Как металл покрыть цинком – технология, альтернативные способы и чем отличаются, дефекты покрытия и причины, процесс обработки метизов и других деталей

Цинкование металла: технология и методы

Для защиты металла от коррозии создано множество методов и способов. Суть их заключается в том, что на поверхность металла наносится специальное вещество. На конечном этапе образуется тонкая пленка. Она препятствует попаданию влаги, кислорода, а также агрессивных веществ на поверхность. Среди данных методов выделяют цинкование металла. Оно является наиболее действенным.

Общие сведения

Как говорилось ранее, цинкование металла — это процесс нанесения на поверхность изделия специального вещества.

Такие растворы создаются на основе цинка, который является наиболее подходящим исходным материалом. Он предотвращает коррозию, а также защищает поверхность от воздействия агрессивных веществ. Обработанный лист обладает рядом преимуществ:

• увеличивается прочность изделия;
• устойчивость к различным температурам;
• не подвергается воздействию агрессивных веществ;
• увеличивается срок службы изделия;
• изделие не подвергается окислению.

Технологическая основа

Цинкование металла является популярной процедурой во всем мире. Данный процесс заключается в том, что на стальную поверхность наносится специальный цинковый раствор. После этого образуется тонкая пленка, которая и выполняет защитные функции, то есть предотвращает коррозию. Коррозия меняет структуру металла и приводит изделие в непригодность.

Как ржавеет?

Как говорилось ранее, на изделия воздействуют влага, а также кислород и агрессивные вещества.

Их молекулы попадают в глубокую структуру металла, что приводит к появлению ржавчины. В результате на поверхности появляются дыры. Такой процесс может происходить долгое время. Чтобы замедлить процесс окисления, применяют цинковый раствор.

Этапы

Цинкование металла заключается в покрытии защитной цинковой пленкой различных видов изделий. Чтобы произвести данную процедуру, необходимо иметь специальное оборудование. Каждый элемент устройства не должен подвергаться воздействию влаги и агрессивных веществ. Процесс цинкования разделяется на такие этапы:

1. Подготовительный. В первую очередь необходимо привести в порядок изделие. Его поверхность нужно очистить от различных веществ, а затем обезжирить ее. Далее происходит процесс травления. Металлическое изделие опускают в емкость с кислой средой. Как правило, используют раствор серной кислоты. Благодаря травлению металла на поверхности возникает оксидная пленка. А значит, цинковый раствор будет держаться дольше. В конечной стадии с изделия убирают остатки кислоты и просушивают.
2. Процесс цинкования. Данный этап заключается в том, что на подготовленную поверхность наносится раствор. Чтобы его изготовить, необходимо расплавить цинк в специальной ванне под действием высокой температуры. Когда раствор готов, в ванную погружают металлическое изделие и выдерживают несколько минут.
3. Сушка изделия. Оцинкованное изделие сушится при комнатной температуре.

Процесс цинкования металлических изделий происходит в специальных ваннах.

При необходимости они оснащаются розетками. Несмотря на значительные их объемы, в них проводится также и обработка большого количества мелких изделий. Таким образом, оборудование для цинкования металла и метизов могут иметь не только мелкие, но и крупные размеры.

Основные методы обработки

Наиболее популярным способом защиты металлических изделий от коррозии является цинкование. Существуют различные способы данного процесса. Каждый из них применяется для определенного типа металла. Некоторые виды могут вступать в реакцию с цинком. Существует четыре вида обработки: горячий, холодный, термодиффузионный, гальванический. Рассмотрим каждый вид более подробно.

Горячий

Покрытие изделий таким способом является популярным во многих странах. Его главными положительными свойствами является высокое качество, а также долгий срок эксплуатации. Поэтому такой способ стал одним из лучших. Существует также и ряд отрицательных свойств. В первую очередь, метод не является экологически безопасным, так как на стадии подготовки и цинкования используется множество химических веществ. Кроме того, при горячей обработке возникает существенная трудность. Необходимо поддерживать температуру цинка в пределах от 500 до 5000ºС. Для поддержания такого уровня нагрева затрачивается много электроэнергии. Горячее цинкования металла в домашних условиях — довольно сложный процесс.

Технологически процесс разделяется на два этапа. Это подготовка и цинкование металла. На первом этапе занимаются подготовкой металлического изделия. Ее поверхность необходимо обезжирить и очистить от мусора. После этого происходит травление, промывка и просушка.

Данные операции прописаны в нормативной документации.

Чтобы покрыть цинком деталь, необходимо погрузить ее в специальную ванну. В ней находится специальный раствор, который предотвращает появление коррозии. Способы закрепления металла при горячем цинковании могут быть различными. Они зависят от вида и формы изделия. Такая технология применяется во многих отраслях производства. К примеру, для изготовления оцинкованной проволоки, труб и т. д.

После применения к ним горячего метода изделия имеют долгий срок эксплуатации, то есть надежно защищены от коррозии. Единственной трудностью являются ванны. Для обработки больших деталей необходимо найти ванну соответствующих объемов, что довольно трудно. Такая особенность сказывается на затратах. Где производят горячее цинкование металла? Курск, Москва, Челябинск, Ярославль – это лишь малый перечень городов, где различные компании предлагает данную услугу. Зачастую они работают именно с крупными объемами.

Данный метод применяется в том случае, когда необходима обработка гладкой поверхности. Технология цинкования металла гальваническим способом основана на закреплении вещества на поверхности изделия за счет электрохимического воздействия. Такой способ подходит абсолютно для всех типов металла. Изделие получает равномерное блестящее покрытие. Это происходит благодаря слиянию покрытия металла и цинка.

На данное взаимодействие влияет наличие на поверхности различного мусора или других пленок. Поэтому перед началом процедуры следует заняться очисткой. При массовом производстве за этим тяжело следить, поэтому цинкование может быть некачественным.

Гальванический способ основан на погружении металлического изделия в ванну, где находится раствор электролита. К детали подсоединяется источник тока. В этом случае возникает процесс электролиза. Ему подвергается цинк, который и покрывает металлическую деталь.

Плюсы

Главным положительным качеством является внешний вид изделия — поверхность ровная и блестящая. Однако есть и существенный недостаток. Перед сливом раствора, который находился в ванной, необходимо очищать ее от цинка. При данном методе образуется большое количество отходов, которые наносят вред окружающей среде. Поэтому необходимо приобрести специальное дорогостоящее оборудование. Оно будет выделять цинк из раствора. Поэтому такой метод является одним из самых дорогостоящих.

Как сделать цинкование металла в домашних условиях?

Данную процедуру применяют многие мастера, когда необходимо обработать мелкие детали. Для начала необходимо найти подходящую емкость и изготовить электролит. Процедуру проводят в хорошо проветриваемом помещении и в защитной одежде, так как частицы электролита могут нанести вред человеку. при попадании их на кожу возможен химический ожог. Для приготовления берут воду, сернистый цинк, магний и уксус. Готовый концентрат нужно процедить. Далее металлическая деталь опускается в емкость и готовится анодное изделие. К маленькому куску цинка крепится медный провод, который подключается к электросети. Изделие опускается в электролит и начинается процесс обработки. После этого металлическую деталь сушат. Гальваническое цинкование металла в домашних условиях выполнить довольно легко.

Особенности холодного способа

На протяжении последних лет данный метод получил широкое распространение. Суть его заключается в том, что металлическое изделие окрашивается специальными веществами, которые содержат цинк. Такой метод не требует особых навыков. Однако есть и недостатки: готовые оцинковочные изделия подвергаются механическим воздействиям. Кроме того, необходимо постоянно осуществлять наблюдение за техническим персоналом, который готовит раствор и выполняет работу. Как говорилось ранее, данный способ довольно прост. Поэтому оборудование для холодного цинкования металла не требуется. Работа должна выполняться в соответствии с санитарно-гигиеническими правилами. При помощи этого метода обрабатываются трубы, а также изделия, которые находятся в закрепленном варианте. Для этого необходимо подготовить раствор и нанести его на изделие при помощи кисточки или валика. Единственное оборудование для холодного цинкования металла, которое используется — это распылитель. Он помогает добраться до недоступных мест и выполнить покраску равномерно и качественно. Среди недостатков многие пользователи отмечают низкую надежность.

Технология термодиффузионного цинкования

Данным методом пользуются достаточно давно, но он популярен и в наши дни.

Впервые его применили в Англии в конце XIX века. Изобретение стало известным благодаря известному ученому Шерарду. Однако данный метод быстро забыли, заменив его на другой. Его возрождение приходится на конец ХХ века. Технология термодиффузионного метода заключается в том, что поверхность металлического изделия обрабатывается цинком, находящимся в паровом состоянии. Для этого его необходимо нагреть до 2500ºС. Процесс выполняется в закрытой емкости при наличии в ней цинксодержащей смеси и металлических элементов. Технология проведения данной процедуры определяется не только отечественными, но и импортными нормативными документами.

Термодиффузионное цинкование выполняют в том случае, когда необходимо достичь толщины в 20 мкм. Технологический процесс схож с горячим методом цинкования. Однако различия тоже есть. Подготовленное изделие опускается в барабанную печь, где за счет вращающихся сил происходит обработка. Данный процесс выполняется за 3 часа работы данного оборудования. При помощи его окрашиваются различные мелкие детали, такие как шайбы и шурупы.

В отличие от горячего метода, нанесение цинкового опыления происходит равномерно по всей поверхности.

Заключение

Данный процесс помогает защитить различные металлические детали от коррозии, влаги, а также агрессивных веществ. Существует 4 технологических вида цинкования. Каждый из них имеет свои особенности и подходит для определенного типа металла. Несовместимость таких компонентов приведет к некачественному окрашиванию и, как следствие, к снижению прочности готового изделия. Цинкование происходит в специальных ваннах или барабанных печах. Однако процесс можно произвести и в домашних условиях. Для этого нужно приобрести расходные материалы. Работа выполняется в проветриваемом помещении в специальной защитной одежде, так как некоторые компоненты причиняют вред человеческому организму.

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

Мы часто слышим и видим в рекламе, что если уж защищать металлы от коррозии, то только с помощью цинка. Но, не все знают — почему именно цинк? Что же дает металлам цинковое покрытие – расскажем в этой статье.
 

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 и образует на поверхности непрочную, рыхлую пленку, она постепенно и прекращается 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.1 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 выдержат 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: [email protected]

Цинкование металла своими руками – подходящие способы

Автор perminoviv На чтение 4 мин. Опубликовано 04.05.2017

Большинство металлов страдает от коррозии. Способов их защиты от действия ржавчины – довольно много: механические, электрохимические и химические. Наиболее актуальной технологией является цинкование. Сам цинк – это стабильный и прочный металл, максимально стойкий к коррозии, благодаря пленке, которую он образует на поверхности при взаимодействии с кислородом.

Технология нанесения защитного цинкового покрытия довольно проста, поэтому цинкование металла своими руками вполне реальное решение при желании сэкономить и умении что-то делать самостоятельно.

 

Главными плюсами цинкования являются приемлемая цена и эффективность результата. Процедуру можно выполнять несколькими способами. Сегодня известны следующие виды цинкования металла:

• Термодиффузионная методика. Этот способ нанесения покрытия выполняется на специальном оборудовании с использованием насыщенной смеси. Защитный слой образуется на поверхности металла посредством диффузии железа и цинка при высокой температуре. Метод позволяет формировать покрытия до 50 мкм и больше. Цинковый слой надежен, не слоиться не растрескивается, стоек к механическим ударам.
• Холодный способ нанесения. Эта технология максимально проста и доступна, потому что мало чем отличается от обычной покраски. На поверхности кистью, валиком или тампоном наносится грунт, 90% которого – это цинк.
• Гальванический способ. Этот способ является лучшим относительно эстетичности покрытия. Толщина слоя может быть до 40 мкм. Методика классифицируется, как электрохимическая. Процесс осуществляется переходом частиц цинка с зарядами на поверхность изделия.
• Оцинковка по горячей методике. Этот способ максимально востребован, поскольку покрытие получается стойким. Но горячая оцинковка – затратный и вредный метод. Процедура заключается в погружении изделия в резервуар с горячим цинком, температура которого может достигать 4,5 тысячи градусов С. Подготовка деталей осуществляется с помощью химических процессов.
• Газотермическое нанесение цинка. Оцинковка изделия осуществляется напылением. Преимущественно используется для крупных партий изделий или плоскостей со значительной площадью. В процессе распыляется проволока или цинк-порошок в расплавленном виде. В результате формируется пористое покрытие, которое дополнительно обрабатывают ЛКМ.

Выбор варианта оцинковки металла в домашних условиях напрямую зависит от того, какие параметры защиты необходимы. Первый из них – толщина, от этого зависит продолжительность процедуры и температурный режим. Цинкование можно выполнять одним из методов, или комплексно.  

Суть метода

Каким бы способом ни наносилась защита, суть его в том, что на металлическую поверхность, нестойкую к воздействию агрессивных факторов, наносится слой, способный предотвратить пагубные воздействия. Оцинковка своими руками или на производственной площадке – это формирование на изделии цинкового сплошного покрытия, которое, взаимодействуя с кислородом, образует прочную пленку. Именно она и защищает материалы от коррозии.

Область применения

Термодиффузионный, горячий, гальванический и газотермические методы нанесения цинка на поверхность металлических изделий преимущественно используются в промышленной сфере. Оцинковку деталей в домашних условиях проще всего выполнять холодным способом. Доступен и гальванический Термодиффузионный метод применим для мелких изделий и крепежных деталей. Горячая и газо-термическая технология оправдывает себя при формировании защитного покрытия на изделиях в больших промышленных масштабах.

Преимущества и недостатки

Теоретически покрытие цинком в домашних условиях металлических деталей возможно любым способом, но вопрос в другом — насколько целесообразен тот или иной метод при самостоятельном выполнении работ. Но цинковые покрытия максимально популярны, поскольку имеют следующие преимущества:

• они формируют надежную защиту металла от пагубного воздействия коррозии;
• внешний вид изделий эстетичен, поэтому многие дизайнерские элементы конструкций покрывают цинком: мебельная фурнитура, интерьерные детали автомобилей и другое;
• цинковое покрытие экологичное, безвредно для здоровья человека и показывает лучшие защитные параметры в сравнении с другими материалами.

Есть и недостатки. Они зависят от метода нанесения. Горячее и холодное нанесения имеют небольшую надежность, может отслаиваться и трескаться.

Способы, подходящие для самостоятельного цинкования

Если перед вами стоит вопрос, как самому оцинковать металл, решений может быть только два: либо по гальванической технологии, либо холодным способом:

• Гальваническое нанесение выполняется с помощью зарядного устройства или обычного автомобильного аккумулятора. Главное, чтобы их параметры соответствовали таким значениям: от 6 до 12 В, от 2 до 6 А. Электролитом может послужить раствор соли цинка, аккумуляторный электролит или детская соска. Емкость может быть стеклянной или из винипласта. Деталь очищается и обезжиривается, а затем погружается в раствор. Электрод должен быть сопоставим с площадью покрытия. Процедура длится в среднем 40 минут.
• Холодное нанесение осуществляется кистью, тампоном или валиком. Материалы для покраски продаются в магазинах. Они представляют собой цинковый порошок и связующее вещество. Их размешивают в указанных в инструкции пропорциях, и наносят на поверхность.

Главное, что должен понимать мастер, решивший выполнить оцинковку самостоятельно, что в домашних условиях невозможно создать надежное и долговременное покрытие, поэтому следует контролировать отреставрированный участок. И при необходимости выполнять процедуру снова.

Оцинковка металла своими руками: основные способы

Металлические изделия во время эксплуатации подвергаются коррозии. В качестве защиты от этого проводится оцинковка металла. Технология подобной обработки в домашних условиях вполне доступна. Важно правильно подобрать подходящий вариант обработки.

Что собой представляет цинкование

Все металлические элементы подвергаются в той или иной степени коррозийным процессам. Без этого не обойтись. И данный процесс можно только отсрочить. Именно с этой целью и используют обработку цинком. Такой выбор вещества не случайный. Выбор сделан на основе характеристик двух компонентов: стали и цинка. Цинк обладает более электроотрицательным зарядом, нежели сталь. При нанесении на металлические изделия цинкового покрытия между металлом и цинком образуется гальваническая связь. За счет этого под воздействием внешних факторов окружающей среды в реакцию вступает цинк. Химические реакции с участием стали замедляются. И так будет продолжаться до тех пор, пока цинковое покрытие не разрушится полностью.

В тех случаях, когда цинковое покрытие распадается, защита продолжает действовать. Связано это с тем, что цинк вступает в реакцию с кислородом воздуха. В результате химических процессов образуется гидроксид цинка. А данное вещество также обладает защитными свойствами. Таким образом, оцинковка металла продолжает работать.

Способы цинкования

Цинкование металлических изделий является наиболее популярным способом борьбы с коррозией. Это обусловлено соотношением высокого показателя в результате испытаний и доступной стоимостью. Применяются следующие способы оцинковки металла:

• холодная;
• горячая;
• гальваническая;
• термодиффузионная;
• газотермическая.

Чтобы выбрать для себя наиболее подходящий вариант, необходимо сначала проанализировать условия, в которых будет эксплуатироваться изделие в будущем. Качество цинкования зависит от толщины покрытия, времени и температуры защиты. Оцинковка металла своими руками возможна только двумя способами: холодным и гальваническим. Стоит отметить, что долговечность обработанной таким образом детали будет зависеть от условий эксплуатации. Цинковый слой легко подвергается механическим воздействиям.

Горячий способ

Горячая оцинковка металла является наиболее практичным вариантом. Для обработки поверхности изделия используются химические реагенты. С их помощью металл подготавливают к основной части процесса. Именно из-за этого возникает экологическая проблема. Для проведения процесса используют расправленный цинк. Подготовленное изделие просто опускают в ванну с расплавленным цинком.

Для проведения данного процесса требуется специальное оборудование. Поэтому данный способ не подходит для того, чтобы оцинковать металл в домашних условиях.

Термодиффузионный метод

Оцинковка металла данным способом предполагает проникновение атомов цинка в структуру металлического изделия с образованием железоцинкового сплава со сложной структурой. Весь процесс происходит при очень высоких температурах. При температуре более 2600 градусов цинк переходит в газообразное состояние. Замкнутое пространство, где расположены металлические изделия, заполняют цинксодержащим порошком. Подходит способ для нанесения слоя, толщина которого превышает 15 мкм. Полученное защитное покрытие по устойчивости можно сравнить со слоем, нанесенным горячим методом. Из-за необходимости создания определенных условий метод не подходит для самостоятельной реализации.

Газотермический способ

При данном способе цинк, находящийся в форме порошка, потоком воздуха распыляют по поверхности металлических изделий. Перед распылением вещество расплавляется за счет высокой температуры и уже в таком состоянии опускается на детали. Оцинковка металла подобным способом характерна для тех случаев, когда изделия из металла обладают большими габаритами.

Особенностью способа является то, что защитный слой обладает большим количеством пор. Для их заполнения изделие покрывается лакокрасочными материалами. Этот слой из двух материалов способен сохраняться в течение 30 лет. Данный способ нельзя реализовать в домашних условиях.

Существует также цинкование холодное. Оцинковка металла таким способом подразумевает нанесение на металлическое изделие цинка в виде краски. Производители предлагают широкий выбор данных средств. И основные показатели составов (к примеру, массовая доля цинка в веществе) могут сильно отличаться друг от друга. Становится понятно, что эффект от обработки также будет разным.

Средства для цинкования обладают рядом особенностей. Одни требуют высокого качества подготовки изделия. Вторые обладают невысокими адгезионными способностями, из-за чего после высыхания начинают отслаиваться. Третьи после нанесения покрываются «паутинкой» из трещин. Четвертые могут работать совместно только с растворителями конкретного вида. Пятые требуют нанесения специального оборудования.

Данное средство является двухкомпонентным. Поэтому перед нанесением два вещества (порошок и связующее) необходимо смешать между собой. Делают это в соотношении 3 к 1 или 1 к 1. Весь процесс должен проводиться только в определенных условиях. Температура воздуха должна быть положительной и находиться в пределах от 5 до 40 градусов. При этом влажность воздуха составляет от 30 до 98%. Помещение, в котором осуществляется процесс, должно обладать хорошей вентиляцией. После работы оно должно быть тщательно проветрено. Средство наносится в два слоя с интервалом примерно в 30 минут. Спустя сутки изделие можно покрывать лакокрасочными составами. При проведении цинкования необходимо соблюдать правила техники безопасности. Все работы проводятся с использованием средств индивидуальной защиты.

Гальванический метод

Оцинковка металла в домашних условиях может проводиться гальваническим способом. Для этого изначально изделие необходимо очистить. После этого деталь опускается на несколько секунд (от 2 до 10) в серную кислоту. После этого изделие промывается в воде. На этом подготовка к анодированию считается завершенной. Для установки под цинкование необходимо выбирать посуду из инертных материалов, к примеру, стекла. Тара подбирается таким образом, чтобы туда вмещалась деталь с закрепленным на ней электродом.

Источником тока будет зарядное устройство на 6-12 В и 2-6 А. Далее подготавливается электролит – раствор любой соли, растворяемой в воде. На практике лучше брать соль цинка. Можно взять разведенную серную кислоту (как в аккумуляторе) и добавить туда цинк. В результате химической реакции кислота превратится в нерастворимую соль и выпадет в осадок. А цинк останется в растворе. Осадок нужно удалить, просто процедив раствор.

Цинковый электрод делают из кусочка цинка, закрепленного на медной проволоке. От зарядного устройства «минус» подводят к детали, а «плюс» – к цинку. Таким образом, цинковый электрод растворится, а все атомы цинка осядут на детали.

Заключение

Оцинковка металла в домашних условиях – вполне реальный процесс. Для его осуществления потребуется приобрести некоторые материалы. К примеру, краску на основе цинка для холодного способа или кусочек цинка для гальванического. Кстати, цинк можно приобрести в любом пункте приема металлолома.

Цинкование металла – всё о процессе и особенностях цинкования металлоконструкций + Видео

Цинкование металла — это способ защиты от коррозии и окисления посредством нанесения на материал тонкого слоя цинка. Большинство металлов имеет общее свойство — реагировать с кислородом, который находится в воздухе, создавая при этом на своей поверхности тонкую защитную пленку оксидов.

1 Горячее цинкование

Этот защитный барьер не позволяет кислороду проникать вглубь металла, в результате чего окисление прекращается. Железо также соединяется с кислородом, но оксид железа и сопутствующий ему гидроксид, который возникает при наличии в воздухе влаги, занимают объем больший, чем первоначальное железо. Вследствие этого пленка на поверхности металла начинает разрушаться, открывая доступ кислороду в нижележащие слои железа.

Для предотвращения данного необратимого процесса поверхность защищаемых конструкций подвергают цинкованию. Этот простой процесс позволяет надежно защитить железные изделия от физического и химического воздействия.

Защита поверхности конструкций

Рекомендуем ознакомиться

Процесс цинкования поверхностей может производиться разными способами. Рассмотрим самые распространенные из них — горячее, гальваническое, термодиффузионное, холодное и ламельное (цинк-ламельное).

Осуществляется путем погружения обрабатываемых материалов в расплавленный цинк с дальнейшим удалением излишков металла методом центрифугирования. Предварительно подготовленные и протравленные заготовки погружают в керамическую ванну с расплавом цинка, после чего их вынимают и удаляют лишний металл в центрифуге.

Погружение материалов в расплавленный цинк

Используется в основном для метизов и мелких деталей, так как процесс покрытия происходит во вращающемся барабане, сквозь который пропускают расплав с температурой около 460°С. Горячее цинкование металлоконструкций считается первым в истории — оно было открыто в 1742 году французским физиком и химиком Полем Жаком Малуэном. Патент на открытие получен в 1836 году французом Станисласом Сорелем. Горячее цинкование обеспечивает достаточно длительную защиту железа от внешних воздействий: минимальный срок надежной защиты составляет 65 лет в агрессивных промышленных условиях.

2 Гальваническое цинкование

При цинковании стали с помощью данного процесса детали погружаются в специальный электролитический раствор. К деталям присоединяют катод от источника постоянного тока, а в раствор опускают цинковую болванку либо листовой цинк, подсоединенный к аноду. Ионы металла в электролите начинают двигаться от металлического цинка до покрываемой детали, где оседают тонким слоем. Таким способом можно одновременно покрыть ровным слоем цинка большое количество деталей разнообразной формы и размера. Еще одно преимущество — низкая стоимость и высокая скорость. К недостаткам относят слабую адгезию между металлом и покрытием, вследствие чего изделия слабо переносят физические нагрузки и значительные деформации. Гальванической обработкой производят цинкование труб, листового железа, металлоконструкций, крепежных элементов.

Гальваническая обработка изделий

Для данного способа защиты используют несколько типов электролитов — кислые, щелочные цианистые и нецианистые. Недостатки щелочного нецианистого способа — потребность его нагрева до 60-70°С, тогда как цианистый электролит, хотя и более опасен для окружающей среды, создает ровное покрытие при нормальной температуре. Щелочное цинкование — одно из самых распространенных в современной промышленности.

3 Термодиффузионное цинкование

Данный метод — один из самых молодых и перспективных способов защиты металла от коррозии. Его суть в том, что под действием высокой температуры порошкообразные частицы цинка взаимодействуют с железом, в результате чего происходит спекание дух компонентов с образованием промежуточного диффузного слоя, в котором осуществляется взаимопроникновение железа и цинка друг в друга. В итоге возникает надежный защитный слой, который отлично противостоит коррозии, механической нагрузке и проникновению агрессивных веществ внутрь изделия. Диффузионное покрытие составляет до трети общей толщины слоя и обеспечивает хорошую адгезию материалов.

Данный метод имеет очень много преимуществ перед другими:

1. Диффузионный слой покрывает всю поверхность изделия, даже места резьбовых соединений, мелкие структурные элементы и маркировку. Обрабатываемая поверхность имеет высокий класс чистоты.
2. Адгезия цинка и железа максимальна, если сравнивать ее с другими методами оцинковки.
3. Толщина слоя цинка может быть практически любой и зависит только от времени, которое деталь проводит в печи.
4. Благодаря тому, что отсутствует необходимость предварительной кислотной протравки, металлическое изделие не теряет своих механических свойств, тогда как при других методах цинкования детали часто становятся хрупкими.
5. Благодаря тому, что весь процесс происходит в закрытых емкостях, метод отличается высокой экологичностью и отсутствием вредных выбросов.
6. Себестоимость термодиффузионного цинкования значительно ниже благодаря тому, что оно требует низких затрат энергии, рабочей площади и человеческой силы.

Термодиффузионное цинкование

Метод термической диффузии, как и любые другие процессы цинкования, обладает и некоторыми недостатками:

1. Обработанная поверхность не имеет блестящего декоративного вида, но, поскольку она предназначена в первую очередь для промышленных предприятий, данным недостатком можно пренебречь.
2. При произведении обработки нужно внимательно следить за соблюдением всех правил безопасности и герметичностью системы, так как цинковая пыль, задействованная в технологическом процессе, опасна для здоровья людей.

Для цинкования данным методом необходимо следующее оборудование:

• электрическая печь с вертикальной загрузочной камерой;
• цилиндр из нержавеющей стали, в который производится загрузка металлических изделий и цинковой шихты, так называемая реторта;
• механизм для опускания, подъема и вращения цилиндра.

Оборудование для данного метода

Обработка изделий происходит следующим образом: в камеру нагревательной печи опускается реторта с предварительно загруженными в нее обрабатываемыми изделиями и цинковой шихтой. Благодаря электрическим элементам содержание цилиндра нагревается до температуры от 400 до 470°С, после чего вращением шихта распределяется по поверхности изделий. Таким способом осуществляется цинкование труб, железных и стальных деталей и метизов.

Все процессы производятся согласно ГОСТ Р 9.316 «Покрытия термодиффузионные цинковые».

4 Холодное цинкование металла

Данный тип обработки поверхности можно отнести к самым простым способам цинкования, для выполнения которого не нужно использовать сложное оборудование и нагрев до высокой температуры.

Нанесение специального состава из цинкового порошка

На предварительно очищенную поверхность металла с помощью распылителя наносят специальный состав, который на 98% состоит из цинкового порошка и на 2% — из связующих веществ. Холодное цинкование дает надежную защиту, но обработанная поверхность не будет обладать металлическим блеском, что легко решается нанесением любого лакокрасочного покрытия. При нанесении цинкового состава холодным методом изделия из металла не поддаются нагреву, что сохраняет все их механические свойства. Покрытие можно наносить как на отдельные детали, так и на готовое изделие, в результате чего надежно обрабатываются все стыки, сварные швы, внутренние поверхности и другие структурные элементы.

5 Цинк-ламельное покрытие

Является промежуточным звеном между собственно цинкованием и лакокрасочным покрытием, обладая преимуществами обеих поверхностей — устойчивостью к коррозии и однородностью. Ламельное покрытие состоит из мельчайших чешуек цинка и алюминия, которые связаны между собой органическим или неорганическим связующим компонентом.

Нанесение защитного материала производится методом окунания заготовок в суспензию, которая состоит из 10% алюминия, 70% цинка и 20% связующих веществ. Второй способ — распыление аналогичного по составу вещества на детали, после чего ламельное покрытие сушат при температуре около 240°С до полного затвердевания.

Распыление защитного материала

Данное покрытие обладает небольшой толщиной, что позволяет использовать его для защиты деталей, которые используются в автомобилестроении. Ламельное покрытие может состоять из нескольких нанесенных поочередно слоев, каждый из которых будет иметь другие свойства. Например, нижний слой обеспечивает главную защиту от коррозии, средний — механическое сопротивление, верхний — декоративный — отвечает за внешний вид металлических изделий и их окраску.

Основные недостатки метода — некоторая хрупкость нанесенного покрытия по сравнению с процессами термодиффузного и горячего цинкования, так как не создается интерметаллический переходной слой между железом и цинком.

6 Заключение по теме

Химическое, физическое и электрохимическое цинкование позволяет защитить поверхность металлических изделий от коррозии, повысить их эксплуатационные и декоративные свойства.

Защита металлических изделий от коррозии

Качественно нанесенная защита имеет небольшую толщину, которая практически не изменяет линейные параметры продукции.

Современные способы оцинковки направлены на повышение качества процесса с одновременным понижением затрат на производство. Наиболее передовой метод — термодиффузионный, в данный момент он активно развивается, а в будущем займет нишу процессов обработки промышленных изделий, так как при высокой продуктивности требует минимума площади, энергии и обслуживающего персонала.

Покрытие металла цинком — ООО «ЭЦМ»

Современные промышленные методы защиты внешнего металлического покрытия от коррозии довольно дорогостоящие, при этом почти все из них не обеспечивают длительной защиты. В свою очередь, анодные формы покрытия получили большую популярность благодаря своему электродному потенциалу, который имеет более низкий показатель, нежели у самого защищаемого металла. Особым преимуществом такого метода является не только повышенная устойчивость к формированию коррозии, но также защита от других электрохимических воздействий (высокой температуры или резких климатических перепадов). Наиболее распространенная на данный момент форма покрытия металла цинком — это холодная или горячая обкатка в цинковой ванной.

В каких случаях используют процедуру горячего цинкования

Свою популярность на рынке данный метод получил за счет довольно низкой стоимости и отменных защитных качеств, которые получает материал. Покрытие металла цинком доступно на рынке в различных формах — это может быть химическое осаждение, диффузия, испарение в вакууме, электроосаждение и т.д. Однако горячее цинкование является наиболее популярным и доступным, ведь с помощью данной методики можно обработать детали любого размера и сложности исполнения.

Говоря и преимуществах использования такого материала как цинк, стоит выделить несколько наиболее важных достоинств:

1. работа с любым видом деталей и металлов, главное — правильно подготовить поверхность для контакта с цинковой защитной прослойкой;
2. сварные швы можно оцинковать при необходимости сразу на месте производства, что очень удобно для большинства заказчиков оптовой продукции;
3. большой интервал температур, какие может выдерживать защитное покрытие;
4. цинкосодержащий слой возможно с легкостью покрасить в нужный вам оттенок с помощью лакокрасочных материалов без вреда для защитных показателей;
5. само защитное покрытие никак не влияет на характеристики металла, при этом обеспечивает хорошую эластичность и устойчивость к различным деформациям.

Главное при любой процедуре нанесения цинкового защитного покрытия помнить о химических свойствах цинка, ведь сам по себе сплав не вступит в реакцию с неочищенной металлической поверхностью. Именно поэтому больше всего внимание при покрытии металла цинком уделяется именно подготовительным работам, которые иногда занимают больше времени, чем само нанесения защитного слоя.

Гальваническое цинкование: виды и характеристики электролитов

При комнатной температуре цинк почти не реагирует с химическими элементами, при нагреве более +225°С скорость окисления критически возрастает. По мере увеличения толщины коррозионной пленки окислительные процессы замедляются. Гальваническое цинкование защищает от коррозии изделия из железа, никеля, меди и прочих металлов.

Виды и технологии цинкования

В настоящее время антикоррозионное цинкование производится несколькими способами. Конкретный метод выбирается с учетом назначения и размеров деталей и технологических возможностей предприятия и наличия оборудования.

1. Холодное цинкование. Процесс покрытия осуществляется в результате электрохимических реакций, адгезия обеспечивается за счет молекулярного притяжения. Для защиты от коррозии поверхности покрываются специальными красками большим процентным содержанием высокодисперсного цинка. Наиболее простотой и доступный метод, имеет широкое распространение во время изготовления товаров народного потребления и металлоконструкций быстровозводимых зданий.
2. Горячее цинкование. По частоте использования располагается на втором месте среди всех способов, а по качеству покрытия занимает лидирующие позиции. Недостатки – большие энергетические потери, вредное влияние на окружающую среду. Подготовленные детали погружаются в специальные ванны с расплавленным цинком, после выдержки вынимаются и оставляются в подвешенном состоянии для удаления излишков и остывания.
3. Гальваническое цинкование. Технические параметры отвечают требованиям ГОСТ301-86, толщина покрытия до 30 мкм. Во время процесса цинк переходит из анода на поверхность изделия, для придания заданных свойств для покрытия применяются различные по химическому составу электролиты. Недостаток метода – сложность очистки технологических составов.
4. Газо-термическое цинкование. Один из сложных методов, цинк расплавляется в нагретом газовом потоке и направляется на поверхность обрабатываемых деталей. Используется для обработки элементов промышленного назначения с большими линейными размерами. Осадки пористые, для увеличения защиты от коррозионных процессов требуется дополнительное покрытие слоя цинка.
5. Термодиффузионное цинкование. Один из разновидностей горячего цинкования. Покрытие происходит за счет проникновения атомов цинка в сталь, образуется сложная структура железоцинкового сплава. Преимущества: детали обрабатываются в замкнутых пространствах, что минимизирует вредное воздействие на окружающую среду, покрытие ровное без микропор, толщина нанесения цинкового покрытия колеблется в широких пределах.

Скорость коррозии гальванического цинкования и кадмирования

На сегодняшний день для цинкования используется до 40% общей добычи металла, это наиболее используемый метод антикоррозионной защиты металлических поверхностей. В связи с тем, что потенциал цинка отрицательнее, чем имеет сталь, чугун и железо, защита происходит электрохимическим путем. При воздействии летучих продуктов синтетических смол, олиф и хлоридсодержащих углеводородов покрытия гальванического цинкования быстро разрушаются.

Используемая толщина цинкования

Для увеличения коррозионной стойкости после цинкования изделий выполняется специальная химическая дополнительная обработка в растворах хромовой или фосфорной кислоты.

Сравнительная характеристика применяемых электролитов

Для гальванического цинкования применяются простые и сложные электролиты. К первым относятся хлоридные, сульфатные, борфторидные и прочие. Ко вторым относятся аммонийные, цианидные, аминонокомплексные и цинкатные электролиты, для улучшения могут добавляться различные добавки и присадки. Цинкование гальваническое в простых электролитах происходит при довольно низкой поляризации катода, в сложных электролитах поляризация имеет значительные величины. Осадки цинкования в кислых растворах с крупнокристаллической структурой. Качество улучшается после введения различных добавок. В сложных электролитах покрытие мелкокристаллическое, плотное, имеет повышенные эксплуатационные показатели. Конкретный способ цинкования подбирается с учетом условий эксплуатации изделий и технических возможностей предприятия.

Низкие показатели рассеивающей способности простых электролитов ограничивают цинкование деталей со сложными геометрическими формами. Осаждение цинка из сложных растворов происходит при высокой рассеивающей способности, они дают равномерное покрытие на сложных поверхностях.
Кислые (простые) электролитыДля процесса требуется специальное оборудование гальванического цинкования, ванны изготавливаются из устойчивых пластиков, размеры ванн регламентируются государственными стандартами, при желании заказчика могут корректироваться с учетом особенностей производственных помещений. В зависимости от того, какие размеры и планировку имеет цех гальваники, предусматривается возможность монтажа линий или отдельных рабочих зон для гальванического цинкования.

1. Сульфатные электролиты. Главный компонент – сульфат цинка, оптимальная концентрация не менее 200 мг/л. Для непрерывно двигающихся деталей цинкования концентрация может повышаться до 700 мг/л. Сульфатные растворы просты в работе, нетоксичны, отличаются высоким выходом по току. За счет этих показателей цинкование гальваническое в сульфатных электролитах получило широкое распространение во время обработки деталей простой конструкции. Для стабилизации кислотности в состав добавляются специальные добавки.

Режим цинкования и состав хлоридных электролитов

Первый электролит применяется для цинкования во вращающихся установках, второй для гальванического цинкования с блестящими покрытиями, третий для покрытия цинком листового проката и проволоки.

2. Хлоридные электролиты для гальванического цинкования. Несмотря на высокую проводимость по току применяются намного реже. Причина – получить химически чистый хлорид цинка технологически трудно, а в остальных марках соли присутствует большое количество недопустимых примесей.

Режим цинкования и состав хлоридных электролитов

3. Борфторидные электролиты цинкования. Главный компонент – борфторид свинца, для повышения показателей электропроводности добавляются соли натрия, структура поверхности улучшается за счет добавок состав ПВА. На выход по току большое влияние оказывает режим работы оборудования. Нанесение цинкового покрытия должно производиться при температуре +20°С. Масса цинка зависит от времени осаждения и концентрации раствора.

Режим цинкования и состав борфторидных электролитов.

Цианидные электролиты для гальванического цинкования
Большое влияние на качество осадков оказывает режим работы гальванических ванн. Температурные параметры электрохимических процессов контролируются автоматических, процентное содержание цинка проверяется по окончании каждой рабочей смены. Добавление в растворы органических веществ позволяет получать блестящее гальваническое цинкование. Работы на оборудовании разбиваются на отдельные этапы, соблюдение рекомендованных параметров каждого из них обеспечивает надлежащее качество покрытий.

Состав цианидных электролитов для промышленного оборудования

Раствор цианида натрия готовится отдельно при обязательном соблюдении правил техники безопасности производства работ на промышленном оборудовании. После подготовки цианида натрия в раствор небольшими порциями при постоянном перемешивании вводится гидроксид натрия. На завершающем этапе приготовления электролит разводится дистиллированной водой до получения расчетной концентрации цинка. Цинкование гальваническое в растворе производит значительно меньше примесей, при необходимости они удаляются электрохимическим путем по мере накопления.
Цинкатные электролитыПринципы гальванического цинкования в цинкатных электролитах отличаются по показателям плотности тока. Диссоциация компонентов происходит ступенчато, для осаждения необходимы высокие значения катодной поляризации. Поверхность изделия имеет губчатую структуру и темный цвет из-за микрочастиц, появляющихся за счет электрохимического растворения в щелочной среде цинковых анодов. Для устранения проблемы в раствор добавляются соединения четырехвалентного олова. Допускается в тех же целях использовать трилон Б, полиэтиленполиамин и др. Добавки дают возможность получать более полное цинкование гальваническое при увеличенных параметрах плотности тока.

Состав и режим цинкатных электролитов

1. Хлораммонийные электролиты. За счет высокой катодной поляризации и электропроводности достигается оптимальная рассеивающая способность. Цинкование гальваническое получается гладким и блестящим, покрытия равномерные на сложных профилях. Оборудование не требует дополнительных механизмов перемешивания раствора, для стабилизации показателей кислотности используются буферные добавки. Для получения блеска во время гальванического цинкования применяются блескообразователи. В промышленности широко применяются хлораммонийно-уротропные электролиты, для депассивации анодов добавляется ацетат аммония.

Состав и режимы хлораммонийных электролитов для гальванического цинкования

2. Аминокомплексные электролиты для гальванического цинкования. Получают за счет добавки к хлораммонийным различных органических соединений, имеют высокую поляризацию цинка. Осадки мелкокристаллические, при использовании специальных дополнительных компонентов блестящие. Оборудование для производства работ обыкновенное,

Состав электролитов для гальванического цинкования с использованием аминокомплексных соединений

3. Пирофосфатные электролиты для гальванического цинкования. Для оборудования технологических линий применяются емкости из пластиков, подготовка деталей производится в отдельных ваннах. В результате химического взаимодействия исходных компонентов выпадает осадок пирофосфата цинка, в дальнейшем он растворяется с образованием комплексных соединений цинка.

Состав пирофосфатных электролитов для гальванического цинкования

Для повышения качества и устойчивости цинковых покрытий дополнительно может выполняться финишное осаждение верхнего слоя. Чаще всего в промышленности в этих целях используется хроматирование.

Цинкование в домашних условиях своими руками

Небольшие по размерам изделия можно цинковать своими руками. Для гальванического цинкования применяется простой кислый электролит, приготавливаемый из 200 г сернокислого цинка, 50 г сернокислого аммония, 15 г уксуснокислого натрия. Компоненты растворяются в одном литре воды, температура электролита во время нанесения цинкового покрытия 18 ÷ 25°С, плотность по току 1,5 А/дм².

Оборудование своими руками для цинкования

1 – емкость под электролит. Можно изготовить своими руками из пластиков.

2 – аноды из цинка. Размеры должны отвечать размерам емкости, количество подбирается в зависимости от размещения обрабатываемых деталей.

3 – изделия цинкования. Размеры и количество должны учитывать технические характеристики ванны.

4 – электролит. Раствор приготавливается согласно существующих рекомендаций по химическому составу.

Толщина цинкового покрытия своими руками регулируется временем выдержки, плотностью тока и концентрацией электролита. Цинкование гальваническое должно производиться с соблюдением техники безопасности, размеры оборудования обеспечивать благоприятные параметры процесса.