Травление металла перед цинкованием

Обновлено: 22.01.2025

ставщиком этих продуктов и высылаются вместе с руководством по их применению.

Контроль ванн промывки после обезжиривания производят с помощью индикаторной бумаги, показывающей значение рН в пределах 6—12. В том случае, когда значение рН превышает 8, промывную воду следует заменять. Проверка ванн обезжиривания и промывки необходима с точки зрения экономии, так как только таким способом можно избежать бесполезного расхода кислоты в последующей ванне травления и повышенного расхода моющих средств. Степень нейтрализации сточных вод от отработанных растворов перед спуском их в канализацию также проверяют индикаторной бумагой.

Для того чтобы установить отсутствие щелочи на обезжиренном металле, к испытуемой поверхности прикладывают увлажненную индикаторную бумагу, при этом значение рН не должно превышать 8. Текущий контроль полноты обезжиривания поверхности металла производят проверкой смачиваемости: по неравномерному стеканию с поверхности металла воды, не содержащей смачивающих веществ, обнаруживают отдельные места поверхности с пленкой жира или масла, которые выделяются в виде островков. Конечно, установить незначительное количество масла или жира этим способом нельзя. К сожалению, лучших и одновременно практически применяемых методов контроля до настоящего времени не имеется. Для органических растворителей (это касается также и щелочных моющих средств) желателен текущий аналитический контроль содержания растворенных в них масел и жиров, однако на практике от таких анализов отказались ввиду их дороговизны, а также поскольку при непрерывной дистилляции растворителей такой контроль является излишним.

Проверку хлорированных углеводородов на возможное содержание НС1 производят при помощи индикаторной бумаги. Испытуемый растворитель смешивают в пробирке в соотношении 1:1с дистиллированной водой, сильно перемешивают, дают отстояться и замеряют рН; кислая реакция указывает на образование НС1 в результате распада растворителя. Подкисленный растворитель можно нейтрализовать гашеной известью или отмученным мелом с последующей дистилляцией. Следовые количества НС1 могут быть обезврежены добавлением ста

билизирующих соединений, в соответствии с указаниями поставщика растворителей.

3. ХИМИЧЕСКОЕ УДАЛЕНИЕ РЖАВЧИНЫ И ОКАЛИНЫ

Удаление ржавчины и окалины можно производить химическими или механическими способами, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. При большом числе возможных способов обработки необходимо выбрать один наиболее выгодный способ и обеспечить правильное его внедрение. Удаление ржавчины и окалины перед горячим цинкованием производят главным образом химическим путем.

Травление является наиболее распространенным способом химического удаления ржавчины и окалины. В большинстве цехов горячего цинкования применяют травление способом погружения.

Травление сплавов железа включает все методы химического или электрохимического удаления продуктов коррозии черных металлов.

Часто термин «травление» заменяют словом «декапирование» (от французского decaper — травить). В черной металлургии оба эти определения равнозначны, а в гальванотехнике под декапированием подразумевают удаление лишь очень тонкой пленки окислов перед нанесением гальванического покрытия.

Удаление продуктов коррозии производят главным образом перед нанесением защитно-коррозионных покрытий; однако травят также во всех отраслях черной металлургии для создания надлежащих условий холодной деформации проволоки, листов и т. п. путем волочения или холодной прокатки.

Травлению подвергают детали любых размеров, от крепежных изделий, соединительных частей трубопроводов, проката, до котельных установок на энергетических станциях.

ХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ТРАВЛЕНИИ

Основной травильной средой для нелегированной стали служат растворы минеральных кислот, соляной и серной, реже фосфорной. Так как указанные вещества реагируют не только с окислами, но и с металлическим железом, то при химическом удалении ржавчины и окалины протекают как полезные, так и нежелательные побочные реакции, имеющие также электрохимическую природу. Поскольку травильные среды являются электролитами, в которых металл находится в контакте с продуктами его коррозии, образуются гальванопары, такие же, как в гальваническом элементе, состоящем, например, из меди, цинка и раствора электролита. В обоих случаях электрический ток протекает вследствие растворения менее положительного компонента, причем в гальваническом элементе растворяется цинк, имеющий более отрицательный потенциал, а в паре окалина/железо в раствор поступает железо, так как окислы железа имеют более положительный потенциал. В результате этого электрохимического процесса при травлении возникает значительное ускорение растворения железа.

Если в кислоту опустить чистое по составу железо, не покрытое окалиной, то растворение металла протекает очень медленно, на что указывает едва заметное выделение водорода. Реакция идет быстрее, если взято не чистое железо, а его сплав и в особенности если на поверхности сплава имеются включения и другие неоднородности. Однако если поверхность такого сплава железа дополнительно покрыта еще пористой и растрескавшейся окалиной, то в этом случае более электроотрицательное железо будет очень сильно разъедаться химически и электрохимически.

Основные и побочные процессы при травлении.

Реакции между окалиной и соляной кислотой можно представить обобщенным уравнением

Химическое уравнение побочной реакции травильного раствора с металлом имеет следующую форму:

Следует отметить, что в ходе побочной реакции наряду с солями железа выделяется водород, а при основной реакции, кроме солей железа, образуется еще вода. Таким образом, количество выделяющегося водорода в ванне травления характеризует интенсивность побочной реакции при химическом удалении окалины и ржавчины. В ванне травления, работающей без присадок, сразу наблюдается сильное выделение водорода на сплавах железа, покрытых растрескавшейся и частично отслоившейся окалиной. Однако если протравливаемый материал

покрыт сплошным слоем окалины, то в начальном периоде травления не образуются пузырьки водорода и сам процесс удаления окалины будет протекать в этих условиях очень медленно. Это происходит еще от того, что наружная пленка окиси трехвалентного железа обладает наименьшей реакционной способностью по отношению ко всем минеральным кислотам. Лучше всего реагируют с кислотами находящиеся у поверхности металла окисные пленки двухвалентного железа. Вполне понятно также явление торможения электрохимических реакций до тех пор, пока металл равномерно покрыт слоем окалины.

Рис. 8 дает схематичное представление о воздействии сернокислого травильного раствора на окислы железа.

Вскоре после начала работы травильный раствор принимает в зависимости от количества солей двухвалентного железа зеленую или темно-зеленую окраску. Во время травления образующийся наряду с хлоридом двухвалентного железа хлорид трехвалентного железа, имеющий коричневую окраску, восстанавливается до зеленого хлорида двухвалентного железа. В данном случае восстановителем является водород, выделяющийся в процессе травления, а также железо, оставшееся в элементарной форме в окалине в

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Подготовка поверхности к горячему цинкованию

Защита металла от коррозии и окисления выполняется различными способами. Технология горячего цинкования – один из лучших вариантов обработки в промышленных условиях. Процедура является относительно недорогой и простой в реализации, позволяет получить на поверхности ровную, однородную пленку. Еще одним плюсом технологии является способность защиты металла от коррозии в случае механических повреждений покрытия, когда сплошной слой поврежден.

Для того, чтобы провести оцинковку в соответствии с требованиями ГОСТ, особое внимание необходимо уделять предварительной подготовке изделия к обработке.

Значение предварительной обработки

Соблюдение технологических этапов обработки металла перед цинкованием – гарантия нанесения качественного покрытия. Подобную процедуру должны проходить заготовки и детали, подлежащие цинкованию в промышленных условиях.

Цели предварительной обработки следующие:

поверхность металла должна быть абсолютно чистой и ровной. В противном случае любые оставшиеся дефекты способны нарушить однородность оксидной пленки после обработки;
характеристики адгезии или сцепления стали с цинковым раствором должны быть максимальными. Любые оставшиеся на поверхности загрязнения существенно снижают данный параметр. В результате возможно отслаивание защитного слоя от металла;
после пескоструйной обработки стали или некачественной промывки заготовки на поверхности остаются песок, соли железа, жировые отложения. Соответственно предварительная обработка должна быть максимально качественной. В противном случае цинкование не даст нужный уровень защиты, проявиться брак может уже через несколько месяцев.

В соответствии с требованиями ГОСТ и других нормативных документов к процедуре предварительной подготовки, используемым составам, условиям очистки металла от загрязняющих веществ предъявляются определенные требования. Их соблюдение позволяет провести цинкование качественно, получить однородную защитную пленку на поверхности изделия.

Этапы подготовки к цинкованию

Профессиональная обработка поверхности металла до начала цинкования является обязательной. В противном случае качественной адгезии стали с оксидами цинка добиться не удастся. Соответственно уровень защиты от коррозии и окисления существенно снижается.

В промышленных условиях этапы горячего цинкования следующие:

обезжиривание сплава, подлежащего обработке. В ходе данного этапа поверхность заготовки очищается от масляных пятен и загрязнений органического характера;
на стадии промывки с металла удаляются остатки жиров, пены и реагента. Поверхность полностью очищается от красителей, полировочных красок, коррозии, оксидной пленки и других веществ, ухудшающих адгезию;
операция травления проводится для удаления нагара, следов коррозии, окалины. После выполнения процедур поверхность становится ровной и блестящей;
этап флюсования предполагает окончательную подготовку к цинкованию. На поверхности образуется пленка, обеспечивающая хорошую адгезию и защищающая сталь от окисления.

Все указанные этапы обязательны для выполнения. Проводить подобные операции необходимо последовательно. Чистота обработки существенно влияет на качество последующего цинкования. Более подробно каждый этап описан ниже.

Обезжиривание металла

Качественно обезжиривание поверхности металла – первая операция подготовки детали к цинкованию. На данной стадии производится очистка сплава от загрязняющих элементов на основе масла и других органических соединений. Стандартная температура раствора, которым выполняется обезжиривание, составляет от 60 до 80 градусов.

Процедура проводится в промышленных условиях с применением кислотных и щелочных составов. Выбор реагента определяется уровнем загрязнения металла, характером присутствующих на поверхности элементов. После обезжиривания заготовка сразу поступает на промывку и дальнейшую обработку.

Промывка деталей

После обезжиривая деталей на поверхности остаются остатки жира, химических растворов, реагентов и пены. Операция промывки позволяет очистить металл от указанных веществ. Данная работа выполняется максимально тщательно. Для обработки поверхности используются специальные составы.

Травление металла

Следующая стадия подготовки к оцинкованию - травление поверхности металла. Процедура производится в подготовленном для этого цехе при комнатной температуре. Цель операции – удалить с поверхности следы коррозии, нагар, ржавчину, другие посторонние вещества. От качества травления зависит успешность последующей обработки.

Технологически травление перед цинкованием представляет собой погружение заготовки в ванну, заполненную соляной кислотой. Химический состав разъедает посторонние вещества, присутствующие на поверхности. В состав соляной кислоты добавляются специальные ингибиторы. Присутствие подобных элементов позволяет избежать разъедания металла при контакте с химически активной жидкостью.

После обработки кислотой заготовка выходит из ванны с блестящей и ровной поверхностью. При качественной обработке на металле отсутствуют следы коррозии, окисления, нагар и окалина. При соблюдении технологического процесса металл полностью подготовлен к дальнейшей обработке. Обязательной является промывка изделия для удаления остатков соляной кислоты.

Флюсование заготовок

Окончательная подготовка сплава к оцинкованию проходит на четвертом этапе. Флюсование – обязательная процедура, в ходе которой на поверхности изделия образуется тонкая защитная пленка. Задача данного слоя – защита металла от окисления, придание заготовке хороших адгезионных свойств перед цинкованием.

Флюсование также проводится в специальной ванне. Для обработки используется растворы на основе хлоридов цинка и аммония. Температура вещества должна быть в пределах 60 градусов. Состав флюсового раствора должен быть постоянным, концентрация его составляющих постоянно контролируется.

Кроме указанных этапов существует еще одна стадия подготовки металла к оцинкованию. После завершения флюсования заготовка сушится. Это делается для удаления с поверхности влаги и других жидкостей, способных негативно повлиять на качество последующей обработки. Сушка проводится в специальных печах при температуре порядка 100 градусов. Длительность данного этапа превышает время, затрачиваемое на цинкование.

Заключение

Технология горячего цинкования является одним из лучших способов защиты металла от коррозии и окисления. Для качественной обработки деталей любого размера и формы проводится их предварительная подготовка. Все стадии требуют использования специальных составов и создания определенных условий для проведения операций.

Полученный результат, при условии качественной подготовки, соответствует требованиям нормативных документов. Металлические детали получают однородный защитный слой, хорошо выдерживают воздействие влаги и сырости, имеют длительный срок эксплуатации. Стоимость предварительной обработки входит в цену услуги горячего цинкования.

Подготовка поверхности перед цинкованием

1. ЗНАЧЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ Так как чистота металлической поверхности является наиболее важной предпосылкой для нанесения защитных (коррозионностойких) покрытий, то предварительная обработка основного материала (подготовка поверхности) .

Ржавчина и окалина. Основными продуктами коррозии на сплавах железа являются ржавчина и окалина. По внешнему виду, свойствам и условиям возникновения они весьма различаются. Для ржавчины характерен красно-коричневый цвет, для окалины — .

Итак, основной задачей промывки после обезжиривания является удаление хорошо растворимых остатков щелочного раствора во избежание затраты дорогостоящей кислоты на их нейтрализацию при последующем травлении изделия. Кроме того, в результате реакции .

ставщиком этих продуктов и высылаются вместе с руководством по их применению. Контроль ванн промывки после обезжиривания производят с помощью индикаторной бумаги, показывающей значение рН в пределах 6—12. В том случае, когда значение рН превышает .

результате диффузионного процесса во время окисления сплава железа: Как видно из уравнений, элементарный водород и элементарное железо передают ионам Fe3+ электроны, необходимые для восстановления. Путем присоединения одного электрона ион Fe3+ .

прекращено. В тех же условиях при использовании неингибированной кислоты отчетливо выделяется водород (рис. 11, справа). На практике часто травильные присадки добавляют бесконтрольно, как только начинает выделяться водород. Введение избыточных .

операциями травления, промывки и цинкования не было бы промежуточной выдержки. В случае появления налета ржавчины удаление ее может быть произведено только путем повторного травления. Флюс предназначен для активирования поверхности железа перед .

бинарные диаграммы состояния железо — кислород пригодны только для чистого металла. Тем не менее окисление нелегированной и в некоторых случаях малолегированной стали протекает в основном без значительных отклонений от окисления чистого железа. .

компенсировано значительным улучшением поверхности металла. Расходы при травлении в расплаве имеют тот же порядок величины, что и при дробеструйной обработке. Мелкие детали из серого чугуна часто очищают голтовкой. Различают расплавы с окисляющими .

Применяемые на практике печи, которые называют реакторами, работают при 500° С. Подлежащий регенерации травильный раствор впрыскивают в печь обжига сверху. Нагрев печей производится газом или жидким топливом. При нагреве вода испаряется, а хлорид .

воды. Для экономичности этого метода решающим является концентрация промывной воды. Рекомендуется производить первую промывку протравленных изделий в непроточной ванне с использованием образующегося раствора при составлении травильного раствора и, .

лент на литр, называется однонормальным, 2-н. раствор содержит два грамм-эквивалента в литре, 0,2-н. — 0,2 грамм-эквивалента. Определение содержания кислоты и железа Содержание кислоты в ваннах травления определяют большей частью методом .

Флюс-расплав для цинкования нашатырным способом. Цинкование нашатырным или «мокрым» способом является старейшим методом горячего цинкования. При этом неприменимо легирование цинкового расплава алюминием ввиду реакции флюсового покрова с алюминием: .

ботка и голтовка в барабане. Дробеструйная обработка, как и химическое травление, обеспечивают получение металлически чистой поверхности. Стандартом TGL 18730 установлены так называемые градусы чистоты (от 1 до 3). При градусе чистоты, равном 1, в .

Значение предварительной обработки, обезжиривание и очистка металла перед цинкованием, химическое удаление ржавчины и окалины, флюсование, прочие способы очистки поверхности

Виды цинкования металла

Одним из самых значимых недостатков металлоконструкций, изделий из железа, стали и их производных — является склонность к коррозии. Взаимодействуя с кислородом, незащищённая поверхность чёрных металлов окисляется, образуя рыхлый слой, называемый ржавчиной. Последняя является ничем иным, как оксидом, сквозь который (из-за пористой структуры) кислород снова и снова проникает к железу, разрушает его, ослабляя тем самым изделие или конструкцию. Чтобы минимизировать этот недостаток, применяется цинкование.

Определение и общие принципы цинкования

Цинкование — это технологический процесс обработки деталей или конструкций из металла, нацеленный на защиту от воздействия коррозии. Существует несколько способов оцинковки, которые рассмотрены ниже. Однако вне зависимости от применяемого метода, принцип защиты металла от ржавления остаётся одним и тем же.

Суть цинкования при любой технологии его реализации сводится к следующему. Тем или иным методом на подготовленную поверхность изделия или конструкции наносится слой цинка. В зависимости от применённой методики защитный слой либо только укрывает поверхность основного материала, либо дополнительно соединяется с ним за счёт диффузного взаимодействия. Цель и результат, в принципе, всегда одни и те же — на поверхности уязвимого к коррозии металла образуется слой цинка определённой толщины.

Благодаря свойствам цинка при контакте с атмосферным кислородом на его поверхности моментально образуется оксидная плёнка. В отличие от оксида железа, она имеет высокую плотность и прочность, за счёт чего она: во-первых, не пропускает к металлу атмосферный кислород; во-вторых, не разрушается от малейшего механического воздействия.

Таким образом — оцинкованный металл оказывается в прочной воздухонепроницаемой оболочке, которая защищает его от разрушающей коррозии.

Более того, если в результате механического воздействия оксидная плёнка повреждается, оголённый цинк тут же взаимодействует с атмосферным кислородом, образуя новый защитный слой. Благодаря этому свойству оцинковку называют самовосстанавливающейся защитой металла от коррозии.

Даже если цинковое покрытие повредить до самого железа, его ржавление будет происходить не так интенсивно, как в случае с незащищённым металлом. Всё потому, что цинк с железом в повреждённом месте образует так называемую гальваническую пару, в которой именно цинк является более активным металлом. То есть, он вступает в реакцию коррозии первым, тогда как менее активное железо ржавеет и разрушается не так активно.

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:

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.
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.
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.
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.
Стойкость к механическим повреждениям — чем она выше, тем дольше продержится защита на изделиях, подвергающихся тем или иным физическим нагрузкам.
Способность к самовосстановлению — по большей части зависит от толщины нанесённого на металл цинка и характера эксплуатации конструкции или изделия.
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:

Горячее — выполняется посредством погружения обрабатываемых изделий в расплавленный цинк.
Холодное — осуществляется по абсолютной аналогии с обычным окрашиванием вручную или при помощи напыления.
Гальваническое — реализуется путём погружения обрабатываемых деталей в цинкосодержащий электролит, через который пропускается электрический ток.
Термодиффузионное — слой защитного покрытия формируется при помещении обрабатываемой детали в среду, насыщенную порошкообразным цинком.
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.

Горячее цинкование

Горячее цинкование — это технологический процесс нанесения защитного цинкового слоя на металл путём непосредственного погружения в расплавленный цинк. Поскольку именно данный метод является наиболее распространённым и востребованным в современной промышленности, эта технология рассмотрена наиболее детально. Своей популярностью способ обязан внушительному списку преимуществ, которыми обладают оцинкованные изделия.

Полноценный процесс горячего цинкования включает в себя следующие технологичные этапы:

Отгрузка требующих обработки изделий в зону навески. Поскольку рассматриваемый метод один из немногих, который позволяет оцинковывать сравнительно крупногабаритные детали, то отгрузка, как правило, осуществляется при помощи специальных мостовых кранов.
Навеска металлоконструкций. Для последующей обработки доставленные на производство детали навешиваются на подвижные траверсы. Металлоконструкции распределяются и фиксируются таким образом, чтобы вся секция могла поместиться в технологические ёмкости на дальнейших этапах. Также важно навесить изделия так, чтобы они могли контактировать с жидкостями, в которые они будут погружаться, всей поверхностью, не мешая друг другу.
Предварительная обработка металлоконструкций. Перед цинкованием горячим методом изделия из стали подвергаются обязательной многоэтапной подготовке. Она заключается в попеременном погружение траверсы с вывешенными деталями в ванны с технологическими жидкостями. В том числе, в этих ваннах проводится обезжиривание, очистка, травление (за счёт чего обеспечивается проникновение цинка в кристаллическую решётку металла), удаление следов кислоты, покрытие защитным флюсом. Также на данном этапе выполняется предварительный подогрев металла перед погружением в расплавленный цинк, что позволяет избежать деформации изделий из-за резкого перепада температур.
Сушка и предварительный разогрев. Осуществляется в специальной многоступенчатой печи, в которую подаётся разогретый и очищенный воздух. В результате перед оцинковкой с металлоконструкций испаряются следы предварительной подготовки в ваннах с жидкостями, а также происходит их дополнительный прогрев.
Цинкование. Основной технологический этап процесса горячего цинкования металла. Выполняется путём транспортировки траверсы с подготовленными металлическими изделиями в закрытую со всех сторон печь, в которой расположена ванна с расплавленным цинком. Его температура поддерживается на постоянном уровне в районе +450°C при помощи высокоскоростных газовых горелок. Герметичность печи нужна по двум причинам.

Во-первых, это необходимо для обеспечения безопасности людей, которые работают на производстве. Во-вторых, в процессе цинкования выделяются разогретые до высокой температуры газы, которые нуждаются в очистке перед выбросом в атмосферу. Кроме того, тепловая энергия этих газов используется вторично для подогрева технологических жидкостей на этапе предварительной подготовки металлических изделий.

Снятие, сортировка и отгрузка оцинкованных металлоконструкций. По завершению процесса цинкования в ванне с расплавленным цинком траверса с вывешенными изделиями автоматически направляется в зону для их снятия и сортировки, после чего выполняется погрузка металлоконструкций на транспорт для отправки заказчику.

Несмотря на кажущуюся сложность описанного процесса, метод горячего цинкования является одним из самых простых и экономически выгодных. Кроме того, благодаря внедрению тех или иных технологических этапов возможно получать в итоге антикоррозионную защиту с многочисленными преимуществами по сравнению с другими методами цинкования.

Преимущества горячего цинкования (с учётом мощностей нашего предприятия):

сравнительно невысокая стоимость реализации технологического процесса;
высокая производительность автоматизированных линий (до 30 000 тонн в год);
возможность цинкования тяжёлых и крупногабаритных металлоконструкций (до 6 тонн и 13×2×3,1 м);
толщина защитного покрытия 40-200 мкм. Для крупногабаритных изделий толщина может составлять более 200 мкм;
высокая прочность удержания защитного покрытия на металле за счёт проникновения цинка в кристаллическую решётку железа;
высокая стойкость к механическим повреждениям;
отличная способность защитного покрытия к самовосстановлению;
высокая коррозионная устойчивость.

Недостатки:

невозможно наносить слой цинкового покрытия тоньше 45 мкм;
неравномерность защитного покрытия;
непрезентабельный внешний вид обработанных деталей — тёмно-серый, матовый.

Исходя из перечисленных преимуществ и недостатков можно сделать следующие выводы.

Горячее цинкование является идеальной технологией для антикоррозионной обработки крупных и средних по размеру металлоконструкций, которые нуждаются в максимальной защите от коррозии, но не имеют высокоточных поверхностей, отверстий, резьбы, фасок и других прецизионных технологических решений. После ознакомления с этапами технологии также должно быть понятно, что горячим цинкованием невозможно обработать неподвижные стационарные металлоконструкции. То есть, те, которые нельзя доставить на производство.

Холодное цинкование

Холодное цинкование — это самый простой, дешёвый и универсальный способ защитной обработки металлоконструкций. Заключается в том, что предварительно подготовленный металл окрашивается по аналогии с применением обычных полимерных красок. Единственная разница — в наносимом составе содержится определённая концентрация цинкового порошка, который после застывания основы образует защитный слой, действующий описанным выше образом. То есть, на поверхности конструкции образуется оксид цинка, который препятствует контактированию атмосферного кислорода с металлом.

Преимущества холодного цинкования:

дешевизна;
простота технологического процесса;
возможность обработки металлических изделий и конструкций любой формы и размеров;
обрабатываемые детали не нужно демонтировать и транспортировать на предприятие для цинкования;
при необходимости может быть нанесён слой цинкосодержащего состава любой толщины;
внешний вид металлоконструкции можно задать финишной обычной краской, тогда как подложкой для неё будет служить цинкосодержащий грунт.

неконтролируемая равномерность толщины защитного покрытия;
невысокая прочность удержания защитного покрытия на металле;
слабая стойкость к повреждениям.

Исходя из перечисленных преимуществ и недостатков можно сделать несколько выводов о холодном цинковании. Во-первых, эта технология хороша тем, что её можно реализовать буквально в полевых условиях. Во-вторых, форма, вес и габариты обрабатываемых металлоконструкций не могут стать помехой для цинкования. С другой стороны, способ абсолютно не подходит для тех случаев, когда требуется долговечное и высокопрочное защитное антикоррозионное покрытие. Также он не годится для обработки мелких прецизионных деталей.

Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование (также называется электролитическим) — это электрохимический метод антикоррозионной обработки металлических деталей. По факту является самым распространённым, хотя и не наилучшим. Распространённость гальванического цинкования связана с тем, что обработанные детали имеют презентабельный внешний вид. Они получаются блестящими, яркими, и могут иметь оттенки от белого, до серебристого с голубым.

Технология заключается в следующем. Обрабатываемую деталь (необязательно металлическую, то есть, токопроводящую) погружают в электролит, в котором содержится цинк. Такая жидкость обладает способностью проводить электрический ток. Когда он протекает через электролит, цинк, являющийся анодом в данном случае, разрушается, и его ионы оседают на поверхности обрабатываемой детали.

Преимущества гальванического цинкования:

презентабельный внешний вид защитного покрытия;
тонкий слой цинка (10-20 мкм), что позволяет обрабатывать прецизионные детали;
равномерность оцинковки;
сравнительно низкая себестоимость процесса;
возможность обработки неметаллических предметов, которые не могут выдержать, например, процесса горячего цинкования;
способность к самовосстановлению;
достойная прочность удержания цинка на поверхности.

слишком малая толщина слоя цинка для интенсивной эксплуатации изделий в агрессивной среде (имеется в виду вне сухих помещений);
абсолютная неустойчивость к механическим нагрузкам;
низкая общая коррозионная устойчивость.

В силу перечисленных плюсов и минусов гальванический метод цинкования востребован только в тех сферах, где больше требуется презентабельный внешний вид, либо временная защита от коррозии (например, на период складского хранения или транспортировки). Поэтому он считается больше декоративным, нежели защитным.

Термодиффузионное цинкование

Термодиффузионное цинкование — это метод низкотемпературной антикоррозионной обработки, который заключается в обработке деталей в среде с порошковым цинком при температурах от 260°C до 450°C (чем выше температура, тем равномернее получается покрытие). В результате пребывания детали в такой среде атомы цинка на атомном уровне проникают в верхние слои обрабатываемого материала, образуя равномерный защитный слой толщиной 20-100 мкм. При этом, есть возможность регулировать толщину наносимого покрытия путём увеличения или уменьшения времени процесса цинкования.

Преимущества термодиффузионного цинкования:

регулируемая толщина защитного покрытия;
высокая прочность удержания цинкового покрытия за счёт диффузии металлов;
равномерное распределение цинка по всей обрабатываемой поверхности (включая труднодоступные места);
высокая стойкость к повреждениям;
способность к самовосстановлению;
высокая общая коррозионная устойчивость (сравнимая с горячим цинкованием).

сложность технологического процесса;
высокая себестоимость (примерно в два раза дороже, чем горячее цинкование);
непрезентабельный внешний вид оцинкованных деталей.

В промышленности термодиффузионное цинкование востребовано в сферах, где от обработанных деталей требуется высочайшая стойкость к абразивному износу и пластичность поверхности. Обычно используется для антикоррозионной защиты металлических изделий в нефтегазовой, энергетической, сельскохозяйственной и реже в строительной сферах. Несмотря на преимущества особой популярностью технология не пользуется из-за высокой трудозатратности и, как следствие, дороговизны.

Газотермическое цинкование

Газотермическое цинкование — это метод металлизации металлических изделий путём высокоскоростного напыления на их поверхность цинкового порошка. Выполняется следующим образом. На обрабатываемую деталь направляется открытый огонь (применяются газовые горелки), и в зону наивысшего нагрева подаётся цинковый порошок, либо цинковая проволока. В результате мелкодисперсные капельки цинка с высокой скоростью налетают на обрабатываемую поверхность, где застывают, образуя защитный слой толщиной 30-50 мкм. Если необходимо получить более толстое покрытие, цинкование проводится в несколько этапов.

Преимущества газотермического цинкования:

возможность осуществления цинкования вне производственных условий и без демонтажа металлоконструкций;
сравнительная равномерность покрытия;
регулируемая толщина цинка.

нельзя обрабатывать мелкие детали;
пористость покрытия;
невозможно качественно оцинковать труднодоступные места;
не подходит для цинкования прецизионных деталей;
высокая трудоёмкость процесса;
низкая производительность.

Несмотря на множественные недостатки газотермического метода цинкования, технология, всё же, применяется в определённых сферах деятельности. К примеру, она востребована там, где нужно выполнить антикоррозионную обработку без демонтажа конструкций, восстановить часть утерянного в процессе коррозии материала и так далее.

Заключение

На нашем производстве мы используем технологию горячего цинкования. Для реализации основного этапа применяется ванна горячего цинкования марки Pilling, позволяющая обрабатывать металлоконструкции весом до 6 тонн и размерами в пределах 13×2×3,1 м. Толщина цинкования — в диапазоне 80-200 мкм. Производительность линии — до 30 000 тонн в год.

Читайте также: