Классы цинкования металла 1 2 3

Обновлено: 04.10.2024

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.

Принцип работы цинкования

Способ защиты от ржавчины имеет в качестве основы химический процесс окисления. Большинство металлов на воздухе вступают в реакцию с кислородом, в результате поверхность покрывается пленкой, которая начинает играть защитную роль. Исключением из этого ряда выступает железо и его сплавы, они образую пленку рыхлого состава, которая не защищает, а, наоборот, способствует дальнейшему окислению материала и его разрушению. Для того, чтобы защитить сталь и другие металлические материалы на основе железа используется цинк. Он образует с Fe гальваническую пару, и в силу большей активности первым начинает окисляться, образуя пленку, которая служит защитой поверхности.

Толщина пленки получается разной в зависимости от технологии, может быть тонкой — от 6 мкм или плотной – до 1,5 мм.

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.

Для чего нужна оцинковка металла?

Цинкование или оцинковка — это технологический процесс, при котором металл покрывается специальным цинксодержащим составом. Эту процедуру проводят чтобы предупредить образование ржавчины и окислов на различных видах металлоизделий. Из-за того, что нанесено такое покрытие значительно увеличивается срок эксплуатации металлических изделий.

Метод оцинковки используется для защиты стали от коррозии уже более 250 лет. Коррозия у металлов вызывается их врождённой тенденцией под воздействием воздуха и влаги пытаться вернуться к своей первоначальной земной форме — в минеральное состояние.

Способы и методы цинкования

Для укрепления металлических поверхностей широко распространены такие виды 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:

1. Подготовительные меры.
2. Процесс цинкования.

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

1. Зачистка и обезжиривание поверхности.
2. Травление с помощью кислот.
3. Промывание деталей.
4. Флюсование (вычленение из металла солей и оксидов).
5. 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.

1. 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.
2. Магнит. Оцинкованные поверхности обладают более сильными электромагнитными свойствами, что можно проверить с помощью обычного магнита.
3. Спектральный анализ. Требуется специальное оборудование, определяющее химический состав стали, но данный способ считается наиболее точным и надежным.
4. 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.

Области применения оцинкованных конструкций

• Строительные работы разного профиля: дорожное, мостовое, строительство зданий и сооружений.
• Нефтедобыча и нефтепереработка.
• Газодобывающая и газоперерабатывающая промышленность.
• Энергетическая сфера.
• Связь.
• Автомобилестроение.
• Сельское хозяйство и другие направления.

Метод применим для конструкций, которые эксплуатируются в разных условиях

• Опоры высоковольтных линий передач.
• Опорные металлические конструкции мостов, трубопроводов.
• Различное оборудование.
• Задвижки и запоры гидротехнических систем.
• Каркасы домов и заграждений.
• Сваи, поддерживающие перекрытия различного типа.
• Лестничные ступени и пролеты.
• Трубы различных систем, в том числе вентиляционных.
• Корпуса кораблей.
• Памятники и архитектурные сооружения.

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

Чтобы качественно оцинковать стальные детали, необходимо грамотно подготовить материалы:

1. Нужно взять пластиковую или стеклянную тару, которая выступит в качестве ванны с электролитом, и установить держатели для анода и катода.
2. Если в электролите заметны кристаллы соли, то использовать его нельзя. Растворить их можно, добавив дистиллированной воды.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

Государственные стандарты цинкования

Защиту металлоконструкций и деталей проводят по нормативно-техническим актам с обеспечением соблюдения требований профильного стандарта – горячее цинкование по ГОСТ 9.307 89. Данный стандарт регламентирует общие нормы в отношении качества защитных покрытий, которые наносятся на конструкционную сталь и стали повышенной прочности методом горячего цинкования.

Данная методика может применяться для обработки фасонного и трубопроката, листовой стали, а также изделий, выполненных из чугуна. Под действие настоящего стандарта не попадают покрытия, нанесение которых осуществляется непрерывным способом.

Требования к основному металлу

Требования к конструктивным особенностям проката, подлежащего цинкованию:

• Не разрешается присутствие в конструкциях воздушных пространств и закрытых полостей. Чтобы нанести покрытие максимально качественно, малейшие полости в детали должны быть доступны для проникновения и выхода из нее расплавленного цинка, жидкостей и газов.
• Наносить слой цинка на изделия с участками, в которых имеются закрытые пространства, запрещено. Это позволяет исключить вероятность взрыва. Детали, имеющие сложную конфигурацию и полости, сначала подвергают пробной обработке.
• Сварка любых элементов металлоконструкций должна осуществляться встык, односторонним швом с подваркой или двусторонним швом. Согласно требованиям ГОСТ, горячее цинкование металлоконструкций, элементы которых сварены внахлест, не допускается.

Требования к поверхности основного металла

Обработке цинком подлежит только металлопрокат, на поверхности которого отсутствуют сварочные шлаки, заусенцы, поры, окалина, а также другие включения.

Если обработке подвергаются литые изделий и конструкции, на их поверхности не должно быть усадочных раковин и прочих углублений. Наличие кромок и острых углов (если это не имеет технического обоснования) не допускается. Такие детали должны иметь округления радиусом минимум 0.3 мм.

Структура сварных швов должна быть плотной и сплошной по всей длине проката, на поверхности сварных соединений которого не допускается присутствие шлаковых включений, свищей, наплавленных сопряжений, трещин и пор.

Согласно нормам действующего ГОСТ, покрытие горячим цинкованием допускается при условии, что поверхность проката очищена обезжириванием, а также протравлена или была подвержена стройно-абразивной обработке, а впоследствии офлюсована. Коэффициент очистки поверхности металлопроката от коррозии и окалины должен составлять 1. Это обусловлено требованиями, которые устанавливает ГОСТ 9.402.

Требования к покрытию

Внешний вид

После нанесения цинковое покрытие должно обладать сплошной структурой и быть равномерным, исключая наличие забоин, трещин и вздутий. Допускается, что на самой поверхности могут присутствовать незначительные шероховатости. Также допускается, что покрытие может иметь разные оттенки: от серебристо-блестящего до матового темно-серого цвета.

Если на металлоконструкции присутствует рябизна, царапины или следы, оставленные вследствие захвата детали подъемными устройствами без разрушения целостности покрытия до основного металла, а также крупинки гартцинка, диаметр которых не превышает 2 мм – это не считается дефектом. Однако наплывы цинка не считаются браком, если они не мешают сборке.

Разрешено проводить восстановление непрокрытых областей при условии, что их ширина не более 2 см, а их общий объем не превышает 2% от общей площади конструкции. Защиту непрокрытым участкам осуществляют при помощи газотермического напыления цинка (допустимая минимальная толщина составляет 120 мкм) или путем нанесения на их поверхность лакокрасочного цинкосодержащего слоя (количество цинка в массе сухой пленки составляет 80 – 85%, допустимая минимальная толщина составляет 90 мкм).

Толщина цинкового покрытия

Толщина защитного слоя не должна быть меньше 40 мкм, максимальная – не больше 200 мкм. Выбор конкретной толщины определяется на основании предполагаемых условий эксплуатации обработанных конструкций, а также требований, прописанных в нормативно-технических актах для конкретного проката.

Прочность сцепления

Покрытие отличается достаточным уровнем сцепления при условии, что оно способно выдерживать проверку по любому из применяемых методов (нанесение сетки царапин, крацевание, нагрев, удары поворотным молотком).

Требования к надежности покрытия и контролю основного металла

Проверке подлежат 2 – 5% продукции из партии, но не меньше 3-х единиц. Контролю продукции единичного производства подлежат все изделия. Перед нанесением защитного покрытия указанные изделия проходят проверку на предмет соответствия нормам, которые предъявляются к конструкции и качеству поверхности основного металла.

Полуфабрикаты (трубный прокат, проволока и т.д.) подлежат входному контролю, предполагающему проверку деталей на соответствие нормам, которые предъявляются к конструкциям и качеству поверхности основного металла, а также требованиям, которые регламентируют нормативно-технические документы на поставку.

После нанесения проводится проверка цинкового покрытия по нескольким параметрам таким, как толщина, внешний вид и прочность сцепления. Проверке подлежат все партии товара (под партией понимают единицу груза, который включает одно и более единиц с идентичными параметрами, которые относятся к одному заказу). При этом контролю подлежат изделия, на которые слой цинка нанесли в течение одной рабочей смены с погружением в одну и ту же ванну.

Контроль прочности сцепления и толщины покрытия выполняется в отношении следующего металлопроката:

• Сварные механизмы в объеме до 5% от партии, но не меньше 1 единицы;
• Части стальных деталей в объеме до 1% от партии, но не меньше 2 единиц;
• Крепежные элементы с резьбой в объеме до 0.5% от партии, но не меньше 3 единиц.

Для проведения проверок используются методы статистического контроля горячего цинкования по ГОСТ 18242. В России действуют следующие стандарты ГОСТ Р 50779.71-99 и ГОСТ Р ИСО 2859-1-2007.

Проверку толщины оцинкованного покрытия по металлографической методике контроля разрешено выполнять только на одном изделии из партии.

Конструкции, на которых проверка выполнялась с применением разрушающих методов, допускается представлять к приемке по завершению работ по восстановлению покрытия.

Проверке внешнего вида оцинкованного покрытия подлежат все 100% изделий.

Контроль толщины покрытия

Проверка этого параметра осуществляется до проведения дополнительной обработки покрытия (использование консервационных смазок, хроматирование, др.). Для проведения неразрушающего контроля используются специальные измерительные приборы, в которых допустимая доля погрешности не превышает ±10%.

Контроль толщины слоя проводится только на поверхностях без резьбы и накатки на расстоянии минимум 5 мм от углов, ребер, соединительных участков и отверстий. Проверка толщины покрытия на элементах и узлах с резьбовым соединением для крепежа осуществляется на торцах гаек и головках болтов.

Если результаты проверки были неудовлетворительными, согласно требованиям ГОСТ, проводится повторный контроль указанных параметров. При этом тестированию подлежит удвоенное количество изделий. Если повторный контроль также дал отрицательные результаты, браком считается вся партия деталей.

Проверка содержимого ванны при проведении горячего цинкования выполняется по требованию клиента. Процедура проводится до извлечения деталей из ванны.

Методы контроля

Контроль внешнего вида

Проверку осуществляют путем визуального осмотра на расстоянии 25 см от проверяемой поверхности и при уровне освещенности не меньше 300 лк.

Контроль толщины покрытия

Магнитный метод

В основе данной методики лежит фиксация изменений уровня магнитного сопротивления, что обусловлено разной толщиной проверяемого слоя. Для этого применяют специальные измерительные устройства (магнитные толщиномеры).

Процесс проверки предполагает снятие минимум 5 измерений в центральной части и у краев проверяемой поверхности одной детали. За результат принимают среднеарифметическое значение, основываясь на полученных измерениях.

Допустимая погрешность магнитного метода составляет ±10%.

Металлографический (арбитражный) метод

В основе методики лежат измерения толщины оцинкованного покрытия с использованием поперечного шлифа при помощи металлографических микроскопов разных видов. Образец для создания шлифа вырезают непосредственно из оцинкованной детали.

Замеры толщины покрытия выполняются на шлифе в трех и более зонах, которые равномерно распределены на поверхности изделия (длина участка составляет около 1 см). В качестве результата засчитывают среднеарифметическое значение от проведенных замеров.

Допустимая погрешность металлографического метода составляет ±10%.

Гравиметрический метод

Определение средней толщины покрытия выполняется по неразрушающим методам или при помощи гравиметрического метода на основании данных о весе образца до и после получения или же до и после удаления покрытия. Это обусловлено требованиями, которые регламентирует ГОСТ 9.302.

Чтобы снять покрытие, используют раствор, состоящий из 2 г трехокиси сурьмы или 3.2 г хлористой сурьмы, которую растворяют в 500 см соляной кислоты, плотность которой, согласно ГОСТ 3118, должна составлять 1.19 г/см, ч.д.а. Для приготовления раствора в требуемой пропорции используют колбу объемом 1 дм, в которой смесь до метки дополняют дистиллированной водой, согласно нормам ГОСТ 6709.

Допустимая погрешность составляет ±10%.

Контроль химического состава для горячего цинкования регламентируется требованиями следующих ГОСТ: 19251.1, ГОСТ 19251.2, ГОСТ 19251.3, ГОСТ 19251.5.

Согласно требованиям этих стандартов, массовый объем цинка в рабочей массе ванны должен составлять не менее 98%.

Контроль уровня прочности сцепления покрытий

Метод нагрева

Метод предполагает нагревание образцов-свидетелей или деталей до температуры 190 ±10 ℃. При температуре такой величины детали выдерживают в течение часа, а затем охлаждают естественным путем (на воздухе). Обработанная поверхность должна иметь равномерное покрытие, исключая отслаивания и вздутия.

Метод крацевания

Метод предполагает использование латунных и стальных щеток, оснащенных проволокой диаметром от 0.1 до 0.3 мм. В процессе обработки поверхности щетки вращаются со скоростью 1500 – 2800 об/мин.

Крацевание поверхности проводят в течение 15 секунд. Обработанная поверхность должна иметь равномерное покрытие, исключая наличие вздутий и отслаиваний.

Метод нанесения сетки царапин

Данный метод применяется для покрытий толщиной до 50 мкм. На подготовленную поверхность, которую предварительно очистили, при помощи приспособления, оснащенного стальным острием, наносят по 4 – 6 параллельных и перпендикулярных линий. Насечки наносят под углом 30° на глубину до основного металла на расстоянии друг от друга 2.0 – 3.0 мм.

Нужно учитывать, что твердость стального острия должна быть больше твердости покрытия. Нанесение линий осуществляется в одном направлении. Если на обработанной поверхности отсутствуют отслаивания покрытия, тогда уровень прочности сцепления считается достаточным.

Метод удара поворотным молотком

Перед проверкой поверхность детали с толщиной основного металла от 3 мм, необходимо очистить от пыли и других загрязнений, а затем обезжирить, используя растворители на органической основе.

На плоскую поверхность детали поворотный молоток, масса которого составляет 212.5 г, устанавливают так, чтобы его головка падала на изделие строго вертикально. Выполняют минимум два удара молотком, выдерживая расстояние между отпечатками, которое должно составлять 6 мм. При этом расстояние от края отпечатка до кромки детали должно быть не меньше 13 мм.

Схема поворотного молотка

1 - молот; 2 - прижимная плита; 3 - поверхность образца;
X - размер, определяемый опытным путем в зависимости от металла,
из которого изготовлена головка молотка

Технология холодного цинкования

Чтобы обеспечить металлоконструкциям защиту от коррозии, с 1942 года во всем мире применяют метод холодного цинкования.

Согласно особенностям технологии, на металлоповерхность наносят смесь с высоким содержанием цинка. В момент контакта металла с цинком происходит электрохимическая реакция.

Благодаря этому цинк теряет электроны и расходуется намного быстрее, что предупреждает образование коррозии до момента его полного истощения.

При нанесении веществ на металлические поверхности, с признаками ржавления, появляется возможность остановить образования коррозии.

Данный способ обработки называют катодной (активной) защитой. В свою очередь оцинковка металла также обеспечивает барьерную (пассивную) защиту за счет формирования на поверхности пленки высокой плотности.

Она исключает проникновение к металлу влаги и кислорода. Это увеличивает срок службы конструкции.

Обработка поверхности металлоконструкций осуществляться с использованием разных антикоррозийных композиций, особенности состава, свойства и характеристики которых устанавливаются профильным стандартом – ГОСТ 9.305-84.

Настоящий стандарт определяет требования к металлическим и неметаллическим основаниям, производство которых выполнялось по электрохимической и химической методике.

Согласно требованиям ГОСТ 9.305-84, смеси для проведения холодного цинкования допускается использовать на разных конструкциях, за исключением деталей, выполненных из высокопрочных сталей и магниевых сплавов. Перед нанесением антикоррозийных составов металлическая поверхность проходит определенную подготовку.

Работы по подготовке включают:

• удаление загрязнений и солей путем обмыва поверхности;
• очистка металла абразивоструйным, гидроабразивным или гидродинамическим методом, что позволяет удалить ржавчину и окалину, а также придать поверхности нужный уровень шероховатости;
• высушивание детали, если очистка проводилась гидроабразивным или гидродинамическим методом;
• удаление заусенец, острых кромок и варочных брызг (эти работы выполняются вручную);
• очистка от пыли путем использования воздушных потоков, которые направляют на поверхность под высоким давлением.

Подготовка металлоконструкций предполагает полную очистку поверхности, на которой не должно оставаться жира и следов масел (для этого применяются растворители).

По завершению подготовительных работ проводятся мероприятия по нанесению выбранного состава на поверхность изделия. Холодный способ обработки предполагает поддержание в помещении, где наносится цинковый состав, температурного режима в диапазоне от -20°C до +40°C.

При этом, согласно рекомендациям производителей таких составов, поверхность обрабатываемой детали должна быть минимум на 3°C больше точки росы. Если это условие будет нарушено, то на изделии образуется влага, которая снижает качество нанесенного защитного слоя.

Рассчитывают точку росы при помощи психрометра, термометра, гигрометра или другого устройства. Полученные показания сравнивают с параметрами, которые приведены в таблице.

Зависимость точки росы от температуры и относительной влажности

Важно отметить, что наносить каждый последующий слой покрытия можно только после полного высыхания предыдущего слоя.

На очищенную поверхность наносят антикоррозийную композицию, в составе которой присутствует цинк. Чтобы исключить образование конденсата, наносить составы следует с учетом рекомендаций производителей в отношении рабочих температур.

Нанесение краски с цинком осуществляется в несколько слоев. При этом каждый последующий слой наносят только после полного высыхания предыдущего. Ускорить высыхания краски позволяет безвоздушная технология или применение пневмокраскопультов.

Качество нанесенного защитного покрытия, а также уровень адгезии проверяют с помощью специальных измерительных устройств. Также проводится визуальный осмотр для выявления участков, которые необходимо доработать, и других дефектов покрытия.

Требования нормативных актов и стандартов

Материалы, используемые при холодной оцинковке металла, в обязательном порядке должны отвечать нормам, которые определяет ГОСТ 9.305-84. Отдельные характеристики регламентируются рядом нормативно-правовой документации и стандартами: ISO 8502-3, ГОСТ 12.2.052 и ISO 8503-1.

Так, проверка качества удаления пыли с поверхностей металлоконструкций осуществляется путем определения объема и размера частиц пыли, что прописано в положениях стандарта ISO 8502-3.

Проверка качества обезжиривания проводится с помощью люминесцентного метода, согласно требованиям ГОСТа 12.2.052, а степень шероховатости определяют с использованием классического профилометра или специального компаратора – согласно требованиям 8503-1.

Чем отличаются технологии горячего и холодного цинкования

На данный момент существует два вида цинкования – это горячий и холодный метод. Технологию горячего цинкования разработали 160 лет назад. После открытия этот метод обработки металла был признан стандартом. Это обусловлено высокой степенью защиты обрабатываемых поверхностей от процессов коррозии. После открытия данный метод не изменился с технической точки зрения.

Технология предполагает опускание металлоконструкции в ванну с цинковым составом, разогретым до температуры 400°C. После этого изделие подвешивают до полного высыхания покрытия.

Благодаря полному погружению конструкции в антикоррозийный состав удается получить однородное покрытие, поскольку так цинк заполняет все имеющиеся трещины и труднодоступные участки. Защитное покрытие способно прослужить до 60 лет, период службы напрямую зависит от условий эксплуатации.

Метод холодного цинкования изобрели в 40-х годах прошлого столетия. Благодаря практичности и относительной простоте нанесения антикоррозийных составов популярность данной технологии стремительно растет.

Красноречивым доказательством надежности и долговечности покрытий, наносимых при помощи данной технологии, выступает самый крупный водопровод мира (протяженностью 460 км), расположенный в Австралии.

Конструкция была обработана в 1942 – 1944 гг. притом, что покрытие с того времени не обновлялось. Учитывайте, что в те времена использовалось старое оборудование, а толщина одного слоя покрытия составляла только 75 мкм.

Холодная оцинковка металла предполагает нанесение на металлоповерхности смесей, в которых присутствует цинк в объеме 92 – 96%. Перед тем, как защитное покрытие будет нанесено, важно правильно подготовить поверхность путем ее тщательной очистки от различных загрязнений.

Наносить цинкосодержащие составы можно путем окунания детали или, используя кисть, валик и краскопульт.

Когда применяется холодное цинкование?

Холодное цинкование получило широкое применение при обработке автомобильных и судовых деталей, арматуры и труб, мостовых конструкций, цистерн и резервуаров, нефтепроводов и других металлоконструкций.

Широкая сфера применения обусловлена следующими преимуществами технологии:

• Цинковые составы характеризуются высоким уровнем адгезии;
• Для подготовки поверхности не требуются большие финансовые вложения;
• Можно обрабатывать конструкции и детали разной формы и размеров;
• Нанесение защитного покрытия допускается в бытовых условиях;
• После обработки конструкции хорошо поддаются свариванию;
• Детали допускается обрабатывать в следующих температурных условиях: от -20 до +40°C;
• Отсутствие необходимости в демонтаже, транспортировке и повторном монтаже конструкций.

Популярные составы для холодного цинкования

Технология нанесения защитных смесей предполагает использование разных цинкосодержащих составов.

Выбор конкретного вещества зависит от множества факторов.

Получить высокую антибактериальную, барьерную и катодную защиту позволяют следующие составы:

«Цинотан» – используют для обработки опор ЛЭП, труб, гидросооружений, резервуаров разного назначения и конструкций, которые вступают в прямой контакт с соленой водой и загрязненной средой.

«Гальванол» – используется для защиты оборудования и конструкций, которые подвергаются воздействию растворов солей, паров спирта и других растворов.

«Мастер АК-100» – получил широкое применение для защиты строительных конструкций, автотранспорта, опор ЛЭП, мостовых сооружений и других металлоконструкций.

«ЦВЭС» – представляет собой связку, изготовленную на основе этилсиликата в сочетании с цинковым порошком, обладающим высокой степенью дисперсности. Используется для обработки конструкций, выполненных из высоколегированной и обычной стали.

«Цинконол» – полиуретановая цинкосодержащая грунтовка, которая отличается эластичностью, хорошей устойчивостью к воздействию высоких температур и устойчивостью к воздействию масел, нефтепродуктов, газов, паров щелочей и морской воды.

«Цинотерм» – представляет собой кремнийорганический раствор, который допускается сочетать с перхлорвиниловыми, меламиновыми и эмалевыми лакокрасочными материалами.

Металлоконструкции, обработанные по технологии холодного цинкования, сохраняют свои первоначальные свойства и качества более продолжительный период времени, чем изделия, обработанные другими традиционными методами.

Несмотря на высокие защитные характеристики, которые позволяет получить данная технология, процедура нанесения покрытия требует меньше трудозатрат, нежели при гальванической и горячей оцинковке металла.

В заключение

Невзирая на надежность технологии горячего цинкования, ее применение не всегда целесообразно.

Ведь для проведения процедуры зачастую необходимо демонтировать конструкцию, транспортировать ее к месту проведения работ, а затем снова монтировать.

Это влечет значительные расходы, в отличие от оцинковки деталей холодным методом.

Поэтому данная методика в большинстве случаев является предпочтительнее, поскольку позволяет сэкономить с сохранением должного качества защиты металла.

Технология дает возможность защитить металлоконструкции сроком от 10 лет.

Стандарты цинковых покрытий

Класс влияет на то, какой будет масса цинкового слоя, а также его толщина. Чем больше эти показатели, тем надежнее будет защита, ее сложнее будет глубоко поцарапать или стереть.

Существует три главных класса оцинковки:

• Повышенный. Понять о том, что материал прошел такой процесс, можно по указанию в маркировке буквы «П». В таком случае цинк переносится на материал с обеих сторон. В процессе задействовано 570-855 граммов на каждый квадратный метр. Толщина будет варьироваться от 40 до 60 мкм. Это показатель, который обеспечивает повышенный уровень защиты от появления коррозии.
• 1 класс цинкования. Здесь диапазон приходящейся на квадратный метр массы покрытия варьируется от 258 до 570 граммов. Толщина меньше, чем у повышенного варианта — от 18 до 40 мкм. В силу меньших затрат материалов и времени на работу, такой вариант обработки дешевле. При этом нужно защищать изделие от повреждения.
• 2 класс цинкования. Самый доступный вариант услуги. На квадратный метр при этом приходится от 142 до 258 грамм материала. Современные технологии создают покрытие с минимальной толщиной 10 и 18 мкм. Стоит понимать, что такой вариант оцинковки не такой надежный, потому что цинк может быстрее стираться. Нужно аккуратно пользоваться методикой, когда вы укладываете металлоизделие в местах, где есть риск механических повреждений.

На выбор класса цинкования влияет область использования изделия и анализ угроз, которые могут воздействовать на него.

В области стандартизации цинковых покрытий мы заметно отстаем от западных стран и США. Если в этих странах давно существуют стандарты как на процессы горячего нанесения покрытий, так и на особенности проектирования изделий для горячего цинкования, то в СССР (а затем и в России) имеется только один ГОСТ на горячее цинкование, лишь недавно в России появился стандарт на шерардизацию; только относительно электроцинкования и напыления металлических покрытий дела обстоят относительно нормально. Основную нагрузку по нормированию толщины покрытий несут СНиПы, но и в этом случае понятия о необходимой толщине покрытия очень размыты и могут трактоваться по-разному.

В ГОСТ 9.307-89 указывается, что толщина цинкового покрытия должна лежать в пределах от 40 до 200 мкм, в СНиП 2.03.11-85 — что для оцинкованных изделий для зданий и сооружений толщина покрытия должна лежать в пределах от 60 до 100 мкм. В “Общих технических требованиях к ограждающим устройствам на мостовых сооружениях, расположенных на магистральных автомобильных дорогах”, ОДН 218.012-99,указывается толщина покрытия не менее 80 мкм. В то же время связь между условиями цинкования и толщиной покрытия практически отсутствует, если не считать краткой информации в строительных правилах СП 23-101-98,где приведена связь между толщиной покрытия и временем цинкования (таблица № 3.1), причем для температуры, при которой промышленное цинкование не производится (480°С).

Таблица № 3.1. Рекомендуемые толщины покрытий (мкм) при различном содержании кремния в стали (из СП 23-101-98).

Время выдержки, мин	Толщина цинкового покрытия, мкм, при содержании кремния, % масс.
	0,05	0,075	0,1	0,12	0,2	0,3	0,4	0,5
3	80	140	90	85	90	125	160	200
6	110	240	140	100	120	160	210	280
9	140	360	200	120	200	260	330	400

Очевидно, что эти толщины весьма далеки от реальной практики цинкования, тем не менее, некоторые чиновники на основании этого документа создают требования толщины покрытия на отдельных объектах до 200 мкм.

До 80-х годов прошлого столетия разные страны имели свои собственные стандарты на горячее цинкование, причем эти стандарты часто не согласовывались между собой ни в части контроля, ни в классификации областей применения. Отметим, как наиболее разработанные, серию американских стандартов: ASTM A-385/1986/), ASTM A-384 (96), ASTM A-143/94, общеевропейские стандарты по горячему цинкованию EN ISO 1461и EN ISO 14713.Но ни в этих, ни в большинстве стандартов других стран вообще не рассматривался тип сталей, применяемых в горячем цинковании.

Единственной страной, где в свое время была сделана попытка связать качество покрытия с типом стали, была Франция. Попытки на более низком уровне (уровне рекомендаций) связать тип стали с качеством покрытия были сделаны в Германии, а также в Швеции, где существовал стандарт SMS 2950“Основные принципы и требования к технологии гальванизации горячим погружением”, в котором существовали два отдельных раздела с толщиной покрытия менее 100 мкм и с толщиной покрытия свыше 215 мкм с указанием об областях использования таких покрытий, но, по- видимому, и в них не было упоминаний о количестве кремния в используемых сталях. В северных странах, где особые требования к морозостойкости сталей, для удобства пользователей пошли по следующему пути: начали производить сталь с интервалом содержания концентрации кремния от 0,15 до 0,25%, особо мелкозернистую. Покрытие для такой стали остается умеренно толстым, матовым и неоднородным по цвету, но в этом случае мы уже не рискуем оказаться в пике Санделина, как при использовании полуспокойных сталей. Необходимо напомнить, что цвет покрытия играет роль только при сдаче объекта, через полгода-год цвет покрытия практически для всех сталей становится темно-серым из-за образования карбонатной пленки, и различия в цвете различных участков изделия становятся не очень заметными.

Из-за неопределенностей с толщиной покрытия во всех стандартах регламентируется минимальная толщина покрытия, но, в отличие от ГОСТ 9.307, как в американском, так и общеевропейском стандартах учитывается зависимость этой минимальной величины от толщины подложки. Эта зависимость определяется нижеследующей таблицей № 3.2.

Таблица № 3.2. Зависимость локальной и средней толщины покрытия на изделиях из стального проката (поз. 1-4), стального литья (поз. 5-6), а также подвергаемых центрифугированию деталей из прутка (поз. 7-9) и плоских изделий (поз. 10, 11).

№ п/п	Толщина стали (мм)	Локальная толщина покрытия (мкм)	Средняя толщина покрытия (мкм)
1	Сталь 6 мм и более	70	85
2	Сталь от 3 до 6 мм	55	70
3	Сталь от 1,5 до 3 мм	45	55
4	Сталь менее 1,5 мм	35	45
5	Литье более 6 мм	70	80
6	Литье менее 6 мм	60	70
7	Диаметр более 20 мм	45	55
8	Диаметр от 6 до 20 мм	35	45
9	Диаметр менее 6 мм	20	45
10	толщина более 3 мм	45	55
11	толщина менее 3 мм	35	45

Эти данные перекликаются с данными американского стандарта ASTM A 123A/123M-97 “Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products”(табл.3.3), поскольку они основаны на реальной практике горячего цинкования.

Таблица № 3.3. Зависимость минимальной толщины покрытия от градации стали в изделии.

Категория материала	Толщина материала в мм
		от 1,6 до 3,2	от 3,2 до 4,8	от 4,8 до 6,4	>6,4
Прокат	45	65	85	85	100
Полоса	45	65	75	85	100
Труба	—	—	75	75	75
Проволока	45	45	65	65	85

Примечание: под градацией понимается отнесение стали по толщине к некоторому интервалу толщины.

Существующие стандарты позволяют учитывать только часть практики горячего цинкования: как следует из рисунка № 3.1, обширная практика двух заводов, чьи данные приведены на рисунке, показывает, что толщины покрытия расположены, в основном, в области выше области нормального цинкования, причем толщины покрытия могут превышать нормальные аж в пять раз. Частично разброс в толщинах покрытия объясняется различной длительностью нахождения изделий или отдельных частей изделий в расплаве (это, кстати, учитывается в стандартах тем, что разрешенная локальная толщина в изделии может быть меньше средней толщины покрытия, рассчитываемой как средняя от суммы толщин различных частей изделия).

Но из рисунка вытекает и другая особенность горячего цинкования — часть покрытий имеет меньшую толщину, чем это допускается стандартами. Объяснить эту особенность горячего цинкования в настоящее время пока не представляется возможным, но с большой вероятностью это связано с особенностями кристаллизации сталей при непрерывной разливке. Борьба с этим отрицательным явлением — расцинковка изделия и его повторное цинкование. В этом случае из-за повышения шероховатости поверхности последующее цинкование идет с несколько большей скоростью, и толщина покрытия будет несколько больше.

Еще до массового применения оцинковки стальных изделий стало ясно, что для цинкового покрытия имеются всего два врага: это сернистый газ, побочный продукт тепловых электростанций, и дистиллированная вода. На рис. 3.2 показана хронологическая зависимость скорости уменьшения толщины цинкового покрытия и наличия сернистого газа в воздухе. Видно, что корреляция весьма и весьма хорошая.

Другая интересная зависимость приведена на рис. № 3.3. Здесь показана скорость коррозии цинкового покрытия, находящегося в воде, имеющей различные значения рН. Видно, что наименьшая скорость коррозии наблюдается в довольно широком интервале рН — от примерно 6 до 11. Но и в этом, оптимальном для покрытия интервале, скорость коррозии очень велика. Это объясняется очень просто — в воде происходит разрушение плотного карбонатно-гидроксидного покрытия, вместо него образуется проницаемое покрытие, и цинк уже не защищен. Таким образом, если цинковое покрытие периодически смачивается дождевой водой или на нем данная дождевая вода скапливается, то такое покрытие довольно быстро разрушается.

Рис. 3.1. Зависимость реально измеренной толщины покрытия от толщины металла для двух предприятий Германии (данные 1940 года).

Рис. 3.2. Скорость атмосферной коррозии цинка (г/м2*сутки) и поглощения диоксида серы из воздуха (г/м2*сутки) по месяцам в Берлине: 1 – поглощение диоксида серы; 2 – потери цинка.

Рис. 3.3. Скорость коррозии цинка в водных растворах в зависимости от значения рН.

Однако на практике оказалось значительно проще. При правильном проектировании изделий избыточной толщины не нужно. Исследования, проведенные за годы эксплуатации оцинкованных изделий, показали, что избыточная толщина цинкового покрытия в большинстве случаев не является оправданной, так как изделие морально устаревает прежде, чем оно начнет разрушаться под воздействием погодных факторов. Оказалось, что толщина покрытия в 60 мкм отражает все требования, предъявляемые к жизнестойкости оцинкованных изделий — в большинстве условий как континентального, так и приморского климата начальные скорости коррозии почти для всех категорий климата не превышают 4 мкм в год, а по мере течения времени скорость коррозии продолжает уменьшаться. Наглядно ожидаемое время жизни оцинкованных изделий наглядно видно из рис. 3.4 и таблицы № 3.4. Ожидаемое время жизни оцинкованного изделия с толщиной покрытия 100 мкм для сельской местности — порядка 100 и более лет, для приморского климата и промышленного города — порядка 50-40 лет, и только для морского климата и насыщенного промышленностью индустриального района — порядка 25-20 лет. Лишь для сооружений, находящихся в морской воде (особенно в зоне приливов) и в подземных сооружениях оцинкованные конструкции не рекомендуются к применению. В то же время в закладных изделиях, находящихся внутри бетона в контакте с солеными водами толщина покрытия в 50 мкм вполне достаточна.

Рис. 3.4. Предположения по времени службы оцинкованных изделий в зависимости от толщины покрытия для различных категорий агрессивности окружающей среды (по ISO 9223): С1- очень слабая; С2 – слабая; С3 – умеренная; С4 – суровая; С5 – очень суровая; Im2 – морская вода в районах умеренного климата.

Таблица № 3.4. Категории агрессивности климата (по ISO 9223, EN ISO 14713).

Наружный климат: внутриконтинентальная cельская местность.

Наружный климат: внутриконтинентальный город, приморский климат со слабой засоленностью.

Наружный климат: внутриконтинен- тальная промышленность, приморский город

Сооружения портовой акватории.

Подземные хранилища, стальные сваи, стальные трубы

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

• Цинкование электролитическим способом
• Составы электролитов для гальванических покрытий
• Экономика травление (pickling), расход и потребление
• Сушка и охлаждение в процессе горячего цинкования
• Технология удаления цинка из кислоты ванн травления

comments powered by HyperComments

Заказывайте оцинковку в «Точинвест Цинк»

занимается проведением горячего цинкования любых типов изделий. В пользу обращения к нам говорит сразу 3 причины:

• Продвинутое оборудование на собственной производственной линии. Используется техника немецко-австрийской фирмы KVK KOERNER и чешской фирмы EKOMOR.
• Проведение оцинковки регулируется по ГОСТ 9.307-89. Брак исключен. Цинковое покрытие будет равномерным, долговечным. Это позволит увеличить длительность использования изделия из металла без риска возникновения коррозии.
• Удобство сотрудничества. У компании три линии цинкования. Глубина самой крупной ванны в ЦФО, составляет 3,43 метра. Работаем крупными металлоизделиями.

Зачем требуется цинкование

Покрытие из цинка – это тонкий слой, который наносится на поверхность металлоконструкций для повышения долговечности и противодействия коррозионным процессам. Именно от того, насколько прочным является слой из данного материала, будет зависеть период использования металлопроката. Качество цинкования можно определить методом нанесения покрытия и толщиной слоя. Ниже вы узнаете, какие выделяют классы цинкования.

Читайте также:

  
• Какая толщина металла у ледокола
  
• Справочник металлов и сплавов
  
• Изготовление фонарных столбов из металла
  
• При действии металлического натрия на 1 4 дихлорбутан получится
  
• Железобетонный или металлический каркас