Металлические изделия при взаимодействии с внешней средой подвергаются коррозионному разрушению. Один из признаков процесса — поверхностная ржавчина, которая под действием неблагоприятных факторов постепенно глубже проникает в структуру металла.
Защитить металл от разрушения можно с помощью технологии цинкования. Суть метода — в нанесении тонкого слоя цинка на изделие для придания ему требуемых защитных характеристик.
Цинк образует барьерное покрытие, которое оберегает поверхность металла от контакта с влагой и воздухом. В случае, если защитный слой механически повреждается, цинк вступает в реакцию с кислородом и образует новый слой протекционной пленки.
Основные характеристики цинкового покрытия
Разработано несколько способов цинкования, между собой они отличаются по следующим параметрам:
| Толщина | Чем толще слой покрытия, тем надежнее защита. Однако, контролировать толщину нанесение цинка возможно далеко не в каждой методе. |
| Адгезия | Высокая адгезия обеспечивает прочное соединение между цинком и металлом, предотвращая отслаивание и шелушение покрытия. |
| Внешний вид | В зависимости от выбранной техники поверхность приобретает темно-серый или голубоватый оттенок, матовую или глянцевую фактуру. |
| Способность к самовосстановлению | Такой способностью в большей степени обладает цинковое покрытие толщиной 24–40 мкм. |
| Стойкость к коррозии | Зависит от всех перечисленных выше характеристик. |
Горячее цинкование
Процесс, при котором цинк нагревают до температуры 450 °С, после чего погружают в него металлическое изделие. Технология позволяет работать с заготовками любого размера благодаря использованию мостовых кранов. Покрытие наносится в несколько этапов:
- Обезжиривание с использованием щелочных и кислотных растворов. В процессе обработки удаляются органические и другие загрязнения, пыль, масляные пятна.
- Промывка для удаления остатков жиров и следов реагента. Благодаря промывке обезжиривающий раствор не попадет в другие ванны.
- Травление соляной кислотой. В процессе процедуры удаляются нагар, следы коррозии, окалины, сглаживаются заусенцы и другие дефекты.
- Флюсование хлоридом аммония. На этом этапе удаляются железные окислы, на поверхности заготовки остается пассивная пленка, обеспечивающая хорошую адгезию.
- Сушка при температуре 100 °С. Если погрузить влажную заготовку в расплавленный цинк, вода начнет испаряться и появится риск микровзрывов.
- Нанесение цинкового покрытия. Деталь размещается на специальном подвесе и окунается в ванну с расплавленным цинком и прогревается до температуры 450 °C.
- Сушка изделия в подвешенном состоянии.
При горячем цинковании есть вероятность появления капель расплава на металлической поверхности. Это никак не влияет на степень защиты, но отражается на эстетике. Регулировать толщину цинкового слоя более 45 мкм при таком методе не получится.
Преимущества горячего цинкования:
- невысокая стоимость;
- возможность получения толщины покрытия более 200 мкм;
- повышенная устойчивость к коррозии и внешним воздействиям;
- проникновение цинка в кристаллическую решетку железа;
- возможность обработки крупногабаритных деталей.
Холодное цинкование
В отличие от традиционной горячей оцинковки, холодное цинкование осуществляется с помощью специальных красок, паст и спреев, содержащих цинк. После нанесения состава на поверхности формируется стойкое покрытие, препятствующее доступу влаги и кислорода к металлу. Покрытие наносится в несколько этапов:
- Очистка поверхности. Удаление с металлической поверхности грязи, ржавчины и жиров щелочными или кислотными растворами, пескоструйная обработка или абразивная чистка.
- Обезжиривание. Удаление жировых и масляных пятен ацетоном или другими обеззараживающими растворами.
- Нанесение на поверхность изделия цинкосодержащей краски, пасты, спрея.
Холодное цинкование используется для защиты трубопроводов, крепежных элементов, опор ЛЭП, фур, железнодорожных вагонов, воздушного и водного транспорта, дорожных ограждений и мостов. В сравнении с горячим методом холодное цинкование имеет ряд недостатков: более тонкое покрытие покрытие и более слабая адгезия.
Преимущества холодного цинкования:
- высокая скорость нанесения;
- минимальные затраты на оборудование и материалы;
- возможность создания защитного покрытия в полевых условиях.
Гальваническая технология
Гальванический метод обеспечивает не только высокие защитные, но и декоративные свойства покрытию. Технология предусматривает максимально равномерное осаждение цинка на металлоконструкцию под действием постоянного тока. Нанесения защитного слоя состоит из нескольких этапов:
- Удаление следов коррозии. А также старого лакокрасочного покрытия и других загрязнений с использованием щелочей и растворителей.
- Травление в растворе соляной кислоты. Для полного удаления следов ржавчины.
- Цинкование в ванне с электролитом. Аноды подключают к положительному источнику тока, а деталь — к отрицательному. Положительно заряженные катионы цинка, оседая на детали, образуют твердый цинковый слой.
- Осветление металла в растворе азотной кислоты. Удаление пленки окиси с поверхности детали.
Гальваническое покрытие делает изделие блестящим и придает ему яркий оттенок от белого до голубого. Гальванический метод подходит для обработки деталей, которые эксплуатируются в умеренной среде и не имеют прямого контакта с влагой и другими агрессивными средами.
Преимущества гальванического метода:
- презентабельный внешний вид;
- возможность обработки деталей с отверстиями, а также неметаллических изделий;
- равномерное цинковое покрытие.
Термодиффузионный метод
Технология основана на диффузии цинка из металлической смеси в поверхность изделия под действием высоких температур (260-450 °С). Для создания защитного слоя используют порошкообразную цинковую смесь, которую вместе с деталями загружают в термостойкие контейнеры.
Среди недостатков термодиффузионного цинкования выделяют сложность технологического процесса, его высокую стоимость и не самый привлекательный внешний вид детали после обработки.
Термодиффузионное цинкование используется в сферах, где требуется высокая устойчивость металлических изделий и оборудования к механическому износу — энергетика, нефтегазовая промышленность, сельское хозяйство.
Преимущества термодиффузионного метода:
- повышенная устойчивость к механическому воздействию;
- высокий уровень адгезии;
- наиболее длительный срок службы.
Газотермический метод
Технология предполагает нанесение на деталь специального состава путем распыления. Цинковый порошок подается в зону горения специальной газовой горелки, в результате происходит плавление и распыление цинка. Газотермическое цинкование позволяет наносить покрытие на изделия сложной геометрической формы. Толщина пленки — от 6 до 100 микрон.
Технология позволяет восстановить нарушенный защитный слой в полевых условиях. Однако, она не подходит для цинкования мелких заготовок и прецизионных деталей.
Преимущества газотермического метода:
- равномерность слоя;
- способность управлять толщиной покрытия;
- возможность оперативного нанесения покрытия.
