Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Отличие горячего и холодного цинкования

1 Особенности защитных цинковых покрытий

Цинкование – самый распространенный способ защиты железа поверхностной металлизацией от атмосферной коррозии. Для этих целей расходуется около 40 % от общего объема мировой годовой добычи цинка. Цинкование получило широкое распространение благодаря анодному характеру создаваемой из цинка защиты.

Значение электрохимического потенциала цинка составляет – 0,763 В, что меньше такого же параметра для черных металлов (железа, стали, чугуна), поэтому он защищает последние от коррозии электрохимическим способом. Причем защитные свойства покрытий из цинка проявляются даже в случае незначительной их толщины и при наличии обнаженных участков, пор. Известно много примеров протекторного характера защиты цинком непокрытых им, оголенных фрагментов стальных изделий (например, обрезанные проволока в поперечном сечении и края оцинкованного листового железа, резьба гайки без покрытия, навинченной на оцинкованный болт).

Анодный характер взаимодействия цинкового покрытия с сталью и внешней средой в ряде случаев может смениться на катодный и тогда коррозионные процессы в железе происходят очень интенсивно. Подобное наблюдается, например, при воздействии на оцинкованные изделия горячей воды, нагретой до 70 °С и выше (в автоклавах, котельных установках).

Сам цинк, принимая «удар» на себя от воздействия внешней среды, защищается следующим образом: при окислении этого металла на его поверхности образуется тонкая плотная оксидная пленка, препятствующая проникновению кислорода дальше вглубь цинка. Благодаря этому его окисление останавливается. У железа образующиеся при окислении оксиды имеют объем больший, чем первоначальный металл, и поэтому пленка из них сразу разрушается, становится рыхлой и пропускает кислород к неокисленному материалу. Так возникает ржавчина.

У цинковых покрытий химическая стойкость снижается при воздействии на них летучих продуктов, которые выделяются при старении следующих органических материалов:

  • олифы;
  • синтетических смол;
  • хлорированных углеводородов.

Покрытия подвержены легкому разрушению, если они контактируют или находятся в закрытом объеме с промасленными или свежеокрашенными деталями.

Условия приема оцинкованных металлических отходов

В некоторых пунктах приема черных металлов для вторичной переработки можно увидеть явно заниженные расценки на оцинкованную сталь. Поэтому внимательно выбирайте место для сдачи металлических отходов, наша компания обычно делает самые лучшие предложения. В качестве дополнительных услуг мы готовы предложить выполнение демонтажных работ и вывоз крупных партий лома специализированным транспортом компании.

Оцинкованный лом категории 3А в отдельных случаях может приниматься по более высокой стоимости, чем обычный черный. Однако крупные балки, швеллера, круги и т.п. встречаются довольно редко. Поэтому найти правильное для обеих сторон решение всегда возможно.

Схема реализации гальванического покрытия

Процессы гальванизации впервые начал изучать русский физик Борис Якоби в 1836 году. Помещая различные металлы через электролитические солевые растворы, он наблюдал, как они распадались на ионы с отрицательными и положительными зарядами. Первые оседали на аноде, а вторые – на катоде (его роль в гальванике играют металлы, которые нуждаются в защите).

Перед нанесением гальванического покрытия поверхности должны быть правильно подготовлены.

Для очищения и обезжиривания металлов существуют специальные средства, которые не вызывают их коррозии. Составы на основе органических растворителей, к примеру, Очиститель метала MODENGY, обеспечивают удаление загрязнений любой химической природы – нефтепродуктов, силиконов, консервационных средств, адсорбированных пленок газов и др. Такие средства не вредят экологии, испаряются быстро и без остатка.

Гальваническое покрытие выделяет все недостатки поверхности, поэтому на ней не должно быть сколов, царапин, раковин. В связи с этим подготовка деталей к гальванизации в большинстве случаев не ограничивается их очисткой и обезжириванием, а включает также механические методы обработки (например, пескоструйный способ, шлифовку наждачной бумаги или с помощью специальных паст).

Схема реализации гальванического покрытия металла достаточно проста.

В емкость с раствором электролита помещается очищенная деталь, нуждающаяся в защите. На нее подается отрицательный заряд – таким образом деталь берет на себя роль катода. Металл, который в дальнейшем будет служить покрытием, заряжается положительно и принимает на себя функции анода. Электрическая сеть замыкается, металл анода переносится в среде электролита к отрицательно заряженному изделию (катоду) и создает на нем тонкую защитную пленку.

Это – анодный способ гальванизации. Гальваническая изоляция, полученная таким образом, первой воспринимает разрушительное воздействие коррозии, оставляя металл нетронутым.

В зависимости от вида покрываемых изделий (их размера, конструкции и пр.), а также производственных задач гальванизация проводится разными способами.

Детали больших размеров обрабатываются навесу в объемных ваннах. Более мелкие элементы получают гальваническое покрытие в емкостях барабанного типа – отрицательный заряд в них подается на барабан, вращающийся в электролите. Для обработки очень мелких деталей (например, крепежа) используются колокольные ванны: они медленно вращаются, способствуя равномерному покрытию изделий защитным металлом.

От плотности тока, проходящего через электролит, во многом зависит структура формируемого осадка. Эта величина измеряется как отношение силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.

Необходимо помнить, что при слишком высокой плотности тока образуется большое количество порошковых отложений, негативно влияющих на качество покрытия. Именно поэтому процесс гальванизации требует постоянного контроля.

Слой готового гальванического покрытия может иметь толщину от 6 до 20 мкр – она определяется особенностями участвующих в гальванизации материалов. Уровень адгезии металлического сплава с поверхностями определяется с помощью специальных тестов.

Гальванопластика, гальваностегия, патинирование

Гальванопластикой называют технологию копирования. Суть процессов не отличается от приведенных выше описаний. Однако адгезия снижена, чтобы упростить отделение готового изделия от заготовки.

Гальваностегия – это улучшение механических параметров комбинированного слоя. Хром, например, предотвращает повреждение стальных изделий за счет высокой прочности.

Патинирование применяют для изменения декоративных свойств поверхности. В частности, создают искусственно состаренный внешний вид.

Стрелками отмечены участки, созданные по технологии «радужного» патинирования

Что такое холодное цинкование

Под холодным цинкованием понимают покрытие стальной поверхности цинкосодержащим составом обычным способом нанесения красок, лаков и других материалов. В составе таких покрытий основным компонентом является цинковый порошок, имеющий высокодисперсную структуру.

Цинк, окисляясь при соприкосновении с воздухом и влагой, сначала берет на себя их разрушающее действие, отвлекая от разрушения железа в сплавах, а затем образует прочную пленку, механически препятствующую проникновению влаги и служащую коррозионной защитой металла.

Это интересно: Цинкование кузова легкового автомобиля в домашних условиях: наша точка зрения на вопрос

№1. Общие принципы холодного цинкования

Горячее цинкование позволяет защитить металл от коррозии на ближайшие 40-50 лет, причем никаких дополнительных мер принимать не потребуется. Технологически сложный и затратный процесс в быту заменило холодное цинкование, которое позволяет получить качественное защитное покрытие с минимальными усилиями, но его придется периодически обновлять.

Процесс холодного цинкования напоминает простое окрашивание металлоконструкций, только вместо обычных красок используют цинконаполненные краски (ЦНК). В их состав входит не менее 94% цинка, остальное – связующие добавки. ЦНК не стоит путать с цинкосодержащими красками: в них доля цинка ниже, а плотность состава всегда менее 2,2 кг/л.

Благодаря простоте выполнения холодное цинкование металла осуществляется не только в промышленных условиях, но и в домашних для защиты конструкций любого размера и геометрии.

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.

Горячее цинкование

Сталь цинкуется горячим методом в 2 этапа:

  1. Подготовительные меры.
  2. Процесс цинкования.

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

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

После завершения этапа 1 деталь погружают в специальный резервуар с расплавленным цинком, после чего начинает формироваться тонкий защитный слой из железа и цинка. Далее изделие подвергается продуванию, которое призвано обеспечить полное высыхание изделия, а также удаление лишних образований.

Холодное цинкование

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

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.

Главный недостаток процедуры – высокая стоимость, которая складывается из цен на электроэнергию, состав электролита, оборудование и другие производственные элементы.

Термодиффузионное покрытие цинком

Подготовка самих деталей происходит по стандарту. Термодиффузионный метод, как и другие технологии, обладает рядом положительных и отрицательных черт.

Преимущества:

  • 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.

Недостатки:

  • наличие налета на оцинкованных деталях, отсутствие зеркального блеска;
  • образование цинковой пыли в окружающей среде;
  • средний уровень производительности;
  • цинкование может получиться неравномерным.

Основные преимущества процесса

Способ холодной оцинковки, зародившийся в середине XX века, имеет следующие достоинства:

Технология цинкования

  • простота исполнения, быстрое освоение технологических этапов;
  • легкость организации процесса: не требуются специальные аппараты, сложные и дорогие инструменты;
  • при газодинамическом цинковании и шоопировании создание защиты можно проводить прямо в эксплуатационных условиях;
  • подходит для деталей и готовых изделий любых размеров (в данном случае больше подходит гальваническое, горячее, термодиффузионное цинкование);
  • допустимо местное нанесение для устранения дефектов, повреждений, царапин;
  • нанесение цинкового состава возможно при температурах от -20 до +40 ºC;
  • у детали с холодной оцинковкой долгий срок службы — десятки лет.

А также имеются отличные эксплуатационные результаты (конечно, уступающие показателям диффузионной металлизации):

  • износостойкость;
  • способность защитной пленки цинка к самовосстановлению;
  • хорошее сцепление с основным металлом;
  • термическая устойчивость;
  • высокая атмосферостойкость;
  • стойкость к сырой нефти и светлым нефтепродуктам, смазочным материалам, растворителям.

Диффузионная металлизация стали

Составы, используемые для холодного цинкования металла

Они могут быть одно-, двух- и трехкомпонентными. Предпочтение часто отдается готовым к применению материалам, хотя выбор зависит от целого ряда факторов.

Состав холодного цинкования металла — характеристика

Сходные с керамическими, составы на силикатном связующем, великолепные в эксплуатации, по определенным критериям уступают смесям со связующим органической природы.

Так, холодный цинк с органикой демонстрирует достаточную скорость отвердения при низких температуре и влажности, лучшую адгезию к существующим покрытиям (ценно при ремонте).

Получили распространение системы покрытий, комбинирующие слои цинка на разных связующих или соединяющие несколько слоев на одном и том же связующем, органического происхождения.

Главным требованием к связующим элементам при холодном цинковании является способность застывать, образуя гидроизоляционную систему для частиц цинка.

Эффективность протекторной защиты цинкнаполненных покрытий прямо пропорциональна проценту содержания в них цинка. В антикоррозионных композициях на неорганической основе используется от 75% цинка, в составах с органическим связующим элементом – от 85% и свыше 90%. Меньшее содержание цинка определяется меньшим размером его частиц.

Выдающейся разработкой российских ученых (Научно-Производственный Центр Антикоррозионной Защиты, г. Москва) является однокомпонентный состав «Гальванол».

Популярные методы

Существует много эффективных химических способов выполнения цинкования, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В любом случае созданное покрытие будет служить долго, если не подвергать его механическим воздействиям и правильно выбрать толщину защитного слоя с учетом особенностей эксплуатации изделий.

Особенности холодного цинкования

Горячий метод

Данный способ цинкования является одним из самых эффективных. После проведения подобной обработки удается создать надежное покрытие, которое надолго остается на поверхности металлических изделий. Недостатком горячего метода является его вредность для окружающей среды.

Для выполнения данной обработки необходимо придерживаться следующей технологии:

Этапы горячего цинкования

  • подготовка. Поверхность металла обезжиривают, проводят травление;
  • после выполнения подготовительных процедур деталь промывают и высушивают;
  • изделий из металла опускают в емкость с цинковым раствором.

Такой метод цинкования не подходит для обработки больших по площади деталей и требует определенной подготовки, поиска подходящих емкостей.

Холодный метод

Данный метод обработки подразумевает окраску металлоизделий специальными смесями. Они содержат в составе цинк, что позволяет в кратчайшие сроки сформировать на поверхности надежное покрытие. Наносят такую краску обычным способом – валиком, кистью, краскопультом. Такой метод обработки идеален для деталей, которые невозможно покрыть защитным слоем обычным горячим цинкованием.

Предназначение холодного цинкования

Гальваническое цинкование

Схема гальванического цинкования

Такое цинкование в домашних условиях проводится с применением электрохимических воздействий на металл. При его выполнении на поверхности металла образуется тонкая защитная пленка, которая эффективно защищает металл от внешнего негативного воздействия.

Для обработки изделие помещают в специальную емкость, где находится цинковая пластина. После этого подводится электричество. Именно оно переносит частицы цинка с пластин на поверхность обрабатываемых изделий.

Основным недостатком данного метода называют его дороговизну. Также в процессе обработки металла остаются опасные яды, которые требуют специальной утилизации.

Термодиффузионное цинкование

При выполнении термодиффузионного цинкования создается среда, которая характеризуется наличием высоких температурных показателей. Примерно при +2600°С цинк расщепляется на мелкие частицы, которые оседают на поверхности металлических изделий. Основным преимуществом данного метода цинкования является то, что в результате его выполнения образуется особенно толстый защитный слой.

Преимущества термодиффузионного цинкования

Процесс нанесения защитного покрытия на изделия из металла осуществляется в специальной камере закрытого типа. Вначале на поверхность детали наносится порошковый цинк, после чего она подвергается нагреву. Данная технология применяется исключительно в промышленных условиях. Дома ее использовать очень сложно, дорого и небезопасно.

Преимуществом термодиффузионного цинкования называют его безопасность для окружающей среды. Создаваемое покрытие имеет значительную толщину, что обеспечивает отличные защитные качества.

Газотермическое цинкование

Нанесение цинка осуществляется при помощи интенсивного газового потока. После выполнения подобной обработки поверхность обязательно окрашивают. Несмотря на особенности подобной технологии, она обеспечивает высокое качество и долгий срок службы обрабатываемых деталей.

Особенности цинковой краски

Любая цинконаполненная краска содержит в своем составе цинковую пудру и связующий компонент. Зачастую такие краски обладают токопроводностью, благодаря высокому уровню содержания цинка и специальному связующему компоненту.

Данный материал способен обеспечить двойную защиту металла от коррозии:

  • Катодную, так как покрытие является анодом, по отношению к окрашенному металлу;
  • Барьерную, как в случае с обычными красками.

Надо сказать, что верхний барьерный слой, ко всему прочему, еще и защищает цинковое покрытие от механических повреждений. Это позволяет увеличить срок его эксплуатации и надежность.

Покрытая холодным цинкованием металлическая труба

Достоинства краски

Кроме того, цинкосодержащая краска обладает и другими некоторыми достоинствами:

  • В отличие от горячего цинкования, позволяет на месте оцинковывать сварные швы;
  • Обеспечивает легкость сварки конструкций, которые покрыты холодным цинкованием;
  • Легко наносится;
  • Поврежденный участок можно подкрасить. К примеру, если покрытие повредилось во время транспортировки или монтажа.
  • Обладает эластичностью. Благодаря этому, покрытие выдерживает термические расширения и механическую деформацию.
  • Обладает высокой совместимостью практически со всеми лакокрасочными материалами. Поэтому может использоваться в качестве грунта под последующую декоративную покраску.
  • Нанести состав можно самостоятельно любым инструментом – кистью, валиком для покраски, методом окунания или распылением.
  • Холодное цинкование коррозирует гораздо медленнее, чем нанесенный горячим способом цинк.
  • Доступная цена на материал.

Холодное цинкование металлоконструкции

Область применения

Краска холодный цинк, как правило, применяется для покраски черного металла, эксплуатируемого в условиях открытой атмосферы умеренного, холодного, морского или тропического климата.

В частности, холодное цинкование используют для долгосрочной защиты от коррозии:

  • Мостов и гидротехнических сооружений;
  • Строительных металлоконструкций;
  • Судовых конструкций;
  • Портов;
  • Емкостного и насосного оборудования;
  • Эстакад;
  • Цистерн;
  • Резервуаров;
  • Хранилищ;
  • Металлических труб;
  • Газопроводов;
  • Опор ЛЭП;
  • Сельхозтехники;
  • Тоннелей;
  • Нефтепроводов и пр.

Конечно, краска с цинком может использоваться и в бытовых целях. К примеру, ею можно окрасить радиаторы отопления или водопроводные трубы.

Как уже было сказано выше, состав можно применять в качестве грунта или как самостоятельное покрытие. В первом случае наносится 1-2 слоя состава, во втором – 2-3 слоя.

Обработка поверхности пескоструйкой

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации