Установка для оцинковки металла

Обновлено: 18.05.2024

Производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) (Швейцария) совместно со своим партнером компанией ANDRITZ Metals (Германия) (Sundwig GmbH (Зундвиг ГмбХ)) и на базе собственного инжинирингового центра и машиностроительного завода BUKANG (Республика Корея) предлагает технологические линии, отдельное оборудование и комплектующие для горячего цинкования рулонной стали, стальной проволоки и отдельных стальных изделий.

Основной задачей цинкования металла является образование непроницаемого для окружающей среды покрытия, защищающего основной металл от необратимого процесса коррозии. Цинкование поверхности металла, особенно стали, это наиболее эффективный способ борьбы с коррозией, т.к. металлический цинк обладает уникальными химическими свойствами. Вода практически не вступает во взаимодействие с цинком. При контакте с воздухом цинк образует равномерную устойчивую непроницаемую пленку из оксида цинка (ZnO) и карбоната цинка (ZnCO₃ ), в отличие от ржавчины, которая создает пористую проницаемую структуру, не защищая основной металл, что приводит со временем к его полному разрушению. Дополнительным преимуществом цинка является то, что он имеет более низкий электрохимический потенциал, чем железо и в присутствии воды цинк выполнят функцию анода, а железо выступает катодом и поверхность основного металла (стали) во влажной среде пассивируется, что тормозит коррозионные процессы окисления. Это свойство цинка дает ему неоспоримые преимущества перед остальными способами защиты стали от коррозии. Цинк является довольно мягким металлом, но даже в случае механического нарушения защитного слоя, цинк, в присутствии влаги являясь анодом, «затягивает» возникшее повреждение, образуя новый защитный слой.

Существуют следующие виды цинкования стальных изделий:

холодное цинкование покраской
цинкование напылением (газотермическое напыление цинка)
гальваническое цинкование
термодиффузионное цинкование
горячее цинкование

Холодное цинкование покраской осуществляется нанесением на подготовленную стальную поверхность жидкой смеси, содержащей мелкодисперсный цинковый порошок и жидкое связующее. При этом методе цинкования готовая поверхность содержит 89-93% цинка, а толщина слоя может существенно варьироваться. Метод холодного цинкования не технологичен и приводит к существенному удельному расходу цинка и применяется для цинкования уже собранных металлоконструкций, восстановления поврежденной поверхности на металлических изделиях после эксплуатации, а также для цинкования единичных стальных изделий в ограниченных количествах. Из-за пористой структуры слоя цинка требуется дополнительное лакокрасочное покрытие.

Цинкование напылением (газо-термическое напыление цинка) осуществляется распылением в потоке горячего газа (например, воздуха) расплавленного цинка. Расплавленный цинк для распыления получают газопламенным или электродуговым способом плавления. Также как и холодное цинкование покраской метод газо-термического напыления мало технологичен и используется для покрытия цинком крупногабаритных деталей и металлоконструкций. Метод не применим для цинкования внутренних полостей небольшого диаметра и мелко-профильных поверхностей. Толщина покрытия обычно превышает 200 мкм. Слой цинка имеет более надежное сцепление с металлом, чем при холодном цинковании, однако также имеет пористую структуру и требует дополнительного лакокрасочного покрытия.

Гальваническое цинкование проводится в электролите содержащим соли цинка под действием постоянного тока. При этом стальная деталь является катодом, а пластина цинка – анодом. Метод цинкования в электролите не имеет широкого промышленного применения. Толщина цинкового гальванического покрытия составляет 20 – 30 мкм. Методом гальванического цинкования поверхности изделий обычно пользуются для декоративных целей.

Термодиффузионное цинкование проводится в ограниченном пространстве муфельной печи или реторты, в которое помещаются цинкуемые стальные детали и цинковая порошковая смесь для термодиффузионного цинкования. При температурах 400 0 С – 550 0 С происходит проникновение цинкового тумана в поверхностный слой стального изделия. При данном методе образуется прочный слой цинка, толщина которого определяется потребностями заказчика, но обычно не менее 25 мкм. Термодиффузионное цинкование позволяет наносить тонкие покрытия на маленькие металлические изделия со сложной конфигурацией, в том числе внутренними углублениями, отверстиями и резьбой. Недостатком данного метода является периодичность процесса, возможность его применения к ограниченному размеру деталей и высокая себестоимость нанесения покрытия.

Горячее цинкование является самым высокопроизводительным и технологичным способом нанесения покрытия. Качество покрытия, а также ее надежность и долговечность существенно превосходят другие методы цинкования. Покрытие цинком методом горячего цинкования осуществляется погружением изделия из стали в ванну с расплавленным цинком при температуре 440 – 470 0 С. Толщина цинкового покрытия находится в диапазоне 30 – 100 мкм. Данный метод особенно эффективен при непрерывном технологическом процессе, например, при цинковании рулонной стали или стальной проволоки, а также при непрерывно-периодическом процессе цинкования отдельных стальных деталей от 0,5 до 12 метров. Более мелкие изделия, например, крепеж цинкуют, опуская в ванну с цинком специальный барабан, однако после цинкования резьбовые соединения требуют дополнительной механической обработки.

Все перечисленные методы цинкования при промышленном применении всегда имеют ряд этапов:

подготовка поверхности (очистка, травление, сушка)
нанесение покрытия
сушка
нанесение защитного слоя (лака, краски)

Последняя стадия является не обязательной, но желательной. Цинк является мягким металлом и нанесение дополнительного защитного слоя увеличивает твердость покрытия и соответственно долговечность защиты.

Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод, что наиболее эффективным методом борьбы с коррозией металла является цинкование его поверхности. Наиболее технологичным с точки зрения автоматизации процесса, оптимальным по качеству покрытия в сочетании с высокой производительностью и себестоимостью является метод горячего цинкования стали.

Специалисты производственно- инжиниринговой компании ENCE GmbH в соответствии с техническим заданием и потребностями заказчика готовы разработать, скомплектовать и осуществить поставку "под ключ" следующие автоматизированные технологические линии для горячего цинкования в широком диапазоне производительности для различных стальных изделий:

Электросварочная машина с правильными роликами (стыкосварочная машина)
Вертикально-петлевые накопители полосы (петлевые аккумуляторы)
Секция травления и электрохимической очистки
Печь безокислительного нагрева
Индукторы для нагрева цинка
Погружные керамические нагреватели
Электромагнитный стабилизатор полосы

Разматыватель
Электросварочная машина с правильными роликами для сшивки полосы
Вертикальный петлевой накопитель полосы
Секция подготовки полосы
Нагревательная печь
Валковая машина для нанесения грунтовки
Печь для затвердевания грунтового покрытия
Валковая машина для нанесения лакокрасочного покрытия
Печь для затвердевания лакокрасочного покрытия
Ламинатор
Вертикальный петлевой накопитель полосы
Наматыватель

Разматыватель проволоки
Секции электролитического обезжиривания
Секции промывки
Печь отжига (восстановления)
Секции охлаждения
Секции флюсования
Секции сушки
Ванны горячего цинкования
Секции удаления излишков цинка
Секции охлаждения
Наматыватель проволоки

Кран-балка с траверсой для перемещения металлоконструкций
Ванна предварительной подготовки металлоконструкций

Секция химической подготовки металлоконструкций

Ванны обезжиривания
Ванны травления
Ванны промывки
Ванны флюсования

Производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH поставляет также вспомогательное оборудование и запасные части к линиям горячего цинкования. На своей производственной площадке в Республике Корея – машиностроительный завод BUKANG компания производит по разработанным чертежам погружное оборудование и специальные детали из специального сплава – стеллен, который имеет повышенную устойчивость и работоспособность при работе в расплаве цинка. Сервисные инженеры нашей компании готовы выехать на действующее предприятие для оценки работы действующего оборудования, снять размеры проблемных быстроизнашивающихся деталей и предложить аналоги из высокопрочных и износостойких сплавов или предложить комбинированные детали с керамическим покрытием или вставкой. Кроме того компания ENCE GmbH предоставляет заказчикам следующее вспомогательное оборудование:

Специалисты производственно-инжиниринговой компании ENCE GmbH готовы оказать техническую помощь и дать консультацию по любому оборудованию, входящему в комплект линии горячего цинкования, а также по индивидуальному заказу провести модернизацию действующего производства с целью повышения производительности цинкования, повышения качества покрытия и снижения себестоимости производства готовой продукции.

Цинкование металлоконструкций

Все технологические линии горячего цинкования производства компании БПМ-Технолоджис состоят из 3 участков: 1. Участок предварительной химической обработки; 2.

Доставка из г. Москва В наличии Новое

Самая современная, компактная и при этом достаточно производительная установка электродуговой металлизации на

Доставка из г. Набережные Челны В наличии Новое

ООО «Гальваника» Производство гальванического оборудования: гальванических линий, мини линий и т.д. Предлагаем Вам гальванические линии для: ВЫСОКО

Доставка из г. Саратов В наличии Новое

ООО «Гальсар» занимается производством, внедрением, установкой гальванических линий для нанесения гальванических покрытий: цинкование, кадмирование, твердое

ООО «Гальсар» занимается разработкой и производством гальванических ванн на заказ. Габаритные размеры, объем и форма гальванической ванны определяются

Доставка из г. Щербинка В наличии Новое

Для напыления антикоррозионных металлических покрытий из алюминия, цинка, меди и их сплавов. Проволока толщиной 1,6-2,5

Доставка из г. Екатеринбург В наличии Новое

Линии предназначены для производства из оцинкованной стали металлических кабеленесущих систем (кабельных, монтажных лотков и коробов). Кабельный короб

Доставка из г. Тамбов В наличии Новое

Предлагаем вашему вниманию стеклопластиковые гальванические ванны и гальванические вкладыши, которые могут служить альтернативной заменой

Технопарк РХТУ им Д.И. Менделеева выполняет полный спектр работ по проектированию гальванических линий машиностроительных предприятий. Технопарк РХТУ

Доставка из г. Санкт-Петербург В наличии Новое

для цинкования продукции как на подвеске, так и в

Доставка из г. Ижевск В наличии Новое

Продается рабочая линия цинкования (оцинковки), производительностью до 20 тонн в сутки. Линия гальваническая включает новые барабаны гальванические 35 кг. – 2 штуки,

Антикоррозийная защита необходима для продления срока службы изделий из металла: металлоконструкций, метизов и труб. Лучшей и самой надежной защитой изделий из

Доставка из г. Казань В наличии Новое

Проектирование, поставка, монтаж и пуско-наладка автоматических, механизированных и ручных гальванических линии и очистных сооружении согласно техническому

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.

Технология гальванического цинкования металла

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: