Технология и методы цинкования металла – предназначение и способы реализации

Несмотря на свою прочность и надежность, металл имеет склонность к коррозии, которая может подточить как самую простую деталь, так и сложную конструкцию. Если не будут предприняты предварительные меры защиты или вовремя не приостановлен разрушающий процесс, то разрастание ржавчины приведет к необратимым последствиям. На поверхности железа появятся язвы, материал станет пористым, ломким и начнет крошиться. Технология и методы цинкования металла позволяют значительно продлить срок эксплуатации изделий и конструктивных элементов. На сегодняшний день существует несколько способов нанесения защитного покрытия, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы.

Предназначение цинкового покрытия

Повышенная влажность является врагом номер один для необработанных стальных деталей, узлов и конструкций. Но если они будут качественно оцинкованы, коррозии металла получится избежать. Дело в том, что защитное покрытие принимает на себя агрессивное воздействие внешних факторов, предохраняя, тем самым, стальную поверхность до тех пор, пока внешний слой цинка полностью не разрушится. Но это не означает, что при незначительном повреждении покрытия сразу же появится ржавчина. В этом случае при непосредственном участии кислорода и влаги начинает происходить химическая реакция, результатом которой становится образование гидроксида цинка, способного обеспечить хорошую защиту металла от коррозионных процессов. Покрытие из цинка становится не только барьером, ограждающим сталь от воздействия влаги и предотвращающим окисление. Оно способно создать и электрохимическую защиту, так как обладает более высоким показателем электроотрицательности по сравнению с железом.

Цинкование относится к разряду наиболее действенных технологий, способных избавить от появления разрушающих процессов коррозии и окисления металла.

Методы цинкования металла

Нанесение цинкового слоя, представляющего собой достаточно тонкую, но прочную пленку, производится разными способами. Причем, работы могут выполняться как на промышленном оборудовании, так и в домашней мастерской. Кустарное производство используется для малозначимых деталей и изделий.

Выбор метода цинкования во многом зависит от эксплуатационных условий, определяющих требуемые технические требования к защитному слою. Его толщина формируется в процессе нанесения цинка - чем короче по времени окажется воздействие рабочей среды, тем тоньше на поверхности металла образуется пленка. Но здесь должна соблюдаться простая истина – для создания долгосрочного покрытия, содержание цинка в нем должно быть больше. Следует учитывать, что защитный слой после нанесения необходимо предохранять от существенных механических воздействий, так как он вполне может разрушиться из-за своей определенной хрупкости.

Технология и методы цинкования металла подразумевают использование следующих способов:

• холодный – обычная окраска;
• горячий;
• газо-термический - напыление;
• гальванический;
• термодиффузионный.

Для создания более значимой защиты нередко применяют несколько видов покрытия. К примеру, поверхности дополнительно окрашивают.

Холодное цинкование

Технологичный, широко используемый способ, максимально простой в реализации, представляет собой обработку стальной поверхности грунтовочным составом, основным компонентом которого является высокодисперсный порошок цинка. Его разводят жидким связующим в пропорции, указанной производителем в сопроводительных документах. Одной из причин популярности данного метода считается возможность нанесения защиты собственными силами, без какого-либо специального оборудования. Требуется лишь кисточка, валик, а при сложной конфигурации поверхностей или трудности доступа к ним – краскопульт.

Готовый слой после холодного цинкования содержит не менее 89% цинка, а в лучшем случае показатель может достигать 93%.

Важным преимуществом рассматриваемого метода является возможность обработки поверхностей уже смонтированных элементов или узлов, а также восстановления разрушенного защитного слоя при ремонтных работах. Холодное цинкование используют, также, на сварных швах и термообработанных деталях. Покрытие выдерживает температурные расширения, оставаясь цельным благодаря своей эластичности. Работать с составом допускается при соблюдении санитарно-гигиенических норм, требующих наличия средств индивидуальной защиты, так как в «холодных» составах имеются органические растворители.

Горячее цинкование

Хотя метод позволяет нанести качественный и долговечный защитный слой, технология не является лидирующей. Процесс требует наличия сложного оборудования он трудозатратен и экологически небезопасен, так как в процессе используются химические реагенты, а цинк находится в расплавленном состоянии.

На первоначальном этапе выполняется подготовка металлических поверхностей:

• механическая очистка;
• химическое обезжиривание;
• кислотная обработка в целях травления с последующей промывкой;
• флюсование;
• просушивание.

Затем детали и узлы помещают в ванну с горячим цинком, где происходит формирование тонкой защитной пленки, в состав которой, кроме основного компонента, входит еще и железо. В ходе дальнейшей принудительной сушки посредством сжатого воздуха, жидкий цинк равномерно распределяется по металлической поверхности и застывает. При этом никаких подтеков не остается, так как излишки с поверхности металла чудесным образом удаляются.

Существенный минус горячего цинкования заключается в ограничении размеров обрабатываемых изделий, связанном с габаритами рабочей емкости.

Газо-термическое напыление

На стальные листы, крупногабаритные изделия, детали и объемные узлы цинковое покрытие наносится по технологии напыления. Сухая смесь при нагреве в специальном горелочном аппарате расправляется и тут же посредством газовой среды под напором выносится на обрабатываемую поверхность. Частички цинка с силой ударяются о металл и расплющиваются, принимая форму чешуек. Слой получается пористым, поэтому требуется его дополнительная окраска.

Гальваническое цинкование

В результате электрохимического воздействия происходит формирование исключительно гладкого, тонкого и надежного покрытия металла. Декоративность готовых изделий обеспечивается равномерностью цинкового слоя, а его высокая степень адгезии со сталью – процессами, происходящими на молекулярном уровне. Но даже они не смогут исправить ситуацию, если после предварительной подготовки на поверхностях останутся, все же, жировые пленки различного происхождения.

Гальваническая технология предоставляет возможность регулирования толщины цинкового слоя.

По технологии, вместе с металлическими изделиями в электролитический раствор опускаются пластины из цинка. Одни подключаются к положительному, а другие – к отрицательному электрическому полюсу. В процессе формирования защитного слоя молекулы цинка отрываются от поверхности пластин, устремляясь к стали, на которой оседают, образуя качественное, однородное покрытие.

Недостатком гальванического цинкования является его высокий уровень себестоимости, а также необходимость тщательной очистки использованного электролитического раствора. Лишь после этого его допускается сливать в техническую канализацию.

Термодиффузионный метод

Хотя технология была разработана почти сто лет назад, активно ее начали использовать лишь в конце прошлого века. Стальное изделие помещают в термобокс, где под действием высокой температуры находящийся внутри порошкообразный цинк начинает менять свое физическое состояние, превращаясь в газ. В результате диффузии молекулы цинка проникают в поверхностный слой стали, что содействует образованию защитного слоя.

К преимуществам термодиффузионного цинкования относится:

• экологичность процесса;
• высокие защитные показатели готового слоя;
• герметичность создаваемой пленки;
• возможность обработки изделий сложной формы;
• отсутствие требований по утилизации вредных отходов производства.

Недостатком данного метода является не слишком эстетичный вид поверхности цинкового слоя, заключающийся в тусклости, неоднородности и грязно-сером цвете. Также, процесс термодиффузионного цинкования отличается низкой производительностью и небезопасностью для здоровья людей. Цинковая пыль, несмотря на прохождение рабочего цикла в термобоксе, все же попадает в окружающий воздух.

По материалам сайта http://spektrlkm.ru