Что дает металлам цинковое покрытие?

Что дает металлам цинковое покрытие?

tsinkovanie

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

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

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

Как работает покрытие цинком?

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

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

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

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

Сразу 2 способа защиты, которые сменяют друг друга, очень пригождаются металлам с первого дня эксплуатации. Дело в том, что любое покрытие составом не герметично на 100%, а имеет дефекты и поры. Цинковое покрытие также может пропускать некоторое количество кислорода на начальном этапе использования. Именно тогда оно защищает металлы от ржавчины протекторным или электрохимическим способом. В процессе эксплуатации происходит уплотнение структуры покрытия, полное растворение цинковых соединений и вступает в силу барьерная защита, как при горячем цинковании. Если целостность покрытия будет нарушена (царапины, механические повреждения, разъедание химикатами), то за работу снова возьмется катодная защита.

Читать статью  ГОСТ 9.307-89 ЕСЗКС. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля

Не просто цинк – или почему холодное цинкование защищает дольше?

zashita_zinkom

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

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

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

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

Сколько прослужит цинковая защита, нанесенная холодным способом?

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

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

Зависимость толщины слоя и срока службы покрытия Барьер-цинком:

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

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

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

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

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

Цинковое покрытие металла: основные методы и их особенности

Цинковое покрытие металла

Точные науки всегда хороши своим рационализмом. Физика – царица точных наук, так как она включает в себя математическое преобразование формул физических законов. Опыты, методы, явления, объясненные очень давно имеют право жить в нашем веке. Существует много разделов физики: механика, термодинамика, оптика, квантовая механика и другие. Поговорим сейчас о разделе металлофизика. Чем же занимается металлофизика? Это раздел физики, который изучает строение сплавов и металлов обусловленными условиями термодинамического равновесия, а также характер протекания различных процессов в них. В металлах часто возникают самопроизвольные разрушения в результате физико-химических взаимодействий. Такие разрушения называются коррозиями металла. Поэтому, чтобы сохранить целостность структуры поверхности металла хотя бы на 95%, наносят цинковое покрытие.

Читать статью  Покрытие цинковое с хроматированием для чего

Оцинковка металла

В принципе, технология во всех методов одинакова: наносится на поверхность металла тонкий слой цинка и он покрывается пленочкой, защишая его от механических повреждений. Именно цинк защищает металлическую поверхность от всех нагрузок и повреждений, а оцинковка металла:

  • совсем недорогая процедура;
  • безопасна для любых свойств (включая механические) сделанных деталей;
  • есть возможность ставить разную толщину.

Цинк – самый доступный металл, обеспечивающий электрохимическую защиту железа. Поэтому, цинкование часто применяются в таких сферах: строительстве, машиностроении и другие. Износостойкость – главный компонент данный процедуры. Именно она определяет долговечность металла. Например, если на металл с цинковым покрытием действует атмосферные составляющие, то разрушается он медленно, образуя тонкий слой защитной пленочки. Именно она защищает самые глубокие слои от коррозий, она продлевает жизнь и износостойка по сравнению с другими изделиями. Обычно, к оцинкованию подходят такие сплавы: медь, алюминий, чугун, сталь и другие.

Какие существуют методы оцинковки?

Существует шесть основных методов оцинковки металла:

  • горячее цинкование методом Кука-Нортмана;
  • метод горячего цинкования Сендземира;
  • гальваническое цинкование;
  • термодиффузное цинкование;
  • газотермическое напыление цинка;
  • холодное цинкование.

Сейчас, детально рассмотрим каждый метод по-отдельности.

Горячее цинкование методом Кука-Нортмана

Начнем с физики данного метода: берется ванна с расплавленным цинком и в нее погружается готовое изделие из металла. Но перед погружением изделия, его сначала обезжиривают, убирают окалины и ржавчины, промывают, убирая остатки кислот, а после, просушивают и наносят флюс. Дальше, приступают к погружению металлического изделия в ванную с расплавленным цинком при температуре 480 градусов по Цельсию. Следующим шагом, регулируем толщину покрытия и просушиваем. После всего проделанного , обязательно контролируем качество и толщину изделия.

Каждый метод имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим и мы их.

Плюсы: износостойкость и долговечность защитного слоя. Например, если добавить олово в расплавленный цинк, он приобретет блеск; а если алюминий, то возникнет способность защитного слоя изгибаться и растягиваться (при деформациях).

Минусы: обязательно всегда нужно убирать окалины и остатки кислот, так как расплавленный цинк реагирует только на чистую поверхность металла.

Метод горячего цинкования Сендземира

Физика данного метода такова: берется полоса из стали, предварительно очищенная и пройдя печной отжиг, поступает по роликовым направляющим в емкость с расплавленным цинком. Потом, пройдя через этот жидкий металл, полоса покрывается ровным слоем цинка со всех сторон. Далее, на выходе из емкости, полоса, которая превратилась уже в рулон, проходит обработку в системе воздушных ножей. Под большим давлением, появляется сжатый воздух, который убирает лишний объем цинкового раствора и охлаждает сталь. На финише уже идет обработка, сушка, смотка. Еще, сокращенно, данный метод получил, название метод оцинкования рулонного метала. Положительные и негативные стороны данного метода следующие:

Плюсы: можно наносить покрытия большой толщины; однородность, стойкость, пластичность покрытия; 100% защита гладкого проката толщиной от 0.5 до 3 мм; производительность высокая.

Минусы: повышенная прочность. Это не очень удобно, когда металл подвергается отжигу, возникает прочность достаточно высокая и это усложняет работу. Это, обязательно, нужно учитывать.

Гальваническое цинкование

Тут все гораздо проще: берется гальваническая ванна, электроды которой подключены к сети постоянного тока (не переменного! это важно). Катод – обрабатываемая деталь, анод- цинка. Как только подается напряжение в электролите, заряженные частицы начинают двигаться, тем самым вызывая осаждения ионов цинка на покрываемый металл. Нужно помнить, что для каждого металла подбирается свой состав электролита и плотность тока. Часто данный метод называют электрохимическое цинкование. Перейдем к плюсам и минусам данного метода:

Читать статью  Оцинкованная сталь: свойства, классификация, ГОСТ, сферы применения

Плюсы: большой выбор цветов защитного покрытия; с точностью до 96% можно регулировать толщину осаждаемого цинка; производительность на высшем уровне

Минусы: цинк – электроотрицательный металл. Когда он осаживается на катоде, выделяется водород, который проникает в образуемое покрытие. Это хорошо для «толстых» металлов, но для тонкостенных опасно. Поэтому, к каждому металлу подбирают свой состав электролитов, используя при этом добавки, которые повышают буферную емкость. Также, при покрытии цинком металла, в электролитную ванну вводят специальные субстанции, повышающие электропроводность.

Термодиффузное цинкование

Для этого метода, желательно, знать и понимать термодинамические законы (изобарный процесс, изотермический процесс, изотопный процесс, изохорный процесс). Суть данного метода: берется барабанная камера, в которую помещают цинковую смесь и очищенные детали; выбирается диапазон нагрева, в капсуле поднимают температуру и начинают ее вращение. Следует помнить, что при нагреве 500 градусов по Цельсию цинк переходит сначала в жидкое состояние, а затем в газообразное, так как собственная температура плавления цинка 419 градусов по Цельсию. Дальше, частицы цинка проникают в поверхностный слой стали, концентрируются и образуют целостное и равномерное покрытие по всей поверхности. Один цикл равен приблизительно 3 часам. А сейчас рассмотрим 2 стороны медали данного метода:

Плюсы: отлично подходит для покрытия мелких деталей разных форм (с резьбой, с геометрий и т.д.); экономно расходует цинк; средний показатель производительности.

Минусы: ограничение размеров обрабатывающих деталей. Они должны строго помещаться в барабанную камеру.

Газотермическое напыление цинка

Сначала, расскажем об этом методе общее значение, а после саму физику. Вообщем, что за метод такой, газотермический? Для этого метода, цинк, который присутствует в составе проволоки, напыляется на поверхность изделия, который в обработке в составе газовой среды. Данная технология используется тогда, когда цинковый слой нужно нанести на «большие» изделия и для которых другие обработки не вариант. А теперь физика метода. Суть ее заключается в том, что частички расплавленного металла ударяются об поверхность, которая в обработке и тем самым формируют тонкий слой. Такое покрытие, в котором много больших пор хорошо комбинируется с нанесением лакокрасочных материалов.

Плюсы: возможность эксплуатировать в агрессивных средах (воздействие морской и пресной воды, постоянная влажность и другое).

Минусы: подходят для этого метода только крупногабаритные детали/изделия.

Холодное цинкование

Суть данного метода проста и логична: на обрабатываемую поверхность изделия наносится специальная цинкосодержащая смесь (обычно используют цинконол). С помощью валика или кисточки наносится данная смесь. С помощью цинконола можна получить на поверхности металла защитный слой, в котором содержится цинка 88-93%. Чаще всего, таким методом пользуются для покрытия защитного слоя труб, опоры линий электропередач, элементы железнодорожных путей и другие.

Плюсы: широкий температурный интервал. Холодное цинкование изделий выполняется в широком диапазоне температур и сформированное покрытие при этом отличается хорошей защитой, эластичностью.

Минусы: обязательно нужен растворитель для холодного цинкования; маленькая устойчивость к механическим воздействиям.

Подведем итог: мы рассмотрели металлофизику металла; узнали, что такое коррозии, повреждение, прочность металла; детально расписали шесть методов цинкования металла. Где же в Петербурге можно заказать цинкование металла любым из шести представленных методов? Все очень просто: в этом вам поможет лучшая компания в городе, которая уже «собаку съела» на данной процедуре – «СПбЗКИ». У нас вы можете заказать оцинковку деталей и целых металлических конструкций, которые используются в разных сферах производства.

Если вы действительно хотите защитить поверхность своего металлического изделия, смело можете набирать нас по телефонам, которые представлены на сайте для заказа цинкования вашего изделия. У нас демократичные цены и сотни положительных отзывов. Так что, ждем именно вашего звонка.

Источник https://terazinc.ru/tsinkovanie_metalla_i_izdeliy/chto_daet_tsinkovoe_pokritie/

Источник https://spbzki.ru/stati/tsinkovoe-pokrytie-metalla-osnovnye-metody-i-ih-osobennosti.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *