Современные способы оцинковки металла

Оцинковка представляет собой процесс, вследствие которого металл покрывается слоем цинка, благодаря чему становится максимально защищенным от коррозии. Метод оцинковки прекрасно подходит не только для ровных поверхностей, но и для металла, имеющего небольшой изгиб.

Основной принцип защиты заключается в том, что преимущественное количество металлов имеют свойства окисления на открытом воздухе, при этом на металле образуется особая пленка, которая и становится основным препятствием для дальнейшего окисления. Но, к сожалению, не все металлы обладают такими способностями, как олово, цинк или алюминий. Железо не способно самостоятельно защитить себя от процесса естественной коррозии, поэтому его необходимо подвергнуть оцинковке.

К основным видам оцинковки относятся следующие способы:

• горячее цинкование;
• холодное цинкование;
• гальваническое цинкование;
• термодиффузное цинкование;
• газодинамическое цинкование;
• шоопирование.

Основные технологии нанесения цинка

Современные способы защиты изделий из металла представляют собой самые разнообразные варианты покрытий. Наиболее известным и популярным способом такой защиты можно назвать метод горячей оцинковки металла. В зависимости от отрасли применения металла могут быть использованы различные методы оцинковки. Оцинковку используют в строительных областях, газодобыче, энергетике, добыче нефти, а также ее переработке, кроме этого, широкое применение она обрела в области сельского хозяйства и автомобилестроении.

Несмотря на то что в метод оцинковки эффективен для большинства конструкций из металла, наиболее частое применение он обрел при защите:

• металлических конструкций и сооружений;
• опор ЛЭП;
• оборудования, которое используется в местах с повышенной влажностью;
• дорожных ограждений.

Широкое применение такого вида обработки объяснить достаточно просто. Главное преимущество – это высокая степень устойчивости к разного рода воздействиям окружающей среды. Кроме этого, оцинковка абсолютно безопасна и достаточно приемлема по цене.

На сегодняшний день процесс оцинковки является максимально качественным и доступным по цене вариантом защиты металла от коррозии не только на открытом воздухе, но и в морской, а также пресной воде или почве. Конечно, в среде с повышенной кислотностью или высоким уровнем щелочи покрытие из цинка значительно снижает свои защитные функции, но все еще обладает наивысшим порогом защиты металла.

Принцип нанесения и основные методы цинкования металла

Процесс покрытия металла заключается в следующем: при помощи погружения в состав, напыления, электроосаждения, химического осаждения, испарения и диффузии.

В начале процедуры холодной оцинковки любое металлическое изделие обрабатывается. Делается это для того, чтобы максимально обезопасить металл от образования пузырьков газа. Выполняется при помощи образования специальных технологических небольших отверстий. Как уже говорилось, существует несколько основных видов нанесения, которые являются оптимальными для разного рода способов последующего применения металлических предметов. Кроме этого, от дальнейшего использования продукта зависит и толщина оцинковки.

Горячий метод цинкования

Горячее цинкование относится к самому часто используемому методу оцинковки металла, поскольку именно оно является максимально эффективным и устойчивым к коррозии. Показатель устойчивости к коррозии методом горячей оцинковки в несколько раз превышает конечный результат, к примеру, метода гальванического нанесения цинка. Современные специалисты всегда несут ответственность за проделанную работу, поэтому обязаны осветить не только положительные моменты, но и возможные негативные последствия. К минусам оцинковки можно отнести следующие отрицательные последствия – это возможная высокая стоимость покрытия, неравномерное распределение цинка по металлу, а также высокий уровень сложности в управлении оборудованием при достижении максимально положительного результата.

Процесс горячей оцинковки представляет собой следующие этапы работы. Необходимое изделие из металла опускают в емкость, где находится расплавленный цинк температурой около 460 градусов Цельсия. На момент процесса оцинковки происходит высокая степень соединения между непосредственно цинком и металлическим предметом. Именно это соединение позволяет повысить срок эксплуатации металлического предмета в среднем на 40-50 лет. Высокий уровень устойчивости достигается даже при условии того, что на предмете может образоваться повреждение металла.

Последовательность этапов горячей оцинковки:

·      обработка изделия (обезжиривание, очистка, травление кислотой, промывка под водой);

·      флюсование (на металлическое изделие наносят слой пленки, которая предотвращает окисление до встречи с цинком);

·      сушка;

·      оцинковка предмета;

·      удаление излишка цинка при помощи вибрации или дренажа;

·      охлаждение изделия на воздухе или при помощи погружения в воду;

·      оценка качества оцинковки металла.

Холодный метод цинкования

В сравнении с методом горячего, термодиффузного и гальванического процесса оцинковки металлов, холодная оцинковка является более простым и минимально трудоемким процессом, который доступен для большинства компаний, занимающихся оцинковкой металлов. Для холодной оцинковки не нужно ни особых реактивов, ни создания специфической атмосферы для работы. А для того чтобы очистить металл предварительно перед процедурой, достаточно стандартной и простой очистки.

При горячем методе оцинковки, как и при холодном, металл соединяется с цинком и образует надежную защиту от воздействия коррозии. Такое покрытие наносится при помощи распыления цинка на металл. К преимуществам холодного покрытия можно отнести не только долговечность использования металла, но и аккуратность, а также внешнюю привлекательность готового изделия. Конечный вид товара не будет иметь приятного металлического блеска, но при этом идеально подойдет под покраску.

Последовательность этапов холодной оцинковки:

·      обработка изделия (обезжирить, очистить, протравить кислотой, промыть под водой);

·      оцинковка предмета;

·      охлаждение изделия на воздухе или при помощи погружения в воду;

·      оценка качества оцинковки металла.

Гальванический метод цинкования

Этот метод производится вследствие электрохимического процесса. Осуществляется он в специальном барабане, при этом по окончании процесса цвет оцинковки может быть как матовым, так и окрашенным в голубой или еще какой-то оттенок. Поскольку толщина покрытия невелика – около 10-20 мкм, такой метод подходит более к декоративному варианту, чем к защитному. Но все-таки гальваническая техника покрытия имеет несколько преимуществ: равномерность покрытия слоя, высокая производительность, блестящее покрытие. К минусам данного вида покрытия можно отнести невысокую степень защиты из-за недостаточного слоя покрытия, а также возможность металла становиться более хрупким при анодировании.

Благодаря привлекательности результата и невысокой себестоимости, такой способ является популярным для защиты крепежа, метизов.

Процесс гальванической оцинковки представляет собой следующие этапы работы. В емкости с электролитом находятся цинк и изделие из металла, к ним подводится электрический ток, под его действием цинк растворяется и его ионы начинают оседать на изделии, после чего получается тонкая пленка, защищающая металл. Толщина такого покрытия – порядка 4-20 мкм. Данный способ, в свою очередь, можно разделить еще на 3: щелочной, кислотный и цианидный. Чаще всего используется процесс в слабокислых электролитах, поскольку он обеспечивает максимально высокую степень защиты, насколько это возможно для указанного метода оцинковки.

Этапы проведения процесса оцинковки:

• очистка металла;
• нанесение покрытия из цинка;
• осветление готового изделия;
• пассивация для стойкости от коррозии и улучшения внешнего вида изделия.

Термодиффузный метод оцинковки

Данный метод производится при температуре от 290 до 400 градусов. Температура устанавливается исходя из марки стали. Если рассматривать горячее цинкование, то этот процесс представляет собой постоянное вращение изделий, остановка которого предусматривается только после завершения всего технологического процесса. Далее, детали проходят пассивацию, что позволяет увеличить устойчивость к коррозии и другим воздействиям окружающей среды. Одновременно с пассивацией проводится и галтовка (при помощи пластмассовых или керамических чипсов), тем самым улучшая внешний вид готового изделия. Пассивация может проводиться один или два раза. Один раз – если далее изделие будет подвергаться покраске или склейке, в остальных случаях ее делают два раза.

Завершающий этап термодиффузного метода включает в себя горячую оцинковку. Эта технология высушивает детали при установке проходного типа. Общее время, которое необходимо для проведений всей процедуры, в среднем составляет от 90 до 180 минут. Точное время всегда зависит от исходного типа смеси, а также мощности всей установки для оцинковки металла.

Как и в других процессах, термодиффузный метод имеет свои плюсы:

• высокая степень устойчивости к коррозии;
• увеличение срока эксплуатации изделия;
• точное покрытие изделия (подходит для покрытия резьбы, маркировки и прочее);
• покрытие обладает высоким уровнем твердости (что существенно отличает его от предыдущих вариантов оцинковки металлических изделий);
• при невысокой температуре насыщения наносить покрытие можно уже на дополнительно обработанные детали термическим путем;
• данная технология может быть использована не только на прямые металлические изделия, но и на пористые, собранные в узлы, а также на детали, созданные благодаря порошковой технологии;
• в сравнении с холодным данный метод дает минимальный адгезионный износ, особенно при покрытии красками, лаками, резиной или пластмассой в дальнейшем;
• предварительная обработка изделий перед термодиффузным покрытием не требует больших затрат;
• иногда толщина покрытия может достигать от 15 до 100 мкм.

Из минусов упомянуть стоит о невысокой производительности, а также невысоком уровне привлекательности конечного результата обработки изделия.

Шоопирование

Шоопирование является еще одним методом обработки. Данный способ не является одним из наиболее часто используемых, но поговорить о нем также стоит. Шоопирование представляет собой обработку металлических изделий при помощи напыления. Напыление производится при помощи пистолета. Пистолет выделяет пыль расплавленного цинка. Минусом данной технологии можно назвать значительное превышение концентрации аэрозоля в месте работы.

Газодинамический метод оцинковки

Процесс оцинковки проводится посредством нанесения сверхзвуковым потоком смеси на изделие абсолютно любой конфигурации. Большим плюсом данного метода можно назвать высокую адгезию. Кроме этого, именно данный вид считается максимально безупречным в своем исполнении, поскольку какой бы ни была исходная поверхность материала, слой оцинковки всегда будет идеально ровным по всей площади покрытия. Тем не менее, данный вариант является менее всего востребованным, поскольку процесс является самым сложным и трудоемким в сравнении с указанными ранее методами.

Преимущества оцинковки

Оцинкованная сталь всегда более устойчива к воздействию коррозии, а также любым другим воздействиям окружающей среды. В среднем срок использования оцинкованных изделий составляет 40-50 лет, что на порядок выше, нежели у изделий, не прошедших процесс оцинковки. Оцинкованные изделия пользуются спросом при процессе строительства, монтаже, возведении транспортных, а также промышленных объектов.