Цинковое покрытие металла: виды цинкования металла, их преимущества и недостатки

04.02.202328.11.2022 alexxlab 0 Комментариев

Содержание

Что дает металлам цинковое покрытие? Как цинк защищает от коррозии?

Цинкование – самый эффективный метод защиты

Цинкование – это покрытие различных металлических поверхностей слоем цинка с целью защиты от коррозии. То, что именно цинкование является наиболее эффективным методом в борьбе с ржавчиной выяснили давно, более 200 лет назад. При проведении исследований различных методов именно цинкование показывало самые долгосрочные результаты – более 50 лет металлы, покрытые слоем цинка, не ржавеют.

С тех пор специалисты в области антикоррозии применяют цинкование различными способами. Изначально это было горячее цинкование, затем гальваническое, диффузионное, газодинамическое. Но в 80-х годах XX века произошел определенный прорыв в этой области, появился новый метод – холодное цинкование.

Холодное цинкование – наиболее удобный, экономичный и долговечный способ нанесения цинкового покрытия. Он заключается в покрытии подготовленной поверхности металла составом с очень высоким (96-98%) содержанием цинка, а так же различных добавок. Наносить состав для холодного цинкования можно с помощью обычной кисти или валика прямо на месте эксплуатации конструкции, то есть ее не нужно никуда отвозить. Результатом такой защиты является отсутствие коррозии на протяжении 25-50 лет, причем металлы под защитой холодного цинкования коррозируют в 3 раза медленнее, чем защищенные другими способами, несмотря на тот же цинк в составе (по проведенным исследованиям Фулмеровского центра

). В чем же секрет?

Как работает покрытие цинком?

Железо при взаимодействии с влагой и кислородом окисляется. При этом на поверхности образуется непрочная, рыхлая пленка, которая постепенно превращается в ржавчину. Такая ненадежная защита продолжает пропускать влагу и кислород вглубь железа и разрушать его. Но цинк, олово и алюминий при взаимодействии с влагой и кислородом образуют прочную пленку, не пропускающую разрушения дальше. Именно поэтому с помощью тонкого слоя этих металлов защищают другие металлы, более подверженные коррозии.

Цинк выделяется среди этой группы прочных металлов тем, что обеспечивает дальнейшую защиту от влаги и кислорода даже при повреждении покрытия, в то время как защита олова или алюминия при нарушении целостности слоя слабеет или даже начинает способствовать коррозии.

Цинк защищает металлы сразу двумя способами — барьерным (пассивным) и катодным (также называемым активным, протекторным или электрохимическим).

Катодная защита подразумевает, что цинк при нанесении на железо образует с ним гальваническую пару, в которой железо — менее активный металл, а цинк — более активный. При контакте с влагой и кислородом цинк-анод вступает в реакцию первым, жертвует свои электроны на борьбу с коррозией, а железо — катод принимает электроны, защищается и остается практически не тронутым ржавчиной. Защитный процесс продолжается до полного истощения слоя цинка.Одного слоя в 40-60 мкм хватает на 10-25 лет.

Сразу 2 способа защиты, которые сменяют друг друга, очень пригождаются металлам с первого дня эксплуатации.

Дело в том, что любое покрытие составом не герметично на 100%, а имеет дефекты и поры. Цинковое покрытие также может пропускать некоторое количество кислорода на начальном этапе использования. Именно тогда оно защищает металлы от ржавчины протекторным или электрохимическим способом. В процессе эксплуатации происходит уплотнение структуры покрытия, полное растворение цинковых соединений и вступает в силу барьерная защита, как при горячем цинковании. Если целостность покрытия будет нарушена (царапины, механические повреждения, разъедание химикатами), то за работу снова возьмется катодная защита.

Не просто цинк – или почему холодное цинкование защищает дольше?

На практике, цинковое покрытие – самое надежное и долговечное. Однако, одно цинковое покрытие, другому рознь. Вы можете приобрести краску с цинком, правильно ее нанести, но защита не прослужит десятки лет. Потому что цинк, добавленный в краску, не будет работать таким способом. Такую длительную защиту (25-50 лет) дают только составы для холодного цинкования.

Почему же холодное цинкование долговечнее других цинковых способов обработки?

Холодное цинкование обеспечивает те же защитные характеристики, как и другие методы, например, горячее цинкование. Но, в отличие от них гораздо проще наносится на месте эксплуатации конструкций, меньше стоит и дольше служит.

В составах для холодного цинкования содержится 96 и более % цинка, чистотой 99,995%. То есть почти на 100% без примесей! А чем выше концентрация цинка и его чистота – тем дольше прослужит покрытие. Именно это позволяет «холодному» покрытию коррозировать максимально медленно, по сравнению с другими методами оцинковки. Частицы цинка в составе защищены смолами – это еще повышает защитные характеристики покрытия. Кроме того, минимальный размер частиц (от 12-15 мкм, до 3-5 мкм в разных составах) и их овальная форма образуют прочное электрохимическое соединение с металлом. Благодаря этому, даже царапины и повреждения на поверхности покрытия не приводят к его отслаиванию, сохраняя отличную адгезию.

Так могут только активные покрытия с катодной защитой. А просто покрытия, в которых добавлен цинк – так не могут.

Даже такой проверенный метод цинкования, как горячий, немного уступает холодному цинкованию. Потому что при горячем цинковании используются составы с содержанием цинка 80-85% с чистотой до 98%. Смолы, защищающие цинк, там отсутствуют, так как не выдерживают нагрева до 400°С и все равно потеряют защитные свойства. К тому же, не каждую конструкцию можно разобрать, перевезти и поместить в горячую ванну с цинком.

Сколько прослужит цинковая защита, нанесенная холодным способом?

Сроки действия покрытий, нанесенных методом холодного цинкования, отличаются в зависимости от условий эксплуатации и толщины слоя, а так же от степени очистки поверхности металла. Загрязненная атмосфера, влияние различных химикатов, бензина, солей, щелочей и нефтепродуктов могут незначительно, но ускорить истощение покрытия. Срок действия покрытия, эксплуатируемого на открытом воздухе, всегда меньше, чем более бережное использование внутри помещений.

Сроки, гарантированные производителем для состава холодного цинкования Барьер-цинк:

Зависимость толщины слоя и срока службы покрытия Барьер-цинком:

40 мкм: 7-10 лет;
60 мкм: 10-20 лет;
80 мкм: 14-25 лет;
100 мкм: 18-25 лет;
120 мкм: более 20 лет.

Стоит отметить, что это сроки, которые гарантирует производитель. Реальные сроки службы покрытия в 1,5-2,5 раза превышают гарантийные. К тому же срок службы такого покрытия всегда можно продлить, в любой момент, добавив еще слой и сделав его толще.

На нашем сайте представлены и другие цинкосодержащие грунтовки, обеспечивающие надежную и долговечную защиту металла от коррозии. Например, Барьер-Грунт — однокомпонентный антикоррозийный грунт с цинком для защиты металла в различных средах (почве, воде, атмосфере).

Есть вопросы по выбору состава? Обращайтесь в представительство в вашем городе:

в Санкт-Петербурге: +7 (812) 603-41-53, +7 (921) 927-58-47
в других городах: 8 (800) 707-53-17
e-mail: info@terazinc. ru

Цинковое (Z) покрытие, нанесенное на сталь горячим способом

Цинковое (Z) покрытие, нанесенное на обе стороны горячим способом, продлевает срок службы готовой продукции благодаря защите стали от коррозии.

Помимо защиты в широком диапазоне от Z100 до Z600, непрерывное горячее цинкование гарантирует прочную связь покрытия со сталью. Эти свойства делают цинковое покрытие стали высокопригодным к формованию и эксплуатации в коррозионно-активной среде.

Цинковое покрытие практически полностью (>99%) состоит из цинка, а из-за полного отсутствия свинца в его составе кристаллы или блестки цинка на поверхности металла — мелкие, что придает изделиям приятный внешний вид. Стойкость цинкового покрытия к коррозии прямо пропорциональна его толщине. Срок службы изделий с покрытием Z600 (толщиной 42 мкм с обеих сторон) достигает 80 лет. Поэтому в отдельных сферах применения цинкование готовой продукции партиями можно заменить применением листовой стали с покрытием Z450 или Z600, что значительно упрощает технологическую цепочку.

Цинковое покрытие обеспечивает защиту стали от коррозии даже на открытых участках, включая, например, режущие кромки или места, где покрытие повреждено (царапинами, ударами и т.п.). Крайне низкий коэффициент трения и прочная связь покрытия со сталью препятствуют его отслаиванию, поэтому полная защита от коррозии распространяется и на участки, подвергающиеся сильному механическому воздействию в процессе формования.

Компания SSAB предлагает сталь с цинковым покрытием различной толщины, качества и способа обработки поверхности для разных сфер применения.

Толщина покрытия

Обозначение покрытия	Минимальная общая масса покрытия с обеих сторон (г/м²) *	Ориентировочная толщина покрытия на единицу поверхности, обычно в микронах (мкм)
Z100	100	7
Z140	140	10
Z180	180	13
Z200	200	14
Z225	225	16
Z275	275	20
Z350	350	25
Z450	450	32
Z600	600	42

* По капельному анализу в трех точках

Помимо указанных значений толщины цинкового покрытия по стандарту EN10346:2015, предлагаем разнообразные асимметричные покрытия, покрытия с одинаковым минимальным показателем массы в расчете на поверхность изделия, а также нанесение покрытий по техническим условиям заказчика.

Обработка оцинкованной стали

Формование

В общем и целом, цинковое (Z) покрытие выдерживает интенсивную деформацию благодаря своей пластичности и хорошим фрикционным свойствам. Следовательно, сталь без покрытия и оцинкованную сталь можно подвергать формованию одними и теми же способами без существенного изменения технологических условий. Из-за небольших различий в поверхностных свойствах иногда возникает необходимость внести незначительные изменения, например, в смазку, геометрию инструментов или усилие зажима. К достоинствам металлического покрытия относится и его смазывающее действие, которое эффективно проявляет себя при низком и умеренном поверхностном давлении в процессе формования. Гибочные характеристики оцинкованной листовой стали с массой покрытия до 275 г/м2 можно считать такими же, как у аналогичных сортов стали без покрытия.

Результаты формования стали с металлическим покрытием зависят от таких факторов, как геометрия элементов, марка стали, тип металлического покрытия, толщина, качественные характеристики поверхности и ее защита, а также от инструментов формования.

Сварка

Сталь разных марок с металлическим покрытием можно сваривать различными способами, включая многочисленные разновидности контактной, лазерной и дуговой сварки. Когда рекомендации по сварке соблюдаются, механические свойства сварных швов ничем не отличаются от аналогичных показателей стали без покрытия.

Сталь с металлическим покрытием чаще всего обрабатывается такими способами контактной сварки как, например, точечная сварка, обеспечивающая превосходные результаты. Полезные антикоррозийные свойства покрытия на основе цинка, как правило, локализуются в пределах надлежащим образом выполненной точечной сварки. Из-за пониженного контактного сопротивления стали с металлическим покрытием ее точечная сварка требует чуть повышенного тока и усилия на электродах, по сравнению со сталью без покрытия. Аналогичные образом сварочный ток немного повышается с увеличением толщины покрытия. Поэтому не рекомендуется сваривать сталь с излишне толстым покрытием, которое снижает пригодность материала к сварке и сокращает срок службы сварочных электродов. Сталь с цинково-железным (ZF) покрытием рекомендована к применению при контактной сварке со множеством швов.

Сталь с металлическим покрытием идеально пригодна и для лазерной сварки, отличающейся узкими (всего несколько мм) швами и малым тепловложением. Применение любого способа сварки плавлением диктует необходимость ограничить до минимума площадь подверженного нагреву участка стального листа с металлическим покрытием, а следовательно, и тепловложение. Подобно поверхности с царапинами, участок с узким сварным швом защищен от катодной коррозии благодаря защитным свойствам покрытия на основе цинка. Тем не менее, после сварки участки со сварными швами рекомендуется окрашивать или наносить на них иное подходящее защитное покрытие.

Особое внимание необходимо уделять вентиляции на рабочем месте в силу того, что при сварке стали с покрытием на цинковой основе образуются пары, содержащие окись цинка.

Соединение

Все покрытия на основе цинка пригодны для клеевого соединения при условии, что поверхность приспособлена для нанесения связующего вещества (эпоксидного, акрилового или полиуретанового). Одним из преимуществ клеевого соединения является сохранение антикоррозионных свойств покрытия, которое в области соединения остается практически нетронутым. Чтобы обеспечить прочность клеевого соединения, необходимо тщательно очистить поверхность от малейших следов масел и любого загрязнения. Совместимость поверхности со связующим веществом всегда анализируется в индивидуальном порядке.

Окраска

Придавая готовой продукции нужный цвет, окраска одновременно повышает защиту от коррозии. После прокатки в дрессировочной клети поверхность типа B приобретает качественные характеристики, которые требуются для окраски.

Цинковое покрытие служит хорошей основой для окраски, если его подготовить надлежащим образом, подобрав подходящую краску. Чтобы обеспечить прочную адгезию слоя краски, необходимо тщательно очистить поверхность от малейших следов масел и любого загрязнения. Для повышения прочности адгезии слоя краски, сталь с покрытием на основе цинка можно подвергнуть фосфатированию или другой подходящей предварительной обработке.

Оцинкованная сталь

и оцинкованная сталь: в чем разница? | Сообщения в блоге

Дата публикации: 29 апреля 2021 г. | Категория: Сообщения в блогах, Металлообработка | теги: производство, Материалы, Металлообработка

Влага может нанести ущерб многим изделиям из стали. Например, изделия из углеродистой стали подвержены окислению при воздействии влаги. Когда влага оседает на поверхности изделия из углеродистой стали, она может вызвать химическую реакцию, известную как окисление, которая разъедает материал, из которого оно изготовлено. Для защиты от окисления некоторые изделия изготавливаются либо из оцинкованной, либо из оцинкованной стали.

Что такое оцинкованная сталь?

Оцинкованная сталь относится к стали, обработанной слоем цинка. Он имеет тонкий слой, но сплошной слой цинка на поверхности, защищая, таким образом, стальную основу продукта. Цинк, конечно же, обеспечивает более высокий уровень защиты от окисления по сравнению с необработанной сталью. Цинк, по сути, корродирует со скоростью примерно 1/30 скорости сырой и необработанной стали. Таким образом, оцинкованная сталь естественно устойчива к повреждениям, связанным с окислением, таким как ржавчина и коррозия.

Существуют различные способы изготовления оцинкованной стали. Один из наиболее распространенных методов включает погружение стального изделия в раствор электролита. Раствор электролита содержит частицы цинка, которые прилипают к поверхности стального изделия. На емкость для купания подается электрический ток. При воздействии этого электрического тока частицы цинка притягиваются к поверхности стального изделия.

Что такое оцинкованная сталь?

Оцинкованная сталь, с другой стороны, относится к оцинкованной стали. Как и цинкование, гальванизация — это процесс обработки металла, который защищает его от окисления. Как и при цинковании, гальванизация предполагает использование цинка. Как оцинкованная сталь, так и оцинкованная сталь имеют защитный слой цинка. Внешний слой цинка защищает необработанную сталь от влаги, чтобы она не ржавела и не подвергалась коррозии.

Поскольку и оцинкованная сталь, и оцинкованная сталь содержат цинк, вам может быть интересно, чем они отличаются. Основное отличие состоит в том, что оцинкованная сталь создается с помощью электрического тока, тогда как оцинкованная сталь обычно создается методом горячего погружения. Метод горячего погружения оправдывает свое название тем, что в нем используется нагретый расплавленный цинк. Частицы цинка плавятся в печи. Затем стальной продукт погружают в расплавленный цинк. После извлечения стального изделия ему дают остыть. Охлаждение приведет к затвердеванию частиц цинка с последующим образованием твердого барьера вокруг стального изделия.

В заключение

Оцинкованная сталь и оцинкованная сталь устойчивы к окислению. Они не состоят из открытой стали. Скорее, они имеют слой цинка поверх них. Оцинкованная сталь просто предполагает использование электрического тока, тогда как оцинкованная сталь использует метод горячего погружения.

Теги: производство, Материалы, Металлообработка

Цинковое покрытие (Z) — Горячеоцинкованная сталь

Цинковое покрытие (Z), нанесенное с обеих сторон методом горячего цинкования, продлевает срок службы конечного продукта, защищая сталь от коррозии.

Процесс непрерывного горячего цинкования обеспечивает широкий диапазон защиты от Z100 до Z600 в дополнение к прочному соединению между покрытием и сталью. Благодаря этим свойствам цинковые покрытия хорошо подходят для формирующихся агрессивных сред и агрессивных сред.

Состав цинкового покрытия почти полностью состоит из цинка (>99%) и не содержит свинца, в результате чего получается мелкокристаллический цинковый блесток, отвечающий высоким требованиям к внешнему виду. Коррозионная стойкость, обеспечиваемая цинковым покрытием, прямо пропорциональна толщине покрытия. Покрытие Z600 (42 мкм с обеих сторон) обеспечивает срок службы до 80 лет. Таким образом, в некоторых случаях периодическое цинкование готовых компонентов может быть заменено использованием листовой стали с покрытием Z450 или Z600, что упрощает общую технологическую цепочку.

Из-за расходуемой природы цинка покрытие обеспечивает защиту от коррозии участков открытых стальных поверхностей, таких как режущие кромки и участки, где покрытие повреждено (царапины, удары и т. д.). Полная защита от коррозии также достигается в областях, которые были сильно сформированы, потому что склонность к отслаиванию покрытия с низким коэффициентом трения и прочным сцеплением низкая.

SSAB предлагает цинковые покрытия различной толщины, качества поверхности и обработки поверхности для удовлетворения требований различных областей применения.