Виды цинкования металла

Практически  все металлы, особенно черные, подвержены коррозии. При взаимодействии с кислородом воздуха металлическая поверхность окисляется, и в месте контакта образуется рыхлый слой ржавчины. Пористая структура ржавчины проницаема для воздуха и воды, что только усугубляет и ускоряет коррозионный процесс.

Чтобы защитить металл от окисления, требуется специальное нейтральное покрытие. Одним из способов создания такого покрытия является цинкование.

Как осуществляется цинкование

Оцинковка — это технология обработки металла для его защиты от дальнейшего ржавления. Различают несколько способов цинкования, однако все они осуществляются по одному принципу.

На предварительно подготовленную поверхность наносят слой цинка, молекулы которого проникают в обрабатываемый металл либо создают тончайшую внешнюю оболочку. Цинк мгновенно реагирует с кислородом воздуха, образуя оксид. Плотная оксидная пленка обладает высокой прочностью, надежно защищает подлежащий металл от атмосферного кислорода и влаги. Мы получаем воздухо- и влагонепроницаемую антикоррозионную оболочку. Даже если покрытие будет поцарапано, получит какие-либо повреждения, то в области разрушенной оксидной пленки цинк снова моментально вступит в реакцию с кислородом и восстановит защиту. Из-за этой характеристики о цинковом покрытии иногда говорят как о самовосстанавливающемся.

Если же верхний слой разрушить вплоть до защищаемой поверхности, то и в этом случае ржавление происходит значительно медленнее. Дело в том, что цинк и металл образуют в поврежденном участке гальваническую пару, при этом цинк быстрее вступает в реакцию с кислородом, тем самым уберегая металлоконструкцию от коррозии.

Методы оцинковки

При выборе способа оцинковки учитывают как экономическую целесообразность его применения, так и конечный результат. Технологии цинкования различаются минимум семью параметрами, среди которых:

1. Толщина покрытия. Для большеразмерных конструкций предпочтителен более толстый слой цинка, тогда как для мелких деталей важно подобрать минимальную толщину, которая не скажется на точной геометрии предмета.
2. Способность к восстановлению. Зависит от толщины защиты и условий эксплуатации будущего изделия.
3. Равномерность нанесения защитного слоя. Для мелких металлических деталей, особенно имеющих сложную геометрию, важно, чтобы покрытие имело одинаковую толщину на всех участках поверхности. А, например, для опоры ЛЭП этот момент не имеет столь принципиального значения.
4. Устойчивость к повреждению. От данной характеристики зависит срок службы покрытия.
5. Прочность прилегания. Некоторые технологии — например, термодиффузионная или горячая оцинковка — предполагают соединение цинка и металла не только на физическом, но и на молекулярном, атомном уровне, что значительно увеличивает прочность защиты.
6. Коррозионная устойчивость. Характеристика, объединяющая все предыдущие параметры.
7. Вид. Итоговый цвет покрытия колеблется от серебряного до темно-серого, а его текстура — от матовой и шероховатой до гладкой глянцевой.

Методы оцинковки также отличаются себестоимостью, сложностью исполнения, скоростью и потенциальными объемами обработки. На сегодня наиболее распространены пять основных технологий:

1. Холодная. Выполняется путем напыления или «окрашивания».
2. Горячая. Металл на некоторое время погружается в емкость с расплавленным цинком.
3. Термодиффузионная. Процесс оцинковки происходит под нагревом, в электромагнитном поле, в среде, насыщенной порошковым цинком.
4. Гальваническая. Деталь окунают в электролитный раствор. Под действием тока ионы цинка оседают на металлической поверхности.
5. Газотермическая. С помощью источника открытого пламени цинковый порошок напыляется с огромной скоростью на заготовку.

Разберем каждую технологию более подробно. Сравним методы по указанным выше параметрам, раскроем достоинства, недостатки и особенности каждого из них.

Горячая оцинковка

За счет своих преимуществ этот способ на сегодня является одним из самых популярных. Рассмотрим детально данный технологический процесс:

1. Изделия отгружаются в зону навески. Поскольку с помощью этого метода часто оцинковывают крупные заготовки и конструкции, отгрузка обычно выполняется мостовым краном.
2. Каждая деталь навешивается на траверс определенным способом. Важно, чтобы изделия не контактировали между собой и в дальнейшем могли быть полностью погружены в расплавленный цинк.
3. Траверсы попеременно окунают в различные жидкости. На этом этапе изделия обезжириваются, очищаются, проходят процесс травления. С их поверхности удаляются следы кислоты, затем выполняется покрытие защитным флюсом.
4. Заготовки помещают в печь. Здесь они подвергаются воздействию нагретого воздуха, который позволяет удалить все следы технологических жидкостей.
5. Траверсы с деталями отправляются в другую печь, где изделия погружают в емкость с расплавленным цинком при t +450 °C. Из соображений безопасности печь должна быть надежно закрыта. Также в процессе выделяются нагретые газы, которые очищают, а их энергию используют для подогрева жидких сред на третьем этапе оцинковки.
6. На последнем этапе готовые изделия снимают, сортируют и отгружают для доставки заказчику.

Процесс горячей оцинковки может показаться сложным, однако на деле он считается простым и выгодным с финансовой точки зрения. При необходимости технологи могут внедрять дополнительные этапы, чтобы придать защитному покрытию больше свойств и преимуществ.

Перечислим главные плюсы технологии:

• относительно низкая себестоимость;
• высокая производительность за счет автоматизации (до 30 тысяч тонн ежегодно);
• возможность работы с крупными и тяжелыми конструкциями (максимальный размер составляет 13×2×3,1 м, а максимальный вес — 6 тонн);
• устойчивость к повреждению;
• получение самовосстанавливающегося покрытия;
• возможность варьировать толщину цинкового слоя от 45 до 200 мкм, а для габаритных изделий и более 200 мкм;
• высокая прочность защиты за счет диффузии ионов цинка в кристаллическую решетку металла.

Из минусов можно назвать неравномерность защитного слоя, его непрезентабельный цвет (темно-серый оттенок), невозможность нанесения защиты толщиной < 45 мкм.

Вывод:горячий метод отлично подходит для обработки предметов средних и крупных размеров, не имеющих высокоточной геометрии. Для оцинковки изделие необходимо транспортировать на производство, следовательно, технология не годится для стационарных, не подлежащих перемещению предметов.

Холодное цинкование

Еще один недорогой способ защиты металла от коррозии — это холодная оцинковка. Конструкцию предварительно обмывают гидродинамическим или гидроабразивным способом. Это позволяет удалить частицы окалины и ржавчины, а также придать металлу нужный уровень шероховатости для повышения адгезии. Затем деталь высушивают, очищают от пыли и заусенцев. При помощи распылителя на подготовленную поверхность наносят цинковую грунтовку или краску. Содержащийся в составе цинк после высыхания создает защитный оксидный слой.

Плюсы технологии:

• низкая стоимость;
• легкость обработки;
• возможность работы с изделиями любых размеров и форм, включая стационарные;
• потенциально — любая толщина цинкового слоя;
• поверхность можно дополнительно окрасить финишной краской, тем самым придав ей эстетичный вид.

Из недостатков можно назвать:

• низкую устойчивость к повреждениям;
• неравномерную толщину слоя краски;
• низкую прочность удержания покрытия на металле.

Вывод:данный метод позволяет обрабатывать изделия независимо от их размеров, массы, геометрии, местоположения. Однако он не подходит в ситуации, когда необходимо цинкование прецизионных заготовок или требуется создание долговечной, прочной антикоррозийной защиты.

Гальваническая, или электролитическая оцинковка

Главное достоинство этой методики — эффектный вид готовой конструкции. Обработанная поверхность блестит и имеет светлый, от белого до серебристого, голубоватого, оттенок. Поэтому технология часто применяется с целью декорирования.

При гальванической оцинковке изделие погружают в емкость, наполненную электролитной жидкостью. Внутрь ванны также устанавливают цинковые пластины. При прохождении тока через электролит цинк выступает в роли анода, а обрабатываемая деталь — в роли катода. В результате ионы цинка оседают на металлической поверхности, создавая прочную оболочку.

Из плюсов электролитической оцинковки можно назвать:

• равномерное нанесение защитного слоя;
• великолепный вид готовых изделий;
• возможность создания тонкой (от 10 до 20 мкм) антикоррозионной защиты;
• доступность работы с токопроводящими, но неметаллическими предметами;
• создание самовосстанавливающегося покрытия.

Недостатки — малая устойчивость к механической нагрузке, слабая защита, особенно при эксплуатации в агрессивных, влажных средах. По этим причинам технология используется там, где от цинкового покрытия требуется временная антикоррозионная защита и/или в большей степени декоративные свойства. Подойдет она и для изделий, которые предполагается эксплуатировать в сухих помещениях.

Термодиффузионная обработка

В этом случае деталь помещают в камеру и подвергают обработке цинковым порошком под высокой температурой. Взаимодействие осуществляется на атомном уровне: частицы цинка проникают в верхние слои конструкции, при этом чем больше температура окружающей среды, тем равномернее будет покрытие. Толщину слоя регулируют путем изменения времени цинкования.

Достоинства термодиффузионной обработки:

• возможность регулировки толщины и равномерности цинкового покрытия;
• высокая прочность удержания защитного слоя;
• устойчивость к абразивному износу;
• самовосстановление защиты при повреждении.

Из минусов можно назвать высокую стоимость (в 2 раза больше, чем для горячего метода), сложность процесса обработки, не слишком презентабельный вид покрытия.

Вывод:термодиффузионную технологию выгодно использовать там, где металл подвержен постоянным механическим нагрузкам. Поэтому ее активно применяют для изготовления металлоконструкций в сельском хозяйстве, нефтегазовой промышленности, сфере энергетики и пр. Следует понимать, что себестоимость и трудозатратность технологического процесса в этом случае будут достаточно высокими, однако они окупаются долгим сроком службы обработанных изделий.

Газотермическое цинкование

Под этим термином объединяют сразу семь методик — от активированной электродуговой металлизации до газопламенного напыления. Все они схожи принципом действия:

• напыляемый материал, в данном случае это цинк (проволока или порошок), нагревается/расплавляется под действием источника тепла;
• газовый поток подхватывает конденсированные, мелкодисперсные частицы цинка и переносит их на металлическую поверхность;
• капельки цинка застывают, формируя прочный защитный слой.

Если есть запрос на получение покрытия толщиной более 50 мкм, то оцинковка осуществляется в несколько этапов. Важный момент: при таком способе нанесения теряется большое количество напыляемого материала, поэтому технология экономически невыгодна для обработки мелких деталей.

Из плюсов газотермической оцинковки можно назвать:

• возможность работы со стационарными предметами без их демонтажа и переноса;
• относительную равномерность готового покрытия;
• возможность создать защиту желаемой толщины.

Метод не подходит для цинкования конструкций и заготовок со сложной геометрией (нельзя качественно покрыть все труднодоступные участки). При высоких затратах процесс имеет низкую производительность. Для готовой защиты характерна высокая, до 30 %, пористость, но при этом цинковый слой прочно сцепляется с подлежащим материалом.

По указанным причинам газотермическая оцинковка используется там, где необходимо восстановить или упрочнить важную металлоконструкцию, создать защиту от коррозии без транспортировки изделия в производственный цех.

Цинкование металла специалистами «Королевского свайного завода»

На протяжении многих лет мы предоставляем услуги по оцинковке металлических изделий, заготовок, деталей, разнообразных по форме и габаритам. Благодаря наличию собственной производственной площадки, современного оборудования и пятнадцатилетнего опыта специалисты «Королевского свайного завода» решают самые сложные технологические задачи.

Перед тем, как выполнить обработку, мастера изучают состояние конструкции, уточняют ее габариты и условия будущей эксплуатации. В такой работе нет мелочей: важно выяснить предпочтения заказчика, необходимые толщину, равномерность, цвет готового покрытия. После этого, согласно целям оцинковки, подбирается подходящая технология. Стоимость услуги формируется с учетом выбранного способа цинкования, объема и сроков работ.

Проведенная процедура надежно защитит металлические детали от агрессивного воздействия атмосферного кислорода и влаги, поможет восстановить уже разрушенные участки металлоконструкции. Мы гарантируем приятное соотношение цены и качества услуги. Для уточнения подробностей, расчета стоимости свяжитесь с нашим оператором по телефону, указанному на сайте, или закажите обратный звонок.