Обработка цинка: Как цинк защищает металл от коррозии: свойства антикоррозийного цинкового покрытия

Как цинк защищает металл от коррозии: свойства антикоррозийного цинкового покрытия

Металлобаза Стилпрофф предлагает антикоррозийное покрытие цинком листового металла разных сортов. Мы оказываем услуги по изготовлению и профессиональной обработке металлопроката для частных лиц и компаний. Наше предприятие оборудовано современными станками, организован свой склад и автопарк, поэтому все заказы оперативно выполняются и доставляются по Санкт-Петербургу и Ленобласти.

Эффективная защита металла цинковым покрытием

  

Для продления срока службы металлических изделий и конструкций необходимо обеспечить их защиту от влаги и других внешних воздействий. Чтобы придать металлу антикоррозионные свойства используется защитное покрытие цинком. Такая обработка называется цинкованием. Технологию покрытия различных металлов цинком изобрели более 200 лет назад, и она активно применяется и в настоящее время, благодаря высокой эффективности защиты и долговечности антикоррозионного слоя.

Используются различные способы нанесения – горячее, гальваническое, газодинамическое, диффузное, холодное цинкование. Металл, покрытый тонким слоем цинка (80-200 мкм), не ржавеет более 50 лет. Цинковое покрытие со временем истончается и его необходимо возобновлять. В зависимости от условий эксплуатации металлической конструкции показатель потерь цинковой поверхности составляет 1-6 мкм в год. Для сравнения, лакокрасочные покрытия, которыми защищают металл, необходимо возобновлять не реже 1 раза в 5 лет.

Свойства цинковых покрытий:

• Высокая степень защиты от коррозии.
• Электрохимическая (катодная) защита металлических изделий и конструкций.

Как цинк защищает железо от коррозии

Тонкая пленка цинка обеспечивает активную (катодную, электрохимическую) и пассивную (барьерную) защиту металлов от ржавчины. Без антикоррозионной защиты металл под воздействием кислорода и воды начинает окисляться. Окисление приводит к образованию ржавчины, которая может полностью разрушить железо. Цинк образует на поверхности металлов тонкую пленку, защищающую материал от влияния внешней среды. Цинковое покрытие препятствует воздействию кислорода даже при нарушении целостности защитной пленки.

Цинкование также обеспечивает электрохимическую защиту металлических конструкций. Цинк, образуя с железом гальваническую пару, является более активным металлом. Контактируя с влагой и кислородом, электроны цинка-анода вступают в реакцию, защищая металл-катод.

Основные методы цинкования

Покрытие металла цинком – это лучший метод защиты железных поверхностей от образования коррозии.

Цинкование выполняется такими способами:

• Горячее цинкование. Погружение железного листового, сортового или фасонного металлопроката в расплавленный цинк, температура которого составляет 460-480 градусов. Эта технология позволяет надолго защищать металл от коррозии, но отличается сложностью и небезопасностью выполнения. К другим недостаткам относятся: ограничение обработки размерами ванн, возможность деформации тонких конструкций и листов при нагреве, повреждение защитного слоя при сварке.
• Холодное цинкование. Считается оптимальным способом защиты металла цинком. Выполняется путем окрашивания металлических поверхностей порошкообразным грунтом с 96-98%-ным содержанием цинка. Покрытие наносится валиком или кистью прямо на месте установки конструкции (т.е. для антикоррозийной защиты не нужно перевозить изделие). Холодное цинкование дает возможность защищать железо от образования ржавчины на протяжении 30-50 лет, под слоем цинкового грунта металл коррозирует в три раза медленнее, по сравнению с другими методами обработки. К другим достоинствам этой технологии относится экономичность (по сравнению с горячим цинкованием). Недостатки: сложность покрытия неравномерных поверхностей и внутренних полостей.
• Газо-термический способ. Нанесение расплавленного цинка на металлическую поверхность в газовом потоке. Такая технология подходит для крупногабаритных металлоконструкций, не помещающихся в ванне с цинковым раствором. Покрытие служит в течение 25-30 лет. Минусами технологии является неравномерность получаемого покрытия, которое дополняется нанесением лакокрасочного покрытия.
• Термодиффузионный способ. Вплавление атомов цинка в железо при высокой температуре (более 2600 градусов). При такой температуре цинк переходит в газообразное состояние, после чего происходит диффузия молекул цинка с металлом. Плюсы метода: высокий класс антикоррозионной защиты, сохранение конфигурации изделий, возможность регулировать толщину цинкового покрытия, отсутствие необходимости очистки отходов. Минусы: неоднородность толщины защитной пленки, низкая производительность и вредность технологического процесса.
• Гальванический способ. Электролитический метод цинкования, позволяющий наносить тонкий (5-40 мкм) слой цинка на обезжиренную металлическую поверхность.
  Состоит в помещении металла и цинковых пластинок в электролитический раствор и подключении электрического тока. Цинк растворяется в электролите и оседает на железе в  виде защитного слоя. Отличается равномерностью и гладкостью слоя покрытия, в том числе метизов сложной конфигурации и пористых поверхностей. Недостатки: высокая себестоимость, необходимость очистки отходов перед сливом в канализацию.

Выбор технологии цинкования зависит от требований к техническим характеристикам покрытия, условий эксплуатации металлоизделий или конструкций. Если у вас есть вопросы о том, как цинк защищает металл от коррозии и какой способ цинкования подойдет для того или иного вида металлопроката, вы может получить консультацию у специалиста нашей компании.

Защита металла от коррозии цинкованием в Стилпрофф

Преимущества заказа цинкования в Металлобазе Стилпрофф:

• Применение современного оборудования и передовых технологий антикоррозионной защиты металлов.
• Выполнение работ квалифицированными работниками с большим практическим опытом.
• Подбор наиболее выгодной технологии обработки железа.
• Доставка готовой продукции по Санкт-Петербургу, Ленинградской области, в другие регионы России.

Заказывайте цинкование металла в нашей компании –

мы гарантируем качественное выполнение работ в оговоренные сроки!

  

Технология цинкования горячим способом металлоконструкций

Технология горячего цинкования металлоконструкций предусматривает правильную подготовку и обработку металлических поверхностей при строгом соблюдении последовательности технологического процесса.

Только в этом случае можно получить высокое качество нанесенного покрытия, которое сможет защитить металл от коррозии сроком от 20 до 50 лет. 

Все этапы горячего цинкования

Цинкование горячим способом проводится в следующей последовательности

Обезжиривание

Процедура удаляет с поверхности деталей загрязнения (например, масла). Проводится при температуре от 60°C до 80°C с применением обезжиривающих реагентов, выбор которых определяется в зависимости от вида загрязнения. Обезжиривание исключает расслоение цинкового покрытия после его нанесения. 

Промывка

Удаление с поверхности изделий пены и жирных составов, которые оседают на металле после ванны обезжиривания.

Травление

Очистка поверхностей изделий путем удаления с них ржавчины (при хранении в недопустимых условиях) или окалины (образуется после горячей обработки). Операция проводится в температурном режиме от 20°C до 25°C с применением соляной кислоты в концентрации 120 – 210 г/л.

Благодаря этому обеспечивается высокая растворимость хлоридов железа. Чтобы предупредить водородное насыщение и добиться удаления с поверхности только гидроксилов и окислов, раствор соляной кислоты рекомендуется дополнять ингибиторами.

Повторная промывка

Чтобы нейтрализовать остаточные следы кислоты, а также для удаления солей, требуется повторная промывка деталей. Применение сразу нескольких промывочных ванн оптимизирует процесс промывки и одновременно сократить расход воды. 

Флюсование

Это заключительный процесс подготовки поверхности деталей, на которых при промывке могли вновь появиться оксиды железа. Флюсование предупреждает последующее окисление металла за счет образования на поверхности пассивированной пленки флюса, а также гарантирует высокую степень смачиваемости расплавленным цинком. 

Обработка проводится при температуре 60°C с использованием концентрированного раствора флюса 400 – 600 г/л, состав которого включает хлорид аммония и хлорид цинка.

Очистка выполняется с добавлением перекиси водорода, которая постоянно осаждает соли трехвалентного железа на дно ванны. Впоследствии осадок поступает в систему отстаивания и фильтрации.

Предварительный нагрев и сушка

На данном этапе с поверхности изделий удаляются остатки влаги, что позволяет исключить выплескивание цинка парами воды при обработке пустотелых элементов в момент погружения деталей в печь и их деформации.

Операция способствует нагреву металла до 100°C, увеличивая эффективность печи, экономит энергию и снижает себестоимость цинкования.  

Поскольку сушка занимает больше времени, нежели горячее оцинкование металла, целесообразно в сушильной печи предусмотреть минимум 2 камеры. 

Цинкование

Цинковый сплав наносят на поверхность металла при температуре от 445°C до 460°C, что уменьшает появление оксидов, штейна и других образований. Вытяжка отходящих газов происходит благодаря системе аспирации и фильтрации.

Охлаждение

Чтобы горячий цинк остыл, перед упаковкой детали охлаждают естественным путем (на открытом воздухе). Процедуру проводят на местах хранения проката, совмещенных с участком ОТК.

Переработка цинка | Британика

сфалерит

Все СМИ

Похожие темы:

цинк обработка материалов

См. все соответствующие материалы →

переработка цинка , извлечение цинка из руд и подготовка металлического цинка или химических соединений для использования в различных продуктах.

Цинк (Zn) представляет собой металлический элемент с гексагональной плотноупакованной (ГПУ) кристаллической структурой и плотностью 7,13 грамма на кубический сантиметр. Он имеет лишь умеренную твердость, его можно сделать пластичным и легко обрабатывать при температурах, немного превышающих температуру окружающей среды. В твердом состоянии он имеет серовато-белый цвет из-за образования оксидной пленки на его поверхности, но в свежеотлитом или нарезанном виде имеет яркий серебристый вид. Его наиболее важное использование в качестве защитного покрытия для железа, известного как цинкование, происходит из-за двух его выдающихся характеристик: оно обладает высокой устойчивостью к коррозии и при контакте с железом обеспечивает жертвенную защиту, вызывая коррозию вместо железа.

Из-за низкой температуры плавления 420 °C (788 °F) нелегированный цинк имеет плохие технические характеристики, но в легированной форме этот металл широко используется. Добавление до 45 процентов цинка к меди образует серию латунных сплавов, в то время как с добавками алюминия цинк образует коммерчески значимые сплавы для литья под давлением и гравитационного литья. В листовой форме цинк используется для изготовления корпусов сухих батарей, а в сочетании с небольшим количеством меди и титана формируется лист повышенной прочности, который применяется для кровли и облицовки многих зданий.

Химические соединения цинка, особенно оксид цинка, имеют важное промышленное и фармацевтическое применение.

Выделение металлического цинка из его руд методом пирометаллургии намного сложнее, чем других обычных металлов, таких как медь, свинец и железо, поскольку восстановление оксида цинка углеродом (С) происходит самопроизвольно только при температуре выше температуры кипения цинка 907 ° C (1665 ° F). Эффективные методы конденсации пара в жидкий металл не были открыты до 14 века. Однако в качестве компонента сплава цинк использовался задолго до этого. Латунь, сплав меди и цинка, была получена римлянами еще в 200 г. до н. э. путем совместного нагревания меди, оксида цинка (ZnO) и углерода. Цинк, образовавшийся при восстановлении его оксида, поглощался медью и не проявлялся в виде отдельной фазы.

Факты свидетельствуют о том, что цинк впервые был произведен в больших количествах в Индии и Китае. В Заваре в Раджастане, Индия, были обнаружены остатки плавильной промышленности, датируемой 14 веком. Хотя письменных свидетельств не существует, процесс, по-видимому, включал большое количество небольших глиняных реторт, которые заполнялись оксидом цинка и древесным углем, помещались в оправу и нагревались. О точном методе конденсации и сбора цинка можно только догадываться.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Все последующие коммерческие процедуры производства цинка включали ретортные процессы, ключевая общая реакция инициировалась внешним нагревом и включала восстановление ZnO до паров цинка углеродом, который сам окислялся до монооксида углерода (CO). Важные достижения были сделаны Уильямом Чемпионом в Бристоле, Англия, в середине 18 века, Иоганном Рубергом в Силезии в конце 18 века и Жан-Жаком-Даниэлем Дони в Льеже, Бельгия, в начале 19 века. Горизонтальные реторты бельгийского типа эксплуатировались в Великобритании в качестве основного процесса производства цинка в течение примерно 100 лет, начиная с середины 19 века.век. Ежедневная производительность каждой реторты составляла около 40 кг (90 фунтов), и несколько сотен реторт были собраны вместе и работали на газе. Процесс был чрезвычайно трудным физически и страдал всеми недостатками мелкосерийного производства с высокими затратами энергии и рабочей силы.

В конце 1920-х годов в Соединенных Штатах был разработан процесс непрерывной вертикальной реторты. Реторта была построена из карбидокремниевого кирпича для обеспечения высокой теплопроводности, с прямоугольным поперечным сечением два метра (шесть футов) на одну треть метра и высотой 11 метров. Шихту из обожженного сульфидного концентрата и антрацитового угля рассортировывали, брикетировали и предварительно нагревали в коксовой печи перед загрузкой в ​​нагретую реторту. Пары цинка, удаленные с помощью СО в верхней части реторты, конденсировали в ванне с расплавленным цинком при перемешивании.

Производительность каждой реторты составляла около восьми тонн в день, а на типичном заводе работало около 20 реторт.

Примерно в то же время в США был разработан вариант вертикальной реторты, известной как электротермическая печь. При этом подвод тепла осуществлялся за счет прямого электрического нагрева кокса в шихте.

Наиболее серьезным недостатком усовершенствованных ретортных процессов было то, что они были ограничены рудными концентратами с низким содержанием железа, поскольку высокое содержание железа в питании приводило к образованию пластин железа в ретортах. По этой причине производство цинка таким способом в настоящее время устарело.

Ранние попытки разработать процесс производства цинка в доменной печи потерпели неудачу из-за сложности конденсации паров цинка из газа, содержащего значительное количество двуокиси углерода. Эта трудность была окончательно преодолена в середине 20-го века с разработкой конденсатора брызг свинца, средства шокового охлаждения печных газов и поглощения паров цинка раствором в расплавленном свинце. Это позволило цинковой доменной печи стать основным пирометаллургическим средством получения цинка.

Цинковую доменную печь на самом деле следует называть цинкосвинцовой доменной печью, поскольку, начиная с первой успешной рециркуляции свинцовых шлаков из конденсатора, доменные операции эволюционировали до обработки смешанного цинково-свинцового сырья вверх при соотношении цинка к свинцу 2:1.

Основной процесс извлечения цинка, электролиз, неуклонно развивался после начала коммерческой эксплуатации примерно в 1915–1918 годах. До этого были предприняты многочисленные безуспешные попытки использовать запатентованный метод электролиза сульфата французом Леоном Летранжем в 1881 году. Открытие того, что требуется сульфатный электролит высокой чистоты, привело к конечному успеху процесса.

Обработка цинка | Британика

сфалерит

Все СМИ

Похожие темы:

цинк обработка материалов

См. все соответствующие материалы →

переработка цинка , извлечение цинка из руд и подготовка металлического цинка или химических соединений для использования в различных продуктах.

Цинк (Zn) представляет собой металлический элемент с гексагональной плотноупакованной (ГПУ) кристаллической структурой и плотностью 7,13 грамма на кубический сантиметр. Он имеет лишь умеренную твердость, его можно сделать пластичным и легко обрабатывать при температурах, немного превышающих температуру окружающей среды. В твердом состоянии он имеет серовато-белый цвет из-за образования оксидной пленки на его поверхности, но в свежеотлитом или нарезанном виде имеет яркий серебристый вид. Его наиболее важное использование в качестве защитного покрытия для железа, известного как цинкование, происходит из-за двух его выдающихся характеристик: оно обладает высокой устойчивостью к коррозии и при контакте с железом обеспечивает жертвенную защиту, вызывая коррозию вместо железа.

Из-за низкой температуры плавления 420 °C (788 °F) нелегированный цинк имеет плохие технические характеристики, но в легированной форме этот металл широко используется. Добавление до 45 процентов цинка к меди образует серию латунных сплавов, в то время как с добавками алюминия цинк образует коммерчески значимые сплавы для литья под давлением и гравитационного литья. В листовой форме цинк используется для изготовления корпусов сухих батарей, а в сочетании с небольшим количеством меди и титана формируется лист повышенной прочности, который применяется для кровли и облицовки многих зданий.

Химические соединения цинка, особенно оксид цинка, имеют важное промышленное и фармацевтическое применение.

Выделение металлического цинка из его руд методом пирометаллургии намного сложнее, чем других обычных металлов, таких как медь, свинец и железо, поскольку восстановление оксида цинка углеродом (С) происходит самопроизвольно только при температуре выше температуры кипения цинка 907 ° C (1665 ° F). Эффективные методы конденсации пара в жидкий металл не были открыты до 14 века. Однако в качестве компонента сплава цинк использовался задолго до этого. Латунь, сплав меди и цинка, была получена римлянами еще в 200 г. до н. э. путем совместного нагревания меди, оксида цинка (ZnO) и углерода. Цинк, образовавшийся при восстановлении его оксида, поглощался медью и не проявлялся в виде отдельной фазы.

Факты свидетельствуют о том, что цинк впервые был произведен в больших количествах в Индии и Китае. В Заваре в Раджастане, Индия, были обнаружены остатки плавильной промышленности, датируемой 14 веком. Хотя письменных свидетельств не существует, процесс, по-видимому, включал большое количество небольших глиняных реторт, которые заполнялись оксидом цинка и древесным углем, помещались в оправу и нагревались. О точном методе конденсации и сбора цинка можно только догадываться.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Все последующие коммерческие процедуры производства цинка включали ретортные процессы, ключевая общая реакция инициировалась внешним нагревом и включала восстановление ZnO до паров цинка углеродом, который сам окислялся до монооксида углерода (CO). Важные достижения были сделаны Уильямом Чемпионом в Бристоле, Англия, в середине 18 века, Иоганном Рубергом в Силезии в конце 18 века и Жан-Жаком-Даниэлем Дони в Льеже, Бельгия, в начале 19 века. Горизонтальные реторты бельгийского типа эксплуатировались в Великобритании в качестве основного процесса производства цинка в течение примерно 100 лет, начиная с середины 19 века.век. Ежедневная производительность каждой реторты составляла около 40 кг (90 фунтов), и несколько сотен реторт были собраны вместе и работали на газе. Процесс был чрезвычайно трудным физически и страдал всеми недостатками мелкосерийного производства с высокими затратами энергии и рабочей силы.

В конце 1920-х годов в Соединенных Штатах был разработан процесс непрерывной вертикальной реторты. Реторта была построена из карбидокремниевого кирпича для обеспечения высокой теплопроводности, с прямоугольным поперечным сечением два метра (шесть футов) на одну треть метра и высотой 11 метров. Шихту из обожженного сульфидного концентрата и антрацитового угля рассортировывали, брикетировали и предварительно нагревали в коксовой печи перед загрузкой в ​​нагретую реторту. Пары цинка, удаленные с помощью СО в верхней части реторты, конденсировали в ванне с расплавленным цинком при перемешивании. Производительность каждой реторты составляла около восьми тонн в день, а на типичном заводе работало около 20 реторт.

Примерно в то же время в США был разработан вариант вертикальной реторты, известной как электротермическая печь. При этом подвод тепла осуществлялся за счет прямого электрического нагрева кокса в шихте.

Наиболее серьезным недостатком усовершенствованных ретортных процессов было то, что они были ограничены рудными концентратами с низким содержанием железа, поскольку высокое содержание железа в питании приводило к образованию пластин железа в ретортах. По этой причине производство цинка таким способом в настоящее время устарело.

Ранние попытки разработать процесс производства цинка в доменной печи потерпели неудачу из-за сложности конденсации паров цинка из газа, содержащего значительное количество двуокиси углерода. Эта трудность была окончательно преодолена в середине 20-го века с разработкой конденсатора брызг свинца, средства шокового охлаждения печных газов и поглощения паров цинка раствором в расплавленном свинце.