Методы цинкования металла: обзор наиболее популярных
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Методы цинкования металла

 Методы цинкования металла

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Зачем нужно цинкование металла
  • Каковы особенности гальванического метода цинкования металла
  • Как происходит термодиффузионное цинкование металла
  • Как осуществляют холодное и горячее цинкование металла

Металл подвержен коррозии, поэтому одной из важнейших проблем является его защита от коррозионных процессов. Решить этот вопрос – значит обеспечить металлическому изделию долгий срок службы. Покрытие слоем цинка – это наиболее распространенное средство защиты от коррозии на сегодняшний день. Известные методы цинкования металла мы разберем в этой статье.

Зачем цинкуют металл

Стальные изделия, как известно, очень уязвимы для коррозии, особенно при использовании во влажной среде. Оцинковка стали дает этому металлу надежную защиту от разрушения. Цинк, вступая в реакцию со сталью, образует с ним гальваническую пару и приобретает большую, чем у стали, степень электроотрицательности.

 Зачем цинкуют металл

Первый удар агрессивных факторов принимает на себя именно цинк, сталь же в реакцию не вступает и остается под защитой цинкового покрытия. Соответственно, антикоррозионная защита будет действовать до тех пор, пока оцинковка окончательно не разрушится. Но даже в тех местах стальной поверхности, где она сходит на нет, цинк реагирует с кислородом и водой, образуя гидроксид цинка. Это соединение также неплохо защищает поверхность стального изделия от коррозии.

Оцинковка стали дает не только барьерную, но также и электрохимическую защиту металла. Существует несколько технологий покрытия металла цинком, отличающихся применением разного оборудования. Использование некоторых отдельных методов позволяет осуществлять цинкование в бытовых условиях с приемлемым результатом. В основном используются следующие методы цинкования металла:

  • горячий;
  • холодный;
  • гальванический;
  • газотермический;
  • термодиффузионный.

Рассмотрим каждый из них в отдельности.

Метод холодного цинкования металла

Оцинковка в данном случае осуществляется с применением антикоррозионных составов, регламентированных ГОСТ 9.305–84. В этом стандарте описаны особенности всех существующих в промышленности неорганических покрытий (включая металлические), произведенных химическими и электрохимическими методами. В частности, там указано, что холодное цинкование допустимо применять на любых материалах, кроме изделий из сплавов магния и высокопрочной стали.

Непосредственно перед нанесением защитного состава на поверхность обрабатываемой детали (в соответствии с ГОСТ) ее следует подготовить. А именно:

  • удалить с поверхности загрязнения от атмосферного воздействия, солей и закоксованностей путем тщательного обмывания;
  • очистить поверхность изделия с применением гидроабразивных, абразивоструйных или гидродинамических инструментов для придания ей нужной степени шероховатости, а в случае старого покрытия – для удаления остатков ржавчины и окалины;
  • после применения гидроабразивного или гидродинамического способа очистки тщательно просушить поверхность изделия;
  • провести ручную чистовую очистку поверхности металла от сварочных брызг, заусенцев, острых углов и кромок;
  • обеспылить изделие струей сжатого воздуха.

Качество выполненных процедур затем проверяется. После чего можно наносить состав для холодной оцинковки. В соответствии с технологией, состав наносится при определенной температуре, рекомендуемой инструкцией данного покрытия. Причем эта температура должна превышать точку росы не менее чем на 3 градуса Цельсия во избежание образования на поверхности влаги, которая может ухудшить качество оцинковки.

 Технология нанесения состава для холодной оцинковки

Перечислим главные преимущества использования защиты металлических изделий методом холодного цинкования:

  • высокая степень сцепления оцинкованной поверхности лакокрасочными материалами;
  • отсутствие ограничений по размерам обрабатываемых изделий;
  • малые затраты на подготовку изделия к оцинковке;
  • простота сварки изделий, обработанных холодным цинкованием;
  • возможность проведения оцинковки в домашних условиях с применением распылителя, обычной малярной кисти или валика;
  • отсутствие необходимости в демонтаже, транспортировке и обратном монтаже обрабатываемой конструкции – все операции производятся на месте.

Стоит также отметить, что холодная оцинковка выполняется в широком температурном диапазоне (от -20 °С до +40 °С). Недостатком данного метода цинкования металла можно считать низкую стойкость нанесенного покрытия к механическому воздействию. Это несущественный минус, поскольку обновить защитный слой можно в любой момент.

Метод горячего цинкования металла

При горячем методе оцинковки металлическая заготовка предварительно обезжиривается, промывается и протравливается, а затем погружается в ванну с горячим расплавом цинка с температурой +450…+480 °С. Как результат, на поверхности металла создается цинковое покрытие необходимой толщины в пределах 30–100 мкм. Обычно толщина слоя цинка составляет 45–65 мкм. Данный метод цинкования стали выгодно отличается от остальных способов преимуществами, приведенными ниже.

 Метод горячего цинкования металла

  • Долговечность и надежность покрытия. Небольшие механические повреждения в виде сколов, вмятин и царапин на покрытии из горячего цинка могут самоустраняться благодаря плотной оксидной пленке. Таким образом, обеспечивается более надежная и долговечная защита металлического изделия даже в агрессивной среде.
  • Высокая стойкость покрытия к коррозии. Полученное методом горячего цинкования, оно обладает повышенной стойкостью к коррозии, поскольку защитный слой имеет достаточно большую толщину, достигающую 150 мкм. Обычно величина надежного, сильно прилегающего покрытия не превышает 100 мкм.
  • Простой и быстрый процесс цинкования. Метод горячей оцинковки достаточно прост, при этом он легко контролируется, тестируется, а при необходимости автоматизируется. Способ не занимает много времени и производится в короткий срок.
  • Экономичность. Если не рассматривать стоимость цинка, которая относительно высока, сам метод горячего цинкования можно назвать экономным. В сравнении с другими методами себестоимость изделия, покрытого с помощью метода горячего цинкования, в перспективе будет наименьшей.

При подготовке поверхности к горячему цинкованию может возникнуть проблема, связанная со сложностью операции травления и ее вредностью для экологии. Также существует риск наводораживания обрабатываемой поверхности металла, в результате чего металл может стать более хрупким.

Помимо травления в кислотных растворах, в процессе подготовки стальная заготовка подвергается обезжириванию растворами щелочей и флюсованию, производимому, как правило, в растворах хлорида аммония и цинка с обязательной сушкой изделия после обработки. Данные операции оказывают негативное влияние на окружающую среду, из-за чего необходимым является нейтрализация опасных отходов, а для этого требуются значительные дополнительные средства и производственные площади.

Другая проблема цинкования горячим способом заключается в больших потерях дорогого цинка в процессе работы. Цинк, реагируя с основным металлом, частично выпадает в осадок на дне ванны в виде шлака (гартцинка).

Тем не менее, из всех других методов антикоррозийной защиты горячее цинкование наиболее оптимально сочетает экономическую эффективность с надежностью защиты и универсальностью применения данного способа к различным видам металлических изделий. Разработанная более 250 лет назад, эта технология сегодня отвечает самым жестким требованиям защиты ответственных объектов от коррозии.

Гальванический метод цинкования металла

В этом случае на заранее подготовленную поверхность изделия электролитическим способом наносится очень тонкий слой цинка. Метод позволяет наносить цинковый слой толщиной всего 5–40 мкм.

 Гальванический метод цинкования металла

Защитные свойства цинкового слоя зависят главным образом от толщины этого слоя и равномерности его нанесения. Значения этих параметров выбираются исходя из условий использования обрабатываемого изделия. Различные методы цинкования металла дают различную толщину защитную покрытия в диапазоне от 5 мкм (гальванический метод) до 1,5 мм. Качество гальванической оцинковки во многом определяется применяемым при цинковании электролитом.

Защитные качества цинкового покрытия можно усилить, используя такие распространенные методы:

  • Хроматирование (пассивирование). На поверхности заготовки создается хроматная пленка в результате воздействия хромовой кислоты и ее солей.
  • Фосфатирование. Формирование фосфатной пленки на поверхности обрабатываемого металла осуществляется растворами солей фосфорной кислоты.
  • Покраска. Наносить лакокрасочное покрытие на изделие лучше после обработки заготовки фосфатированием.

При промышленных масштабах производства оцинкованных изделий (металлических полос, листов и штрипсов) толщину защитного слоя, полученного гальваническим цинкованием, можно увеличить до 0,5 мм. Покрытие образуется в результате осаждения на поверхности заготовки (являющейся катодом) ионов цинка, выделяемых из электролита (водного цинкового раствора) под действием постоянного тока. Анодом должен служить материал из цинка, в процессе восполняющий запас этого вещества в растворе. Катодная плотность тока зависит от используемого режима и варьируется в пределах от 1 до 5 А/кв. дм.

Гальванический метод цинкования является самым распространенным среди остальных способов оцинковки благодаря своим преимуществам:

  • высокая производительность операций;
  • хорошая степень защиты обрабатываемых металлических изделий;
  • низкая себестоимость обработки;
  • обеспечение максимально равномерного покрытия и сохранение изначальной формы и размеров заготовки;
  • возможность оцинковки форм любой сложности, в том числе пористых структур;
  • допустимость декоративной оцинковки, создающей гладкие и привлекательные поверхности без необходимости дальнейшей обработки металла.

Имеются у метода и свои минусы, главный из которых – низкая степень сцепления цинкового покрытия с металлической поверхностью, из-за чего ее необходимо предварительно тщательно очищать. Кроме того, существует риск наводораживания металла обрабатываемого изделия, в результате повышается водородная хрупкость металла и ухудшается внешний вид продукции. Этот риск особенно высок при нарушении режимов гальванического цинкования. Другой значительный недостаток данного метода состоит в выделении вредных для окружающей среды веществ в процессе оцинковки. Поэтому ликвидация этих отходов является обязательным этапом.

Газотермический и термодиффузионый методы цинкования металла

Газотермический метод заключается в напылении струей цинковой взвеси под углом 45–90 градусов к поверхности обрабатываемого металла. Соответственно, таким способом оцинковываются изделия, поверхности которых позволяют распылять металл под соответствующим углом. В остальном данная технология, отличающаяся мобильностью, может применяться для оцинковки изделий любых размеров.

Стоит отметить, что газотермическое цинкование – достаточно дорогое и превышает по стоимости другие способы оцинковки в 3-4 раза. Среди других недостатков метода – неравномерность толщины цинкового слоя, сложный контроль над выполнением операций. Покрытие, получаемое в результате газотермической обработки, должно отвечать требованиям ГОСТ 28302-89, в соответствии с которым на изделиях недопустимы слишком узкие зазоры (менее 20 мм), слишком глубокие отверстия (более 50 мм), наличие карманов и других недоступных для нанесения защитного слоя мест. Также следует обезопасить обработанные изделия от возможных деформаций.

 Газотермический и термодиффузионый методы цинкования металла

Термодиффузионный способ цинкования за последнее время был усовершенствован. Используемый метод ТДЦЭ (термодиффузионное цинкование в электромагнитном поле) заключается в помещении реторты в камеру с индуктором. Шихта, расположенная внутри реторты, полностью проницаема электромагнитными волнами, создаваемыми индуктором, благодаря своей парамагнитности и мелкодисперсности. Поэтому шихта нагревается за счет конвекции тепла от корпуса реторты и от обрабатываемых деталей.

Цинкуемые же изделия из металла обладают ферромагнитностью в отличие от шихты. Поэтому в данных изделиях, находящихся в магнитном поле индуктора, образуются вихревые токи, нагревающие изделия внутри реторты до +500…+800 °С. Время термохимической диффузии при этом уменьшается в несколько десятков раз, так как изделия нагреваются всего за 25–30 минут. Точное время нагрева зависит от потребляемой электрической мощности, магнитных свойств детали и ее массы, толщины материала реторты.

Значительную часть покрытия составляют альфа- и бета-фазы. Слой гамма-фазы, ухудшающей качество покрытия, очень незначителен. Верхний слой покрытия имеет толщину 60 мкм и почти полностью состоит из цинка, содержание которого доходит до 98 %. Необходимая толщина всего покрытия определяется в зависимости от времени прогрева детали, заданной температуры оцинковки, характеристик цинкуемых изделий и состава шихты.

Почему следует обращаться к нам

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

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

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 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.

  • Угловая струбцина для сварки: разновидности, критерии выбора

    Угловая струбцина для сварки: разновидности, критерии выбора

    Подготовиться к выполнению сварочных работ бывает сложнее, чем непосредственно соединять заготовки друг с другом. Чтобы качество итоговых изделий было высоким, детали должны располагаться на оборудовании в строгом соответствии с чертежами. В статье расскажем о том, что такое угловая струбцина для сварки и каким образом она способна облегчить выполнение работы.
  • Типы струбцин: выбираем зажим правильно!

    Типы струбцин: выбираем зажим правильно!

    Высокое качество слесарных и столярных работ достигается за счет использования подходящего инструмента и вспомогательных приспособлений. Основным во время подобных операций обычно является станок, верстак или надежно закрепленный стол, однако этого недостаточно, также необходимы устройства для зажима обрабатываемой детали, то есть различные типы струбцин. Именно о них более подробно вы узнаете из нашей статьи.
  • Струбцины для сварки труб: как выбрать наиболее подходящие

    Струбцины для сварки труб: как выбрать наиболее подходящие

    Если вы с кем-нибудь заведете разговор об электрической или газовой сварке, то большинство собеседников легко представят себе основное оборудование, применяемое в этих техпроцессах. Сразу же вспоминается аппарат с проводами и электроды, покрытые флюсом, либо газовые баллоны, горелка и припой. Все помнят маску или очки, предохраняющие лицо сварщика. Но мало кто из непрофессионалов знает, что большая часть подобных работ не обходится без специальных технологических приспособлений. К ним относятся различные зажимы, тиски и струбцины для сварки труб. Их задача заключается в том, чтобы ускорить и упростить работу сварщика, сделать ее более качественной.
  • Сварочная оснастка: разбираемся в типах оборудования и требованиях к проектированию

    Сварочная оснастка: разбираемся в типах оборудования и требованиях к проектированию

    Сегодня существует немало разнообразных устройств, упрощающих сварочные работы. На серийных и массовых производствах используется профессиональное механизированное и автоматизированное оборудование (оно может включать транспортные устройства, механизмы для укладки и кантовки изделий, технологические сборочные приспособления, пр.). При проведении сварки дома обычно используют ручные сварочные приспособления универсального действия. Далее вы узнаете, какой может быть сварочная оснастка, каким требованиям она должна соответствовать.
  • Оптимальные размеры сварочного стола и его функциональные характеристики

    Оптимальные размеры сварочного стола и его функциональные характеристики

    Что является первостепенным в работе любого сварщика? Конечно же, правильная организация рабочего пространства. Только в том случае, когда место оснащено всем необходимым, можно рассчитывать на красивый прочный шов. Часто перед сваркой детали располагают, где придется, иногда даже на полу. И это совершенно неправильно. Чтобы работа была безопасной, а фиксация надежной, нужно обратить внимание на размеры сварочного стола, его качество и функциональность.
  • Производство металлических стеллажей: для гаража, склада, торговых помещений

    Производство металлических стеллажей: для гаража, склада, торговых помещений

    Поскольку вес продукции и товаров, хранимых на стеллажах, может быть большим, сами конструкции должны выдерживать весьма значительные нагрузки. Такие системы хранения подходят как для частных гаражей, выставок, так и для складов. В статье поговорим о том, что представляет собой производство металлических стеллажей, а также расскажем, как их выбирать.
  • Металлический шкаф для архива: удобно и надежно!

    Металлический шкаф для архива: удобно и надежно!

    Помимо обычной офисной мебели, в помещениях современных предприятий, фирм и агентств вы непременно обнаружите металлический шкаф для архива. Это не совсем привычный предмет интерьера, и украшением пространства его тоже можно назвать с трудом. Однако изделие исправно выполняет свою функцию, и заменить его в этом не может никакая другая мебель. В наши дни такие шкафы представлены на рынке в большом ассортименте. Можно найти как самый бюджетный вариант, так и элитный. При этом необязательно приобретать готовую конструкцию, поскольку многие фирмы предлагают выполнить изделия на заказ по эскизам и с учетом всех пожеланий. Так что собой представляет металлический шкаф для архива? Подробнее вы сможете узнать об этом в нашей статье.
  • Металлические опоры для столов как гарантия его высокой устойчивости

    Металлические опоры для столов как гарантия его высокой устойчивости

    Сварочный стол позволяет производить практически все виды работ, сопряженные со сваркой металла. Однако не стоит считать, что это просто поверхность для различных манипуляций. От качества конструкции зависит удобство и безопасность мастера, поэтому такое изделие должно быть очень устойчивым. Это свойство обеспечивают металлические опоры для столов. Об их особенностях вы узнаете из нашей статьи.
  • Металлические закладные детали: как правильно выбрать подходящие

    Металлические закладные детали: как правильно выбрать подходящие

    Для армирования бетона – материала, наиболее часто используемого в строительстве, – используется стальная арматура, повышающая его прочностные характеристики. Не имеет значения, будет ли возводимый объект монолитным или сборным, нельзя недооценивать значение, которое для него имеют металлические закладные детали.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Добавить файл