Методы цинкования металла: обзор наиболее популярных
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 Голос)

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.

  • Сварные гаражные ворота: преимущества и недостатки

    Сварные гаражные ворота: преимущества и недостатки

    Сварные гаражные ворота сегодня пользуются особой популярностью, несмотря на то, что на рынке есть масса готовых вариантов. Многие люди стремятся сэкономить, поэтому задаются вопросом о том, как сварить хорошие ворота самостоятельно. Если правильно выбрать материал, не пренебрегать проектировкой и ответственно подойти к процессу сварки, можно самостоятельно изготовить качественную конструкцию. Однако сделать всю работу самостоятельно будет достаточно трудно, поэтому желательно попросить помощи у друга.
  • Сварной профильный забор: преимущества конструкции

    Сварной профильный забор: преимущества конструкции

    Установка сварного профильного забора – часто наилучшее решение, особенно для собственников загородных домов. Он прочен, надежен и весьма практичен, а главное – не слишком дорог, что для многих является определяющим фактором. Однако правильно выбрать конструкцию не так-то просто. Для этого как минимум нужно знать, что она собой представляет, чтобы изготовить ее собственными руками или сделать заказ у профессионалов. Иначе можно переплатить или получить вовсе не то, что хотелось.
  • Правильная сварка труб: пошаговый алгоритм и техника безопасности

    Правильная сварка труб: пошаговый алгоритм и техника безопасности

    Правильная сварка труб – это настоящее искусство, которое позволяет создать долговечный водопровод. Зачастую в домашнем хозяйстве применяются недорогие и легкие пластиковые трубы или удобные в монтаже профиля. Однако эти варианты не всегда целесообразны. Чтобы водопровод служил долго, важно правильно организовать весь процесс работы: начиная от выбора электрода и заканчивая технологией сварки.
  • Недостатки газовой сварки: фактические и условные

    Недостатки газовой сварки: фактические и условные

    Недостатки газовой сварки весьма условны, хотя, несомненно, они есть. Это ограничение по толщине свариваемых деталей, большая зона нагрева, громоздкость и опасность применяемого оборудования. Но некоторые виды работ с металлом подразумевают применение именно газовой сварки, и от этого никуда не деться. Там, где она действительно необходима, преимущества перевешивают любые недостатки. К тому же, есть способы нивелировать минусы и улучшить качество сварного шва. Подробнее о газовой сварке в нашем материале.
  • Сварка с подогревом металла: особенности процесса

    Сварка с подогревом металла: особенности процесса

    Сварка с подогревом металла имеет свои преимущества. Среди специалистов нагрев шва в околошовной зоне называется просто – предварительный нагрев. Чаще всего такой подход имеет место при изготовлении печей, резистивных нагревательных элементов, горелок и высокочастотных нагревательных элементов. Благодаря такому нагреву можно избежать появления холодных трещин на металле. Кроме того, он препятствует чрезмерному повышению твердости. Для изготовления действительно качественного изделия необходимо знать особенности такого типа сварки. Подробнее об этом поговорим ниже.
  • Сварка емкостей из металла: основные способы

    Сварка емкостей из металла: основные способы

    Сварка емкостей из металла сегодня крайне востребована. Такие конструкции используются для хранения и перевозки воды и технических жидкостей, нефти и сжиженного газа, разнообразных сыпучих веществ. Изделия могут отличаться по объему и массе, диаметру и высоте. Однако в связи с тем, что некоторые емкости предназначены для хранения опасных веществ, технология изготовления – в том числе и сварка – подобных конструкций должна соответствовать определенным требованиям. И все заказчики, а тем более производители обязаны это хорошо понимать.
  • Конструкционная сталь: особенности, классификация, сферы применения

    Конструкционная сталь: особенности, классификация, сферы применения

    Конструкционная сталь пользуется сегодня огромным спросом. Она незаменима при изготовлении промышленных механизмов и возведении строительных конструкций, так как обладает высокой прочностью, пластичностью и сопротивляемостью к разрушению. Используется данный материал и в других сферах человеческой деятельности. К примеру, из него производят детали для разного рода станков, горячекатаный рядовой прокат, пружины, рессоры, мелкие крепежные элементы и много чего еще. Однако при выборе конструкционной стали следует иметь в виду, что она бывает разных видов, у каждого из которых свои физические и химические характеристики.
  • Сварка без подогрева: типы и особенности технологий

    Сварка без подогрева: типы и особенности технологий

    Сварка без подогрева иначе называется холодной. Чаще всего такую технологию применяют для соединения мелких деталей (кронштейнов, рычагов и т. д.). Важно знать о том, что мощность горелки и пламени должна обеспечивать медленное охлаждение в интервале перлитных превращений. В процессе холодной сварки пламя горелки разогревает основной металл в области дефекта и прилегающих к нему зон. На самом деле сам процесс такой технологии практически ничем не отличается от сварки с подогревом металла. Однако тут есть свои нюансы, о которых необходимо знать любому начинающему сварщику.
  • Как сделать сварочный стол удобным и функциональным: проектирование и сборка

    Как сделать сварочный стол удобным и функциональным: проектирование и сборка

    Как сделать сварочный стол, чтобы он был не только прочным, но и максимально функциональным, удобным, отвечал требованиям безопасности? В первую очередь необходимо понять, какие типы сварочных работ вы будете выполнять. Для самых простых операций подойдет базовая конструкция – четыре стойки и столешница. Для более сложных работ нужно будет изготовить поворотный стол. После того как определились с выбором конструкции, приступайте к проектированию. Без подробного чертежа, в котором будут учтены все ваши задумки, рассчитан необходимый материал и инструментарий, ничего путного не выйдет. Подробнее об этапах конструирования и самостоятельного изготовления сварочного стола вы узнаете из нашего материала.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Акция