Как делают оцинковку металла

Обновлено: 20.09.2024

Цинкование относится к анодным покрытиям металла, когда на обрабатываемую поверхность наносится материал, имеющий меньший электродный потенциал. Этот способ промышленной обработки металлических поверхностей является очень распространенным методом защиты металла от негативного воздействия окружающей среды. Технология цинкования металла зависит от параметров обрабатываемого изделия и предлагаемых условий эксплуатации. В нашей статье мы подробно разберем все разновидности и особенности этой технологии.

Технология гальванического цинкования металла

Одним из популярных видов цинкования является гальваническое цинкование. Согласно технологии, электрохимический процесс протекает в специальном барабане. В результате получают белое, голубое, радужное или матово белое покрытие толщиной 10–20 мкм. Из-за столь малой величины покрытие используется в основном с декоративной целью.

Достоинствами гальванизации металла можно считать равномерность покрытия, его хорошие декоративные свойства, точность размеров и высокая производительность метода. Среди недостатков выделяются слабые защитные свойства и, соответственно, низкая устойчивость к коррозии, а также высокая вероятность повышения водородной хрупкости металла, обусловленная анодированием.

Основной сферой применения данного метода является обработка крепежных деталей, стальной сетки и гвоздей с целью защиты от коррозии. Выбор технологии гальванизации объясняется низкой себестоимостью процесса, высокой производительностью агрегатов, выполняющих обработку, и достаточным уровнем защиты крепежа.

Технология электролитического цинкования основывается на электролизе.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Сутью данного химического процесса является погружение стальных деталей в ванну с электролитом и чистым цинком. Затем к стальным деталям и к цинку подводится ток при помощи электродов. Цинк находится в специальных сетчатых секциях в виде шаров, пластин или любой другой формы.

В процессе электролиза происходит растворение цинка (он является анодом). В результате ионы цинка оседают по всей поверхности стальной детали, создавая гальваническое покрытие. Его толщина может варьироваться от 4 до 20 мкм.

Растворение анода в процессе электролиза вызвано пропусканием электротока с катодной плотностью 1-5 А/дм.

Технология гальванического цинкования металла может выполняться тремя способами: щелочным, цианидным и кислотным.

Самой распространенной технологией является цинкование в слабокислых электролитах. При помощи данной технологии достигается хороший внешний вид цинкового покрытия и высокая степень укрываемости. Помимо этого, снижается водородная хрупкость металла. Это касается углеродистых и легированных сталей. Посредством метода гальванизации можно обрабатывать чугунные и стальные изделия сложной формы.

Технология предусматривает предварительную очистку поверхности от смазки, коррозии, окалины. Затем следует процесс нанесения цинкового покрытия. Для закрепления его осветляют (травят в слабом растворе азотной кислоты) и проводят пассивацию, в результате которой цинковое покрытие становится более стойким к негативному воздействию окружающей среды, также повышаются его декоративные качества (придается блеск и нужный цвет).

Технология горячего цинкования металла

Технология горячего цинкования отличается от других способов обработки металла несомненными достоинствами:

Данная технология позволяет обрабатывать детали из металла очень сложной геометрической формы. Так, широкое распространение получила оцинковка труб.
Если произошло механическое повреждение цинкового покрытия, то запускаются процессы самовосстановления. В некоторых случаях постороннее вмешательство даже не потребуется.
Технология цинкования металла горячим способом приводит к созданию покрытия, особо устойчивого к воздействию жидкой среды. Если сравнивать этот метод с другими методами оцинковки, то устойчивость покрытия будет выше в 6 раз. Такие свойства позволяют использовать технологию с целью обработки труб и разного рода емкостей.
С помощью этой технологии можно избавиться от различных дефектов обрабатываемой поверхности (поры, раковины и пр.).
Горячее цинкование позволяет получить детали с надежным покрытием, эксплуатация которых экономически гораздо выгоднее. Такие изделия не надо будет регулярно красить или еще как-то защищать от вредного воздействия окружающей среды. Соответственно, это оптимальная технология для обработки элементов, которые в дальнейшем будут расположены в труднодоступных местах (под землей, в стенах и т. п.).

У этой технологии есть и свои недостатки. Самым весомым из них является то, что можно обработать заготовку только определенного размера, поскольку все зависит от габаритов емкости, куда погружается деталь. В условиях производства есть возможность решать данную проблему за счет использования агрегатов непрерывного горячего цинкования (АНГЦ).

Рекомендуем статьи по металлообработке

Технология горячего цинкования предполагает два этапа:

Проводится подготовка изделия к обработке.
Изделие окунается в расплавленный цинк, находящийся в специальной емкости, где происходит обволакивание металла цинком.

Технология цинкования металла этим способом полностью регламентируется ГОСТом 9.307-89.

В этом стандарте предписано обязательно уделять внимание подготовке поверхности перед проведением процедуры нанесения цинкового покрытия горячим способом. Предварительная подготовка поверхности должна в себя включать несколько этапов:

тщательная механическая обработка;
обезжиривание поверхности;
промывка после обезжиривания;
травление проблемных участков;
промывка после травления;
флюсование поверхности;
окончательная просушка.

Механическая обработка позволяет устранить все следы загрязнений, окисления, ржавчины и шлаков. Согласно ГОСТу, обязательно удаляются все острые кромки и углы механическим способом. С этой целью могут быть применены пескоструйные установки, обычно имеющиеся в арсенале крупного производства.

Для обезжиривания используют специальные химические реагенты. Перечень подходящих для этих целей средств приведен в соответствующем ГОСТе. После обезжиривания остатки средства удаляют с поверхности изделия путем промывки.

В ГОСТе четко сказано о недопустимости наличия на обрабатываемых изделиях окисленных участков или старого цинкового покрытия. Если таковые все же есть на металлической поверхности, необходимо их обработать методом травления с применением соляной кислоты. Процесс выполняется при комнатной температуре. Концентрация кислоты зависит от степени загрязнения поверхности окислами или коррозией.

После травления также необходимо промыть изделие для удаления остатков химических средств, использовавшихся при очистке.

Технология цинкования металла горячим способом допускает среди подготовительных работ применение флюсования материала. Эта операция предотвращает окислительные процессы на поверхности и повышает сцепление наносимого покрытия с самим металлом. Для выполнения флюсования необходима температура +60 °С. Флюс наносится тонким слоем на поверхность детали. Обычно он состоит из хлорида аммония и цинка, смешанных с водой в соотношении 500 г на 1 л.

Технология цинкования металла предполагает использование специального оборудования, например, линии горячего цинкования или емкости с расплавленным цинком, куда опускают обрабатываемое изделие. Если используется простой способ и цинк находится в емкостях в расплавленном виде, то необходимо соблюдение определенной температуры для поддержания расплава. Температура зависит от габаритов обрабатываемого изделия и в среднем находится в диапазоне +420…+455 °С.

При использовании такого простого оборудования для обработки заготовок погружным методом следует соблюдать ряд условий на производственном участке:

Должна быть установлена мощная вытяжка для удаления паров, образующихся во время цинкования.
Скорость погружения изделия в расплав и длительность выдержки в нем должны регулироваться специальным оборудованием.
Важно обеспечить качественное охлаждение обрабатываемого изделия после обработки цинком.

Если обработке горячим способом подвергаются метизы, то операции выполняются в следующей последовательности:

Заготовка погружается в цинковый расплав, находящийся в специальной емкости.
Выдерживается в емкости на протяжении 4–10 минут.
Заготовка извлекается из емкости. Скорость извлечения может оказать влияние на толщину формируемого покрытия.
Затем выполняется охлаждение заготовки естественным путем или принудительным способом.

Технология холодного цинкования металла

Метод холодного нанесения цинкового покрытия иногда оказывается более предпочтительным, чем горячего. Основными достоинствами способа холодной защиты металлов можно считать следующие факторы:

высокий уровень адгезии покрытия, что позволяет добиваться хорошего сцепления различных лакокрасочных средств с оцинкованной поверхностью;
нет жестких требований по геометрической форме изделия, подвергаемого обработке;
не требуется серьезных финансовых затрат на проведение предварительной обработки изделия перед оцинковкой;
изделия с цинковым покрытием, нанесенным холодным способом, хорошо поддаются сварочным работам;
выполнить оцинковку холодным способом можно даже в бытовых условиях, воспользовавшись малярным валиком, кисточкой или распылительным устройством;
данный вид работ можно выполнять непосредственно на месте, что позволяет исключить работы по демонтажу конструкций, ее транспортировке на производство и обратно.

Помимо этого, наносить защитный оцинковочный состав холодным способом можно при температуре от -20 до +40 °С. Конечно, есть и недостатки использования данного метода обработки металлов, основным из которых является слабая стойкость к механическим повреждениям поверхности изделия. В некоторых случаях подобным минусом можно пренебречь, поскольку всегда есть возможность заново нанести цинковое покрытие на это же изделие.

Указанная холодная технология цинкования металла выполняется посредством разных антикоррозийных составов. ГОСТ 9.305–84 описывает их структуру и свойства. В нем приводятся характеристики всех существующих неорганических (неметаллических и металлических) покрытий, наносимых посредством химической и электрохимической обработки металла. Согласно стандарту, холодные составы для цинкования применяются на любых металлах, за исключением сплавов магния и сталей повышенной прочности.

По технологии холодного цинкования, большое внимание уделяется предварительной обработке металла до момента нанесения защитного состава. Вся работа выполняется в соответствии с ГОСТом, где прописан каждый этап:

сначала с металла устраняются любые загрязнения, следы закоксованности и соли путем смыва с поверхности;
чтобы придать поверхности определенный уровень шероховатости и устранить окалину и ржавчину, производится очистка гидроабразивным, гидродинамическим или абразивоструйным способом;
затем необходимо просушить поверхность, если она подвергалась воздействию воды;
финишную очистку делают только ручным способом, механически удаляя заусенцы, варочные брызги, острые кромки и углы;
завершается подготовка обеспыливанием поверхности металла, что выполняется при помощи струи воздуха под большим давлением.

Выполнив предварительную очистку и проверив ее качество, начинают наносить специальный состав для холодного цинкования металла. В соответствии с технологией, необходимо соблюдать определенную температуру воздуха. Для каждого защитного состава она указывается производителем в инструкции. Что касается температуры самого изделия, то поверхность должна быть на 3 градуса теплее точки росы. В противном случае велика вероятность появления влаги на поверхности, что значительно снизит качество защитного покрытия.

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.

Методы цинкования 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.

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.

Рекомендовано к прочтению

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.

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.

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.

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.

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

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.

Способы гаражного и промышленного цинкования металла

Цинкование металла: суть и назначение процесса. Различные технологии цинкования металла. Преимущества оцинкованных металлоконструкций. Процесс цинкования металла в домашних условиях.

Цинкование металла – это технологический процесс, суть которого заключается в нанесении на поверхность металлических деталей специального цинксодержащего состава. Данная процедура призвана предупредить образование окислов и ржавчин, что благоприятно влияет на срок службы металлоконструкций любого типа. Цинкование можно осуществить не только в производственных условиях, но и своими руками. В статье подобно изложены различные методики цинкования металла.

Суть и назначение процесса цинкования металла

Цинк является основным компонентом специальной химической смеси, которой принято покрывать изделия из металла во избежание развития коррозионных процессов. Повышенная влажность, воздействия механического характера, химические реакции – все это может спровоцировать окисление поверхности металла, однако оцинкованные изделия гораздо меньше подвержены коррозии.

Цинк и металл в симбиозе образуют гальваническую пару, где цинк принимает на себя все барьерные функции и, следовательно, вступает в различные формы взаимодействия с факторами окружающей среды.

Поверхность изделия будет сохранять свой первоначальный вид до тех пор, пока не разрушится полностью верхний цинковый слой. В местах, где цинк подвергается наиболее сильному воздействию, под влиянием молекул воды и кислорода образуется защитный слой гидроксида, который также сохраняет целостность металла.

Класс толщины	Масса м2 площади покрытия (с двух сторон), г	Толщина цинкового слоя, мкм
Повышенный (П)	От 570 до 855	От 40 до 60
1	От 258 до 570	От 18 до 40
2	От 142,5 до 258	От 10 до 18

Классы цинкового покрытия П и 1 чаще всего используются в условиях сложной климатической обстановки повышенной влажности и перепадов температур.

Свойства и преимущества оцинкованных покрытий

Существенным преимуществом оцинкованных покрытий является длительность срока их службы. Если говорить о различных технологиях оцинковывания как об этапе подготовки деталей к окрашиванию, то сразу можно отметить следующие достоинства процедуры:

износостойкость и длительность службы окрашиваемого покрытия;
низкая себестоимость в сравнении с ценой на окрашивание без предварительного цинкования за срок до 25 лет;
простые требования к изделиям из металла.

Цинкование металла осуществляет не только барьерную и защитную, но и электрохимическую защиту верхних слоев обработанных изделий.

Цинкование с фосфатированием

Цинкование с фосфатированием принято использовать для обработки цветных металлов. В результате процедуры на верхнем слое детали из металла образуются фосфаты цинка, марганца или железа, которые являются малорастворимыми элементами, что усиливает барьерные и электроизоляционные качества обрабатываемых поверхностей.

Цинкование с фосфатированием можно применять в отношении следующих видов металлов:

чугуна;
кадмия;
низколегированных углеродистых сталей;
меди;
цинка;
алюминия.

Металлические предметы, оцинкованные посредством фосфатирования, могут использоваться даже в условиях тропиков. Они не подвержены воздействию нагретых материалов, смазочной органики (масел), бензола, толуола и всех газов за исключением сероводорода.

Способы и методы цинкования

горячее;
холодное;
гальванизация;
термодиффузионное цинковое покрытие;
напыление под воздействием термических газов.

При выборе технологии цинкования металла нужно отталкиваться от предназначения изделия и способов его эксплуатации. Заранее необходимо определить класс толщины цинкового слоя, так как от этого зависит весь технологический процесс, включая настройку производных температур.

Изделия из металла, на которых уже присутствует цинк, не стоит подвергать механическим воздействиям, так как можно нарушить целостность защитного покрытия.

Горячее цинкование

Горячее цинкование стали имеет широкую известность, но применяется несколько реже, чем другие способы распределения цинка по поверхности металлоконструкций. Несмотря на эффективность горячей технологии, она является крайне опасной для окружающей среды и живых организмов. Горячий способ подразумевает использование агрессивных химикатов для подготовительных процедур и горячего жидкого цинка для дальнейшего покрытия.

Сталь цинкуется горячим методом в 2 этапа:

Подготовительные меры.
Процесс цинкования.

Подготовка изделий также делится на следующие друг за другом производственные стадии:

Зачистка и обезжиривание поверхности.
Травление с помощью кислот.
Промывание деталей.
Флюсование (вычленение из металла солей и оксидов).
Просушка.

После завершения этапа 1 деталь погружают в специальный резервуар с расплавленным цинком, после чего начинает формироваться тонкий защитный слой из железа и цинка. Далее изделие подвергается продуванию, которое призвано обеспечить полное высыхание изделия, а также удаление лишних образований.

Недостаток данного метода оцинковывания металла заключается в ограничении габаритов обрабатываемых изделий размерами резервуара.

Холодное цинкование

Метод холодного цинкования заслуженно считается самым применяемым. Причинами тому являются высокая результативность и простота применения. Способ не требует наличия профессионального оборудования, что позволяет осуществлять цинкование у себя дома.

Для холодного цинкования потребуется специальный цинковый состав (например «Цинокол») и малярный инструмент (кисть, валик). Смесь включает от 86% цинка, благодаря чему защитное покрытие образуется сразу после нанесения состава на металлическую поверхность.

Если конфигурация поверхности не позволяет нанести цинковую смесь малярным инструментом равномерно, применяют краскопульт – устройство для распыления различных материалов.

Холодный метод цинкования не имеет аналогов, если речь идет о нанесении или восстановлении защитного слоя металлоконструкций, в отношении которых невозможно применить иные способы цинкования (например, уже смонтированное оборудование, леса или трубы). Также такой метод является лучшим решением для проведения ремонтных работ.

Холодный способ цинкования можно производить в широком температурном диапазоне, при этом защитный покров сохраняет гибкость и устойчивость к различным повреждениям.

Гальванический метод

Во время гальванического цинкования на верхний слой металла оказывается воздействие электрического и химического характера одновременно. Результатом является не только максимально точная толщина барьерного слоя, но и идеально гладкая структура.

Гальванизация сопровождается высокой адгезией элементов металла и цинка, соединенных на молекулярном уровне. Можно достичь не только максимально равномерного цинкового покрытия по всей площади детали, но и придать ему декоративный вид.

Процесс электрохимической гальванизации происходит так:

пластины или другие объекты из металла погружаются в специальную электролитическую жидкость;
объект обработки подключается к источникам тока с разными зарядами;
разность потенциала заставляет материал разрешаться, после чего молекулы цинка начинают подниматься к поверхности изделия, образуя тем самым защитный слой.

Цинкование металлоконструкций гальваническим методом позволяет воссоздать неповторимый декоративный узор, контролируя при этом толщину барьерного слоя.

Главный недостаток процедуры – высокая стоимость, которая складывается из цен на электроэнергию, состав электролита, оборудование и другие производственные элементы.

Термодиффузионное покрытие цинком

Суть термодиффузионной технологии (ТТ) в том, что объект цинкования и сухой цинксодержащий порошок кладутся в специальный контейнер, который герметизируется и подвергается воздействию очень высокой температуры (до 2 500 градусов по Цельсию). Атомы цинка, содержащиеся в сухой смеси, преобразуются в газ, что упрощает их диффузионное проникновение в верхний слой деталей из металла.

Как правило, данную технологию применяют в случае необходимости создания защитного слоя свыше 15 мкм.

Подготовка самих деталей происходит по стандарту. Термодиффузионный метод, как и другие технологии, обладает рядом положительных и отрицательных черт.

безопасность и экологичность;
возможность контролировать толщину цинковой наслойки;
высокое качество защитного покрытия без образования пор;
после процедуры не остается специфических отходов, нуждающихся в особом виде утилизации;
можно осуществить цинкование изделий даже со сложной геометрической конструкцией.

наличие налета на оцинкованных деталях, отсутствие зеркального блеска;
образование цинковой пыли в окружающей среде;
средний уровень производительности;
цинкование может получиться неравномерным.

Газотермическое напыление цинка

Напыление подходит для металлических крупногабаритных пластин или металлоконструкций, в отношении которых очень тяжело применять другие технологии.
Процесс цинкования напылением: в условиях газовой среды цинк в виде сухого порошка распыляют по всей поверхности металлоконструкции. На фоне высоких температур молекулы цинка и металла при столкновении образуют чешуйки, поры и неровности, поэтому обрабатываемая деталь нуждается в дальнейшей покраске.

Как отличить оцинкованный металл от обычного

Оцинкованная и обычная нержавеющая сталь имеют разную себестоимость, поэтому стоит знать, как их различить в условиях не всегда честного современного рынка.

На глаз. Оцинкованная сталь, как правило, имеет характерные радужные разводы. Также обычный металл имеет более матовую поверхность. Если на металле нет кристаллических декоративных узоров, то цинковое покрытие имеет зеркальный блеск.
Магнит. Оцинкованные поверхности обладают более сильными электромагнитными свойствами, что можно проверить с помощью обычного магнита.
Спектральный анализ. Требуется специальное оборудование, определяющее химический состав стали, но данный способ считается наиболее точным и надежным.
Химический метод. Соляная кислота вступает с цинком в химическую реакцию, при которой начинается выделяться водород. Достаточно небольшого количества соляной кислоты.

При покупке оцинкованной стали рекомендуется выбрать надежного и ответственного поставщика, что избавит от проблем с определением подлинности металла и наличия у него цинкового покрытия.

Простой способ цинкования в домашних условиях

Самым легким способом самостоятельного цинкования металла является холодный метод. Однако многих интересует именно гальванический способ из-за формирования декоративных узоров на верхних слоях детали.

Подготовка электролита

Электролитом может стать любой раствор, в котором содержится цинк:

хлорид цинка (ZnCl);
соляная кислота (HCL);
ZnSO4 (результат травления серной кислоты H2SO4).

При травлении необходимо быть максимально осторожным, так как во время химической реакции выделяется взрывоопасный газ Н2.

Получение цинкового состава

Чтобы осуществить гальваническое цинкование металла дома, необходимо иметь цинк. Если говорить о подручных средствах, то цинк можно найти:

в солевых батарейках (индекс L);
в металлических оцинкованных деталях;
в советских предохранителях.

А можно купить чистый цинк в радиомагазинах или на авторынках.

Подготовка к нанесению покрытия

Нужно взять пластиковую или стеклянную тару, которая выступит в качестве ванны с электролитом, и установить держатели для анода и катода.
Если в электролите заметны кристаллы соли, то использовать его нельзя. Растворить их можно, добавив дистиллированной воды.
Анодом может выступить пластинка из цинка с подключенным к ней «+» зарядом. Чем больше площадь пластины, тем равномернее будет ложиться цинк на катоде. Чем больше анодов, тем больший участок покроется цинком за раз.
Катод – это деталь, которая требует обработки (отрицательный заряд). На нее будут укладываться молекулы цинка. Необходимо подготовить металл к процедуре цинкования: очистить от коррозии, обезжирить и активировать, поместив в раствор кислоты. Необходимо расположить катод равно удаленно от всех источников положительного заряда.
Источником электрического питания может выступать любой аккумулятор или блок питания. Чем выше будет напряжение, тем более ускоренно пройдет процесс гальванизации. Если используется автомобильный аккумулятор, в схему необходимо добавить другие потребители тока (например, лампочку накаливания).

Нанесение цинковой пленки

После всех подготовительных процедур останется только включить источник электрического питания и поместить катод в электролит. Не стоит допускать бурного кипения электролита: необходимо снизить силу тока, добавив в схему потребители электроэнергии. Чем дольше происходит процесс гальванизации, тем толще будет защитный слой цинка на поверхности обрабатываемой детали (катода).

Если у вас имеется опыт цинкования металла в домашних или промышленных условиях, вы можете поделиться им в комментариях.

Гальваническое цинкование: основы, преимущества и краткое описание техпроцесса. Виды электролитов и применяемого оборудования. Дефекты гальваники и их причины.

Гальваническое цинкование — это один из самых распространенных методов создания антикоррозионных и декоративных цинковых покрытий. Оно дешевле и проще горячего цинкования, но имеет некоторые ограничения по применению, поскольку не позволяет создавать защитных слоев толще 40 микрон. Основой этой технологии является электрохимический процесс осаждения цинка из электролитического раствора на деталь, подключенную к отрицательному полюсу источника питания. Для повышения коррозионной и механической стойкости, а также в декоративных целях цинковые покрытия подвергают кадмированию, хроматированию и обработке фосфатными соединениями.

Обычно гальваническим способом цинк наносят на поверхности изделий из углеродистых сталей и различных видов чугуна. Помимо этого существуют технологии электролитического цинкования алюминия и ряда других металлов, но они используются гораздо реже. Основная номенклатура цинковой гальваники — это разнообразные крепежные элементы, инструмент, кронштейны, опоры, подвески, внешние детали машин и оборудования, а также холоднокатаный тонколистовой прокат. Сегодня среди народных умельцев электролитическое цинкование является самой популярной гальванической технологией. Это связано с тем, что цинк и его соединения практически безвредны, недороги и их свободно может приобрести любой желающий. А для работы с этими реагентами требуются минимальные знания и простейшее оборудование.

Преимущества цинковых покрытий

В настоящее время оцинковка является самым массовым покрытием, используемым для антикоррозионной защиты черных металлов. Это связано с тем, что по совокупности экономических, экологических, технологических и физико-химических факторов у горячего и гальванического цинкования попросту нет конкурентов. К примеру, цинк дешевле никеля в четыре раза, а олова — в восемь раз. Сопоставимый с ним по цене кадмий и его соединения высокотоксичны и канцерогенны, а технология их применения гораздо сложнее.

Цинк прекрасно адгезируется к поверхности стали и чугуна. Кроме того, он является более активным металлом, поэтому легче окисляется и в паре с цинком не дает вступать железу в окислительные реакции. Эта его особенность проявляется даже в тех случаях, когда непрерывность покрытия нарушена, т. е. на поверхности металла имеются царапины, задиры, трещины или потертости. Гальванические цинковые покрытия пластичны и сохраняют непрерывность на деталях, работающих в режиме циклической деформации. К примеру, кадмированный цинк используется в качестве коррозионной защиты стальных пружин, работающих в режиме периодического сжатия и растяжения.

Описание процесса

Гальваническое цинкование выполняется методом электролиза с расходуемым анодом. В роли катода, как и во всей гальванике металлов, выступает обрабатываемое изделие, а в качестве анода используют пластины чистого цинка, размещаемые по ванне так, чтобы обеспечить равномерность потока анионов к покрываемой поверхности. Основными реагентами в составе электролита в общем случае являются сернокислый и хлористый цинк, а также фторборат цинка. Для улучшения параметров гальванического цинкования в раствор также вводят соли натрия, калия и алюминия. Скорость осаждения и максимальная толщина слоя цинка регулируется плотностью тока, которая зависит от состава гальванического раствора и его температуры.

В процессе гальванизации происходит электрохимическое растворение цинка в объеме электролита и перемещение его на катод (покрываемое изделие). Поэтому анодные пластины должны периодически контролироваться на истощение, а при необходимости очищаться от окислов солей.

Способы цинкования металлов

Кроме основанного на электролизе гальванического цинкования, существует еще несколько технологических методов нанесения цинковых покрытий. Каждый из них решает особые производственные задачи, а в совокупности они дополняют друг друга и охватывают весь спектр вариантов защиты изделий с помощью цинковых покрытий. Далее вкратце описываются главные разновидности цинкования, применяемые в современных промышленных производствах.

Горячее. При использовании этой технологии нанесение цинка на поверхность изделия проводится путем погружения его в расплавленный металл. Таким способом можно получить самые толстые защитные слои. По сравнению с гальваническим горячее цинкование является более затратным, но обеспечивает самую высокую скорость нанесения цинкового покрытия.

Холодное. Холодным цинкованием в обиходе называют покрытие металлических изделий и больших металлоконструкций с помощью кистей и пульверизаторов композитами, содержащими не менее 80% цинка (в сухой пленке). Это самая простая по нанесению технология цинкования, но она менее долговечна, чем горячая и гальваническая.

Газотермическое. При газотермическом цинковании защитный слой на поверхность детали наносится распыленной струей расплавленного цинка. Для этого используют цинковую проволоку, которая вместе с потоком воздуха автоматически поступает в пистолет, где под воздействием электрической дуги и горящего газа плавится и превращается в воздушный поток, насыщенный капельками металла. Таким методом наносят покрытия на объемные металлоконструкции (опоры линий электропередач, емкости нефтехранилищ и т. п.). К его достоинствам относят самую большую толщину напыляемого слоя, а к недостаткам — большой расход цинка, около трети которого теряется при распылении.

Термодиффузионное. Для цинкования этим методом применяют вращающиеся барабанные печи, в которые загружают обрабатываемые детали и специальные порошки, содержащие цинк и вспомогательные компоненты. При вращении в течение нескольких часов при температуре 350÷450 °C происходит диффузионное насыщение поверхностных слоев железа атомами цинка, в результате чего образуется устойчивое защитное покрытие.

Используемые материалы и оборудование

Оборудование для цинковой гальванотехники такое же, как и для других гальванических процессов. В его состав входят ванны для гальванического цинкования, а также емкости для химической подготовки изделий. Их объем зависит от вида производства и может варьировать от десяти литров до нескольких кубометров. К ваннам подведены трубопроводы для подачи и отвода воды и реагентов и электрические контакты для подвода напряжения к анодам и катодам.

В общем виде технологический процесс гальванического цинкования состоит из следующих этапов:

Механическая зачистка.
Травление изделия.
Промывка в проточной воде.
Обезжиривание.
Промывка, аналогичная п. 3.
Гальваническое цинкование.
Промывка, сушка и контроль.

В цехе оборудование гальванических линий цинкования располагается линейно, повторяя порядок описанного выше техпроцесса (см. рис. ниже). Для перемещения изделий между участками обработки используются мостовые или консольные краны с дистанционным управлением.

Современные ванны для гальванического цинкования изготавливают из кислотостойких пластмасс. Безопасность при работе с компонентами электролита аналогична правилам промышленного использования растворов кислот и щелочей. Никаких специальных требований, связанных с токсичностью или агрессивностью электролита, к гальваническому цинкованию не предъявляется.

Применяемые электролиты

При гальваническом цинковании состав и температура электролита при заданной плотности тока напрямую влияют на скорость осаждения и структуру цинкового покрытия. Кроме того, отдельные виды электролитных растворов могут содержать в своем составе блескообразующие и окрашивающие добавки, используемые в декоративных целях. Для гальванического цинкования применяют основные группы электролитов, каждая из которых имеет множество рецептурных разновидностей:

Кислые и слабокислые. Традиционные простые электролитические растворы на основе сульфатов, хлоридов, борфторидов или их смесей.
Аммиакатные. Нейтральные и щелочные гальванические растворы, которые получают путем растворения оксида цинка в растворе сульфата (или хлорида) аммония.
Цианидные и цинкатные. Щелочные электролиты, в которых применяют цианид и цинкат натрия, растворенные в едком натре.

Кроме того, существуют электролиты для гальванического цинкования на основе аминосоединений, но они имеют гораздо меньшее распространение.

Дефекты гальваники

Причины отклонений качества покрытий при гальваническом цинковании можно свести в три основные группы: недостатки в подготовке деталей, нарушения в рецептуре электролита и несоблюдение параметров гальванического процесса. Помимо этого на качество цинкования влияет конфигурация и пространственная ориентация детали в электролите, а также размещение и состояние плоскостей основных и вспомогательных анодов.

Недостаточная адгезия. Отслаивание и непрочность присоединения защитного слоя цинка после гальванического цинкования, как правило, связаны с нарушениями техпроцесса при очистке, травлении и обезжиривании поверхности изделия. Кроме того, причиной этого явления может быть засорение электролита солями других металлов и органическими соединениями.

Питтинг. Питтингом в гальванике называют образование на поверхности осаждаемого металла небольших точечных каверн или углубленных полосок. В гальваническом цинковании этот дефект может проявляться вследствие отсутствия или недостаточной интенсивности перемешивания, а также из-за наличия в электролите органических или гидрокисных примесей.

Шероховатость. Излишняя шероховатость защитного цинкового слоя обычно указывает на присутствие в гальваническом растворе избыточного количества сульфата цинка, различных гидроксидов и механических примесей. Это явление также может быть следствием слишком высокой плотности тока и недостаточной концентрации в электролите анионов цинка.

Неоднородность внешнего вида. При нарушении пропорции основных реагентов электролита и накоплении в гальванической ванне солей железа цинковая поверхность может приобретать неравномерный вид, причем как по окраске, так и по шероховатости. Другими причинами такого отклонения от нормы может быть слишком низкая температура раствора и слабое перемешивание.

Хрупкость покрытия. Если покрытие, полученное гальваническим цинкованием, имеет повышенную хрупкость, то в большинстве случаев это указывает на слишком высокую плотность тока в катодном пространстве. Другая причина этого дефекта — избыточное присутствие в электролите органических примесей.

Темный цвет. Причинами различных оттенков темных цветов (в основном, коричневого) обычно являются наличие органических загрязнений в гальванической ванне, завышенная температура электролитического раствора, а также снижение плотности тока в области катода.

В Интернете можно встретить описания и даже видеоролики с демонстрацией «наружного» гальванического цинкования без использования ванны. А что вы думаете по поводу этой технологии? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением в комментариях к данной статье.

Читайте также: