Холодное цинкование металла

Приспособление для заточки цепей бензопил

Популярная продукция для цинкования

Для того чтобы соблюсти технологию холодного цинкования металла, необходимо выбрать состав, который применим для этих целей. Поэтому стоит рассмотреть наиболее популярные средства, которые можно использовать для подобных работ. Среди составов для холодного цинкования Гальванол является самым распространенным. Консистенция средства эквивалентна обычной краске.

При использовании этого средства рекомендуемая толщина составляет 200 микрон при 40-60 микрон толщины каждого слоя. В готовом состоянии этот состав может выдержать перепад температуры в радиусе от -60 до +150 градусов. Для того чтобы средство застыло, необходимо не больше 40 минут. А при условии использования краски перед нанесением следующего слоя придётся ждать не менее 5-6 часов. При обработке мелких деталей возможен метод полного погружения.

Гальванол хорошо сцепляется с поверхностью черных металлов, и он не подвержен разрушению под воздействием этилового спирта, соли и воды. Поэтому его использование возможно при высокой влажности в помещении. Состав можно наносить на элементы, покрытые ржавчиной при условии, что она крепко держится на металле.

Цинотан — еще один материал нового поколения, широко используемый на отечественном рынке. Он применим для обработки изделий из полиуретана или винила. Его можно использовать как средство для грунтовки, а в условиях неблагоприятной окружающей среды и в качестве самостоятельного материала для обработки.

Также широко распространенным составом на полиуретановой основе является Цинконол. Холодное цинкование металлов с его помощью позволяет получить покрытие, устойчивое к агрессивной среде, щелочи, парам кислоты, нефти и другим разрушающим веществам. Всё это обеспечивает составу сферы применения от кораблестроения до сельского хозяйства.

Среди недостатков этого состава отмечают соблюдение особых условий при его нанесении. Так, температура воздуха не может быть ниже 5 градусов. И не стоит заниматься оцинковыванием этим средством в дождь или снег. Всё это пагубно отразится на результатах.

Также рядом предприятий используется для холодного цинкования состав Химград цпс. Эта смесь на основе полимеров обладает хорошей адгезией и устойчивостью. Производитель разрешает использовать её в условиях холодных температур вплоть до -25 градусов

Статья по теме: Гальваническая обработка в домашних условиях

Методы цинкования металла

Перед описанием распространённых в современной промышленности технологий цинкования предлагаем рассмотреть общие различия между ними

Это важно, поскольку выбранный метод существенно влияет в той или иной степени на получаемый результат. На практике это означает, что в зависимости от сферы эксплуатации металлических изделий и конструкций экономически выгодно применять далеко не все технологии оцинковки

В целом, методы цинкования отличаются между собой следующими свойствами:

1. Толщина защитного покрытия — если для габаритных металлоконструкций чем большим будет слой защиты, тем лучше, то для высокоточных мелких деталей необходимо применять цинкование, при котором можно выбирать и контролировать толщину антикоррозионного покрытия. Реализовать это позволяет далеко не всякая технология.
2. Равномерность толщины оцинковки — опять же, чем мельче и точнее металлическая деталь, тем выше требования к наносимому на неё защитному покрытию. Например, опоре ЛЭП всё равно, насколько равномерно она будет укрыта цинком, тогда как для деталей, имеющих прецизионные отверстия, резьбу, фаски и прочее — равномерность слоя цинка крайне важна.
3. Прочность удержания защитного покрытия на металле — сильно зависит от того, каким методом было выполнено цинкование. Например, при рассмотренном далее горячем и термодиффузионном цинковании цинк не только покрывает поверхность изделия, но также соединяется с ним на молекулярном уровне, что существенно повышает прочность удержания защиты на металле.
4. Внешний вид оцинкованной детали — в зависимости от применяемой технологии поверхностный слой оксида цинка может быть матовым, глянцевым, а также отличаться оттенками от тёмно-серого до голубоватого.
5. Стойкость к механическим повреждениям — чем она выше, тем дольше продержится защита на изделиях, подвергающихся тем или иным физическим нагрузкам.
6. Способность к самовосстановлению — по большей части зависит от толщины нанесённого на металл цинка и характера эксплуатации конструкции или изделия.
7. Коррозионная устойчивость — является общим свойством обработанного изделия, которое складывается из совокупности нескольких факторов. В том числе, устойчивость оцинкованной детали к коррозии зависит от толщины цинкового слоя, его равномерности, прочности удержания, а также от стойкости к механическим повреждениям и способности к самовосстановлению.

В зависимости от применяемой технологии цинкования меняются эти свойства, а также сложность технологического процесса, доступные объёмы и скорость обработки, себестоимость процесса и, в конце концов, его целесообразность. По сути, всё рассмотренное и перечисленное выше — является наглядными критериями сравнения методов цинкования.

В современной промышленности наибольшей распространённостью отличаются следующие пять технологий цинкования:

1. Горячее — выполняется посредством погружения обрабатываемых изделий в расплавленный цинк.
2. Холодное — осуществляется по абсолютной аналогии с обычным окрашиванием вручную или при помощи напыления.
3. Гальваническое — реализуется путём погружения обрабатываемых деталей в цинкосодержащий электролит, через который пропускается электрический ток.
4. Термодиффузионное — слой защитного покрытия формируется при помещении обрабатываемой детали в среду, насыщенную порошкообразным цинком.
5. Газотермическое — на обрабатываемую деталь направляется газовая горелка и в пятно наибольшего нагрева подаётся цинковая проволока или цинковый порошок.

Теперь рассмотрим эти методы цинкования более детально. В частности, «заглянем» внутрь технологического процесса, сравним по вышеописанным свойствам, приведём преимущества, особенности и недостатки.

Технология холодного цинкования

Холодное цинкование это самый дешевый и простой в реализации процесс защиты металлоконструкции путем напыления на ее внешнюю поверхность оксида цинка. Причем этот способ нанесения стойких к коррозии покрытий можно реализовать и в цеху, и «в поле». А сама пленка со временем только уплотняется и при отсутствии механических повреждений прослужит сколь угодно долго.

Ну а сам технологический процесс холодного цинкования осуществляется в три этапа:

• На первом этапе, поверхность готовят к напылению антикоррозийной пленки.
• На втором этапе,  осуществляется само напыление.
• На третьем этапе, осуществляется контроль качества выполненных работ.

И даже по тексту мы рассмотрим все этапы технологического процесса более подробно.

Подготовка поверхности

Подготовка поверхности к напылению цинковой пленки осуществляется следующим образом:

• С защищаемой поверхности удаляют следы лакокрасочных покрытий, ржавчину, высолы, окалину (в зоне сварочного шва). Причем в процессе ликвидации упомянутых «загрязнений», в большинстве случаев, используют технологию пескоструйной или дробеструйной обработки, которая гарантирует высокую степень очистки и обеспечивает улучшение адгезии защитного состава за счет формирования на поверхности металлоконструкции микроскопических борозд и засечек.
• На следующем этапе поверхность избавляют от острых кромок, на которые защитное покрытие попросту «не ляжет». Такие участки обрабатывают вручную напильником или зачищают углошлифовальными машинками. На этом же этапе с поверхности снимают следы «варочных» брызг, оставшуюся окалину на сварочных швах, заусенцы на кромках и прочие дефекты.
• Далее зачищенную поверхность обувают сжатым воздухом (избавляет металл от пыли и микроскопической стружки от напильника) и обезжиривают растворителем, уничтожающим углеводные соединения.

После обезжиривания металлоконструкция считается подготовленной к нанесению защитного состава.

Нанесение покрытия

Метод холодного цинкования основан на обычном окрашивании защитным составом или напылении пленки на предварительно зачищенную поверхность. Сам процесс нанесения покрытия не отличается от обычного окрашивания водоэмульсионной или масляной краской.

Причем вы можете «окрасить» либо всю деталь, либо определенную часть поверхности металлоконструкции.

Контроль качества

Проверяя холодное цинкование металлоконструкций на качество можно опираться как на визуальные данные, так и на показания приборов.

Визуальный контроль предполагает отслеживание равномерности нанесения покрытия. Проще говоря: на защищаемой поверхности не должно быть пропусков и не закрашенных пятен. Причем такой контроль осуществляется легко: колер цинкового покрытия отличается от естественного цвета металла.

Приборный контроль предполагает замеры толщины слоя покрытия и степени адгезии защитной пленки. Разумеется, такой контроль возможен только в лабораторных условиях, поэтому такая проверка проводится только в отделах технического контроля крупных предприятий.

Особенности процедуры цинкования и основные способы защиты металла

Коррозия металла, или процесс его окисления, особенно усиливается в условиях повышенной влажности. Для предотвращения коррозии металлических изделий на них наносят защитные покрытия. Одним из самых надёжных считается цинкование металла, поскольку цинк берет на себя воздействие агрессивных сред. Цинкование обеспечивает не только барьерную, но и электрохимическую защиту металла. В ходе реакции на поверхности детали возникает окисный слой, который обеспечивает дополнительную защиту.

После механического разрушения покрытия действие защитного слоя прекращается. Существуют различные виды цинкования металла , многие из них требуют сложного и дорогостоящего оборудования, но некоторые применимы и в домашних условиях.

Оцинкованные трубы

Технология цинкования была впервые освоена во Франции в 18 веке, далее развивалась в Англии. Большой вклад в совершенствование процесса внесли отечественные ученые Якоби и Менделеев. На сегодня цинкование металла — один из самых доступных способов защиты от коррозии

Горячее и гальваническое цинкование. Плюсы и минусы.

Несмотря на наличие минусов и ограничений, данные способы все же имеют и неоспоримые преимущества, которые мы кратко рассмотрим в этой части статьи.

Технология гальванического цинкования позволяет:

• Достаточно точно регулировать толщину получаемого покрытия. В результате резьба, отверстия и другие ответственные элементы практически полностью сохраняют исходные размеры.
• Придать изделиям привлекательный внешний вид. Технология предусматривает нанесение защитного покрытия только на внешние поверхности изделий.

Имеет такие недостатки как:

• Высокая стоимость. Из-за наличия специального оборудования  и необходимости очистки сточных вод гальваническое цинкование сложно назвать доступным методом.
• Невысокая коррозионная устойчивость.  По этому параметру гальванические покрытия проигрывают не только холодному, но и горячему цинкованию.

Цинковое покрытие, нанесенное горячим способом также сложно охарактеризовать однозначно. К преимуществам этого способа можно отнести:

• Простоту и высокую скорость нанесения покрытия: предварительно подготовленное изделие опускается в ванну с расплавленным цинком.
• Отсутствие зависимости качества покрытия  от квалификации сотрудника.
• Высокие антикоррозионные и эстетические свойства обработанных изделий. Качественно нанесенное покрытие надежно защищает металл в течение 25-30 лет.
• Возможность защиты внутренних поверхностей. Расплавленный цинк легко заполняет собой все пустоты и полости вашей детали.

Однако есть и недостатки, к которым относят:

• Наличие ограничений по размеру и весу деталей. Технологические ванны имеют ограниченный размер, поэтому этот способ не подойдет для крупногабаритных конструкций.
• Невозможность ремонта (восстановления) покрытия.
• Требования к конструкции деталей или изделий. Для горячего цинкования конструкции не должны содержать закрытых полостей и воздушных карманов.
• Некоторую неравномерность получаемого покрытия. Возможно различие толщин в разных частях детали.

Инструмент для изготовления самодельного автоприцепа

Требования нормативных актов и стандартов

Материалы, используемые при холодной оцинковке металла, в обязательном порядке должны отвечать нормам, которые определяет ГОСТ 9.305-84. Отдельные характеристики регламентируются рядом нормативно-правовой документации и стандартами: ISO 8502-3, ГОСТ 12.2.052 и ISO 8503-1.

Так, проверка качества удаления пыли с поверхностей металлоконструкций осуществляется путем определения объема и размера частиц пыли, что прописано в положениях стандарта ISO 8502-3.

Проверка качества обезжиривания проводится с помощью люминесцентного метода, согласно требованиям ГОСТа 12.2.052, а степень шероховатости определяют с использованием классического профилометра или специального компаратора – согласно требованиям 8503-1.

Технологический процесс

Метод горячего цинкования заключается в опускании изделий в ванну с цинком, температурный показатель которого достигает 450°С. В итоге на металлической поверхности образуется прочное покрытие из 4-х слойного железо-цинкового сплава, которое отличается исключительными антикоррозийными возможностями. Наружная плоскость обработанного изделия на 99,9% состоит из цинка.

Для получения качественных металлических покрытий, соответствующих необходимым стандартам, важно тщательно подготовить поверхность, которая будет подвергаться оцинковке. Современные заводы цинкования горячего используют ряд химических подготовок, которые состоят из ванн для горячего цинкования, заполненных определенными составляющими

Технология горячего цинкования, в том числе и горячее цинкование труб, состоит из следующих этапов:

• Навешивание изделий на траверсу – подвешиваются с помощью крюков и проволоки. Помимо крюков, применяется также прокат сортовой стальной горячекатаный круглый (ГОСТ 2590-2006).
• Обезжиривание – поверхность тщательно очищается от масляной пленки и различного рода загрязнений.
• Промывка – выполняется с целью удаления остатков травильных растворов с поверхности.
• Флюсование хлористым аммонием – нанесение водного химического состава, необходимого для возможности получения желаемого покрытия. В качестве флюса используются хлориды аммония и цинка.
• Сушка – после помещения в сушильную камеру, высушивается флюс и производится прогрев металла до 120°С.
• Цинкование – конструкция окунается в расплавленный цинк, избыток которого стекает обратно в ванну. Применяется расплав цинка марки ЦВ или ЦВО (ГОСТ 3640-94).
• Охлаждение – при горячем цинковании температура вытащенной из расплава конструкции 450°С. Охлаждается до температуры окружающей среды на свежем воздухе или с использованием ванны с чистой водой.
• Снятие металлоизделий с траверсы – готовый продукт снимается с траверсы, при необходимости запаковывается и отвозится на склад.

Представленная технология отличается относительно невысокой сложностью. Процедура не требует подготовки сложных электротехнических растворов, которые на производстве готовят гальваники. Гальваническая линия горячего цинкования состоит из полного комплекса обработки, начиная с подготовки и заканчивая закреплением.

Таким же образом получаются лотки горячего цинкования, которые используются преимущественно для построения кабельных трасс с целью прокладки проводов и кабелей.

При использовании металлоконструкций для заземления, это лучший вариант защиты изделий от коррозии. Стальная полоса в качестве заземлителя может быть различных размеров, изготавливается согласно ГОСТу, что гарантирует высокое качество продукции и исключает погрешности в размерах. Заземляющая полоса не подвергается возникновению ржавчины и способна прослужить долгий срок.

Железные листы предварительно подвергаются протравливанию с применением серной и соляной кислоты (ГОСТ 857-95). После того как лист протравлен в первой ванне с кислотным раствором, его погружают в чан с чистой водой.

По завершении обмывки лист погружается в третью ванну, с таким же кислотным раствором, что и в первой. Затем изделие поступает в сушильную камеру и просушивается. Перед погрузкой в аппарат на поверхность листов наносят раствор из нашатыря, хлористого цинка и соляной кислоты. По завершении процедуры, изделие отправляется в чан с расплавленным цинком.

Обязательно определяется глубина обезуглероженного слоя. Измерения проводятся с использованием окуляра-микрометра. Глубина проверяется в готовой продукции и на промежуточных этапах. Полученные данные позволяют определить уровень обезуглероживание на каждой стадии и подобрать условия дальнейшей обработки, чтобы выполнить требования потребителя касательно приемлемой глубины обезуглероживания.

Видео: этапы горячего цинкования.

Как сделать автомойку высокого давления своими руками?

1 Холодное цинкование металла – альтернатива горячему цинкованию

Одним из самых качественных способов антикоррозионной защиты металлоконструкций является обработка их цинковыми покрытиями. Электрохимическое осаждение либо горячее цинкование металлов обеспечивает продолжительное предохранение их от ржавления на 10, 15, а то и 50 лет. Но, к сожалению, на практике в силу объективных причин (дороговизна антикоррозионных мероприятий, трудность в их осуществлении с технической точки зрения и так далее) указанные методы не всегда можно применять.

И тогда на помощь приходит холодная антикоррозионная обработка – технология, предполагающая использование цинксодержащих особых композиций для нанесения на поверхность металла. В результате использования таких составов на изделиях формируется покрытие с антикоррозионными характеристиками, которые практически ничем не уступают по свойствам покрытиям, получаемых горячим цинкованием.

К основным преимуществам холодной защиты металлов от коррозии относят следующие факты:

• повышенный уровень сцепления оцинкованной поверхности с иными лакокрасочными составами;
• нет никаких ограничений по геометрическим параметрам конструкций, подвергаемых цинкованию;
• небольшие затраты на подготовку деталей к обработке;
• легкая свариваемость конструкций, прошедших процедуру холодного цинкования;
• возможность выполнения операций по антикоррозионной защите в бытовых условиях (с использованием распылительного устройства, малярного валика или обычной кисти);
• не нужно производить демонтаж конструкций, которые необходимо обработать, транспортировать их к месту выполнения работ, а затем доставлять обратно, так как все операции выполняются на месте.

Кроме того, нанесение холодных антикоррозионных композиций допускается осуществлять в широком диапазоне температур – от минус 20 до плюс 40 градусов. «Минусом» использования составов для холодного цинкования признается то, что они не обеспечивают высокой стойкости обработанных поверхностей к механическим воздействиям. Впрочем, этот недостаток не настолько существенный, учитывая то, что в любой момент можно нанести новое цинковое покрытие.

Какие стойки амортизатора выбрать — СААЗ или SAT?

Горячее или холодное цинкование

На сегодняшний день в промышленности используются для защиты металлических поверхностей от коррозии и метод горячего цинкования и холодного.

Отличие горячего цинкования от холодного заключается в:

Способе нанесения антикррозийного состава

При горячем методе цинковые состав на поверхность металлов наносится путем погружения металлических предметов в ванну, наполненную цинковым сплавом.

При холодном методе цинкования нанесение покрытия на металл осуществляется таким же способом, что и нанесение лакокрасочного материала. Для этого используются валики, кисточки, пульверизаторы, пневматические инструменты.

Температуре нагревания

Для того чтобы покрыть цинком металлические предметы необходимо сначала нагреть металл до 450 градусов Цельсия. Только после этого можно опускать в него металлические приборы.

При холодном цинковании ничего не нужно нагревать. На охлажденный до комнатной температуры металл наносится цинкнаполненная краска, которая плотным слоем покрывает его и защищает от образования коррозии.

Аккуратности нанесения состава с цинком

При горячем цинковании процесс покрытия регулируется только поддержкой оптимальной температуры. Результата может оказаться непредсказуемым. После того, как металлический предмет будет охлажден, на нем могут проявиться неаккуратные подтеки цинкового сплава, которые выглядят не эстетично.

При покрытии цинковой пленкой металлов холодным методом аккуратность нанесения состава можно регулировать

При нанесении валиком, кистью или другими способами состава главное соблюдать осторожность, чтобы металлический предмет был как можно более аккуратным

Удобстве нанесения цинка на поверхность металлов

При горячем цинковании предмет из металла важно просто опустить в специальную ванну и затем нагреть до определенной температуры. При этом неудобство заключается в том, что не все предметы в нее могут поместиться

В этом случае покрытие крупногабаритных предметов может быть невозможным.

Способ холодного покрытия цинком металлических изделий является более удобным. Несмотря на то, что на нанесение на металл цинка требуется больше времени, с его помощью можно покрывать защитным слоем даже крупногабаритные предметы.

Таблица 1. Горячее или холодное цинкование.

Преимущества покрытий холодным цинкованием по сравнению:
с горячим цинкованием	с обычными лакокрасочными материалами
1.Более высокий срок службы при равном содержании цинка на единицу площади поверхности за счёт более медленного окисления цинка в ЦНК, обусловленного изоляцией частиц порошка оболочками связующего и продуктами коррозии цинка.	1.Катодный (протекторный) механизм защиты, способность к «самозалечиванию» в местах дефектов покрытий при эксплуатации, отсутствие интенсивной подплёночной, в том числе нитевидной, коррозии.
2. Простота и удобство нанесения любыми лакокрасочными методами, возможность нанесения в заводских и полевых условиях.	2. Повышенная атмосферо- и водостойкость, более длительные (в 2-4 раза) сроки службы систем на основе ЦНК; как следствие – экономичность за счет сокращения затрат на ремонты.
3. Возможность нанесения на крупногабаритные конструкции.	3. Устойчивость к перепадам температур благодаря близким к стали коэффициентам температурного расширения.
4. Ремонтопригодность с применением тех же материалов.	4. Электропроводность: покрытия ЦНК не накапливают статического электричества
5. Сравнительная экологическая безопасность технологии нанесения.	5. Пожаробезопасность: за счёт большого содержания металла в покрытии пламя не распространяется по поверхности.

Суть и назначение холодного цинкования

По принципу действия холодное цинкование является одним из способов защиты металла. Его можно использовать для обработки следующих элементов:

• металлоконструкций;
• резервуаров;
• труб;
• контейнеров;
• мостов;
• транспорта;
• морских судов;
• опор линий электропередач.

В зависимости от условий обработки выбирают способ нанесения состава на поверхность:

• распыление;
• окунание;
• облив;
• ручное покрытие валиком или кистью.

Рабочий состав для обработки – это цинксодержащая краска, цинк с добавлением полимеров различного происхождения, увеличивающий адгезию к поверхности. Согласно требованиям межгосударственных стандартов массовая доля цинка должна составлять не менее 95%. Для достижения качественного результата размер фракции не должен превышать 15 мкм.

Краска, изготовленная с соблюдением вышеуказанных параметров, способна обеспечить надежную защиту от коррозии и прочих вредных факторов. При качественной обработке с соблюдением всех технологических требований срок службы покрытия составит 35–50 лет.

При взаимодействии цинка с железом образуется гальваническая пара. Цинк – более активный элемент, поэтому при реакции с кислородом в качестве анода выступает именно он. Железо принимает на себя свободные электроны, защищаясь от контакта с влагой.

Заключение

Эффективность рассмотренного метода цинкования металла во многом предопределяется грамотным использованием свойств цинка, связующих компонентов и летучих агентов составов. Но также зависит:

Преимущества холодного цинкования перед горячим

• от правильности оценки условий эксплуатации и возможного поведения в них создаваемого защитного слоя;
• от соблюдения строгих требований к подготовке поверхности основания;
• от установления необходимых атмосферных параметров во время нанесения покрытия;
• от контроля достижения качества в итоге.

Выставленный цинковый фронт, разрушаясь сам, способен успешно выступать против агрессивных факторов десятилетиями.