Горячее цинкование металла: технология и этапы

О чем речь? Горячее цинкование – способ обработки металла для защиты от коррозии, солнечных лучей, высокой температуры, кислот. Технология подразумевает погружение изделия в ванну с расправленным цинком, а потом закалку. Таким образом заготовка покрывается дополнительным цинковым слоем.

Что учесть? В гаражных условиях осуществление горячего цинкования проблематично, так как необходимы специальное оборудование, сушильные и цинковые печи, грейфер. Лучше заказать обработку у профессионалов, тем более стоит она недорого.

Что собой представляет метод горячего цинкования металла

Широкому распространению металлической продукции способствуют такие ее свойства, как долговечность и прочность. Однако со временем любое такое изделие начинает подвергаться коррозии и разрушаться. В течение многих столетий ученые искали способы противостояния естественным коррозионным процессам. Одним из наиболее действенных методов борьбы со ржавчиной на сегодняшний день считается горячее цинкование металлов.

Физик и химик французского происхождения П. Ж. Малуэн в 1742 году провел эксперимент, в процессе которого поместил стальные изделия в емкость, заполненную расплавленным цинком. Свою методику он описал в докладе, представленном французской Королевской академии. В 1836 году другой француз Станислав Сорель доказал эффективность и запатентовал метод горячего цинкования металла.

Горячее цинкование металла – это процесс погружения предварительно подготовленных изделий и деталей в ванну с расплавленным цинком для предотвращения коррозии. В процессе диффузионной реакции молекулы Zn и материала заготовки проникают друг в друга, образуя неразрывное соединение.

Выбор цинка для защиты металлических изделий от появления ржавчины обусловлен его свойствами: под воздействием кислорода он образует прочную и плотную оксидную пленку, предохраняющую металл от разрушения.

Если повреждение оболочки будет глубоким и достигнет поверхности изделия, то деталь подвергнется коррозии, однако процесс будет протекать менее интенсивно. Это обусловлено тем, что цинк и железо в зоне повреждения образуют гальваническую пару, в которой Zn переходит в активный металл. Он начнет ржаветь первым, в то время как процесс разрушения менее активного железа будет протекать медленнее.

От каких угроз защищает металл горячее цинкование

Технология горячего цинкования металла предназначена для предотвращения:

• коррозии, поскольку защитная пленка предохраняет металлические детали и конструкции от негативного воздействия воздуха и воды, вызывающих ее разрушение;
• износа, поскольку цинковый слой предотвращает появление царапин и потертостей;
• отрицательного воздействия ультрафиолета, вызывающего выцветание и деградацию металлической продукции;
• негативного влияния кислот и щелочей, которые также разрушают детали и изделия;
• эрозии, возникающей под воздействием ветра, воды и других абразивных материалов;

• биологических факторов, бактерий, грибков и т. п.;
• электролиза, способного также вызвать коррозию и разрушение металла в среде электролитов.

Технология горячего цинкования металла

Горячее цинкование металлов выполняется в соответствии с ГОСТ 9.307-89. Согласно требованиям стандарта металлическое изделие необходимо на несколько минут погрузить в емкость с горячим цинком. Поверхность заготовки покрывается матовой пленкой серого цвета с твердой текстурой, которая и будет предохранять ее от появления ржавчины и негативного воздействия факторов окружающей среды.

Непосредственно цинкованию предшествуют подготовительные процедуры. В цехах промышленных предприятий оборудуют специальные участки химической подготовки. Протяженность производственной линии с оборудованием для горячего цинкования металлов может составлять сотни метров. Сверху располагают мостовые краны, которые защищены от воздействия химических веществ.

Оборудование для выполнения горячего цинкования металлов состоит из:

• сушильной и цинковальной печей;
• теплообменника;
• цинковальных ванн разного объема (в зависимости от габаритов обрабатываемых деталей);
• ванны для охлаждения заготовок;
• грейфера для удаления цинковых гарт.

В среднем длина ванны составляет два метра и более. Для нагревания цинка используют газ (наиболее экономически выгодный вариант), допустимо применение электричества, мазута или угля.

В промышленных цехах технологическая линия дополняется автоматизированным полотном транспортировки изделий и очистными сооружениями.

Этапы горячего цинкования металла

Горячее цинкование листовых металлов выполняется в четыре этапа:

Подготовка поверхности заготовок к последующей гальванизации

Подготовка – важнейший этап цинкования, от нее зависит качество готовой продукции. Этот процесс включает следующие операции:

• Обезжиривание – удаление с поверхности заготовок пыли, грязи, следов масел путем погружения их в емкость со специальным раствором.
• Кислотное травление – удаление оксидов железа и сглаживание шелушащихся поверхностей за счет воздействия на обезжиренные заготовки кислотой.
• Флюсование – очищение от остатков оксидов железа и нанесения защитного слоя, предотвращающего последующее окисление путем погружения изделия в нагретый до температуры +65…+80 °C раствор флюса с 30%-ным содержанием хлорида цинк-аммония.

От того, насколько тщательно выполнены операции подготовительного этапа, зависят качество горячего цинкования металла, гладкость и равномерность распределения по поверхности изделия защитного слоя.

Гальванизация заготовки

После того как заготовка очищена, обезжирена и соответствующим образом подготовлена, применяют технологию горячего цинкования металла. Это можно сделать как своими руками, так и на производстве.

Детали и изделия опускают в емкость, заполненную расплавленным цинком, температура которого поддерживается на уровне +450 °C.

Для удаления воздуха из полых частей металлические изделия опускают в ванну под углом. Металл деталей взаимодействует с Zn, создавая многочисленные чередующиеся с железом слои, при этом внешний слой образован чистым цинком.

Скорость реакции, изначально высокая, постепенно замедляется. Одновременно с этим увеличивается толщина защитного покрытия.

Для гальванизации небольших по размеру заготовок достаточно погружения в емкость с цинком на четыре-пять минут. Более крупным конструкциям требуется больше времени для образования защитной пленки. После того как деталь извлекают из емкости, цинковый слой на ее поверхности окисляется, образуя оксид Zn, а затем вступает во взаимодействие с кислородом, превращаясь в карбонат Zn, защищающий изделие от коррозии.

Обработка заготовки

На этом этапе деталь закаливается в воде либо остужается посредством компрессора, подающего холодный воздух.

Изделия, обработанные методом горячего цинкования металлов, впоследствии могут быть окрашены или покрыты дополнительным защитным слоем для улучшения внешнего вида и повышения функциональных характеристик.

Контроль качества деталей

На этом этапе изделия проверяют визуально на наличие неоцинкованных участков.

Для проверки равномерности толщины покрытия после горячего цинкования металла применяют магнитный толщиномер и ультразвуковое исследование.

Весь процесс гальванизации – от предварительной подготовки до проведения контрольных мероприятий – длится около 20 часов.

Преимущества и недостатки горячего цинкования металла

Востребованность и широкий спрос на горячее цинкование металлов обусловлен многочисленными преимуществами метода.

Достоинства

• Действенную защиту от ржавчины. Защитный слой, образуемый цинком, наиболее эффективен в борьбе с коррозионными проявлениями.
• Долговечность. Поскольку срок службы покрытия достаточно велик, то и защищать от коррозии и повреждений оно будет в течение длительного периода.
• Повышенную стойкость к негативному механическому воздействию, появлению царапин и потертостей.

• Широкий спектр обрабатываемых поверхностей. Технология горячего цинкования металлов подходит для защиты заготовок из стали, железа, алюминия и меди.
• Экономическая выгода. Обусловлена относительно низкой стоимостью обработки, так как цинк относится к недорогим металлам, а в процессе гальванизации не задействуется дорогостоящее оборудование.
• Экологическая безопасность. Поскольку в защитном цинковом покрытии отсутствуют токсичные вещества, оно подлежит вторичной переработке.
• Возможность дополнительной обработки, так как оцинкованные изделия можно покрасить или обработать таким образом, чтобы повысить их функциональность или улучшить внешний вид.

Недостатки

• Неравномерность защитного покрытия. Риски возрастают при работе с изделиями сложной формы и конфигурации.
• Вероятность деформации металла при обработке тонкостенных изделий или деталей сложной конфигурации.

• При работе с габаритными заготовками стоимость обработки возрастает.
• Вероятность изменения цвета металла детали.
• Для обработки габаритных изделий требуется более длительное время.

Несмотря на имеющиеся недостатки, горячее цинкование металлов является эффективным способом предотвращения появления ржавчины и разрушения деталей. Важно, чтобы в процессе гальванизации строго соблюдались технические нормативы и требования, а также использовалось современное оборудование.

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:

• 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 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.