Цинкование для чего необходимо

Производственная компания «Волна»

Технология оцинковки. Зачем нужно покрывать детали цинком?

Цинкование представляет технологический процесс покрытия металлических изделий, чтобы придать им требуемые свойства и защитить от коррозионных процессов. Использование цинка позволяет обеспечить эффективную антикоррозийную защиту от воздействия влаги, воздуха и кислорода. До текущего момента не придумано более эффективного и дешевого метода, обеспечивающего защиту менее активного металла от разрушения. Оцинковка технология выполняется в соответствии с ГОСТ 9.301-89…9.309-89.

Электрохимический принцип цинкования

Процесс оцинковки металла основан на электрохимических принципах. Электрохимический потенциал цинка существенно ниже, чем у железа, вследствие чего в электрохимической реакции цинк выступает в качестве анода, а железо в виде катода. В присутствии влаги и воздействии тока цинк преобразуются в карбонат цинка, осаждаясь пленкой на поверхности металла. В результате цинк обеспечивает электрохимическую и барьерную защиту.

Зачем нужно цинкование?

Получение различных полезных свойств у обработанной цинком поверхности легко объясняет, зачем нужно цинкование:

Причинами его широкого стали безопасность, устойчивость покрытия к внешним воздействиям, а также низкая цена. В результате оцинковка технология стала применяться повсеместно:

Технологии цинкования

Оцинковка металла технология может быть различной, но чаще всего применяется горячее и электролитическое цинкование.

Источник

Цинкование металла: разновидности, проведение в домашних условиях

Защита металла от возникновения и развития коррозии является очень актуальным вопросом, решение которого позволяет значительно продлить срок службы металлических изделий, а также сделать их эксплуатацию более надежной. Самым распространенным способом, позволяющим обеспечить такую защиту, является цинкование, подразумевающее нанесение на поверхность металла покрытия, в химическом составе которого может содержаться до 95% цинка. Цинкование металла можно выполнять по различным технологиям, каждая из которых применяется в определенных ситуациях и имеет как достоинства, так и недостатки.

Цинкование получило наибольшее распространение среди других анодных защитных покрытий металлов

Для чего на сталь наносят слой цинка

Хорошо известно, что изделия, изготовленные из стали, очень подвержены коррозионным процессам, особенно при эксплуатации в условиях повышенной влажности. Между тем, если оцинковать стальную деталь, можно обеспечить ей надежную защиту от коррозии. Объясняется это тем, что цинковое покрытие образует с основным металлом гальваническую пару, в которой цинк имеет большую степень электроотрицательного заряда, чем сталь.

В такой гальванической паре при воздействии на ее составляющие агрессивных факторов внешней среды подвергается воздействию коррозии именно цинк, а химические реакции стали практически исключаются. Таким образом, коррозионная защита стали будет обеспечена до тех пор, пока покрытие, состоящее из цинка, полностью не разрушится. При этом на тех участках стального изделия, где покрытие из цинка по каким-либо причинам разрушается, под воздействием кислорода и влаги формируется гидрооксид цинка, который также обладает хорошими защитными свойствами.

Преимущества нанесения цинка перед окрашиванием

Цинкование изделий из стали позволяет обеспечить им не только барьерную, но и электрохимическую защиту. Цинкование металла может выполняться по разным технологиям, для реализации которых применяется различное оборудование. Используя отдельные виды таких технологий, можно выполнить цинкование в домашних условиях и при этом добиться отличного результата.

Методы цинкования

На сегодняшний день цинкование металла осуществляется с помощью следующих методов:

Выбор метода, который будет использоваться для цинкования деталей и конструкций, изготовленных из стали, зависит от условий их эксплуатации, а также от характеристик, которым должен соответствовать защитный слой. Вне зависимости от используемой технологии цинкования необходимо заранее определиться с толщиной формируемого защитного слоя, которая зависит от таких параметров технологического процесса, как время воздействия на металл рабочей среды, а также от температуры выполнения обработки. При использовании стальных деталей и конструкций, на поверхность которых нанесен слой цинкового покрытия, следует иметь в виду, что они не должны подвергаться значительным механическим воздействиям, так как защитное покрытие из данного металла отличается высокой хрупкостью и может легко разрушиться.

Чтобы разбираться в том, какие виды цинкования следует использовать в той или иной ситуации, надо хорошо изучить каждый из них.

Горячее цинкование

Горячее цинкование металлоконструкций, хотя и позволяет добиться наилучшего качества и долговечности обработанных изделий, занимает среди подобных технологий только второе место по распространенности. При использовании этого метода возникает проблема экологической безопасности, так как его реализация требует применения сильных химических реагентов для подготовки обрабатываемой поверхности, а сама процедура выполняется в расплавленном цинке.

Промышленная линия горячего цинкования

В процессе оцинкования стали с использованием горячего метода выделяются два этапа:

В свою очередь подготовка обрабатываемой поверхности также выполняется в несколько этапов:

Погружение опор в ванну с горячим цинком

После того как изделие прошло все этапы предварительной подготовки и полностью просохло, его помещают в специальную ванну, наполненную расплавленным цинком. В результате на поверхности стального изделия формируется тонкий слой, состоящий из железа и цинка (Fe-Zn), который и обеспечивает надежную защиту от коррозии. После извлечения из ванны изделие обдувают сжатым воздухом, за счет чего обеспечивается не только его просушка, но и удаление с обработанной поверхности лишнего цинка. Большим недостатком данного метода цинкования металла является то, что размеры изделий, которые могут быть ему подвергнуты, ограничены габаритами ванны с расплавленным цинком. Между тем на крупных производственных предприятиях процесс оцинкования стали – строительных лесов, мачт освещения, опор ЛЭП (линий электропередачи) – осуществляется именно таким способом.

Поскольку данный метод связан с большими трудозатратами и необходимостью применения сложного технологического оборудования, для цинкования металла в домашних условиях он не применяется.

Холодное цинкование

Широкая популярность, которую метод холодного цинкования стали приобрел в последние годы, объясняется рядом причин. Самая главная из них состоит в том, что при своей высокой технологичности и простоте реализации такой метод цинкования позволяет создавать на поверхности металла слой, отличающийся высокими защитными свойствами. Немаловажным является и то, что при этом не требуется оборудование для цинкования металла, поэтому такую оцинковку можно выполнить своими руками даже в домашних условиях.

Суть технологии холодного цинкования заключается в том, что на поверхность обрабатываемого изделия наносится специальная цинкосодержащая смесь, в качестве которой может быть использован цинконол или любой другой состав. Наносить цинконол или другую смесь можно при помощи обычной кисточки или валика. В тех случаях, когда покрыть такой смесью необходимо изделия сложной конфигурации или труднодоступные места, для ее нанесения можно использовать краскопульт. Цинконол и другие составы, используемые для выполнения холодного цинкования, позволяют получить на поверхности металла защитный слой, содержащий 89–93% цинка.

Схема холодного цинкования

Оцинковка металла с помощью холодного метода является безальтернативной в тех случаях, когда требуется обеспечить защиту от коррозии конструкциям, которые не могут быть покрыты слоем цинка по другим технологиям. К таким конструкциям, в частности, относятся уже смонтированные трубы, опоры линий электропередач, элементы железнодорожных путей, а также другие металлические элементы, которые находятся в смонтированном (стационарном) состоянии.

Цинконол и другие составы для выполнения холодного цинкования широко используются и при ремонтных работах, когда необходимо восстановить поврежденный цинковый слой на металлическом изделии или конструкции. В частности, при помощи данного метода может быть выполнена восстановительная оцинковка кузова автомобиля (более того, использовать цинконол и другие смеси можно и для начального, полного цинкования кузова своими руками).

Составы для холодного цинкования представляют собой полимерные растворы с добавлением высокодисперсионного цинкового порошка

Выполнять холодное цинкование изделий из стали можно в достаточно широком температурном интервале, при этом сформированное покрытие отличается не только высокими защитными свойствами, но и хорошей эластичностью, устойчивостью к механическим повреждениям и температурным расширениям.

Если говорить о недостатках метода холодного цинкования, то к ним можно отнести недостаточно высокую устойчивость сформированного покрытия к механическим воздействиям, а также необходимость в строгом соблюдении техники безопасности при осуществлении такой процедуры, требующей использования органических растворителей.

Гальванический метод

Гальваническое цинкование, при выполнении которого на поверхность обрабатываемого изделия оказывается электрохимическое воздействие, позволяет получать покрытия, не только отличающиеся высокой точностью по толщине, но и обладающие исключительной гладкостью. Такое электрохимическое цинкование обеспечивает формирование на поверхности металла защитного слоя, толщина которого находится в интервале 20–30 мкм.

Гальваническое цинкование позволяет регулировать толщину формируемого защитного слоя, при этом он отличается равномерностью и высокой декоративностью. За счет того, что при выполнении гальванической оцинковки металл и цинк, который наносится на его поверхность, соединяются на молекулярном уровне, готовое покрытие отличается исключительно высокой адгезией с основным металлом. Между тем на степень адгезии оказывает влияние наличие на поверхности обрабатываемого изделия жировых и окисных пленок, удалить которые полностью (особенно в условиях массового производства) практически невозможно.

Гальваническая линия цинкования включает в себя полный комплекс обработки (от подготовки до закрепления)

Гальваническое цинкование выполняют следующим образом. Обрабатываемая конструкция и цинковые пластины помещаются в электролитический раствор, а затем подключаются к положительному и отрицательному контактам источника электрического тока. За счет сформированной таким образом разности электрических потенциалов пластины начинают растворяться в электролите, и молекулы цинка устремляются к поверхности обрабатываемого изделия, оседая на ней и формируя однородный защитный слой.

Большим преимуществом, которым гальваническое цинкование отличается от других технологий, является то, что оно позволяет сформировать на поверхности изделия защитный слой, отличающийся исключительными декоративными характеристиками. Гальваник при этом может регулировать толщину такого слоя.

К наиболее значимому недостатку данного метода можно отнести его достаточно высокую себестоимость, которая складывается не только из стоимости цинковых пластин и электролита. Например, использованный электролит, который содержит достаточно большое количество опасных отходов, необходимо тщательно очищать перед отправкой в канализацию, что также серьезно отражается на себестоимости метода.

Термодиффузионное цинкование

Термодиффузионная технология цинкования металла (ТДЦ), которую часто называют шерардизацией, была разработана еще в 20-х годах прошлого столетия, но долгое время применялась недостаточно активно. С конца прошлого века оцинковывание металла по данной технологии вновь обрело популярность.

Суть данного метода покрытия металлического изделия цинком заключается в том, что обрабатываемую деталь вместе с цинкосодержащей сухой смесью помещают в герметичный контейнер, в котором создается высокая температура – порядка 2600°. Под воздействием такой высокой температуры атомы цинка переходят в газообразное состояние, что значительно облегчает их диффузионное проникновение в поверхностный слой обрабатываемого изделия. Используют такую технологию цинкования преимущественно в тех случаях, когда на поверхности обрабатываемого металла необходимо сформировать защитный слой, толщина которого превышает 15 мкм.

Установка для термодиффузионного цинкования

Термодиффузионное покрытие изделий из металла цинком, подготовка к которому выполняется так же, как и при горячем цинковании, отличается рядом преимуществ, к которым следует отнести:

Так выглядят изделия, покрытые цинком по методу ТДЦ

Есть у данного метода покрытия металлических изделий цинком и свои недостатки, к которым следует отнести:

Газотермическое напыление цинка

Чтобы покрыть слоем цинка металлический лист или объемную деталь, можно использовать газотермический метод цинкования. Суть такого метода заключается в том, что цинк, присутствующий изначально в составе сухой смеси или проволоки, напыляется на поверхность обрабатываемого изделия в составе газовой среды. Использовать такую технологию оптимально в тех ситуациях, когда цинковый слой надо нанести на крупногабаритные изделия, которые нельзя подвергнуть обработке другими способами.

Принцип газо-термического цинкования

Покрытие металлического изделия цинком при использовании такого метода происходит следующим образом. Частички расплавленного металла, ударяясь об обрабатываемую поверхность, формируют тонкий слой, напоминающий по своей структуре чешую. Такое покрытие, которое характеризуется наличием большого количества пор, дополняется нанесением лакокрасочных материалов. Созданный в результате такого комбинирования слой обладает защитными свойствами, позволяющими металлическому изделию, на которое он нанесен, длительное время успешно эксплуатироваться в достаточно агрессивных средах (высокая влажность, постоянное воздействие морской и пресной воды и др.).

Параметры цинковых покрытий, наносимых всеми вышеперечисленными способами, регламентирует соответствующий ГОСТ, на который и следует ориентироваться специалистам.

Как выполнить процедуру в домашних условиях

Оцинковка в домашних условиях выполняется преимущественно электрохимическим методом или по технологии холодного цинкования, что объясняется простотой данных способов. Чтобы выполнить цинкование своими руками с помощью электрохимического метода, необходимо тщательно подготовить поверхность обрабатываемого изделия. Такая подготовка заключается в очистке и обезжиривании, а также в протравливании кислотой и последующей промывке водой.

Схема гальванической установки для самостоятельного цинкования

Свой аппарат для выполнения гальванического цинкования можно изготовить из источника постоянного тока, выдающего напряжение порядка 6–12 В с силой тока 2–6 А, емкости из диэлектрического материала и устройства, при помощи которого будут фиксироваться электрод и обрабатываемое изделие. Электролитом в данном случае может выступать раствор любой соли, содержащей в своем составе цинк. Приготовить такой раствор можно из аккумуляторного электролита, поместив в него на некоторое время цинк и дождавшись окончания реакции растворения. Полученный состав перед использованием для цинкования следует процедить.

Выполняя оцинковку своими руками, следует иметь в виду, что на толщину и качество формируемого покрытия оказывают влияние следующие факторы:

Источник

Цинкование металла

Из этого материала вы узнаете:

Цинкование металла приходит на помощь, когда требуется устранить возможность коррозии материалов. Ржавчина и окисление поедают конструкции, и только напыление из цинка способно их сохранить на долгий срок. Если вы заинтересованы в том, чтобы ваши изделия прослужили как можно дольше, то не разобраться и не применить данную технологию будет большим упущением.

Если вы хотите лучше узнать о ней, эта статья для вас. В ней мы рассказали о важных особенностях, преимуществах и классах цинкования, об основных методах этой процедуры, а также дали ценные рекомендации, как нужно проводить ее в домашних условиях и что обязательно учесть.

Описание технологии цинкования металла

В процессе цинкования металла поверхность металлической заготовки обрабатывается специальным цинксодержащим составом. Использование этой защитной технологии позволяет продлить срок службы металлоконструкций, поскольку предотвращает появление ржавчины и окислов. Обработка возможна как в условиях промышленного производства, так и в быту.

Цинк – основной компонент состава, которым обрабатывают металлические изделия в целях улучшения их коррозионной устойчивости. Повышенная влажность, механические и химические воздействия способствуют появлению на поверхности деталей и конструкций окислов, цинкование же снижает вероятность развития процесса ржавления металла.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Соединение цинка и металла образует гальваническую пару, в которой цинк выполняет защитную функцию, выступая в роли своеобразного барьера, препятствуя воздействию на металл неблагоприятных факторов окружающей среды.

До полного разрушения цинкового покрытия поверхность детали будет иметь первоначальный вид. На оцинкованных участках, подвергшихся наибольшему воздействию, под влиянием молекул воды и кислорода образуется защитный гидроксидный слой, также помогающий сохранить целостность металлической поверхности.

Алюминий и другие металлы оцинковывают различными способами, однако наилучший результат достигается при толщине цинкового слоя, соответствующего ГОСТ 14918-80.

Классы цинкования металла

В зависимости от толщины покрытие стали относится к одному из трех классов:

При оцинковке плоского металлопроката толщина слоя с одной и с другой сторон изделия может различаться. При этом одна из поверхностей будет иметь покрытие класса II, а вторая – класса I или П.

Степень устойчивости оцинкованных изделий к коррозионным проявлениям, а также к воздействию агрессивных факторов окружающей среды зависит от класса покрытия.

Методы цинкования металла

Далее в статье поговорим о видах цинкования металла, наиболее широко применяемых в промышленности. Но сначала разберем, чем они отличаются друг от друга. Основные различия имеют значение при выборе той или иной технологии, поскольку она в значительной степени влияет на результат.

То есть не каждая технология подойдет для обработки изделия при определенных условиях его дальнейшей эксплуатации.

Основные различия между способами цинкования металла заключаются в следующем:

Перечисленные свойства цинкового покрытия, сложность, объемы и скорость обработки заготовок, себестоимость и целесообразность использования той или иной технологии меняются в зависимости от того, какая из них будет применяться для защиты изделий и конструкций.

Таким образом, выше мы отметили основные критерии, по которым можно сравнивать способы цинкования металлов.

В настоящее время наиболее широко в промышленности применяются следующие технологии цинкования металла:

Остановимся на каждой из названных технологий защитной оцинковки металла более подробно, сравним свойства покрытий, достоинства и недостатки каждой из них.

Холодное цинкование металла

Суть технологии холодного цинкования металла заключается в нанесении цинкосодержащих красок, композиций и грунтов на поверхность обрабатываемого изделия или конструкции. При этом обработке подвергается не вся поверхность заготовки, а только специальные участки.

Таким способом оцинковывают габаритные отдельные конструкции и изделия.

Достоинства технологии холодного цинкования металла заключаются в следующем:

В составе для холодной оцинковки содержится 95 % высокодисперсионного цинкового порошка. До начала обработки поверхность заготовки должна быть обработана, а в процессе нанесения цинкового слоя важно четко придерживаться технологических требований.

Важнейшим этапом холодного цинкования металла является контроль качества работ, во время которого проверяют наличие дефектов на защитном покрытии. Слой цинка закрепляется на поверхностях заготовок в течение нескольких дней.

Защитное покрытие обладает водостойкостью, электропроводностью, пожаробезопасностью.

Горячее цинкование металла

Второе место по распространенности использования занимает технология горячего цинкования металлов. Несмотря на явные достоинства, такие как наилучшее качество и долговечность защитного слоя, у него имеется существенный недостаток, заключающийся в использовании сильных химических реагентов на подготовительной стадии и расплавленного цинка – на основной. То есть назвать этот способ экологически безопасным нельзя.

Обработка металла горячим способом состоит из двух основных этапов:

Подготовка поверхности заготовки осуществляется в несколько этапов, включая:

После подготовки и просушки заготовки ее погружают в специальную емкость с расплавленным цинком. Поверхность металлического изделия покрывается тонким защитным слоем, состоящим из железа и цинка (Fe-Zn). Извлеченная из емкости деталь просушивается сжатым воздухом, который также способствует удалению с поверхности заготовки излишков цинка.

Основной недостаток, помимо неэкологичности процесса, заключается в ограничении размеров заготовок, которые не могут превышать габаритов емкости с расплавленным цинком. Тем не менее, крупные строительные предприятия защищают от негативного воздействия окружающей среды строительные леса, мачты и опоры линий электропередачи с помощью технологии горячего цинкования металла.

Способ не подходит для бытового использования, так как он трудозатратен и требует применения специального оборудования.

Гальванический метод цинкования металла

Технология гальванического цинкования металлов заключается в одновременном воздействии на поверхность заготовки химических составов и электрического тока. Защитный слой в результате получается максимально прочным и гладким.

В процессе гальванизации молекулы металла и цинка соединяются друг с другом, что позволяет не только защитить всю поверхность изделия, но и придать ему декоративный внешний вид.

Гальваническая оцинковка металла состоит из следующих последовательных действий:

Используя технологию гальванического цинкования металла, можно создавать оригинальные декоративные узоры на поверхности изделия, при этом контролируя толщину цинкового покрытия

Основной недостаток такого способа защитной обработки металлических изделий заключается в его высокой стоимости, обусловленной затратами на электроэнергию, электролит, оборудование и т. п.

Термодиффузионное цинкование металла

В процессе термодиффузионной обработки металлические заготовки помещают в среду, насыщенную порошковым цинком, где при температуре в пределах +260…+450 °C (чем она выше, тем равномернее покрытие) атомы цинка на молекулярном уровне проникают в верхние слои поверхности детали.

В результате она покрывается равномерным цинковым слоем толщиной от 20 до 100 мкм. Такая технология цинкования металла позволяет регулировать толщину защитного покрытия за счет увеличения или уменьшения времени воздействия порошкообразного цинка на изделие.

К достоинствам технологии термодиффузионного цинкования металла относятся:

Что касается недостатков, то у этого способа их несколько:

Термодиффузионная оцинковка металла применяется в промышленности для обработки конструкций и деталей, которые в процессе дальнейшей эксплуатации будут подвергаться повышенному износу.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Основные сферы ее применения – нефтегазовая, энергетическая, сельскохозяйственная сферы, реже – строительство. Небольшой спрос на использование этого способа защиты металлов от коррозии обусловлен большими трудозатратами и, следовательно, высокой стоимостью работ.

Газодинамическое цинкование металла

Газодинамический способ представляет собой нанесение мелкодисперсного цинкового порошка с керамическими или металлическими частицами на поверхность заготовки при помощи сверхзвукового потока газа.

Порошок напыляется на заготовку высокотемпературной газовой струей. Керамические или металлические частицы в цинковом составе предназначены для увеличения плотности и уменьшения пористости поверхности.

Оборудование для цинкования металла газодинамическим способом состоит из портативного нагревателя сжатого воздуха, дополненного сверхзвуковым соплом – своеобразным пульверизатором. Газ, нагретый до +500…+600 °С, затягивает порошок, распыляя его на поверхность заготовки.

Достоинства этого способа нанесения на металлы защитного цинкового покрытия заключаются в:

Примерные цены цинкования металла

Правила цинкования металла в домашних условиях

В бытовых условиях для защиты металлических изделий используют в основном метод холодного или электрохимического цинкования металла. Это обусловлено простотой их применения. Электрохимический способ требует тщательной подготовки поверхности заготовки, то есть ее очистки, обезжиривания, протравливания кислотой и промывки водой.

Для самостоятельного изготовления аппарата для гальванического цинкования металлов потребуются источник постоянного тока с напряжением от 6 до 12 В и силой тока от 2 до 6 А, емкость из диэлектрического материала и устройство, фиксирующее электрод и заготовку. В качестве электролита подойдет любой соляной раствор с цинком. Для его приготовления можно использовать аккумуляторный электролит, в который помещают цинк до его растворения. Прежде чем приступить к оцинковке металлов, раствор необходимо процедить.

При цинковании металла своими руками важно помнить, что толщина и качество защитного слоя зависят от ряда факторов:

В завершение отметим главное. Для того чтобы получить качественные и долговечные покрытия металлических конструкций, обычно прибегают к использованию технологий цинкования. Выбор обусловлен низкой стоимостью расходных материалов, простотой выполнения, а также высоким качеством защитного слоя. Нанесение защитного цинкового слоя на поверхность металлов не требует дополнительных расходов, приложения множества усилий, а потому подходит и для самостоятельного применения в быту.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Источник