Технология и виды цинкования стали

Технология и виды цинкования стали

Как показывает практика, ежегодно коррозия наносит огромные потери, разрушая миллионы железные конструкции, опоры мостов, трубопроводы и другие важные объекты, появляется серьезная угроза их безопасной эксплуатации. Антикоррозийная защита является сегодня актуальной проблемой. Цинкование стали и металла считается одним из самых эффективных методов защиты, который предусматривает нанесение тонкого слоя цинка на поверхность изделий.

Процесс осуществляется различными способами с учетом условий использования или эксплуатации изделий и требуемой толщины защитного слоя. В отдельных случаях одно изделие может покрываться несколькими защитными слоями. Антикоррозийная защита может наноситься методом горячего, термодиффузионного, гальванического и холодного цинкования. Все вышеназванные способы отличаются своими особенностями и преимуществами.

Холодное цинкование

Этим методом производят окраску или грунтовку металлических изделий составами, содержащими большое количество высокодисперсного порошка цинка (цинка содержится в готовом покрытии 89-98%). Метод предусматривает безвоздушное или пневматическое распыление цинковой пудры на обрабатываемую поверхность. Метод холодного цинкования характеризуется высокой технологичностью наряду с простотой. К его минусу относится невысокая стойкость к воздействиям механического происхождения. Метод холодного оцинкования имеет ряд преимуществ по сравнению с горячим: швы сварные можно оцинковывать по месту; процесс осуществляется в широком диапазоне температур; срок службы холодного оцинкования может быть выше в 3-4 раза срока службы горячего цинкования.

Обрабатываются этим методом отдельные элементы, конструкции, их швы и стыки. Процедура эффективна при ремонте ранее оцинкованных изделий. Этим способом можно осуществить быстрое цинкование трубы на месте монтажа или эксплуатации. Холодным методом оцинковываются также арматура нефтяная и линий электропередач, элементы ж/д путей, дорожные заграждения, детали автомобилей, фурнитура для мебели и другие изделия. Холодное покрытие наносят на пружинные и подобные термически обработанные детали. Этот вид цинкования защищает металл, эксплуатируемый в промышленности, от вредного воздействия газов, паров, кислот, щелочей, масел, нефтепродуктов и нефти, морской и пресной воды. Изделия, оцинкованные холодным методом, эксплуатируются в условиях морского, тропического, холодного, умеренного климата.

Горячее цинкование металла

Горячее цинкование металла является более традиционным способом защиты от коррозии. Данная процедура проверена временем. Горячая оцинковка заключается в погружении обрабатываемого металлического изделия в специальную емкость с расплавленным до температуры около 460 градусов по Цельсию цинком, который образует надежное соединение с металлом. Такой метод дает реальную возможность защитить металлическую поверхность на срок около 50 лет.

Перед тем, как окунуть металлоизделие в ванну с горячим цинком, его предварительно обезжиривают, чистят пескоструем, а затем моют сильным напором воды. По завершению процесса с поверхности удаляются излишки цинка вибрированием или дренажем. Само изделие охлаждается и проходит тщательную проверку.

№3. Преимущества и недостатки холодного цинкования

Холодное цинкование металла – простой, надежный и один из самых популярных способов его защиты. В быту технология приобрела широкое распространение, так как имеет массу преимуществ:

• используемые составы отличаются хорошей адгезией как с основанием, так и с декоративными лакокрасочными материалами, поэтому конструкцию можно будет запросто покрасить в необходимый цвет;
• нанести покрытие можно на изделие любого размера и любой геометрии, а если оно уже установлено и эксплуатируется, то его ненужно демонтировать – все работы можно выполнять на месте;
• подготовка поверхности перед холодным цинкованием осуществляется относительно просто;
• металлические детали, защищенные по данному способу, легко свариваются между собой;
• простота нанесения покрытия, никаких специальных навыков и инструментов не понадобится. Для покраски используют краскопульты, малярные валики и обычные кисти;
• выполнять работы можно практически при любой погоде (допустимая температура воздуха -20…+40 0 С);
• невысокие финансовые и временные затраты.

Основной минус холодного цинкования – невысокая устойчивость покрытия к механическим повреждениям. Проще говоря, краску можно просто поцарапать, обнажив стальную конструкцию. С другой стороны, обновить покрытие не так уж сложно и затратно, поэтому минус нельзя назвать уж очень существенным.

Фосфатирование металла

Ещё одной технологией металлообработки является фосфатирование металла. Это процесс обработки металлической заготовки с целью получения на её поверхности слоя фосфата, который очень устойчив к коррозии. Нанесение фосфатного покрытия усиливает антикоррозийные свойства, обеспечивая также повышенную механическую прочность.

Фосфатированные материалы активно применяются в автомобильной промышленности. Данное покрытие является отличной грунтовкой, которая наносится на кузовные детали перед их чистовым окрашиванием. Фосфатирование применяется при изготовлении стальной арматуры и трубопроводных компонентов для нефтехимических предприятий. Фосфатная плёнка не разрушается бензином, маслами, другими продуктами нефтепереработки.

Методы оцинковки

Цинкование металла – это самый распространенный способ защиты металлических деталей от коррозии. Цинк является анодным покрытием и создает защиту так, что даже при существовании повреждения покрытия, основной металл не подвергнется коррозии, пока не будет разрушено само покрытие.

Наиболее распространенными методами оцинковки являются: холодное цинкование, гальванический метод, горячая, термодиффузионная. Выбор способа зависит от размеров детали и необходимого уровня защиты.

Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование – способ нанесения на поверхность металла цинка путем электрохимического воздействия, подходит для любого металла позволяющего проводить электрический ток. Оцинковка гальваническая придает оттенок, например радужный или голубой.

Применение:
Покрытие цинком удобно для защиты от коррозии металлических труб с тонкими стенками, мелких металлоизделий, крепежей, метизов. Данный метод защиты применяется при обработке изделий, имеющих эстетическое значение. Актуален для метизов и различных крепежей.

Характеристики гальванического цинкования:
Не устойчивое к механическим повреждениям цинковое покрытие толщиной от 5 до 30 мкм, отличается блестящей и гладкой поверхностью.

Ограничения по размерам и весу деталей:
Вес до 100 кг. Длина не более 1м, ширина не более 1 м.

Горячее цинкование

Горячее цинкование, недорогой и наиболее эффективный метод защиты металлоизделий от коррозии.

Горячее цинкование предусматривает погружение детали в расплав цинка при температуре, равной 450° C. При погружении, атомы цинка проникают в слой металла и создают прочную пленку на поверхности. Наиболее используемым в методе горячей оцинковки является жидкофазный, который заключается в высокой производительности с регулируемым качеством и количеством покрытия.

Применение:
Горячий метод позволяет в короткие сроки и с минимальными затратами обработать километры труб, металлических столбов, арматуры и прочих металлоизделий.

Характеристики горячего цинкования:
При способе горячей оцинковки на поверхности образуется слой цинка толщиной от 30 до 120 мкм. Полученные детали имеют блестящий цвет от белого до темно-серого. Высокая стойкость к механическим повреждениям.

Ограничения по размерам и весу деталей:
Вес от 5 кг, без ограничений по размеру.

Термодиффузионное

Термодиффузионное цинкование металла используется для защиты чугуна и различных амрок стали, в том числе высокопрочных. Деталь погружается в герметичный контейнер и при температуре 400-470 градусов начинается процесс диффузионного оцинкования. Молекулы цинка испаряются из цинкосодержащей смеси и проникают в поверхностный слой металла. Основным преимуществом метода является образование однородного покрытия на всей поверхности изделии и его устойчивость даже в сильноагрессивных средах.

Применение:
Данный способ покрытия цинком высокоэффективен для металлоизделий эксплуатирующихся в строительстве, энергетики, машиностроении, в морской среде.

Характеристики термодиффузионного цинкования:
Особо устойчивый цинковой слой, отличается шероховатой поверхностью, имеет матовый темно-серый цвет, срок службы 40-50 лет. Любая толщина по требованиям Заказчика.

Ограничения по размерам и весу деталей:
Вес без ограничений. Длина до 3 м, ширина до 500 мм.

Преимущества горячего цинкования

Антикоррозийная обработка металлических изделий имеет ряд преимуществ:

1. после процедуры металл максимально защищен от ржавчины на протяжении долгих лет;
2. внешняя оболочка оцинкованного изделия по своим физическим данным приравнивается к нержавеющей стали;
3. нанесенный слой превосходит покрытие краской или пластиком.

Расплавленный раствор цинка способен проникнуть в самые труднодоступные места металлической конструкции, тем самым надежно защитив ее от влияния неблагоприятных факторов.

Антикоррозийная защита металлических изделий

Поверхность стали подлежащая цинкованию, как правило, всегда загрязнена маслами или жирами. Эти компоненты появляются на металлоконструкциях вследствие предшествующих обработок или манипуляций, которым они подвергались. Особенно это касается деталей, изготовленных из листа.

Обезжиривание перед цинкованием

Жиры и масла, подвергаясь старению при контакте с атмосферой, модифицируются, что порой еще больше затрудняет их удаление.

Жировое покрытие действует как непроницаемая оболочка на оксидах, из-за чего не происходит полного процесса кислотного травления. Часто жировые вещества проникают вглубь пор на поверхности и не обнаруживаются при поверхностном визуальном обследовании.

Обезжиривание поверхности металлоконструкций может считаться основной процедурой всего цикла химической подготовки к процессу горячего цинкования.

Эффективное обезжиривание дает гарантию выполнения успешного качественного процесса травления!

Кислотное травление металлоконструкций

Металлы имеют свойство окисляться, а значит, сталь всегда покрыта слоями оксидов, состоящих из химических соединений железа с кислородом и водой.

Оксидный слой препятствует реакции жидкого цинка с железом и потому должен быть устранен до металлургического процесса цинкования.

Если и существуют ситуации, при которых очистка проводится механическим путем (пескоструйная очистка), то в большинстве случаев металлоконструкции проходят химическую обработку процедурой кислотного травления. При горячем оцинковании используют соляную кислоту и серную. Из двух кислот, в технологии цинкования предпочтительней первая, поскольку она активна при температуре окружающей среды, и создаёт меньше проблем на следующей стадии химической обработки.

Промывка

Операция промывки необходима для предотвращения переноса хлоридов железа и кислоты HCl в ванну флюсования, а далее и в ванну цинкования.

Железо представляет собой «нежелательный» элемент в растворе флюсования.

Сам по себе хлорид железа обладает некоторым флюсующим действием, однако его наличие имеет и некоторые отрицательные стороны:

• соли железа в активной форме вызывают перенос ионов Fe2 в ванну цинкования, с последующим увеличением количества гарт-цинка;
• при контакте с атмосферой железо окисляется, его окисленные компоненты являются малорастворимыми и стремятся пристать к поверхности изделий, что вызывает появление участков, где металлургическая реакция между цинком и железом произойти не сможет.

Горячее цинкование металла в Санкт-Петербурге

В зависимости от вида продукции и сферы ее использования, толщина покрытия при горячем цинковании варьирует от 30 до 100 мкм (стандартно – от 45 до 65 мкм). Этого слоя полностью достаточно для защиты железа или стали от коррозии.

Для наилучшего покрытия изделия оно должно быть максимально чистым. Как в физическом, так и в химическом смысле.

Этапы цинкования:

• очищение поверхности металлического изделия (удаление жиров, двойная промывка, травление);
• погружение обрабатываемого предмета в специальную ванну (чаще всего – керамическую) с нагретым цинком (непосредственное горячее цинкование металла);
• центрифугирование (устранение лишнего карбоната цинка);
• поверхностная обработка готового изделия.

В результате на поверхности стали или железа появляется достаточно крепкая защитная пленка матового серого цвета.