Технология гальванического цинкования металла

Как отличить оцинкованный металл от обычного

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

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

Цинкование в домашних условиях

Своими руками возможно провести лишь две методики цинкования — холодную и гальваническую. Именно эти способы просты, доступны, не требуют больших финансовых вложений.

Гальванизация изделий

Перед электрохимическим цинкованием нужно хорошо подготовить деталь. Для этого ее промывают, чистят, протравливают, обезжиривают. Все действия требуют точности, аккуратности. Как источник тока можно использовать обычный автомобильный аккумулятор или зарядное устройство на 6 – 12 Вольт, 2 – 6 Ампер.

На наличие сколов, дефектов, толщину покрытия сильно влияют исходные данные поверхности (рельефность, сложность изгибов), плотность тока на единицу площади, температура раствора электролита. В качестве последнего выступает любая цинковая соль, которая может растворяться в воде.

Лучше всего работает такой раствор:

• цинк сернокислый — 400 г;
• магний либо сернокислый аммоний — 100 г;
• уксуснокислый натрий — 30 г;
• вода — 2 литра.

Можно взять обычный аккумуляторный электролит (вода и серная кислота) и вводить порошок цинка, пока не прекратится реакция. Работать следует только в хорошо проветриваемом помещении с применением перчаток, респиратора, очков.

Деталь помещают в стеклянную посуду (можно заменить винилпластиковой), закрепив на краю емкости. Электролит процеживают, заливают в посуду. Затем делают химическое активирование — изделие помещают в раствор на 10 секунд, достают, промывают водой. После можно приступать к процедуре цинкования.

Готовят цинковый электрод — в любом кусочке цинка сверлят отверстие, продевают медную проволоку, подвешивают в емкости. Желательно, чтобы по площади поверхность электрода была равна детали, которую нужно обрабатывать. Подключают медные провода к источнику питания, минус подводят к самому изделию. Так воздействуют на деталь 10 – 40 минут. В итоге получится качественное цинковое покрытие.

Самостоятельное холодное цинкование

Наносить покрытие в виде краски еще проще. Краска сама по себе — специальная форма цинка, поэтому эффективность процедуры будет довольно высокой.

Для начала надо купить основной материал, внимательно ознакомившись с содержанием цинка (обычно от 85 %)

Если на упаковке указано, что состав чувствителен к качеству подготовки основания, важно провести ее тщательно. Для некоторых красок требуется разведение растворителем или последующая обработка финишными покрытиями

Средства в спреях уже готовы к применению. Остальные материалы реализуются в двухупаковочной форме: в одном флаконе находится цинковый порошок, во втором — жидкий связующий компонент. Согласно указанным пропорциям эти компоненты смешиваются (обычно от 1:1 до 1:3). Перемешивать средство нужно очень хорошо, так как из-за большой плотности состав постоянно расслаивается. Начинать работать можно только, предварительно убедившись в однородности массы.

Нанесение на деталь осуществляется при температуре +5…+40 градусов, влажность не должна быть ниже 30 %. Перед работой надевают защитные очки, перчатки, респиратор, помещение регулярно проветривают. Наносить средства нужно валиком, кистью, краскопультом, после полного высыхания (сутки) разрешено окрашивать изделие любыми подходящими средствами.

Если наносить оцинковку в 2 слоя, давая первому просохнуть 30 минут, срок службы изделия составит не менее 10 лет. Кроме окрашивания, допускаются и иные методы обработки. Так, зачастую мастеров интересует, можно ли варить черные металлы после оцинковки? Технология холодного цинкования предполагает последующую сварку, поэтому стоит уточнить, как приварить деталь, и произвести работу.

Применяя технологию цинкования, можно надежно защитить изделия от коррозии. В итоге есть шанс своими руками создать крепкое покрытие и серьезно сэкономить на повторной покупке изделий.

2 Холодное цинкование – технология процесса

Описываемый способ цинкования выполняется различными антикоррозионными композициями, состав и свойства которых регламентируются ГОСТ 9.305–84. Именно этот стандарт описывает особенности всех современных неорганических (неметаллических и металлических) покрытий, которые изготавливают химическими и электрохимическими методами. В соответствии с ГОСТ 9.305 холодные составы для цинкования (обзор популярных видов мы приведем ниже) допускается использовать на любых сборочных единицах и изделиях, кроме деталей из магниевых сплавов и сталей повышенной прочности.

Технология обработки металлоконструкций составами для холодного цинкования предполагает подготовку поверхности металла для нанесения защитной композиции. Выполняется эта подготовка по ГОСТ далее описанным образом:

• удаление закоксованностей, естественных загрязнений, вызванных климатическими явлениями, солей с металлической поверхности посредством тщательного ее обмыва;
• выполнение очистки обрабатываемого изделия гидроабразивным, абразивоструйным либо гидродинамическим методом с целью придания его поверхности требуемого уровня шероховатости, а также для удаления окалины и ржавчины со старого покрытия;
• просушивание конструкции в тех случаях, когда очистка выполнялась гидродинамическим либо гидроабразивным способом;
• финишная очистка (производится вручную) поверхности, удаление с нее варочных брызг и заусенцев, острых кромок и углов;
• обеспыливание металлоконструкции посредством направленной струи воздуха под давлением.

ГОСТ говорит о том, что, если на металле имеются жировые и масляные включения, его поверхность дополнительно следует обезжирить, используя растворители углеводородной группы. К качеству обработанной поверхности ГОСТ выдвигает ряд требований. Так, например, уровень обеспыливания нужно проверять по размеру и числу частиц пыли по стандарту ISO 8502-3, уровень обезжиривания – по ГОСТ 12.2.052 (применяется люминесцентная метода проверки), показатель шероховатости – по ISO 8503-1 при помощи стандартного профилометра или специального компаратора.

После подготовки поверхности и проверки качества выполненной процедуры можно приступать к нанесению выбранного состава для холодного цинкования. Технология требует, чтобы операция выполнялась при определенной температуре воздуха, которая оговаривается производителем защитного покрытия в инструкции по его применению. При этом температура обрабатываемой поверхности обязана быть на три и более градуса больше точки росы (если не выполнить это условие, на конструкции образуется влага, которая ухудшит качество защитного покрытия).

Расчет указанной точки выполняется при помощи различных приборов. Это может быть термометр, психрометр и гигрометр либо более современные комплексные устройства. Их показания следует сравнивать с данными, имеющимися в специальных таблицах, предназначенных для точного определения точки росы. Слои защитного покрытия наносятся равномерно и последовательно. Причем нанесение каждого последующего слоя допускается только после того, как предыдущий высох до оговоренного инструкцией к антикоррозионной композиции показателя.

Обработку рекомендуется выполнять при помощи пневматического оборудования или безвоздушным методом. Детали, которые требуют полосовой окраски, обрабатывают валиками и кистями. После цинкования обязательно проводится контроль качества полученного покрытия. Он осуществляется измерительными устройствами, которые позволяют установить толщину защитной пленки и степень адгезии поверхности металла и покрытия, а также визуально с целью определения декоративных характеристик полученного покрытия, отсутствия на нем дефектов и необработанных участков.

4 Параметры домашнего гальванического цинкования

Самым сложным в работе является подбор режима цинкования. От него зависит качество покрытия детали. На нее либо осядет цинковый порошок, беспрепятственно удаляемый тряпкой, или прочный слой, который долго прослужит.

Факторы, определяющие добротность покрытия:

1. Плотность тока – величина силы тока, поделенная на площадь поверхности изделия. Должна быть 0,5–10 А на 1 квадратный дециметр (оптимально 1,5 А/дм2). Регулятором напряжения добиваются не слишком бурного протекания реакции. Если с поверхности изделия пузырьки будут идти чрезмерно активно, то покрытие получится неровным и слабым.
2. Температура электролита должна быть комнатной (18–25 °С).
3. Плотность электролита – варьируется в широком диапазоне (от нуля и до величины растворимости солей цинка).
4. Геометрия изделия – у детали сложной формы, в зависимости от удаления различных ее фрагментов от цинкового электрода, может быть существенная разница в толщине покрытия разных участков (слабое покрытие в углублениях, а на острой кромке образуются наросты).

Исходя из выше описанного, целесообразно расстояние до электрода увеличить, использовать 2 цинковых анода, деталь покрутить, поэкспериментировать. Цинкование возможно проводить в 2 или 3 слоя с сопутствующим удалением образовавшихся наростов.

Происхождение метода

В конце 17 века проводились первые опыты по погружению металлической детали в горячий цинк. Французский химик отметил появление защитного слоя после процедуры – оцинковка металла. В 1836 году во Франции отдается патент на применение горячего цинка с целью использования для антикоррозийных свойств металлоконструкций. Метод горячего цинкования был налажен уже через 10 лет после открытого патента, а широкое распространение получил в середине прошлого века.

Применение оцинкованных изделий

Изделия, обработанные цинком возможно использовать при любых условиях, кроме щелочной среды. Изготовление представлено некоторыми сложностями во время производства, однако они перевешиваются плюсами.

Термодиффузное

Этот метод довольно энергозатратен, но имеет немало плюсов:

• высокие антикоррозийные свойства;
• возможность обрабатывать конструкции сложной конфигурации;
• использование на пористых изделиях;
• высокий уровень твердости покрытия;
• минимальная подготовительная обработка заготовок.

Но одновременно с достоинствами термодиффузионная технология обладает низкой производительностью. Камеры для оцинковки имеют ограниченный объем, поэтому одновременная обработка большого количества деталей невозможна. Готовые изделия не имеют эстетической ценности, так как среди характеристик покрытия отсутствует металлический блеск.

Цинкование производится следующим образом:

• очистка деталей;
• погружение металлоконструкций в контейнер;
• выбор температурного режима — 290-400°C (температура выставляется в зависимости от металла и предназначения будущего изделия);
• оцинковка по типу горячего метода – контейнер погружается в печь, где будет постоянно вращаться;
• пассивация на 1 или 2 раза (если заготовка в дальнейшем будет окрашиваться, склеиваться или обрабатываться иным образом, то достаточно одной процедуры пассивации);
• сушка в специальных камерах.

В целом процедура занимает от 1,5 до 3 часов.

Цинкование надежно защищает изделия от агрессивного воздействия окружающей среды, а потому является лучшим способом продлить эксплуатационный срок металлоконструкций.

Цинкирование

Цинкирование – процесс покрытия металла (железа или стали) слоем цинка для защиты от коррозии путем нанесения цинкирующего состава (состава класса Zinker). При этом, надо понимать, что наличие цинкового порошка в органическом лаке с растворителем (как при холодном цинковании) еще не делает эту смесь составом класса Zinker. В чем же отличие?

Свойства цинкерного прокрытия:

• Образует стабильную субдисперсионную Zn-Fe зону на поверхности металла.
• Обладает свойством межслойной диффузии.
• Сохраняет функцию поверхностной самоконсервации и самовосстановления в течение всего срока службы.
• Отличается достаточной стойкостью к абразивному воздействию.
• Межатомное расстояние в цинкерном слое аналогично межатомному расстоянию в слое цинка, нанесённого с помощью процесса погружения в ванну.
• Наносится даже зимой при температуре от -35˚С.
• UV-стабильно, имеет благородный серый цвет.

Также немаловажным отличием является то, что, во-первых, состав должен применяться как самостоятельное покрытие (иначе это уже не цинкование, а система покрытий обычными ЛКМ), а во-вторых, он должен обладать протекторным действием, которым обладают остальные методы цинкования на протяжении всего срока службы.

Цинковые покрытия, вне зависимости от способа их нанесения, обладают протекторным действием только до тех пор, пока они способны активно растворяться под действием внешней коррозионной среды. Если же цинк теряет способность активно растворяться, то его катодное защитное действие снижается вплоть до полного исчезновения! Способность полимерной пленки при отверждении некоторых типов связующих блокировать растворение цинка делает невозможным протекторную защиту в таких покрытиях (в частности: полиуретановые, эпоксидные, акриловые).

НПЦ Антикоррозионной Защиты (НПЦАЗ) разработал, запатентовал и производит цинкирующий состав «GALVANOL». Цинковое покрытие на его основе обладает протекторным действием, характерным для других видов цинкования, может использоваться как самостоятельное покрытие, не требует перекрытия финишными слоями.

Покрытие на основе состава «GALVANOL» — это тонкопленочное цинковое покрытие, эффективно защищающее черные металлы от коррозии, обладающее высокими защитными свойствами, высокой адгезией к металлическим поверхностям.

Цинкирующий состав «ГАЛЬВАНОЛ» предназначен для антикоррозионной защиты наружных и внутренних поверхностей промышленного оборудования и металлических конструкций.

Покрытие на основе состава «ГАЛЬВАНОЛ» обеспечивает одновременно активную (катодную) и пассивную (барьерную) защиту от коррозии.

Цинкирующий состав «ГАЛЬВАНОЛ» можно применять в таких областях, как промышленное и гражданское строительство, транспортное строительство, нефтегазовый комплекс, энергетика, объекты железных дорог и метрополитена, портовые и гидросооружения, автотранспорт.

Оборудование и материалы

Нанесение гальванических покрытий на различные металлы требует использования соответствующего оборудования и расходных материалов. Для хромирования, цинкования, а также для покрытия обрабатываемых деталей другими металлами используется однотипное гальваническое оборудование. Различия при выполнении таких процессов будут заключаться только в составе используемого электролита, его температуре и других режимах выполнения обработки.

Обработка металла методом гальваники выполняется с использованием такого оборудования, как:

• гальванические ванны, в которые заливается электролитический раствор, помещаются аноды и обрабатываемое изделие;
• источник постоянного тока, оснащенный регулятором выходного напряжения;
• нагревательное устройство, при помощи которого электролитический раствор доводят до требуемой рабочей температуры.

Гальваническая ванна с механизмом покачивания

Для выполнения гальваники также необходимы анодные пластины, которые могут быть изготовлены из различных металлов. Назначение таких пластин состоит не только в подаче электрического тока в электролит, а также в равномерном распределении тока по поверхности обрабатываемого изделия, но и в том, чтобы восполнять убыль наносимого на деталь металла, активно расходуемого из состава электролита.

Различные виды гальванических покрытий наносятся с использованием электролитических растворов с разным химическим составом. Для приготовления таких растворов применяются опасные химические вещества, поэтому храниться они должны в герметичных стеклянных емкостях с притертыми крышками. Все химические реагенты, из которых готовится электролитический раствор для гальваники, должны отмеряться в точных количествах, поэтому для выполнения такой процедуры необходимо использовать электронные весы.

Ручная линия гальванопластики драгоценных металлов

Любая линия для выполнения гальваники металлов или простейшее гальваническое оборудование должны устанавливаться в помещениях, оснащенных эффективной вентиляционной системой. Необходимо также очень ответственно отнестись к личной безопасности специалиста, обслуживающего оборудование для гальваники. Все работы, связанные с гальваникой, надо выполнять в респираторе и защитных очках, в плотных резиновых перчатках, клеенчатом фартуке и обуви, способной защитить кожу ног от ожогов. Если этот процесс выполняется в домашних условиях, при этом вы еще в полной мере не знаете, что такое гальванизация, то следует заранее внимательно изучить специальную литературу или посмотреть обучающее видео на эту тему.

Цены на горячее цинкование

Цена на услугу горячего цинкования зависит от многих факторов. На стоимость влияет размер и конфигурация детали, вид изделия, объем заказа. В стандартную цену входят все операции по подготовке к цинкованию, цинкование, сушка. Если требуется прожечь технологические отверстия, либо приварить специальные «ушки», на которых изделия будут закреплены, оплата взимается дополнительно.

При цинковании труб, фактором, определяющим цену, является диаметр стенки трубного проката и объем заказа. Чем толщина стенки меньше – тем большим будет расход цинка на выполнение заказа, и тем цена будет выше.

Стоимость оцинковки мелких деталей, легких, но габаритных, со сложной конфигурацией (наличием полостей, углов, карманов и пр.) зачастую оговаривается отдельно. Горячее цинкование сетки обойдет дороже, чем простые металлоконструкции, от 30 тыс.

Особенности выполнения работ в домашних условиях

Благодаря простоте методики и отсутствию особых условий, цинкование металла своими руками выполнить легче, чем воспользоваться другими вариантами обработки металла. При подготовке состава следует учесть, что он представляет собой не обычную краску, а, скорее, разновидность жидкого цинка. А её хранение выполняется в двух формах – в виде цинкового порошка и жидкого связующего компонента.

Лестницы на второй этаж в частном доме своими руками. — здесь больше полезной информации.

Следует учесть, что перед цинкованием материал сначала разводят, а затем тщательно перемешивают до получения однородной массы, что позволяет избежать расслоения двухкомпонентного вещества.

Также обязательно учитывается, что прочность получившегося покрытия во многом зависит от его подготовки. Аккуратно выполненная механическая зачистка металла и последующее обезжиривание позволяют увеличить эксплуатационный срок защитного слоя в несколько раз. А нанесение специальных составов не в один, а в 2–3 слоя обеспечит защиту на протяжении, минимум, 10 лет без необходимости дополнительной обработки.

Вас заинтересует эта статья — Как выбрать входную металлическую дверь в квартиру?

При работе в домашних условиях рекомендуется наносить слои с промежутком не меньше 30 минут – но и не больше часа. Температура окружающей среды должна быть в пределах 5–40 градусов, что позволяет выполнять работы практически в любое время года, на улице или в помещении.

Если цинкование происходит внутри постройки (гаража или мастерской), следует обеспечить хорошее проветривание. А перед тем как наносить на оцинкованное покрытие финишную отделку и лаки желательно выдержать не меньше 24 часов, обеспечивая окончательное схватывание состава.

Правильно выполненное холодное цинкование в домашних условиях позволяет получить защиту металлической поверхности не хуже, чем результат фабричной обработки металлоконструкции. Для этого следует соблюдать все условия процесса. Хотя они и так простые по сравнению с другими методиками. А внешний вид защищаемого металла получается вполне эффектным, даже если исполнитель работ никогда не занимался цинкованием раньше.

Узнать больше о холодном цинковании металла можно на http://spektrlkm.ru/

Обоснование применения защитных цинковых покрытий

Для стальных конструкций, изделий и материалов горячее цинкование признано, как технология имеющая наилучшее соотношение между производственными затратами и уровнем надежности защитного покрытия. Толщина слоя цинка может быть в пределах 30-100 мкм (в большинстве случаев 40-60 мкм).

Продолжительный практический опыт эксплуатации оцинкованных изделий показал, что горячее цинкование может обеспечить защиту от коррозии:

• в агрессивных условиях промышленной эксплуатации до 55 лет;
• в жарких и влажных тропиках до 70 лет;
• в обычных условиях на открытом воздухе до 85 лет.

В нашей стране контроль и требования к защите от коррозии методом нанесения цинковых покрытий определяются ГОСТ 9.307-89.