохимических реакций, соответственно, защищая ферритную подложку.

Цинковое покрытие - это лучшая защита металлоконструкции от коррозии в средах, значения кислотности которых близки к нейтральным. К примеру, в атмосфере, пресной и морской воде, почве. В сильнокислых или же сильнощелочных средах цинковое покрытие не будет обладать нужным уровнем стойкости.

Как наносятся цинковые покрытия.

Подобные покрытия наносятся путем электроосаждения, погружения в расплав, металлизации, напыления, химического осаждения, диффузии, испарения цинка в вакууме с последующей конденсацией паров на защищаемой поверхности.

Перед процедурой холодного цинкования или нанесения защитного покрытия по иной технологии любое металлическое изделие сначала предварительно обрабатывают для того, чтобы впоследствии избежать образования газовых пузырей. В изделиях проделываются специальные технологические отверстия. Методы нанесения слоя цинка могут быть весьма разнообразны: горячее и холодное цинкование металлоконструкций, гальваническая и термодиффузионная обработка. Метод, а также необходимая толщина оцинковки выбираются исходя из степени агрессивности факторов окружающей среды. Толщина обычно варьируется в пределах 0.8-2 мкм. О каждом методе цинкования мы подробно расскажем чуть ниже.

Горячее цинкование

Технология горячего цинкования наиболее используема, т. к. именно данная процедура обеспечивает высокую коррозийную устойчивость. Этот показатель в несколько раз превышает аналогичный у покрытий, к примеру, нанесенных гальваническим методом. Наши специалисты, которыми осуществляется горячая обработка металлоконструкций, смогут порекомендовать оптимальный метод сбережения ваших сооружений в зависимости от их специфики. Ведь там, где есть плюсы, не обойтись и без минусов. Отрицательные моменты, сопровождающие цинкование металла, выражаются в высокой стоимости покрытия, неравномерности покрытия, а также сложности оборудования для осуществления данной технологии. Также следует сказать о необходимости повторной проточки резьбы и возможном возникновении напряжения в заготовках.

Как происходит горячее цинкование.

Металлические изделия (трубы или другие изделия из стали) окунают в ванну с расплавленным цинком при температуре около 460 °C. С данным покрытием срок эксплуатации металлического изделия продлевается до 50 лет. Во время процесса цинкования между цинком и самой металлической конструкцией образуется очень устойчивое соединение, благодаря которому и достигается высокая устойчивость к коррозии даже с учетом появления на поверхности изделия какого-либо повреждения.

Этапы горячего цинкования:

1. Предварительная обработка металлических изделий: обезжиривание, очищение при помощи пескоструйного метода, травление кислотой, промывка под сильным напором чистой воды.

2. Флюсование. На поверхность изделия наносится тонкий слой пленки, благодаря которой металл не окислится, а взаимодействие с цинком будет лучше.

3. Просушка.

4. Цинкование металла. Изделие погружается в ванну с чистым расплавленным защитным покрытием.

5. Изделия медленно вынимаются, а избыток цинка удаляется при помощи дренажа, вибрирования или же центрифугирования.

6. Охлаждение изделий в воде или на атмосферном воздухе после извлечения из ванны.

7. Проверка.

Холодное цинкование

Если технологии горячего, гальванического и термодиффузионного цинкования достаточно сложны и энергоемки, то технология холодного цинкования металла, которое наша компания осуществляет по самой доступной в Москве цене, не нуждается в создании каких-то особых условий. Также не требуется применение различных реактивов. В качестве предварительной обработки перед началом холодного цинкования осуществляется традиционная очистка металла.

После предварительной обработки на металлическую поверхность наносятся специальные красители или грунтовки. Их основой служит цинковая пудра. Так же, как и при технологии горячего цинкования, цинк становится анодом в гальванической паре с железом, обеспечивая его катодную защиту. Данный вид покрытия наносится при помощи распылителя. После холодного цинкования металлическое изделие будет надежно защищено от коррозии. Следовательно, оно отличается долговечностью в эксплуатации и имеет красивый внешний вид. Говоря о последнем, следует сказать, что при использовании холодного цинкования металлические изделия не будут иметь металлического блеска. Зато на конструкции можно наносить практически любые виды лакокрасочных материалов.

Гальваническое цинкование

Осуществляется за счет электрохимического процесса в специальном барабане и может иметь разный цвет: голубой, белый, матовый белый или радужный. Также толщина покрытия составляет 10-20 мкм, поэтому данный вид покрытия, скорее, можно назвать декоративным.

Технология гальванического цинкования обладает рядом преимуществ. К примеру, высокая производительность, равномерные и блестящие покрытия. Но сразу же стоит сказать и про минусы, которыми обладает гальваническое цинкование, а именно низкие адгезионные характеристики, а соответственно, и коррозийные свойства. Еще одним минусом является возможность водородного охрупчивания металла при анодировании.

В наше время технология гальванического цинкования - самый популярный способ защиты метизов и различных крепежных изделий, т. к. производительность процесса достаточно высока, а себестоимость, наоборот, низкая. Кроме этого, для подобных изделий степень защиты от коррозии достаточна.

Как происходит гальваническое цинкование.

В ванне с электролитом находятся два металла: металлические изделия и чистый цинк. Далее к ним подводится электрический ток. Цинк может иметь форму шаров или пластин, а также любой другой вид. Во время процесса электролиза под воздействием тока цинк растворяется, его ионы оседают на поверхности металлических изделий, тем самым покрывая их. Толщина покрытия составляет от 4 до 20 мкм. Анодное растворение цинковых электродов происходит в результате пропускания через электролит электрического тока с катодной плотностью от 1 до 5 А/дм.

Данную технологию можно разделить на три способа: цианидный, щелочной и кислотный. Чаще всего предпочтение отдается цинкованию в слабокислых электролитах. Благодаря данной технологии обеспечивается высокая степень защиты, а также улучшенный внешний вид изделия. Также применение данной технологии способствует снижению склонности цинкуемых изделий из углеродистых и легированных сталей к водородной хрупкости. Это позволяет цинковать детали сложной конфигурации, в том числе, для изготовления которых использовалась сталь или чугун.

Этапы проведения цинкования.

1. Очистка изделий от окалины, остатков технологической смазки, ржавчины.

2. Нанесение на металл цинкового покрытия.

3. Осветление (декапирование - травление в слабом растворе азотной кислоты).

4. Пассивация с целью не только придания изделию коррозийной стойкости, но и улучшения декоративных характеристик.

Термодиффузионное цинкование


Термодиффузионное цинкование производится при температуре 290-400°C. Нужная температура устанавливается исходя из марки стали, а также типа обрабатываемого изделия и нормативов производителя. Горячее цинкование металлоконструкций по данному методу представляет собой постоянное вращение контейнера с загруженными изделиями, который останавливается только после завершения процесса. Далее он выгружается из печи, остужается и разгружается. После этого происходит пассивация.

Подвергшиеся горячему цинкованию детали проходят через специальную установку и подвергаются обработке специальными пассивационными растворами, благодаря которым достигается невосприимчивость покрытия к агрессии атмосферного воздуха. Параллельно с пассивацией производится галтовка керамическими или пластмассовыми чипсами, которая способствует улучшению внешнего вида покрытия и положительно влияет на его качество.

Пассивация осуществляется только один раз в том случае, если в дальнейшем предполагается какая-либо обработка деталей: окрашивание, склейка и т.д. В остальных случаях пассивация проводится второй раз.

Последним этапом, который включает в себя горячее цинкование металла по данной технологии, является высушивание деталей в установке проходного типа. Время, затрачиваемое на процедуру, составляет 90 или 180 минут. Это зависит от типа используемой цинковой смеси и мощности установки.

Основными плюсами данной технологии являются:

1. Обеспечение высокой коррозийной стойкости.

2. Покрытие точно воспроизводит обрабатываемое изделие, к примеру, любой тонкий рельеф, резьбу, маркировку трубы и т. д.

3. Оцинкованное покрытие обладает высоким уровнем твердости в отличие от других цинковых покрытий. Микротвердость покрытия не только составляет примерно 4500 МПа, но и обладает хорошим сопротивлением абразивному износу.

4. Наводораживание во время нанесения покрытия на сталь или трубы исключено.

5. Учитывая невысокую температуру насыщения, нанесение покрытия возможно на предварительно термообработанные детали.

6. Технология термодиффузионного цинкования может быть применена для нанесения покрытий на пористые изделия, на предварительно собранные узлы, а также на изделия, произведенные по порошковой технологии.

7. В отличие от холодного цинкования данный метод способствует получению минимального адгезионного износа при дальнейшей обработке лакокрасочными покрытиями, резиной, пластмассой и т. д.

8. Предварительная обработка труб и других изделий перед термодиффузионным цинкованием не требует каких-либо больших затрат, а кроме того, на изделиях допускается присутствие пятен от коррозии, остатков смазки или СОЖ.

9. В некоторых случаях толщина покрытия может варьироваться в пределах от 15 до 100 мкм и выше.

Если говорить о минусах данной технологии, то следует сказать о небольшой производительности, ограниченной объемами камер для цинкования, а также об отсутствии эстетических характеристик у изделия: сдержанность цветового исполнения, отсутствие блеска.

Оцинковка труб

Данный процесс представляет собой нанесение цинка на металлическую трубу с целью повышения сопротивления коррозии. Таким образом продлевается срок ее службы. Оцинкованная труба используется для прокладки внутренних коммуникаций в различных помещениях, как жилых, так и промышленных. Компания «Завод Свайных Конструкций» также специализируется на цинковании различных конструкций из металла. Достаточно часто обработке подвергается труба для прокладки в агрессивных внешних условиях. Обратившись к нашим специалистам, вы гарантированно получите качественные услуги. На цинкование труб нами установлена оптимальная для заказчиков из Москвы и других регионов цена.

Изделия из сплавов железа под действием влаги и воздуха подвергаются коррозии. С целью защиты от нее поверхности стальных конструкций покрывают составом на основе цинка.

До недавнего времени использовали три варианта защитного покрытия:

  1. горячее цинкование - окунание металлических изделий в расплав на основе цинка;
  2. напыление частиц расплавленного цинкового состава;
  3. термическая диффузия цинкового порошка, нанесенного на поверхность, при высоком температурном режиме.

Все эти способы трудоемки, нуждаются в наличии особого оборудования и могут использоваться не для всех металлоконструкций, т. к. имеют ограничения по их размерам.

Альтернативой этим методам цинкового покрытия является технология холодного цинкования.

Под холодным цинкованием понимают покрытие стальной поверхности цинкосодержащим составом обычным способом нанесения красок, лаков и других материалов. В составе таких покрытий основным компонентом является цинковый порошок, имеющий высокодисперсную структуру.

Цинк, окисляясь при соприкосновении с воздухом и влагой, сначала берет на себя их разрушающее действие, отвлекая от разрушения железа в сплавах, а затем образует прочную пленку, механически препятствующую проникновению влаги и служащую коррозионной защитой металла.

Преимущества холодного цинкования металлов

Технология холодного цинкования дает немало преимуществ:

  • она проста в исполнении;
  • не нуждается в сложной технике и специальных площадях, как при способе горячего покрытия;
  • покраску можно проводить на изделиях любых размеров без их демонтажа и прямо на месте их расположения;
  • метод дает возможность проведения покраски в диапазоне температур от -20оС до +40оС;
  • обеспечивает качественную защиту в течение срока эксплуатации;
  • обладает высокими эксплуатационными характеристиками: износостойкостью, высоким сцеплением с покрываемым основанием, механической и термической устойчивостью, способностью к самовосстановлению.

Физико-химическое объяснение процесса холодного цинкования

В основе предотвращения коррозии металлических поверхностей методом холодного покрытия цинковым составом лежит катодная защита сплавов с помощью заимствованных у цинка электронов. Суть ее состоит в том что, подвергаясь окислению, цинк защищает тем самым от коррозии железо или его сплав.

Образование ржавчины FeO (OH) происходит таким путем:

  1. В результате коррозии молекулы металла разлагаются на отрицательные электроны и положительные катионы. Схема этой реакции такая: Ме = Ме z+ + z e-
  2. Свободные электроны, взаимодействуя с кислородом и водой, образуют щелочную группу (ОН-): О2+2 Н2О+4е- = 4ОН-
  3. Ионы этой группы вступят в реакцию с катионами, образуя устойчивое соединение: х Ме z+ + у ОН- = Ме х (ОН)у
  4. В случае железа это FeO (OH) - ржавчина.

При реакции окисления другого металла, в данном случае цинка, входящего в состав защитного состава, образование электронов, необходимых для восстановления молекул кислорода, он берет на себя, а железо перестает окисляться.

Важным условием является обеспечение электронной проходимости между цинком и железом, без этого перемещение образующихся в цинке электронов к железу невозможно.

Объяснение антикоррозионной стойкости цинкового состава при нанесении его стальную (железную) поверхность лежит в низком электрохимическом потенциале цинка по сравнению с железом. Этот показатель у цинка равен -760 мВ, а у железа - -440 мВ.

При наличии влаги цинк становится анодом по отношению к железу (катоду), отдающим ему электроны: Zn-2e*Zn2+, +> 2OH -

Уменьшение протекания процесса коррозии железа происходит за счет влияния щелочной группы (ОН-), которая нейтрализует окислительный процесс.

Причиной использования цинка в роли защитного слоя для стальных поверхностей является то, что он подвержен коррозии намного медленней железа во многих средах.

Цинковые холодные покрытия имеют два вида защиты:

  • протекторной, в случае отдачи электронов цинка катоду железа;
  • барьерной, защищающей на подобии обычной краски.

Протекторная защита осуществляется на первоначальной стадии после нанесения состава, когда оно еще не сформировалось в виде устойчивой пленки и имеет пористый характер, позволяющий влаге достигать до стальной(железной) поверхности. Это обеспечивает условия для протекания электрохимической реакции между железом и цинком. Дальше, по мере образования солей цинка, заполняющих поры, образуется защитная пленка, и характер защиты становится барьерным.

Важным свойством цинковой пленки является способность к самостоятельному восстановлению, если целостность ее случайно нарушается. Попавшая внутрь влага вновь провоцирует электрохимическую реакцию, которая протекает, пока не образуется новая пленка, восстанавливающая целостность покрытия.

Этапы технологии холодного цинкования металлов

Соблюдение всех этапов работ по цинковой защите металлических поверхностей является залогом их хорошего качества.

Этапы работ должны включать:

  • осмотр рабочей поверхности и выбор способа покраски;
  • подготовка поверхностного слоя к оцинковке;
  • проведение холодного цинкования;
  • контроль нанесенного цинкового слоя на качество.

Сначала нужно осмотреть и оценить площадь, которую предстоит покрыть защитным слоем, чтобы выбрать рациональный способ выполнения покраски и заготовить необходимый объем материалов и нужных инструментов.

Ответственным этапом является качественная подготовка самой поверхности. Она включает: очистку от пыли и грязи, удаление с помощью абразивной обработки старого покрытия, небольших неровностей и ржавчины, а также придания поверхности шероховатого вида.

При наличии жировых пятен нужно провести обезжиривание с помощью специальных растворителей. После абразивной обработки следует удалить все следы абразива, если была использована гидроабразивная обработка, то поверхность нужно просушить путем обдувки сжатым воздухом.

Важно: Нанесение покрытия на основе цинка должно проводиться на сухую, очищенную поверхность!

Металлоконструкций должно проходить при температуре, указанной в характеристиках применяемого состава. При этом нужно не допускать образование конденсата сверху металла.

Окраску проводят нанесением средства кистью, распылением или путем окунания в приготовленный состав. Наносить покрытие лучше в несколько слоев, предварительно просушивая их.

После просушки цинковое покрытие нужно оценить на качество путем визуального осмотра и специальных устройств контроля. Визуально оценивается декоративная привлекательность поверхности: отсутствие неокрашенных мест и дефектов.

С помощью устройства проверяется толщина защитного слоя и его адгезия к конструкционной поверхности.

Составы используемые для цинкования

Защитные цинковые продукты, которые представлены в ассортименте материалов, подразделяют по характеру связующего компонента. Они бывают двух типов: с органическим и неорганическим связующим веществом.

Органические содержащие цинк покрытия бывают:

  • эпоксидными;
  • уретановыми;
  • алкидными;
  • хлоркаучуковыми.

Неорганические покрытия представлены силикатными материалами, содержащими цинк.

Составы для холодного цинкования подразделяют по количеству отдельно упакованных веществ, подлежащих смешиванию. Они могут состоять из одного, двух и трех отдельно упакованных компонентов.
Органические составы являются в основном однокомпонентными, поэтому они удобны в использовании и имеют длительный срок защитной способности.

Неорганические силикатные покрытия отличаются своей долговечностью, независимо от толщины покрытия. Но существенным недостатком силикатных покрытий является необходимость выполнения высокого качества подготовки стальных поверхностей перед покрытием.

Независимо от разновидности состава покрытия его качество во многом зависит от основного цинкового компонента, представляющего мелкодисперсный порошок. Сухая пленка в соответствии с международными стандартами должна содержать не меньше 94% цинкового порошка при размере его частиц от 12 до 15 мкм и 88% - при величине частиц от 3 до 5 мкм. Параметры частиц и количественное содержание цинка определяют основную роль в качестве покрытия.

Область применения краски холодный цинк

Благодаря удобному применению холодного способа нанесения цинкового состава и надежности покрытия, такая технология имеет широкие области применения. Краска холодный цинк используется:

  1. Для покрытия черных металлов, которые применяются в конструкциях, эксплуатируемых в открытых атмосферных условиях, при холоде и жаре, а также в условиях морского климата. Например, такое защитное покрытие применяют для конструкций мостов, строительных металлических сооружений.
  2. Для труб различного назначения, в том числе и газопроводов.
  3. Для защиты резервуаров, а также изделий бытового назначения.
  4. Для окраски отопительных радиаторов, водопроводных труб.

Причинами его широкого использования являются устойчивость покрытия к внешним воздействиям, низкая стоимость и безопасность. Обладая стационарным потенциалом на 0,2-0,3 мВ более отрицательным, чем железо, цинк при воздействии агрессивных сред (в виде электролитов) медленно растворяется за счёт электрохимических реакций, оберегая, тем самым, ферритную подложку. Цинковые покрытия наносят электроосаждением, погружением в расплав, металлизацией напылением, химическим осаждением, диффузией, испарением цинка в вакууме с последующей конденсацией паров на защищаемой поверхности и т.д. Высокие защитные (антикоррозионные) свойства цинкового покрытия в наиболее часто встречающихся коррозионно-активных средах (в промышленной и морской атмосфере, в пресной минерализированной и в морской воде) объясняются тем, что цинк является анодом почти ко всем применяемым в промышленности металлам (кроме алюминия и магния). Благодаря этому, цинк растворяется, а сталь (как катод) не подвергается разрушению до тех пор, пока на ней есть слой цинка.

Протекторное цинковое покрытие является лучшей защитой от коррозии в средах со значениями кислотности, близкими к нейтральнным: атмосфере, почве, пресной и морской воде. Такое покрытие нестойко только в сильнокислых и сильнощелочных средах.

Перед цинкованием металлоконструкции проходят обязательную подготовку, которая препятствует образованию газовых пузырей, мешающие детали «утонуть» в ванне. Именно для этого в цинкуемых изделиях обязательно делают технологические отверстия.

Для нанесения защитного слоя цинка в основном применяют следующие методы: , , и .

Выбор толщины оцинковки и метода цинкования металлоконструкций зависит от степени агрессивности факторов окружающей среды. Толщина оцинковки может быть в пределах 0,8-2 мкм.

Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование – это цинкование производимое путем электрохимического процесса в специальном барабане. Гальваническое цинкование может иметь несколько цветов: радужный, голубой, белый и матовый белый. Толщина цинкового покрытия при гальваническом цинковании составляет 10-20 мкм, поэтому гальваническое покрытие носит в основном декоративный характер.

К преимуществам гальванического цинкования, наиболее распространенного способа цинкования, следует отнести высокую производительность, равномерные, блестящие, декоративного вида покрытия с точными размерами. Основной недостаток таких покрытий - их низкие адгезионные свойства и, как следствие, низкая коррозионная стойкость деталей, защищаемых ими. Также следует отметить возможность водородного охрупчивания металла, которое может возникнуть при анодировании.

На сегодняшний день метод гальванического цинкования является самым распространённым способом защиты метизов от коррозии. Наибольшее распространение гальваническое цинкование получило при производстве крепёжных изделий, гвоздей и стальной сетки. В большей степени это обусловлено высокой производительностью гальванических агрегатов, низкой себестоимостью процесса и достаточной степенью защиты от коррозии.

Технология электролитического цинкования представляет собой химический процесс – электролиз.

В ванне с электролитом находятся два металла, стальные изделия и чистый цинк. К ним подводится электрический ток. Стальные изделия загружаются в ёмкость. И к ним подводится ток через специальные электроды.

Цинк может использоваться в виде пластин, шаров, загружаемых в специальные сетчатые секции, или в другом виде. К цинку также подводится ток.

В процессе электролиза цинк (анод) растворяется, и его ионы оседают на поверхности стальных изделий, формируя гальваническое покрытие толщиной от 4 до 20 мкм.

Анодное растворение цинковых электродов происходит в результате пропускания через электролит электрического тока с катодной плотностью от 1 до 5 А/дм?.

В настоящее время в метизном производстве для защиты изделий от коррозии применяется три способа гальванического цинкования: цианидное, щелочное и кислотное.

Наиболее популярной технологией гальванического цинкования является технология цинкования в слабокислых электролитах. Эта технология обладает высокой степенью укрываемости и улучшенным внешним видом цинкового покрытия. Этот метод, кроме того, снижает склонность цинкуемых изделий из углеродистых и легированных сталей к водородной хрупкости и позволяет цинковать детали сложной конфигурации, изготовленные как из стали, так и из чугуна.

Перед процессом цинкования необходимо проводить очистку поверхности от окалины, остатков технологической смазки, продуктов коррозии (ржавчины). После нанесения цинкового покрытия для большей стабильности и стойкости покрытие подвергают осветлению (декапированию – травлению в слабом растворе азотной кислотой) и пассивации. Пассивация придаёт цинковому покрытию не только дополнительную коррозийную стойкость, но и улучшает его декоративность, добавляя дополнительный блеск или окрашивая покрытие в разные цвета.

Горячее цинкование

В мировой практике наиболее широко используется горячее цинкование. Главным преимуществом технологии горячего цинкования является высокая коррозионная стойкость, которая в несколько раз превышает стойкость покрытий, нанесенных гальваническим способом. К минусам следует отнести высокую стоимость покрытия, сложность оборудования для цинкования, неравномерность покрытия (при толщинах покрытия 40-60 мкм наплывы цинка могут достигать 1 мм), необходимость повторной проточки резьбы, возможность возникновения напряжений в металле.

Горячее цинкование - покрытие металла слоем цинка для защиты от коррозии путем окунания изделия в ванну с расплавленным цинком при температуре около 460 °C. В результате антикоррозийной защиты срок службы изделия значительно продляется (до 50 лет). Во время цинкования между цинком и железом образует устойчивое соединение, даже при появлении царапин или сколов на поверхности оцинкованного изделия, защитные свойства покрытия будут препятствовать воздействию ржавчины, чего не могут дать другие способы обработки – покраска или нанесение пластика. При этом невысокая стоимость цинка, дает методу цинкования еще одно преимущество перед другими способами антикоррозийной обработки. Кроме того, способ позволяет долгое время избегать ремонта и увеличивает срок службы металлических изделий. Цинкованию подлежат изделия любой формы. В зависимости от экологической среды, в которой будет использоваться конструкция, определяется и толщина наносимого слоя цинка.

Защитный цинковый слой образуется на изделии, которое погружается в массу расплавленного цинка. Далее происходит химическая реакция между основным металлом и цинком. В результате этого процесса всея поверхность конструкции, даже в самых труднодоступных местах, покрывается защитным слоем.

Покрытие изделий из металла цинком – наиболее простой, распространенный и дешевый метод защиты от коррозии. Цинкование в домашних условиях характеризуется легкой и доступной технологией.

1 Цинкование как способ коррозийной защиты металлов

В мировой практике из антикоррозийных металлических покрытий наиболее широко применяют цинковые. Это обусловлено относительно небольшой стоимостью цинка и достаточно высокой эффективностью получаемой защиты от внешней среды. В тоже время, технологический процесс нанесения покрытия, называемый цинкование, характеризуется низкими затратами. В атмосфере цинк взаимодействует с кислородом, в результате чего на его поверхности образуется тонкая оксидная пленка, предохраняющая защищаемый металл от губительных воздействий внешней среды. Способов цинкования металлических деталей несколько:

  • горячий;
  • газо-термическое напыление;
  • термодиффузионный;
  • холодный;
  • гальванический.

Выбирают метод цинкования, исходя из условий последующего использования изделия и желаемых свойств защитного слоя. Для одной детали может применяться несколько видов покрытия. Чтобы результат был качественным во всех случаях, важен правильный подбор толщины покрытия из цинка, зависящий от температуры и времени процесса. Следует помнить, что оцинкованная металлическая деталь не должна подвергаться каким-либо механическим воздействиям.

2 Технологии различных методов цинкования

Горячее – покрытия наносят погружением в емкость с расплавленным цинком, температуру которого поддерживают в интервале 460–4800 °С. Горячецинковые покрытия по долговечности, качеству – одни из лучших, а по объему производства находятся на 2 месте. Технологический процесс энергозатратен и сложен в плане обеспечения экологической безопасности, что обусловлено использованием химических способов подготовки поверхности и наличием расплавленного цинка.

Газо-термическое напыление – порошкообразный или проволочный цинк расплавляют и напыляют в газовом потоке на металл обрабатываемой детали. Этот метод оптимален для антикоррозионной защиты крупногабаритных металлических конструкций, которые не умещаются в гальваническую или с расплавом цинка ванну. Частицы расплавленного цинка ударяются о поверхность изделия и, деформируясь, образуют пористое ("чешуйчатое") покрытие, которое, как правило, требует обработки порозаполнителем (лакокрасочным материалом). Комбинированное покрытие не теряет защитных качеств в различных средах (атмосфера, вода морская и пресная) 30 лет и более.

Термодиффузионное (шерардизация) – цинковое покрытие получают за счет проникновения атомов цинка в железную подложку с образованием железноцинкового сплава, имеющего сложную структуру. Эффект достигается благодаря тому, что атомы цинка при температурах свыше 2600 °С переходят в паровую фазу. Процесс проводят в замкнутом объеме муфелей или реторт, заполненных обрабатываемыми деталями и порошковой цинкосодержащей смесью. Технологию используют, когда необходимо получить слой цинка толще 15 мкм (обычно 25–110 мкм). Метод экологически безопасен. Покрытие беспористое, с высокой адгезией, защитная способность выше, чем у полученного гальваническим методом в 3–5 раз, и сопоставима со стойкостью горячецинкового.

Гальваническое – обеспечивает создание очень гладкого и точного покрытия, которое наносят при электрохимическом воздействии. Метод применим не только для электропроводящих материалов, но также и для неэлектропроводящих. Получаемое покрытие равномерное, точного размера, декоративного вида, блестящее, толщина, как правило, не превышает 20–30 мкм. Технология – цинковые пластины и обрабатываемую конструкцию погружают в резервуар с электролитом, а затем подключают к источнику постоянного тока. В процессе электролиза анод из цинка растворяется, а его молекулы оседают на поверхности изделия. Электрохимический метод связан с образованием опасных отходов.

Холодное – окраска изделий из металла грунтами, насыщенными высокодисперсным порошкообразным цинком (в готовом покрытии содержится 89–93 % цинка). Метод отличается высокой технологичностью, является самым простым, в настоящее время широко распространен. Очень эффективен для изделий, конструкций, которые нельзя обработать иным способом – закрепленные линии передач, трубы, элементы нефтяной аппаратуры, железнодорожных путей, дорожных ограждений, фурнитуры для мебели и прочие стационарные, неподвижные, труднодоступные объекты. "Холодное" покрытие может прослужить дольше, чем "горячее", в 3–4 раза. Недостатки – относительно низкая стойкость к различным механическим воздействиям и высокие требования к санитарно-гигиеническим условиям работы маляров из-за применения органических растворителей.

Все приведенные методы применяются в промышленных масштабах. Последние 2 можно реализовать самостоятельно с соблюдением необходимых мер безопасности.

3 Гальваническое цинкование в домашних условиях

Цинкование в домашних условиях – процедура, требующая большой точности и аккуратности. Источником тока может служить зарядное устройство на 2–6 А, 6–12 В или автомобильный аккумулятор. Для изготовления электролита, теоретически, можно использовать любую соль, способную растворяться в воде. Однако на практике проще сделать раствор соли цинка. Его состав:

  • 200 г сернокислого цинка;
  • 50 г сернокислого аммония или магния;
  • 15 г уксуснокислого натрия;
  • 1 л воды.

Можно воспользоваться аккумуляторным электролитом (водный раствор серной кислоты), в который необходимо поместить цинк. Когда реакция прекратится, кислота преобразуется в соль, а цинк останется. Если раствор кислоты окажется чрезмерно концентрированным, то на дне появится осадок (кристаллический сульфат цинка). Раствор в этом случае слегка разбавляют водой. Важно помнить, что электролит – опасный яд, с которым следует работать крайне осторожно и в защитной одежде. Помещение, где ведутся работы, должно хорошо проветриваться.

Подбирают посуду из винипласта или стекла. Когда деталь небольшая, то подойдет даже литровая банка. Предусматривают возможность прикрепления на ней изделия и электрода из цинка. Электролит процеживают и заливают в емкость. Деталь, предназначенную для цинкования, необходимо тщательно очистить и обезжирить. Сделать это надо как можно лучше, чтобы цинк лег ровно и прочно. Затем деталь на 2–10 секунд опускают в раствор, после чего сразу промывают под проточной водой. Эту процедуру называют химическим активированием. После этого приступают к анодированию изделия.

Цинковый электрод изготавливают из куска цинка, для чего в нем просверливают отверстие и подвешивают его на медной проволоке. Электрод должен соответствовать следующим требованиям:

  • площадь поверхности сопоставима с площадью изделия;
  • форма плоская и удобная для размещения в емкости.

Для подключения к источнику питания используют медные провода. Минус подводят к детали, а плюс к цинковому электроду, который "растворится", а на изделии образуется слой цинка. Время обработки – 10–40 минут.

4 Параметры домашнего гальванического цинкования

Самым сложным в работе является подбор режима цинкования. От него зависит качество покрытия детали. На нее либо осядет цинковый порошок, беспрепятственно удаляемый тряпкой, или прочный слой, который долго прослужит.

Факторы, определяющие добротность покрытия:

  1. Плотность тока – величина силы тока, поделенная на площадь поверхности изделия. Должна быть 0,5–10 А на 1 квадратный дециметр (оптимально 1,5 А/дм 2). Регулятором напряжения добиваются не слишком бурного протекания реакции. Если с поверхности изделия пузырьки будут идти чрезмерно активно, то покрытие получится неровным и слабым.
  2. Температура электролита должна быть комнатной (18–25 °С).
  3. Плотность электролита – варьируется в широком диапазоне (от нуля и до величины растворимости солей цинка).
  4. Геометрия изделия – у детали сложной формы, в зависимости от удаления различных ее фрагментов от цинкового электрода, может быть существенная разница в толщине покрытия разных участков (слабое покрытие в углублениях, а на острой кромке образуются наросты).

Исходя из выше описанного, целесообразно расстояние до электрода увеличить, использовать 2 цинковых анода, деталь покрутить, поэкспериментировать. Цинкование возможно проводить в 2 или 3 слоя с сопутствующим удалением образовавшихся наростов.

5 Холодное цинкование своими руками

Холодное цинкование – нанесение покрытия в виде краски. В этой формулировке заложен основной смысл используемого материала – это не краска, содержащая цинк, а именно этот металл в виде краски.

Для холодного цинкования на рынке можно найти большое множество материалов от различных производителей. У многих составов иногда основные характеристики (содержание цинка, к примеру) варьируются в широких пределах. Соответственно, эффективность их применения тоже может меняться. Некоторые составы очень требовательны к качеству подготовки поверхности металла, у других недостаточная сила адгезии с деталью, и они легко отслаиваются, какие-то обладают низкой эластичностью и покрываются паутиной трещин, есть такие, которым нужен фирменный растворитель, для нанесения ряда материалов требуется специальное оборудование, бывают не совместимые с финишными покрытиями.

Все предлагаемые материалы включают два компонента, поставляемых в отдельных упаковках – цинковый порошок и связующий жидкий компонент. Перед применением оба вещества смешивают согласно нормативам, указанным в документах на краску. Пропорции "порошок"-"связующее" бывают от 1:1 до 3:1. Средство наносят при температуре 5–40 °С и влажности воздуха 30–98 %. Во время работ и после их проведения помещение тщательно проветривают. Необходимо использовать средства индивидуальной защиты.

  • содержание мелкодисперсной химически чистой цинковой пудры 96 %;
  • быстро сохнет – до нанесения следующего слоя требуется выждать 30 минут;

    • Важная составляющая холодного цинкования металла – жидкий цинк предварительно перемешивают. Из-за большой плотности составы сильно раcслаиваются и непосредственно перед использованием их необходимо тщательно перемешать до получения однородной массы, жидкости. Кроме того, чем качественней подготовлен к нанесению покрытия металл, тем долговечней будет защитный цинковый слой. Поэтому лучше всего произвести механическую зачистку детали с последующим обезжириванием.

    Оцинковка, нанесенная на такое изделие в 2 слоя, прослужит минимум 10 лет. Очередной слой делают всего через 30 минут после предыдущего. Перед нанесением финишных покрытий и ЛКМ необходимо выдержать 24 часа (чтобы остатки растворителя полностью улетучились). Холодное цинкование, своими руками проведенное с соблюдением технологии и инструкции по применению состава, по качеству и надежности не уступает фабричному исполнению.