Как делают оцинкованную сталь

Обновлено: 25.04.2024

Оцинкованная листовая сталь – один из самых распространенных и востребованных материалов. Изделия из стального листа, подвергшегося горячему цинкованию, широко применяются для изготовления элементов кровли, водосточных труб, создания стальных опор освещения, коробов вентиляции и т. д.

Преимущества оцинкованного профиля

Оцинкованный лист – это вид металлоизделий, покрытый цинковым слоем для предотвращения коррозии. Металлопрокат получают, покрывая особые марки листовой стали марочным цинком. Благодаря такому методу производства и обработки, изделия обладают следующими техническими особенностями:

Высокая устойчивость к механическим нагрузкам.
Небольшой вес.
Экономичность.
Устойчивость к коррозии.

Стальные конструкции удобны в транспортировке и установке благодаря небольшому весу, из-за чего предпочтительны во многих сферах, например, при монтаже коммуникаций и освещения. Цинковое покрытие устраняет единственный существенный недостаток стали – подверженность коррозии. Оцинкованный лист имеет увеличенный срок службы. Защитные покрытия наносятся на металлические заготовки и конструкции гальваническим методом, посредством горячего цинкования и другими способами.

Так выглядит лист оцинкованного профиля

Особенности изготовления оцинкованного стального профиля

Лист стали покрывается защитным слоем с обеих сторон. В зависимости от сферы применения металлической заготовки, влажности и других условий эксплуатации толщина покрытия может быть разной.

Существует несколько методов производства:

Гальванический метод – нанесение слоя цинка за счет электролитической диссоциации. Металлоконструкция погружается в емкость с электролитом и становится катодом, а цинковая пластина – анодом. Самый быстрый способ, минусы которого – низкая механическая устойчивость слоя, небольшая толщина цинкового покрытия, слабая адгезия к металлу. Гальванический метод чаще всего используется в декоративных целях.
Термодиффузионный способ – металлическое изделие прокаливают в печи при 400 градусах, засыпав цинковым порошком. Верхний слой металла в результате диффузных процессов насыщается атомами цинка, покрытие получается крайне прочным. Но из-за сложности и энергозатратности процесса его применяют только при изготовлении специализированных деталей.
Газотермический метод – металл покрывается защитным слоем с помощью газопламенного напыления. Процедура проста и может применяться даже в полевых условиях, но покрытие получается неравномерным и подверженным механическим нагрузкам.
Холодный способ – цинк наносится кистью, пульверизатором или краскораспылителем как при обычном окрашивании. Метод отличается экономичностью, но цинковый слой разрушается под воздействием механических нагрузок.

Для производства листового профиля необходимо современное оборудование и квалифицированный персонал

Метод горячего цинкования

Наиболее выгодная, практичная и востребованная технология. Для нанесения защитного слоя на металлозаготовку после предварительного обезжиривания ее погружают в ванну с расплавленным цинком, после чего извлекают и сушат. Температура цинка в емкости – 450–460 °С.

Качество полученного цинкового покрытия тщательно контролируется. Защитный слой оценивают визуально, проверяют его толщину (магнитным или металлографическим способом) и прочность сцепления с поверхностью (нагреванием, ударами молотком, нанесением царапин).

Метод горячего цинкования имеет следующие преимущества:

Высокая механическая прочность защитного покрытия.
Цинк покрывает всю площадь металлоконструкции, включая труднодоступные места.
Срок службы покрытия – до 60 лет, даже при взаимодействии с агрессивными средами.

После оцинковки стальной лист обладает всеми преимуществами нержавеющего металла, хорошо поддается разным видам обработки. Для дополнительной защиты поверхности после цинкования ее окрашивают декоративной порошковой краской.

Оцинкованная сталь используется для создания современных фонарей освещения

Основные классификации и марки сталей

Наиболее часто для изготовления изделий используются следующие марки стали:

08кп и 08пс;
Юкп;
08Ю;
100;
Ст1, Ст2 и СтЗ.

Применение готового материала зависит от классификации, которая осуществляется по различным параметрам. Для распределения по назначению металлопрокат маркируется обозначениями ОН (общее назначение), ХШ (холодная штамповка) и другими.

Сталь холодной штамповки классифицируется по способности к вытяжке (Г, ВГ – глубокая, весьма глубокая, Н – нормальная). В зависимости от качества оцинковка подразделяется на изделия нормальной и уменьшенной разнотолщинности (УР, НР).

При персональном заказе металлопроката оговаривается возможность нанесения на лист рисунка кристаллизации (РК; оцинкованная сталь без него имеет маркировку МТ).

В зависимости от толщины покрытия листы подразделяются на классы: обычный, высокий и повышенный.

Заказать металлоизделия из оцинкованной стали можно у специализированного производителя – «СПК «Регион».

Как делают оцинкованную сталь

Естественно, каждая партия под каждого заказчика оцинковывается по разным программам и с разными параметрами.

На сегодняшний день предприятие про50 марок горячеоцинкованного листового металла толщиной 0,4 – 2,0 мм и шириной от 900 до 1850 мм для отечественного автопрома и международных автомобильных концернов: Renault-NISSAN, VOLKSWAGEN, HYUNDAI-KIA, Ford, GM и др. Некоторые марки оцинкованного листа выпускаются и поставляются на автопредприятия в России только Череповецким металлургическим комбинатом.

Рядом с рулонами стали можно увидеть огромные . -кн чушки с цинком, который будут "женить" с листовой сталью в специальной ванной (но об этом чуть ниже)

Сначала рулоны стали разматывают, а затем сваривают, чтобы получить непрерывное полотно.

Делается это при помощи специальной хитрой машины, которая позволяет сделать процесс непрерывным, несмотря на то, что для процесса сварки необходимо на короткое время останавливать конвейер.
Кстати, линию по производству горячеоцинкованного листа спроектировала бельгийская фирма «CMI», а ввели ее в эксплуатацию в 2005 году.

Делается это при помощи специального накопителя в виде подвижной гармошки. Как вы понимаете, для того, чтобы соединить концы двух рулонов, нужно сделать паузу. А процесс оцинковки непрерывен. Для этого и создан накопитель: он выдает полотно на оцинковку, разматывая гармошку из этого агрегата.

После размотки и сваривания, сталь попадает вот в эту огромную космическую машину. Какие есть предположения что это такое?

Это огромная печь.

Здесь листовой металл нагревают до 800 градусов. Фактически, это состояние, близкое к температуре плавления, но не доходящее до нее. Так сказать "Вот-вот. "

И прямиком из разогретой природным газом печи лист металла попадает в ванную с жидким цинком.

Скорость движения стали через ванную определяется компьютером с заданной программой согласно требуемой марке оцинковки. На выходе из бассейна свежеоцинкованную сталь обдувают сильным потоком воздуха, охлаждая ее.

И дальше лист уходит далеко под потолок, охлаждаться во время пути на линию контроля

После охлаждения сталь спускается на контрольный пост, где автоматика контролирует соблюдение программы оцинковки, толщину слоя, края листа и другие критически важные параметры.

Помимо датчиков, полотно проходит и визуальный контроль. Это делает камера, способная разглядеть брак, и человек - контролирующий картинку с камеры.

После того, как оцинкованная сталь пройдет контроль, она снова сматывается в рулоны и разрезается в тех же местах, где полотно сваривали в начале.

Остается упаковать рулоны, а также нанести маркировку заказчика.

Интересно, что разные заказчики предъявляют различные требования к упаковке. Как правило, это зависит от способа дальней транспортировки (только ж/д по территории России или дальнейшая транспортировка морем с большим количеством циклов погрузки/разгрузки). Наиболее уязвимыми являются торцы рулонов, которые могут повредиться от контактов вплоть до сильного замятия, что приведет весь рулон в негодность

Как я уже говорил выше, Северсталь поставляет оцинкованную сталь для таких концернов, как Renault-NISSAN, VOLKSWAGEN, HYUNDAI-KIA, Ford, GM и др.

Технология цинкования металла

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.

Виды цинкования металла

Одним из самых значимых недостатков металлоконструкций, изделий из железа, стали и их производных — является склонность к коррозии. Взаимодействуя с кислородом, незащищённая поверхность чёрных металлов окисляется, образуя рыхлый слой, называемый ржавчиной. Последняя является ничем иным, как оксидом, сквозь который (из-за пористой структуры) кислород снова и снова проникает к железу, разрушает его, ослабляя тем самым изделие или конструкцию. Чтобы минимизировать этот недостаток, применяется цинкование.

Определение и общие принципы цинкования

Цинкование — это технологический процесс обработки деталей или конструкций из металла, нацеленный на защиту от воздействия коррозии. Существует несколько способов оцинковки, которые рассмотрены ниже. Однако вне зависимости от применяемого метода, принцип защиты металла от ржавления остаётся одним и тем же.

Суть цинкования при любой технологии его реализации сводится к следующему. Тем или иным методом на подготовленную поверхность изделия или конструкции наносится слой цинка. В зависимости от применённой методики защитный слой либо только укрывает поверхность основного материала, либо дополнительно соединяется с ним за счёт диффузного взаимодействия. Цель и результат, в принципе, всегда одни и те же — на поверхности уязвимого к коррозии металла образуется слой цинка определённой толщины.

Благодаря свойствам цинка при контакте с атмосферным кислородом на его поверхности моментально образуется оксидная плёнка. В отличие от оксида железа, она имеет высокую плотность и прочность, за счёт чего она: во-первых, не пропускает к металлу атмосферный кислород; во-вторых, не разрушается от малейшего механического воздействия.

Таким образом — оцинкованный металл оказывается в прочной воздухонепроницаемой оболочке, которая защищает его от разрушающей коррозии.

Более того, если в результате механического воздействия оксидная плёнка повреждается, оголённый цинк тут же взаимодействует с атмосферным кислородом, образуя новый защитный слой. Благодаря этому свойству оцинковку называют самовосстанавливающейся защитой металла от коррозии.

Даже если цинковое покрытие повредить до самого железа, его ржавление будет происходить не так интенсивно, как в случае с незащищённым металлом. Всё потому, что цинк с железом в повреждённом месте образует так называемую гальваническую пару, в которой именно цинк является более активным металлом. То есть, он вступает в реакцию коррозии первым, тогда как менее активное железо ржавеет и разрушается не так активно.

Перед описанием распространённых в современной промышленности технологий цинкования предлагаем рассмотреть общие различия между ними. Это важно, поскольку выбранный метод существенно влияет в той или иной степени на получаемый результат. На практике это означает, что в зависимости от сферы эксплуатации металлических изделий и конструкций экономически выгодно применять далеко не все технологии оцинковки.

В целом, методы цинкования отличаются между собой следующими свойствами:

Толщина защитного покрытия — если для габаритных металлоконструкций чем большим будет слой защиты, тем лучше, то для высокоточных мелких деталей необходимо применять цинкование, при котором можно выбирать и контролировать толщину антикоррозионного покрытия. Реализовать это позволяет далеко не всякая технология.
Равномерность толщины оцинковки — опять же, чем мельче и точнее металлическая деталь, тем выше требования к наносимому на неё защитному покрытию. Например, опоре ЛЭП всё равно, насколько равномерно она будет укрыта цинком, тогда как для деталей, имеющих прецизионные отверстия, резьбу, фаски и прочее — равномерность слоя цинка крайне важна.
Прочность удержания защитного покрытия на металле — сильно зависит от того, каким методом было выполнено цинкование. Например, при рассмотренном далее горячем и термодиффузионном цинковании цинк не только покрывает поверхность изделия, но также соединяется с ним на молекулярном уровне, что существенно повышает прочность удержания защиты на металле.
Внешний вид оцинкованной детали — в зависимости от применяемой технологии поверхностный слой оксида цинка может быть матовым, глянцевым, а также отличаться оттенками от тёмно-серого до голубоватого.
Стойкость к механическим повреждениям — чем она выше, тем дольше продержится защита на изделиях, подвергающихся тем или иным физическим нагрузкам.
Способность к самовосстановлению — по большей части зависит от толщины нанесённого на металл цинка и характера эксплуатации конструкции или изделия.
Коррозионная устойчивость — является общим свойством обработанного изделия, которое складывается из совокупности нескольких факторов. В том числе, устойчивость оцинкованной детали к коррозии зависит от толщины цинкового слоя, его равномерности, прочности удержания, а также от стойкости к механическим повреждениям и способности к самовосстановлению.

В зависимости от применяемой технологии цинкования меняются эти свойства, а также сложность технологического процесса, доступные объёмы и скорость обработки, себестоимость процесса и, в конце концов, его целесообразность. По сути, всё рассмотренное и перечисленное выше — является наглядными критериями сравнения методов цинкования.

В современной промышленности наибольшей распространённостью отличаются следующие пять технологий цинкования:

Горячее — выполняется посредством погружения обрабатываемых изделий в расплавленный цинк.
Холодное — осуществляется по абсолютной аналогии с обычным окрашиванием вручную или при помощи напыления.
Гальваническое — реализуется путём погружения обрабатываемых деталей в цинкосодержащий электролит, через который пропускается электрический ток.
Термодиффузионное — слой защитного покрытия формируется при помещении обрабатываемой детали в среду, насыщенную порошкообразным цинком.
Газотермическое — на обрабатываемую деталь направляется газовая горелка и в пятно наибольшего нагрева подаётся цинковая проволока или цинковый порошок.

Теперь рассмотрим эти методы цинкования более детально. В частности, «заглянем» внутрь технологического процесса, сравним по вышеописанным свойствам, приведём преимущества, особенности и недостатки.

Горячее цинкование

Горячее цинкование — это технологический процесс нанесения защитного цинкового слоя на металл путём непосредственного погружения в расплавленный цинк. Поскольку именно данный метод является наиболее распространённым и востребованным в современной промышленности, эта технология рассмотрена наиболее детально. Своей популярностью способ обязан внушительному списку преимуществ, которыми обладают оцинкованные изделия.

Полноценный процесс горячего цинкования включает в себя следующие технологичные этапы:

Отгрузка требующих обработки изделий в зону навески. Поскольку рассматриваемый метод один из немногих, который позволяет оцинковывать сравнительно крупногабаритные детали, то отгрузка, как правило, осуществляется при помощи специальных мостовых кранов.
Навеска металлоконструкций. Для последующей обработки доставленные на производство детали навешиваются на подвижные траверсы. Металлоконструкции распределяются и фиксируются таким образом, чтобы вся секция могла поместиться в технологические ёмкости на дальнейших этапах. Также важно навесить изделия так, чтобы они могли контактировать с жидкостями, в которые они будут погружаться, всей поверхностью, не мешая друг другу.
Предварительная обработка металлоконструкций. Перед цинкованием горячим методом изделия из стали подвергаются обязательной многоэтапной подготовке. Она заключается в попеременном погружение траверсы с вывешенными деталями в ванны с технологическими жидкостями. В том числе, в этих ваннах проводится обезжиривание, очистка, травление (за счёт чего обеспечивается проникновение цинка в кристаллическую решётку металла), удаление следов кислоты, покрытие защитным флюсом. Также на данном этапе выполняется предварительный подогрев металла перед погружением в расплавленный цинк, что позволяет избежать деформации изделий из-за резкого перепада температур.
Сушка и предварительный разогрев. Осуществляется в специальной многоступенчатой печи, в которую подаётся разогретый и очищенный воздух. В результате перед оцинковкой с металлоконструкций испаряются следы предварительной подготовки в ваннах с жидкостями, а также происходит их дополнительный прогрев.
Цинкование. Основной технологический этап процесса горячего цинкования металла. Выполняется путём транспортировки траверсы с подготовленными металлическими изделиями в закрытую со всех сторон печь, в которой расположена ванна с расплавленным цинком. Его температура поддерживается на постоянном уровне в районе +450°C при помощи высокоскоростных газовых горелок. Герметичность печи нужна по двум причинам.

Во-первых, это необходимо для обеспечения безопасности людей, которые работают на производстве. Во-вторых, в процессе цинкования выделяются разогретые до высокой температуры газы, которые нуждаются в очистке перед выбросом в атмосферу. Кроме того, тепловая энергия этих газов используется вторично для подогрева технологических жидкостей на этапе предварительной подготовки металлических изделий.

Снятие, сортировка и отгрузка оцинкованных металлоконструкций. По завершению процесса цинкования в ванне с расплавленным цинком траверса с вывешенными изделиями автоматически направляется в зону для их снятия и сортировки, после чего выполняется погрузка металлоконструкций на транспорт для отправки заказчику.

Несмотря на кажущуюся сложность описанного процесса, метод горячего цинкования является одним из самых простых и экономически выгодных. Кроме того, благодаря внедрению тех или иных технологических этапов возможно получать в итоге антикоррозионную защиту с многочисленными преимуществами по сравнению с другими методами цинкования.

Преимущества горячего цинкования (с учётом мощностей нашего предприятия):

сравнительно невысокая стоимость реализации технологического процесса;
высокая производительность автоматизированных линий (до 30 000 тонн в год);
возможность цинкования тяжёлых и крупногабаритных металлоконструкций (до 6 тонн и 13×2×3,1 м);
толщина защитного покрытия 40-200 мкм. Для крупногабаритных изделий толщина может составлять более 200 мкм;
высокая прочность удержания защитного покрытия на металле за счёт проникновения цинка в кристаллическую решётку железа;
высокая стойкость к механическим повреждениям;
отличная способность защитного покрытия к самовосстановлению;
высокая коррозионная устойчивость.

Недостатки:

невозможно наносить слой цинкового покрытия тоньше 45 мкм;
неравномерность защитного покрытия;
непрезентабельный внешний вид обработанных деталей — тёмно-серый, матовый.

Исходя из перечисленных преимуществ и недостатков можно сделать следующие выводы.

Горячее цинкование является идеальной технологией для антикоррозионной обработки крупных и средних по размеру металлоконструкций, которые нуждаются в максимальной защите от коррозии, но не имеют высокоточных поверхностей, отверстий, резьбы, фасок и других прецизионных технологических решений. После ознакомления с этапами технологии также должно быть понятно, что горячим цинкованием невозможно обработать неподвижные стационарные металлоконструкции. То есть, те, которые нельзя доставить на производство.

Холодное цинкование

Холодное цинкование — это самый простой, дешёвый и универсальный способ защитной обработки металлоконструкций. Заключается в том, что предварительно подготовленный металл окрашивается по аналогии с применением обычных полимерных красок. Единственная разница — в наносимом составе содержится определённая концентрация цинкового порошка, который после застывания основы образует защитный слой, действующий описанным выше образом. То есть, на поверхности конструкции образуется оксид цинка, который препятствует контактированию атмосферного кислорода с металлом.

Преимущества холодного цинкования:

дешевизна;
простота технологического процесса;
возможность обработки металлических изделий и конструкций любой формы и размеров;
обрабатываемые детали не нужно демонтировать и транспортировать на предприятие для цинкования;
при необходимости может быть нанесён слой цинкосодержащего состава любой толщины;
внешний вид металлоконструкции можно задать финишной обычной краской, тогда как подложкой для неё будет служить цинкосодержащий грунт.

неконтролируемая равномерность толщины защитного покрытия;
невысокая прочность удержания защитного покрытия на металле;
слабая стойкость к повреждениям.

Исходя из перечисленных преимуществ и недостатков можно сделать несколько выводов о холодном цинковании. Во-первых, эта технология хороша тем, что её можно реализовать буквально в полевых условиях. Во-вторых, форма, вес и габариты обрабатываемых металлоконструкций не могут стать помехой для цинкования. С другой стороны, способ абсолютно не подходит для тех случаев, когда требуется долговечное и высокопрочное защитное антикоррозионное покрытие. Также он не годится для обработки мелких прецизионных деталей.

Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование (также называется электролитическим) — это электрохимический метод антикоррозионной обработки металлических деталей. По факту является самым распространённым, хотя и не наилучшим. Распространённость гальванического цинкования связана с тем, что обработанные детали имеют презентабельный внешний вид. Они получаются блестящими, яркими, и могут иметь оттенки от белого, до серебристого с голубым.

Технология заключается в следующем. Обрабатываемую деталь (необязательно металлическую, то есть, токопроводящую) погружают в электролит, в котором содержится цинк. Такая жидкость обладает способностью проводить электрический ток. Когда он протекает через электролит, цинк, являющийся анодом в данном случае, разрушается, и его ионы оседают на поверхности обрабатываемой детали.

Преимущества гальванического цинкования:

презентабельный внешний вид защитного покрытия;
тонкий слой цинка (10-20 мкм), что позволяет обрабатывать прецизионные детали;
равномерность оцинковки;
сравнительно низкая себестоимость процесса;
возможность обработки неметаллических предметов, которые не могут выдержать, например, процесса горячего цинкования;
способность к самовосстановлению;
достойная прочность удержания цинка на поверхности.

слишком малая толщина слоя цинка для интенсивной эксплуатации изделий в агрессивной среде (имеется в виду вне сухих помещений);
абсолютная неустойчивость к механическим нагрузкам;
низкая общая коррозионная устойчивость.

В силу перечисленных плюсов и минусов гальванический метод цинкования востребован только в тех сферах, где больше требуется презентабельный внешний вид, либо временная защита от коррозии (например, на период складского хранения или транспортировки). Поэтому он считается больше декоративным, нежели защитным.

Термодиффузионное цинкование

Термодиффузионное цинкование — это метод низкотемпературной антикоррозионной обработки, который заключается в обработке деталей в среде с порошковым цинком при температурах от 260°C до 450°C (чем выше температура, тем равномернее получается покрытие). В результате пребывания детали в такой среде атомы цинка на атомном уровне проникают в верхние слои обрабатываемого материала, образуя равномерный защитный слой толщиной 20-100 мкм. При этом, есть возможность регулировать толщину наносимого покрытия путём увеличения или уменьшения времени процесса цинкования.

Преимущества термодиффузионного цинкования:

регулируемая толщина защитного покрытия;
высокая прочность удержания цинкового покрытия за счёт диффузии металлов;
равномерное распределение цинка по всей обрабатываемой поверхности (включая труднодоступные места);
высокая стойкость к повреждениям;
способность к самовосстановлению;
высокая общая коррозионная устойчивость (сравнимая с горячим цинкованием).

сложность технологического процесса;
высокая себестоимость (примерно в два раза дороже, чем горячее цинкование);
непрезентабельный внешний вид оцинкованных деталей.

В промышленности термодиффузионное цинкование востребовано в сферах, где от обработанных деталей требуется высочайшая стойкость к абразивному износу и пластичность поверхности. Обычно используется для антикоррозионной защиты металлических изделий в нефтегазовой, энергетической, сельскохозяйственной и реже в строительной сферах. Несмотря на преимущества особой популярностью технология не пользуется из-за высокой трудозатратности и, как следствие, дороговизны.

Газотермическое цинкование

Газотермическое цинкование — это метод металлизации металлических изделий путём высокоскоростного напыления на их поверхность цинкового порошка. Выполняется следующим образом. На обрабатываемую деталь направляется открытый огонь (применяются газовые горелки), и в зону наивысшего нагрева подаётся цинковый порошок, либо цинковая проволока. В результате мелкодисперсные капельки цинка с высокой скоростью налетают на обрабатываемую поверхность, где застывают, образуя защитный слой толщиной 30-50 мкм. Если необходимо получить более толстое покрытие, цинкование проводится в несколько этапов.

Преимущества газотермического цинкования:

возможность осуществления цинкования вне производственных условий и без демонтажа металлоконструкций;
сравнительная равномерность покрытия;
регулируемая толщина цинка.

нельзя обрабатывать мелкие детали;
пористость покрытия;
невозможно качественно оцинковать труднодоступные места;
не подходит для цинкования прецизионных деталей;
высокая трудоёмкость процесса;
низкая производительность.

Несмотря на множественные недостатки газотермического метода цинкования, технология, всё же, применяется в определённых сферах деятельности. К примеру, она востребована там, где нужно выполнить антикоррозионную обработку без демонтажа конструкций, восстановить часть утерянного в процессе коррозии материала и так далее.

Заключение

На нашем производстве мы используем технологию горячего цинкования. Для реализации основного этапа применяется ванна горячего цинкования марки Pilling, позволяющая обрабатывать металлоконструкции весом до 6 тонн и размерами в пределах 13×2×3,1 м. Толщина цинкования — в диапазоне 80-200 мкм. Производительность линии — до 30 000 тонн в год.

Читайте также: