0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методы цинкования для долгосрочной защиты

Методы цинкования для долгосрочной защиты

Способы цинкования металлоконструкций

Защита оборудования от коррозии является одним из самых острых вопросов в любой отрасли промышленности. Постоянное воздействие различных агрессивных и не очень сред, да и просто влияние атмосферной влажности, негативно сказываются на металле.

Среди различных способов защиты от коррозии достаточно популярным является цинкование — покрытие металла цинком. При взаимодействии с кислородом на поверхности цинка образуется оксидная пленка, которая препятствует дальнейшему окислению. Цинковое покрытие устойчиво к воздействию пресной и морской воды, слабых кислот и значительно увеличивает срок службы металлоконструкций. Помимо физической защиты оно также образует электрохимический барьер.

Методов нанесения цинка несколько:

Горячее цинкование – погружение металлических изделий и конструкций в расплавленный цинк, температура которого составляет 450 °С и выше. Толщина покрытия при таком способе нанесения варьируется в пределах 30-140 мкм. Срок защиты может составлять до 50 лет. Этот метод применяют преимущественно для листового металла, труб, крупных деталей, так как покрытие не совсем равномерное и нельзя достичь большой точности.

Гальваническое цинкование – детали вместе с цинковыми пластинами опускают в емкость с электролитом, например, с цианистым или сернокислым, после чего подключают постоянный ток. В результате электролиза цинк оседает на поверхности. Толщина покрытия составляет 6-30 мкм, при этом ее можно точно рассчитать. Поверхность становится очень гладкой и блестящей. Обратная сторона этого метода состоит в том, что в стоимость будут входить не только цинк и электролит. На выходе образуются сточные воды с ионами цинка, очищение которых требует дорогого очистного оборудования.

Термодиффузионное цинкование – металлическое изделие и цинкосодержащую смесь помещают в герметичную печь. При температуре 400-450 °С происходит диффузия молекул цинка и металла обрабатываемой детали. На поверхности образуется однородный слой толщиной от 5 до 100 мкм. При этом цинк равномерно покрывает даже узкие отверстия и резьбу. Размер обрабатываемой детали ограничен размером печи.

Холодное цинкование – самый простой и доступный способ. Заключается он в нанесении на поверхность цинкосодержащих грунтов, красок и составов. Работает он по принципу горячего цинкования – цинк с железом образуют гальваническую пару, в которой цинк является более активным металлом. При повреждении покрытия цинк вступает в реакцию первым, то есть первым окисляется, образуя новую пленку, при этом продукты растворения «забивают» образовавшуюся брешь. Скорость движения цинка может достигать 2 мм в год. Главным плюсом холодного цинкования является мобильность, то есть удобство нанесения. Это важно для защиты неподвижного оборудования, конструкций в сборе, ремонта магистралей. Также оно отлично подходит для восстановления цинкового покрытия при ремонте и защиты сварных швов.

Перед нанесением цинкового покрытия металлическая поверхность подвергается обработке. В зависимости от метода нанесения и состояния поверхности в этот процесс могут входить: механическое очищение, обезжиривание, травление, промывка и флюсование. В любом случае, от того, как хорошо зачищена поверхность, будет зависеть сцепление цинка с базовым металлом.

К любому способу нанесения цинкового покрытия всегда предъявляются серьезные требования безопасности. Это связано в первую очередь с тем, что цинковая пыль в концентрации оказывает негативное влияние на человека. Поэтому самое важное требование – это хорошая вентиляция, а при больших объемах – средства защиты органов дыхания.

Холодное цинкование своими руками

Первое важное правило – состав нужно хорошо перемешать. Стоит помнить, что это все-таки не краска, а металлический порошок, который разведен в растворителе. Поэтому от перемешивания будет зависеть однородность покрытия.

Поверхность должна быть хорошо очищена. Если на металле уже образовалась ржавчина, ее нужно удалить механическим способом. Правда, в случае восстановления цинкового покрытия допускается нанесение прямо на ржавчину. Также поверхность нужно хорошо обезжирить.

Огромный плюс холодного цинкования состоит в удобстве нанесения. В зависимости от степени вязкости можно использовать как погружение (для мелких деталей), так и ручное нанесение – кисть, валик или краскопульт.

У нас вы можете найти различные составы для холодного цинкования брендов LPS и Cramolin. Например, Cold Galvanize Corrosion Inhibitor:

  • В форме аэрозоля – простота нанесения
  • Чистота цинка 99%
  • Термостойкость до 400 °С
  • Защищает на воздухе и под водой
  • Соответствует требованиям Kimberly-Clark, Shell Oil и Ford Motor

Альтернатива традиционным методам цинкования

Оцинковка, по мнению большинства специалистов, является одним из лучших способов коррозионной защиты металлических конструкций. Применение методов гальванического и горячего цинкования позволяет обеспечить антикоррозионную защиту металлу на десятки лет (до полувека). Между тем применять такие методы цинкования не всегда представляется возможным, так как это требует значительных финансовых вложений в специальное оборудование и технологическую оснастку.

Читать еще:  Как выбрать межкомнатные двери? Советы экспертов

Во всех случаях, когда использование традиционных способов покрытия металла слоем цинка связано с определенными сложностями, хорошей альтернативой является холодное цинкование металла. При холодном поверхностном цинковании на металлическое изделие наносится цинкосодержащий состав. В результате такой обработки формируется слой, антикоррозионные свойства которого почти ничем не уступают характеристикам покрытий, полученных другими методами цинкования.

Обработка поверхности перед цинкованием

Процесс очистки металла состоит из нескольких обязательных этапов:

  • Обезжиривание – первая стадия обработки, при которой металл очищается от возможных жировых загрязнений.
  • Пескоструйная обработка. Направленная струя абразивного материала эффективно счищает с поверхности металлической детали частицы ржавчины и окалины.
  • Кислотное травление. Химическая обработка предназначена для удаления верхнего слоя металла и окончательной подготовки к покрытию цинком.
  • Флюсование – нанесение пленки флюса способствует более ровному распределению слоя цинка по поверхности.

Если обработка будет проведена некачественно, это приведет к появлению существенных дефектов на поверхности после извлечения детали из емкости с цинком. На ней будут хорошо заметны грязные пятна, которые появляются в тех местах, где на поверхности осталась ржавчина или окалина. Предварительная подготовка должна устранить все имеющиеся дефекты поверхности и сделать ее идеально ровной. Только в этом случае слой цинка ляжет равномерно и обеспечит металлу эффективную защиту от коррозии.

Виды цинкования металла

В современном мире для обработки металлических поверхностей применяется ци нкование. Оно служит прежде всего для защиты от коррозии. Для разных металлов необходимо использовать разные методы этого процесса. Это обусловлено тем, что не все металлы способны адгезироваться с цинком при определенных условиях.

Основные методы цинкования металла представлены такими способами, как:

Холодное цинкование металла

Этот метод отличается от всех остальных тем, что для него не требуется специальная ванна. Раствор цинкового сплава наносится так же, как и любое лакокрасочное покрытие.

Горячее цинкование металла

Данная процедура заключается в том, что в ванну со сплавом цинка опускается металлическое изделий для обработки. Процесс цинкования при этом происходит под воздействием небольшого нагревания. Это позволяет наносить раствор на поверхность более равномерно.

Гальваническое цинкование металла

Это метод характеризуется тем, что вся процедура происходит под воздействием электрического тока. В раствор электролита опускается металла и подключается электрический ток, подающий небольшое напряжение.

Термодиффузионное цинкование металла

Оно заключается в нанесении на поверхность металла цинкового сплава любой толщины. Она определяется заказчиком. Для процедуру используются специализированные контейнеры.

Таблица 1. Сравнение цинка с другими металлами.

металл серебристо-белого цвета

Температура плавления 650°С. Алюминий устойчив против атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной окисной пленки. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность – 2,7г/см3 против 7,8г/см3 для железа и8,94г/см3 для меди. Имеет хорошую тепло- и электропроводность. Хорошо обрабатывается давлением.

Применяется в электропромышленности для изготовления проводников тока, в пищевой и химической промышленности. Применяется в качестве раскислителя при производстве стали, для алитирования деталей с целью повышения их жаростойкости. В чистом виде применяется редко из-за низкой прочности – 50МПа.

блестящий цветной металл с синеватым оттенком, за удельным весом близкий к железу. Он довольно твердый (на единицу меньше от алмаза), тем не менее, хрупкий.

Он довольно твердый, тем не менее, хрупкий. Температура плавления 1910 °С. Стойкий против окисления в атмосфере и в воде. Азотная кислота его не растворяют. В растворах соляной и серной кислот растворяется постепенно, но более активно в крепкой соляной кислоте. Хром довольно крепкий против стирания.

В чистом виде хром широко используют для декоративного и антикоррозийного покрытия других металлов. В промышленности хром широко используют для изготовления легированных хромистых сталей высокой прочности.

металл красного, в изломе розового цвета

обладает высокой пластичностью и коррозийной стойкостью, высокой электропроводностью и теплопроводностью (100% чистая медь-эталон, то 65%-алюминий, 17%железо), а также стойкостью против атмосферной коррозии

Позволяет использовать ее в качестве кровельного материала ответственных зданий

лёгкий металл серебристо-белого цвета.

имеет высшую температуру плавления, низкую теплопроводность и плохие антифрикционные свойства, но легко куется и штампуется. При нагревании до 500 °С на воздухе он не окисляется, а при высшей температуре на его поверхности образовывается крепкая защитная пленка.

Поэтому из титана и его сплавов изготовляют обшивку сверхзвуковых самолетов, компрессоры реактивных двигателей, в турбо-строении — лопате и диски турбин и т.п.Из листового титана можно изготовить (с применением аргонового сваривания) легкие глушители для автомобилей, которые не ржавеют и не прогорают.

Цинкование металла (стали)

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Цинкование стали – это целый ряд технологий нанесения на сталь тонкого слоя цинка для её защиты от коррозии.

Читать еще:  Как быстро сделать ремонт в квартире

Для покрытия стальной детали слоем цинка или цинкового сплава применяются различные технологии:

1) горячее цинкование (цинкование погружением)

2) шерардизация (диффузионное цинкование)

3) гальваническое (электролитическое) цинкование

4) механическое цинкование

5) ламельное цинкование

6) цинкование напылением.

В связи с большими различиями, существующими между различными технологиями, сам по себе термин «цинкование» является лишь ограниченно информативным.

1) Горячее цинкование

Под горячим цинкованием понимается нанесение на сталь металлического цинкового покрытия методом её погружения в жидкий расплав цинка, температура которого составляет около 450 °C. При этом следует различать штучное горячее цинкование, при котором чаще всего оцинковываются предварительно изготовленные стальные детали, например, элементы лестниц или поручни (перила), и непрерывное горячее цинкование (другие названия: конвейерное цинкование, цинкование по методу Сендзимира), при котором оцинковываются полуфабрикаты, например, стальные листы. Кроме того, технологии штучного и конвейерного горячего цинкования различаются между собой по толщине цинкового покрытия. Так, толщина слоя цинка при штучном цинковании, как правило, составляет 50 … 150 микрон, а при конвейерном цинковании – от 5 до 40 микрон. Срок службы деталей, оцинкованных методом штучного горячего цинкования, выше благодаря большей толщине защитного слоя цинка и может достигать более 50 лет.

При шерардизации оцинковываемые стальные детали партиями нагреваются до высоких температур в закрытых вращающихся барабанах с цинковым порошком. При температурах от 320 °C до 500 °C цинк в результате диффузии соединяется с материалом основы. При этом образуются очень равномерные жаропрочные, твердые и износостойкие слои сплава цинка с железом, обладающие высокой антикоррозионной защитой.

3) Гальваническое цинкование

Суть этой технологии состоит в том, что заготовки погружаются не в расплав цинка, а в электролит цинкования, при этом оцинковываемая заготовка, подвешенная в растворе, служит катодом. В качестве анода используется электрод из как можно более чистого цинка. При гальваническом цинковании наносимый слой цинка пропорционален силе тока и продолжительности его протекания, при этом толщина слоя распределяется по всей поверхности заготовки в зависимости от её геометрии. Стальные листы, покрытые методом гальванического цинкования, особенно хорошо поддаются нанесению порошковых покрытий, так как практически не имеют поверхностной структуры (т.е. разводов, или так называемых «цветов»).

Оцинкованные стальные детали очень хорошо защищены слоем цинка от коррозии (красной ржавчины). Однако сам слой цинка подвержен воздействию коррозии, и особенно в условиях морского климата на его поверхности может относительно быстро происходить коррозия цинка (образование белой ржавчины). Однако с помощью соответствующих методов последующей обработки можно сильно отсрочить и замедлить коррозию цинка, благодаря чему действие всего комплекса антикоррозионной защиты дополнительно продлевается до начала коррозии стальной основы. К таким методам последующей обработки относятся технологии пассивации, которые могут применяться к деталям, покрытым методом как гальванического, так и горячего цинкования. Специально для деталей, оцинкованных гальваническим методом, были разработаны различные технологии хроматирования, различающиеся по степени антикоррозионной защиты и по цвету. Однако некоторые из таких слоев хромата содержат токсичный VI-валентный хром. Поэтому в последнее время были разработаны новые технологии без использования VI-валентного хрома.

Дуплексная система антикоррозионной защиты

Под дуплексной системой согласно стандарту EN ISO 12944-5 понимается система антикоррозионной защиты, состоящая из цинкового покрытия в сочетании с одним или несколькими последующими покрытиями. Таким образом, технология нанесения дуплексной системы антикоррозионной защиты представляет собой комбинацию цинкования и нанесения дополнительного покрытия, при этом слои цинка и дополнительного покрытия дополняют антикоррозионное действие друг друга. Слой цинка защищен расположенным над ним дополнительным слоем от атмосферных и химических воздействий. Благодаря этому увеличивается срок службы цинкового покрытия. И наоборот, благодаря своей высокой сопротивляемости к внешним воздействиям и износостойкости слой цинка защищает снизу поврежденные внешние покрытия, препятствуя образованию типичной для них подповерхностной коррозии. Благодаря так называемому эффекту синергии между слоем цинка и дополнительного покрытия общая продолжительность защитного действия дуплексной системы в 1,2 … 2,5 раза превышает простую сумму индивидуальных продолжительностей защитного действия слоя цинка и дополнительного покрытия.

4) Механическое цинкование

Для защиты закаленных деталей, чрезвычайно чувствительных к водородному охрупчиванию, в некоторых технических спецификациях предписывается механическое цинкование. При механическом цинковании покрываемые детали помещаются в смеситель, в котором цинковая пыль без термического воздействия «вбивается» в поверхность деталей под действием стеклянных шариков. Поскольку это не электролитический метод цинкования, не происходит выделение водорода, который мог бы проникнуть в стальную деталь.

При этом в зависимости от геометрии детали (например, внутренний шестигранник в головке винта) износостойкость цинкового покрытия может быть несколько ограничена. Кроме того, при механическом цинковании не может быть достигнут высокий глянец поверхности деталей, характерный для технологии гальванического цинкования. Методом механического цинкования можно получать цинковое покрытие толщиной приблизительно до 50 микрон.

Читать еще:  Во Владивостоке студентам университета пригрозили выселением из общежития, если они не отремонтируют свои комнаты

Эта технология цинкования часто применяется для обработки тарельчатых пружин или клипс крепления обивки салона автомобиля.

5) Ламельное цинкование

Эта технология уже несколько лет существует в качестве альтернативы механическому цинкованию стали. Её суть состоит в том, что для нанесения покрытия на деталь используется суспензия из мелких хлопьев цинка и частично алюминия. Эти хлопья наносятся на погруженную в суспензию деталь методом центрифугирования, затем высушиваются и в зависимости от технической спецификации обжигаются при температурах от 250 до 350 °C. В процессе нанесения покрытия этим методом достигается толщина слоя около 4-5 микрон, к тому же полученный слой цинка является пористым. Поэтому при использовании метода ламельного цинкования покрытие обычно наносится дважды, а в последнее время стали дополнительно применяться силикаты для заполнения пор.

6) Цинкование напылением

Это – вариант газопламенного напыления. При цинковании напылением цинковая проволока расплавляется под действием пламени или электрической дуги и под напором сжатого воздуха напыляется на заготовку. При этом всё ещё жидкий цинк образует на поверхности заготовки, предварительно подвергнутой пескоструйной обработке, пористый слой цинка, который обладает хорошими антикоррозионными свойствами, сопоставимыми со свойствами слоя цинка, нанесенного методом горячего цинкования. Однако из-за большой удельной внутренней поверхности этот слой очень хорошо впитывает влагу. Поэтому при последующем окрашивании поверхности, оцинкованной этим методом, требуется очень большое количество грунтовки или заполнителя пор.

Преимущества цинкования напылением перед горячим цинкованием состоят в том, что заготовка подвергается очень слабой термической нагрузке, благодаря чему удается исключить деформацию даже при очень большой площади заготовки. Недостатком является то, что полости или труднодоступные места заготовки (например, внутренние полости резервуаров, места сгиба) недоступны для напыляемого цинка.

Горячее цинкование металла: этапы производства

Горячее цинкование крепежа требует его обязательной предварительной обработки, которая состоит из таких этапов:

  • обезжиривание;
  • промывка;
  • травление;
  • повторная промывка.

После нанесения цинка его излишки удаляются при помощи специальной центрифуги.

Преимущества:

  • коррозийную устойчивость детали после оцинкования можно приравнять к характеристикам изделий из нержавеющей стали;
  • в случае повреждения покрытие способно восстановиться самостоятельно;
  • на детали, прошедшей обработку горячим цинкованием, гораздо реже образуются сколы после ударов.

Толщина покрытия может быть не идеально равномерной, поэтому специалисты не рекомендуют использовать метод для обработки деталей, требующих соблюдения высокой точности.

Услуги цинкования в Москве, преимущества обращения в нашу компанию

Но как быть, если обработка нужна не двум-трем деталям, а серийной партии, причем выполнить ее требуется в кратчайшие сроки? Наш цех предлагает полный комплекс услуг по цинкованию металла: от подготовительных работ до отгрузки готовых изделий на склад заказчика. Обращайтесь к нам — и мы:

  • оперативно отреагируем на вашу заявку,
  • сделаем скидку за объем,
  • проведем качественное цинкование в Москве с соблюдением всех технологических требований,
  • обеспечим контроль на всех этапах обработки,
  • выполним заказ строго к обозначенному в договоре времени,
  • предоставим гарантию на проведенную работу.

В заключение

Невзирая на надежность технологии горячего цинкования, ее применение не всегда целесообразно.

Ведь для проведения процедуры зачастую необходимо демонтировать конструкцию, транспортировать ее к месту проведения работ, а затем снова монтировать.

Это влечет значительные расходы, в отличие от оцинковки деталей холодным методом.

Поэтому данная методика в большинстве случаев является предпочтительнее, поскольку позволяет сэкономить с сохранением должного качества защиты металла.

Технология дает возможность защитить металлоконструкции сроком от 10 лет.

Два типа защиты

Из перечисленных выше свойств цинка следует, что при нанесении на железо (сталь) цинк защищает его как по барьерному (изоляционному) типу, (что более характерно для горячего цинкования, где цинк сразу образует сплошное влагонепроницаемое покрытие), так и по электрохимическому (протекторному) типу, где цинк, в присутствии влаги выполняя роль анода по отношению к железу, расходуется для его защиты, а образующиеся при этом соединения цинка «залечивают» дефекты покрытия, предотвращая коррозию железа.

Протекторный тип защиты более характерен для холодного цинкования, особенно в стадии первоначального формирования покрытия, когда оно еще имеет определенную пористую структуру, через которую возможен доступ влаги к поверхности стали, приводящий к образованию электрохимической пары «цинк-железо». В процессе дальнейшей эксплуатации происходит уплотнение структуры покрытия и переход его защитного действия от протекторного к барьерному.

Таким образом, покрытие, полученное методом холодного цинкования, по истечении определенного времени, зависящего от условий эксплуатации (в основном влажности), защищает сталь по тому же механизму, что и покрытие, нанесенное горячим способом.

Дальнейшее действие цинка по электрохимическому типу защиты (также как и для горячеоцинкованных поверхностей) происходит только тогда, когда по тем или иным, в т.ч. механическим причинам нарушается целостность нанесенного покрытия и влага проникает к поверхности стали.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector