Самым страшным заболеванием изделий, которые изготовлены из металла, выступает коррозия, которая разрушает их постепенно. Как же можно побороть этот недуг? Одним из способов считается покрытие поражённого участка массой, что содержит значительное количество цинка: доля его содержания может достигать 95%. Процесс создания цинкового покрытия на металле абсолютно ничего сложного собой не представляет и не требует огромных финансовых затрат.

Необходимость защиты от коррозии

Любой металл нуждается в создании защитного покрытия от ржавчины, коррозии и других вредных воздействий, способных разрушить изделие. Благодаря разным технологиям по обработке металлов защитить поверхность металла и продлить срок использования изделия совсем несложно.

В мировой практике из металлических покрытий чаще всего используются цинковые. Главными причинами, что обуславливают выбор в пользу цинковых покрытий для изделий из металла, являются невысокая цена цинка и стоимость цинкования, а также наличие более электроотрицательного стационарного потенциала, чем железо, при воздействии агрессивных сред.

Оцинковка металла (цинкование) - покрытие поверхности металла цинком, который благодаря своей хрупкости и минимальному уровню твердости обеспечивает любому изделию надежную защиту. Слой окиси на покрытии достаточно прочен, цинк является более активным материалом, чем железо, поэтому он значительно замедляет коррозию.

Цинк быстрее вступает в реакцию с коррозией, чем она добирается до основного металлического слоя, поэтому деталь останется не тронутой. И пока на изделии остается хотя бы кусочек цинка, вокруг него железо не ржавеет. Даже если цинковое покрытие имеет повреждения, или отсутствует в некоторых местах, его защитные свойства сохраняются.

Таким образом, цинковые покрытия выполняют роль протекторов, что «размазаны» по поверхности защищаемой детали. Оцинковку металла в основном проводят при помощи специального производственного оборудования разными методами. К тому же возможно осуществление цинкования в домашних условиях.

Методы цинкования

Процедура нанесения на изделие из металла цинкового покрытия производится одним из следующих способов: горячее цинкование, холодная окраска, нанесение гальванических покрытий, газо-термическое напыление цинка и термодиффузионное цинкование. Способ нанесения покрытия на деталь принято выбирать, зависимо от условий будущего использования и желаемых свойств протекторного слоя. В одном изделии может использоваться несколько типов покрытий.

Независимо от выбора метода цинкования, чтобы получить качественный результат, важно правильно подобрать толщину цинкового покрытия, зависящую от времени и температуры процедуры. Также следует помнить, что цинкованное металлоизделие не должно подвергаться никаким механическим воздействиям.

Горячее цинкование

Цинковые покрытия, которые создаются посредством процедуры горячего цинкования, занимают по объему цинковальных производств второе место, а по долговечности и качеству являются сегодня одними из лучших. Хотя и присутствуют проблемы экологической безопасности, которые обусловлены наличием расплава цинка и использованием химической методики подготовки поверхности.

Технология горячего цинкования металла состоит из двух этапов: подготовки поверхности и непосредственно цинкования металла. Подготовка поверхности перед горячей оцинковкой состоит в последовательном выполнении таких операций: обезжиривание поверхности под цинкование, травление поверхности металла, промывание и флюсование металла, а также просушивание поверхности.

После прохождения всех стадий подготовки нужно высушить изделие. Нанесение цинка совершается путем использования специального оборудования для горячего цинкования и погружения сухого подготовленного изделия в ванну с горячим цинком. На поверхности детали образуется сплав Fe-Zn, предохраняющий от коррозии.

Недостатком данного метода служит то, что ванны для обработки металла, зачастую ограничены в размерах и не способны предоставить возможность для обработки нужной конструкции. Хотя в современной ванне легко умещаются строительные леса, мачты освещения и опоры линий электропередач.

Холодное цинкование

Широкое распространение в последние годы получила методика холодного цинкования металла посредством окраски металлоизделий грунтом с высоким содержанием цинкового порошка. В готовом покрытии цинка 89-93%. Способ отличается высокой технологичностью и простотой выполнения. Распыленный цинк наносится на поверхность как обычная краска - с помощью валика или кисточки. Также можно использовать для этой цели распылители, которые сокращают время на цинкование и позволяют достать до самых отдаленных мест.

Такой метод считается очень эффективным для конструкций, которые обработать другим способом нельзя - к примеру, для закрепленных труб, арматуры линий передач, элементов железнодорожных путей, нефтяной арматуры, дорожных ограждений, мебельной фурнитуры и прочих неподвижных стационарных объектов.

Процедура считается действенной и для проведения ремонта поверхностей, что были оцинкованы ранее.
Холодное цинкование стали осуществляется в широких границах температуры, а покрытие получается эластичным, выдерживающим механические деформации и термическое расширение.

Срок службы холодной оцинковки может превышать время эксплуатации горячей в 3-4 раза. К недостаткам методики относят невысокую стойкость к механическому воздействию и потребность тщательного контроля условий труда из-за использования органического растворителя.

Гальваническое цинкование

Процедура гальванического цинкования позволяет создать особенно гладкое и точное цинковое покрытие поверхности металла. Подобная методика оцинковки предполагает нанесения покрытия при совершении электрохимического воздействия. Она подходит для проводящих и не проводящих ток материалов. Толщина гальванического покрытия обычно составляет 20-30 мкм.

При гальваническом цинковании металла осаждаемое покрытие получается точного и равномерного размера, блестящее, декоративное. Адгезия подобных покрытий обеспечена молекулярными силами, которые наблюдаются при взаимодействии основного металла и молекул цинка. На силу подобного взаимодействия влияет присутствие любых пленок (окисных или жировых) на поверхности покрываемого изделия, чего полностью не избежать при массовом производстве.

Технология цинкования электролизом состоит в следующем: стальная конструкция, подвергаемая цинкованию, и пластины цинка погружаются в емкость с электролитом. Пластины и изделие подключаются к источнику тока. Цинковый анод во время электролиза растворяется, оседая на поверхности стальной детали.

Среди преимуществ метода можно выделить хороший декоративный аспект. Вместе с этим процедура электролитического цинкования имеет один серьёзный недостаток: цена цинкования состоит не только из стоимости цинка и электролита. Электрохимическая оцинковка сопровождается образованием опасных отходов, поэтому нужна очистка от цинка сточных вод, что является достаточно дорогостоящей процедурой.

Термодиффузионное цинкование

Процедура термодиффузионного цинкования является еще одним видом цинкования. Методика ТДЦ известна достаточно давно. Впервые она была применена в Англии в начале 20 столетия и получила название «шерардизация». Впоследствии была несколько подзабыта, уступив место другим способам цинкования. Однако с девяностых интерес к методике вновь возрос.

Сущность термодиффузионного цинкования заключается в образовании цинкового покрытия на поверхности железа за счет перехода при температуре больше 2600 градусов атомов цинка в паровую фазу, что способствует их проникновению в железную подложку. В процессе формируется железноцинковый сплав сложнейшей фазовой структуры. Технологию цинкования ТДЦ используют, если необходимо создать слой цинка толщине больше 15 мкм.

Возникновение такого покрытия возможно исключительно при высоких температурах и в замкнутом пространстве муфелей или реторт, которые заполнены цинкуемыми деталями и порошковой смесью, содержащей цинк. Металлические изделия в данном случае проходят аналогичные стадии, как и при процессе горячего цинкования, а в конце загружаются во вращающуюся барабанную печь, где материал и покрывается цинком.

Методика ТДЦ имеет ряд достоинств перед другими методами цинкования:

• процесс цинкования безопасен с экологической позиции;
• получаемое покрытие не имеет пор и отличается высокой адгезией к подложке благодаря диффузионному слою;
• защитная способность цинкового покрытия в 5 раз больше, чем у гальванических покрытий;
• толщина покрытия изменяется в широком интервале;
• покрытие точно воспроизводит форму деталей самой сложной конфигурации (отверстия, резьба, полости, внутренние поверхности, щели);
• отходы процесса не требуют захоронения.

Но вместе с этим методика ТДЦ имеет свои недостатки, к примеру, у цинкового покрытия отсутствуют декоративные свойства - покрытие получается без блеска, темно-серого цвета. Производительность - относительно небольшая, присутствуют вредные аэрозоли цинковой пыли, часто возникают такие дефекты цинкового покрытия, как неравномерность по толщине.

Газо-термическое цынкование

При цинковании напылением покрытие металла цинком осуществляется следующим образом: расплавляется металл в виде порошка или проволоки, и напыление цинка на изделие происходит в газовом потоке. Метализационные газотермические покрытия являются оптимальным решением для защиты крупногабаритных металлоконструкций от коррозии, которые не помещаются в гальваническую ванну или емкость с расплавом цинка.

Расплавленные частицы цинка деформируются при ударении о поверхность металла, образуя так называемое «чешуйчатое» покрытие. Формируется при этом пористое покрытие, которое нуждается в покрытии порозаполнителем в виде лакокрасочных материалов. Подобные комбинированные покрытия обладают долговременной защитой в разных условиях использования - морская и пресная вода, атмосферные условия.

Цинкование в домашних условиях

Перед проведением цинкования своими руками изделие необходимо подготовить и зачистить надлежащим образом поверхность. Чем вы сделаете это лучше, тем ровнее и прочнее ляжет цинк. Потом металлическую деталь следует активировать, для этого опустите её в серную кислоту на 2-10 секунд. Потом сразу же промойте её, погрузив в воду, и приступайте к анодированию.

Установки для цинкования могут быть изготовлены следующим образом. Подберите посуду из инертного материала - винипласта или стекла. Если деталь небольшая, то можно взять даже литровую банку. Учитывайте возможность закрепления электрода и изделия, которое является вторым электродом, на ней. Подвеску электродов осуществляйте на медной проволоке.

Возьмите в качестве источника тока зарядное устройство 2-6 Ампер, 6-12 Вольт. Электролитом для домашнего цинкования теоретически может быть практически любая соль, которая растворяется в воде, на практике же легче приготовить соль цинка. Можно взять аккумуляторный электролит (разведенную серную кислоту), поместите в него цинк. После прекращения реакции цинк останется, а кислота перейдет в соль. Если кислота является слишком концентрированной, то на дне возникнут кристаллы сульфата цинка, тогда слегка разбавьте электролит водой.

После этого процедите электролит и залейте в посуду для цинкования. Цинковый электрод вы можете выполнить из куска цинка, просверлив отверстие в нем и подвесив на проволоке из меди. Площадь поверхности должна соответствовать площади обрабатываемого изделия, форма должна быть плоской и удобной для погружения в емкость. К слову сказать, кусок цинка можно приобрести в любом пункте приема металла.

Подведите минус к изделию и плюс к цинку, цинковый электрод «растворится», а на детали осядет слой цинка. Самым сложным при использовании оборудования для цинкования и проведения самого процесса оцинковки выступает режим цинкования: на изделии может осесть порошок цинка, который легко удалить тряпкой, а может - прочный слой, вам нужен последний вариант.

На качество цинкового покрытия влияют такие факторы:

1. Плотность тока. Этот показатель рассчитывается как сила тока, что делится на площадь поверхности изделия, и составляет 0,5 - 10 ампер на дециметр квадратный. Регулятором напряжения постарайтесь добиться не слишком бурной реакции. Покрытие получится слабым и неровным, если с детали будут чрезмерно активно идти пузырьки.
2. Температура. Подберите для электролита комнатную температуру.
3. Плотность электролита. Данный параметр может изменяться в широких пределах - от значения растворимости солей цинка до нуля.
4. Геометрия изделия. Если деталь имеет сложную форму, то в толщине покрытия может быть значительная разница, зависимо от удаления изделия от цинкового электрода. На острой кромке появляются наросты, в углублении покрытие будет слабое.

Проанализировав выше сказанное, помните, что целесообразно увеличить расстояние до электрода, воспользоваться двумя цинковыми анодами, покрутить деталь, поэкспериментировать. Возможно проведение цинкования в 2 или 3 слоя, с процессом промежуточного удаления на острых кромках образовавшихся наростов.

Таким образом, при работе с различными металлическими изделиями зачастую приходится сталкиваться с ущербом, вызванным коррозией. Металл и сталь имеет прочную структуру, однако она не может спасти его от данной напасти. Поэтому для защиты металлических конструкций и сооружений, что особенно подвергаются коррозии, идеальным вариантом является обращение к технологии цинкования - методу горячего цинкования, холодной окраске, нанесению гальванического покрытия, газо-термическому напылению цинка и термодиффузионному цинкованию.

Цинкование металла является самым популярным методом, цель которого - защита поверхности металла от негативного влияния, создаваемого коррозией. Этот метод применяется для многочисленных металлических изделий, к примеру, для железной посуды и деталей промышленных станков, для кузовных элементов автомобилей и канатов из проволоки, для железа в виде листов и телекоммуникационных проводов. Главным достоинством данного метода является его сравнительно недорогая цена и хорошие показатели эффективности.

Технологический процесс цинкования металла

Технология цинкования металла применима либо на полностью выровненных металлических поверхностях, либо на поверхностях, где имеется небольшой изгиб. Недопустимым условием данной технологии является наличие механических повреждений поверхности. Технологические требования относительно проведения процесса достаточно просты. Толщина слоя защитного покрытия может быть разной, ее определителем служит время всей рабочей операции и температура, при которой совершается процесс. При этом, показатель толщины не превышает 1,5 мм.

Процесс цинкования металла направлен на защиту от нежелательного влияния окисления. Для многих материалов, к примеру, алюминия, цинка и прочих, свойственно подвергаться окислению, просто находясь в воздушной среде. Тогда на их внешней поверхности возникает довольно плотная пленка, в основе которой - соединения металла, подвергшегося окислению. Данная плотная оболочка является надежной защитой от дальнейшего проникновения окисления внутрь материала. Железу эти свойства не характерны, потому окисление со временем может полностью уничтожить структуру материала. Чтобы уберечь железо и проводится цинкование.

Методы цинкования металла могут быть разными. В принципе, действие цинкования аналогично с защитой, образующейся от процесса лужения. Лужение проводится под действием другого материала - олова. Отличие этих двух процессов заметно лишь в случае, когда повреждается внешняя пленка, оберегающая железо. Лужение при механических или иных видах повреждений менее эффективно, так как оба материала являются не вполне надежной гальванической парой.

Виды цинкования металла

Виды цинкования металла - это методы нанесения покрытия, образующего надежную защитную пленку, состоящую из цинкового слоя. Современные технологии предусматривают наличие шести видов цинкования. Каждый из них отличается временем операции, свойствами, применяемым оборудованием и толщиной образующейся цинковой пленки.

Все классы цинкования металла достаточно легко перечислить. Цинкование может быть: газодинамическим, горячим и холодным, диффузионным, гальваническим. Также е перечню причисляется метод шоопирования. Шоопирование представляет собой обработку цинком, применяемым в расплавленном виде. При этом, на поверхность металла расплавленный цинк напыляется с применением специального пистолета. В газодинамическом методе слой наносится с помощью сверхзвукового потока.

Гальваническое цинкование металла - метод, проводимый в специальном барабане. Именно здесь запускается электрохимический процесс. В результате воздействия гальванического цинкования металлическая поверхность приобретает белый, голубой или радужный оттенок. Иногда возможен эффект создания матовой поверхности белого цвета. Такая пленка преимущественно наносится в декоративных целях, потому что сам слой имеет ничтожно малую толщину. При этом, основные адгезионные свойства довольно слабы.

Термодиффузионное цинкование металла - метод, осуществляемый под воздействием высоких температур. Температура подбирается соответственно марке стали, типа заготовки и прочих условий. Весь процесс занимает по времени от 1,5 до 3 часов, зависимо от того, какая при этом используется цинковая смесь, а также какая мощность у самой установки. Это цинковое покрытие имеет собственные преимущества, основным из которых является получение самой высокой твердости. Характерно, что при использовании данного метода, рабочая поверхность требует минимальной подговки перед началом процесса.

Горячее цинкование металла - метод, при котором металлические изделия окунаются в специальную ванну, где находится предварительно расплавленный цинк. Температура проведения операции составляет до 460 градусов Цельсия. В результате способа горячего цинкования металл приобретает замечательный адгезионные свойства, повредить которые не под силу незначительным трещинам или царапинам. Данный метод имеет низкую себестоимость, потому является одним из наиболее распространенных.

Холодное цинкование металла - наиболее легкий метод в отношении предварительной подготовки материала. Весь процесс заключается в том, что на поверхность металла наносятся специальные грунтовки или красители. Особенность таких покрытий в составе, так как он включает в себя около 98% цинковой пудры. В результате применения холодного метода цинкования металла, последний приобретает такое качество, как привлекательность внешнего вида. Также возникает гарантия надежной защиты от коррозии на достаточно продолжительный период времени.

Оборудование для цинкования металла может быть разным - все зависит от выбранного для проведения процесса метода. Стоит заметить, что процесс не канцерогенен, потому вполне подходит для проведения в любых производственных помещениях. Специальной подготовки, помимо установки оборудования, при этом не понадобится.

Метод горячего цинкования, прекрасно справляющийся с обеспечением металлической поверхности защиты от коррозии, является наиболее оптимальным по сравнению с другими способами относительно стоимости проведения. Именно этот метод наиболее часто используется различными промышленными предприятиями. Для его осуществления необходимо такое оборудование, как ванна для цинкования металла. Размеры данного оборудования могут быть разными. Именно от них зависит ограничение, выдвигаемое к размерам обрабатываемых изделий.

Для защиты металла от коррозии создано множество методов и способов. Суть их заключается в том, что на поверхность металла наносится специальное вещество. На конечном этапе образуется тонкая пленка. Она препятствует попаданию влаги, кислорода, а также агрессивных веществ на поверхность. Среди данных методов выделяют Оно является наиболее действенным.

Общие сведения

Как говорилось ранее, цинкование металла — это процесс нанесения на поверхность изделия специального вещества.

Такие растворы создаются на основе цинка, который является наиболее подходящим исходным материалом. Он предотвращает коррозию, а также защищает поверхность от воздействия агрессивных веществ. Обработанный лист обладает рядом преимуществ:

• увеличивается прочность изделия;
• устойчивость к различным температурам;
• не подвергается воздействию агрессивных веществ;
• увеличивается срок службы изделия;
• изделие не подвергается окислению.

Технологическая основа

Цинкование металла является популярной процедурой во всем мире. Данный процесс заключается в том, что на стальную поверхность наносится специальный цинковый раствор. После этого образуется тонкая пленка, которая и выполняет защитные функции, то есть предотвращает коррозию. Коррозия меняет структуру металла и приводит изделие в непригодность.

Как ржавеет?

Как говорилось ранее, на изделия воздействуют влага, а также кислород и агрессивные вещества.

Их молекулы попадают в глубокую структуру металла, что приводит к появлению ржавчины. В результате на поверхности появляются дыры. Такой процесс может происходить долгое время. Чтобы замедлить процесс окисления, применяют цинковый раствор.

Этапы

Цинкование металла заключается в покрытии защитной цинковой пленкой различных видов изделий. Чтобы произвести данную процедуру, необходимо иметь специальное оборудование. Каждый элемент устройства не должен подвергаться воздействию влаги и агрессивных веществ. Процесс цинкования разделяется на такие этапы:

1. Подготовительный. В первую очередь необходимо привести в порядок изделие. Его поверхность нужно очистить от различных веществ, а затем обезжирить ее. Далее происходит процесс травления. Металлическое изделие опускают в емкость с кислой средой. Как правило, используют раствор серной кислоты. Благодаря травлению металла на поверхности возникает оксидная пленка. А значит, цинковый раствор будет держаться дольше. В конечной стадии с изделия убирают остатки кислоты и просушивают.
2. Процесс цинкования. Данный этап заключается в том, что на подготовленную поверхность наносится раствор. Чтобы его изготовить, необходимо расплавить цинк в специальной ванне под действием высокой температуры. Когда раствор готов, в ванную погружают металлическое изделие и выдерживают несколько минут.
3. Сушка изделия. Оцинкованное изделие сушится при комнатной температуре.

Процесс цинкования металлических изделий происходит в специальных ваннах.

При необходимости они оснащаются розетками. Несмотря на значительные их объемы, в них проводится также и обработка большого количества мелких изделий. Таким образом, оборудование для цинкования металла и метизов могут иметь не только мелкие, но и крупные размеры.

Основные методы обработки

Наиболее популярным способом защиты металлических изделий от коррозии является цинкование. Существуют различные способы данного процесса. Каждый из них применяется для определенного типа металла. Некоторые виды могут вступать в реакцию с цинком. Существует четыре вида обработки: горячий, холодный, термодиффузионный, гальванический. Рассмотрим каждый вид более подробно.

Горячий

Покрытие изделий таким способом является популярным во многих странах. Его главными положительными свойствами является высокое качество, а также долгий срок эксплуатации. Поэтому такой способ стал одним из лучших. Существует также и ряд отрицательных свойств. В первую очередь, метод не является экологически безопасным, так как на стадии подготовки и цинкования используется множество химических веществ. Кроме того, при горячей обработке возникает существенная трудность. Необходимо поддерживать температуру цинка в пределах от 500 до 5000ºС. Для поддержания такого уровня нагрева затрачивается много электроэнергии. металла в домашних условиях - довольно сложный процесс.

Технологически процесс разделяется на два этапа. Это подготовка и цинкование металла. На первом этапе занимаются подготовкой металлического изделия. Ее поверхность необходимо обезжирить и очистить от мусора. После этого происходит травление, промывка и просушка.

Данные операции прописаны в нормативной документации.

Чтобы покрыть цинком деталь, необходимо погрузить ее в специальную ванну. В ней находится специальный раствор, который предотвращает появление коррозии. Способы закрепления металла при горячем цинковании могут быть различными. Они зависят от вида и формы изделия. Такая технология применяется во многих отраслях производства. К примеру, для изготовления оцинкованной проволоки, труб и т. д.

После применения к ним горячего метода изделия имеют долгий срок эксплуатации, то есть надежно защищены от коррозии. Единственной трудностью являются ванны. Для обработки больших деталей необходимо найти ванну соответствующих объемов, что довольно трудно. Такая особенность сказывается на затратах. Где производят горячее цинкование металла? Курск, Ярославль - это лишь малый перечень городов, где различные компании предлагает данную услугу. Зачастую они работают именно с крупными объемами.

На данное взаимодействие влияет наличие на поверхности различного мусора или других пленок. Поэтому перед началом процедуры следует заняться очисткой. При массовом производстве за этим тяжело следить, поэтому цинкование может быть некачественным.

Гальванический способ основан на погружении металлического изделия в ванну, где находится К детали подсоединяется источник тока. В этом случае возникает процесс электролиза. Ему подвергается цинк, который и покрывает металлическую деталь.

Плюсы

Главным положительным качеством является внешний вид изделия - поверхность ровная и блестящая. Однако есть и существенный недостаток. Перед сливом раствора, который находился в ванной, необходимо очищать ее от цинка. При данном методе образуется большое количество отходов, которые наносят вред окружающей среде. Поэтому необходимо приобрести специальное дорогостоящее оборудование. Оно будет выделять цинк из раствора. Поэтому такой метод является одним из самых дорогостоящих.

Как сделать цинкование металла в домашних условиях?

Данную процедуру применяют многие мастера, когда необходимо обработать мелкие детали. Для начала необходимо найти подходящую емкость и изготовить электролит. Процедуру проводят в хорошо проветриваемом помещении и в защитной одежде, так как частицы электролита могут нанести вред человеку. при попадании их на кожу возможен химический ожог. Для приготовления берут воду, сернистый цинк, магний и уксус. Готовый концентрат нужно процедить. Далее металлическая деталь опускается в емкость и готовится анодное изделие. К маленькому куску цинка крепится медный провод, который подключается к электросети. Изделие опускается в электролит и начинается процесс обработки. После этого металлическую деталь сушат. Гальваническое цинкование металла в домашних условиях выполнить довольно легко.

Особенности холодного способа

На протяжении последних лет данный метод получил широкое распространение. Суть его заключается в том, что металлическое изделие окрашивается специальными веществами, которые содержат цинк. Такой метод не требует особых навыков. Однако есть и недостатки: готовые оцинковочные изделия подвергаются механическим воздействиям. Кроме того, необходимо постоянно осуществлять наблюдение за техническим персоналом, который готовит раствор и выполняет работу. Как говорилось ранее, данный способ довольно прост. Поэтому оборудование для холодного цинкования металла не требуется. Работа должна выполняться в соответствии с санитарно-гигиеническими правилами. При помощи этого метода обрабатываются трубы, а также изделия, которые находятся в закрепленном варианте. Для этого необходимо подготовить раствор и нанести его на изделие при помощи кисточки или валика. Единственное оборудование для металла, которое используется — это распылитель. Он помогает добраться до недоступных мест и выполнить покраску равномерно и качественно. Среди недостатков многие пользователи отмечают низкую надежность.

Технология термодиффузионного цинкования

Данным методом пользуются достаточно давно, но он популярен и в наши дни.

Впервые его применили в Англии в конце XIX века. Изобретение стало известным благодаря известному ученому Шерарду. Однако данный метод быстро забыли, заменив его на другой. Его возрождение приходится на конец ХХ века. Технология термодиффузионного метода заключается в том, что поверхность металлического изделия обрабатывается цинком, находящимся в паровом состоянии. Для этого его необходимо нагреть до 2500ºС. Процесс выполняется в закрытой емкости при наличии в ней цинксодержащей смеси и металлических элементов. Технология проведения данной процедуры определяется не только отечественными, но и импортными нормативными документами.

Термодиффузионное цинкование выполняют в том случае, когда необходимо достичь толщины в 20 мкм. Технологический процесс схож с горячим методом цинкования. Однако различия тоже есть. Подготовленное изделие опускается в барабанную печь, где за счет вращающихся сил происходит обработка. Данный процесс выполняется за 3 часа работы данного оборудования. При помощи его окрашиваются различные мелкие детали, такие как шайбы и шурупы.

В отличие от горячего метода, нанесение цинкового опыления происходит равномерно по всей поверхности.

Заключение

Данный процесс помогает защитить различные металлические детали от коррозии, влаги, а также агрессивных веществ. Существует 4 технологических вида цинкования. Каждый из них имеет свои особенности и подходит для определенного типа металла. Несовместимость таких компонентов приведет к некачественному окрашиванию и, как следствие, к снижению прочности готового изделия. Цинкование происходит в специальных ваннах или барабанных печах. Однако процесс можно произвести и в домашних условиях. Для этого нужно приобрести расходные материалы. Работа выполняется в проветриваемом помещении в специальной защитной одежде, так как некоторые компоненты причиняют вред человеческому организму.

Стальные изделия применяются во всех областях жизни человека. Прочные и надежные, они долго приносят пользу и удобство. Но у стальных изделий есть опасный враг — ржавчина, способный привести их в негодность. Существует много способов защиты от нее. Один из популярных — это цинкование металла.

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.

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

Методы цинкования

Специалисты по металлообработке различают следующие способы нанесения цинковых покрытий на металлы:

• горячий;
• холодный;
• электрохимический, или гальванический;
• газотермический;
• термодиффузионный.

Способ нанесения выбирается исходя из следующих критериев:

• условия использования детали;
• толщина защитного слоя;
• стойкость;
• специальные требования к защите.

Толщина слоя определяется временем нахождения детали в рабочей среде и температурой в рабочей зоне. При проектировании технологического процесса следует иметь в виду, что механическая обработка после покрытия детали цинком разрушит защитный слой.

Только после этого начинается собственно оцинковка. Подготовленные детали опускают в ванну с расплавом цинка. На их поверхности возникает тонкий слой, состоящий из соединенй Fe и Zn. Далее детали достают из ванны и обдувают воздухом под большим давлением. Это позволяет удалить лишний цинк и одновременно подсушивает деталь.

Ввиду сложности процесса и вредных условий труда в домашних условиях он не используется.

Этот способ технологически намного проще. Его можно воспроизвести в домашних условиях. На обрабатываемую деталь с помощью кисти или валика наносится слой содержащего цинк вещества. Для защиты заготовок особо сложной формы и рельефа применяют краскопульты. Составы для холодной оцинковки металла – это полимерные растворы на основе мелкозернистого цинкового порошка. Чаще всего применяют цинконол, создающий на поверхности защищающий от коррозии слой с 90% содержанием Zn.

Холодное цинкование применяет и в промышленности для защиты уже смонтированных деталей и конструкций — например, опор линий электропередач.

Применяется метод и для восстановления частично поврежденных антикоррозионных покрытий, например, в результате износа или ремонтных работ.

Недостатком данного способа покрытия металла цинком является низкая механическая прочность покрытия.

Гальванический метод

Электрохимический способ позволяет получить прочный и гладкий слой. В ходе процесса можно управлять толщиной наносимого слоя металла. Качество очень сильно зависит от степени обезжиривания заготовки.

Гальванизация деталей происходит следующим образом. Защищаемые заготовки и цинковые пластины — доноры опускаются в ванну с электролитом, на них подается напряжение. Протекающий в образовавшейся цепи ток, используя явление электрохимического переноса металла, вырывает атомы цинка с пластин и осаждает их на заготовках.

Недостатками метода является высокая себестоимость, складывающаяся из стоимости пластин, электролита и электроэнергии. Кроме того, придется нести высокие затраты на дезактивацию отработанного электролита.

Технология была разработана в начале 19 века, но широкую популярность приобрела только в последнее время. Защищаемые заготовки располагают в герметичном контейнере, в который добавляют содержащий цинк сухой порошок. Далее контейнер нагревают до высоких температур (400-900 °С). Цинк испаряется, и его пары осаждаются на поверхности изделия. Подготовка заготовок проводится так же, как и в случае горячего цинкования.

Преимущества данного метода следующие:

• низкая экологическая вредность;
• низкая пористость;
• высокая механическая и антикоррозионная стойкость (в несколько раз выше, чем при гальваническом способе);
• нет необходимости в обезвреживании отходов.

К недостаткам можно отнести:

• покрытие получается тусклое, серое и не украшает изделие;
• малая производительность;
• вредные условия труда.

Однородность толщины слоя цинкового покрытия также оставляет желать лучшего.

Газотермическое напыление цинка

Способ применяется для обработки крупногабаритных изделий, стальных листов и т.п. Цинк переносится на подготовленную поверхность заготовки струей горящего газа. В пламени газовой горелки размещают цинковую проволоку, она плавится и капельки металла попадают на обрабатываемую деталь, образуя на ней чешуеподобный слой.

Способ применяется в комбинации с нанесение лакокрасочных антикоррозионных материалов и весьма эффективен для защиты корпусов морских судов и береговых сооружений.

Как выполнить процедуру в домашних условиях

Цинкование в домашних условиях чаще всего проводят гальваническим или холодным методом. Прежде всего, нужно обезжирить заготовки, протравить их кислотным раствором и тщательно промыть водой.

Установка для гальванической оцинковки потребует следующих материалов и оборудования:

• Аккумулятор 6- 12 В, 2-6 А (любой автомобильный или мотоциклетный). Вместо аккумулятора можно использовать зарядное устройство достаточной мощности.
• Ванна из непроводящего материала (оргстекло, текстолит и т.п.)
• Система подвесов: проводящие штанги и крючки.
• Коммутирующие устройства и провода.
• Амперметр и реостат.
• Электролит — любая цинкосодержащая соль. Можно взять автомобильный электролит и растворить в нем цинковый порошок.
• Цинковые пластины.

Штанги кладутся попрек ванны, к ним подвешиваются детали пластины, после чего подключаются провода от аккумулятора через амперметр и реостат. Проводя оцинковку своими руками, учитывайте, что толщина слоя определяется такими параметрами, как:

• сила тока;
• температура электролита;
• плотность электролита

Влияет на толщину и общая площадь поверхности обрабатываемого изделия.

Цинкование металла – это технологический процесс, суть которого заключается в нанесении на поверхность металлических деталей специального цинксодержащего состава. Данная процедура призвана предупредить образование окислов и ржавчин, что благоприятно влияет на срок службы металлоконструкций любого типа. Цинкование можно осуществить не только в производственных условиях, но и своими руками. В статье подобно изложены различные методики цинкования металла.

Цинк является основным компонентом специальной химической смеси, которой принято покрывать изделия из металла во избежание развития коррозионных процессов. Повышенная влажность, воздействия механического характера, химические реакции – все это может спровоцировать окисление поверхности металла, однако оцинкованные изделия гораздо меньше подвержены коррозии.

Цинк и металл в симбиозе образуют гальваническую пару, где цинк принимает на себя все барьерные функции и, следовательно, вступает в различные формы взаимодействия с факторами окружающей среды.

Поверхность изделия будет сохранять свой первоначальный вид до тех пор, пока не разрушится полностью верхний цинковый слой. В местах, где цинк подвергается наиболее сильному воздействию, под влиянием молекул воды и кислорода образуется защитный слой гидроксида, который также сохраняет целостность металла.

Цинкование алюминия и других видов металлов происходит с использованием разных методов, однако наибольшее влияние на эффективность результата данной процедуры оказывает класс толщины цинкового слоя, который определен по ГОСТ 14918-80.

Классы цинкового покрытия П и 1 чаще всего используются в условиях сложной климатической обстановки повышенной влажности и перепадов температур.

Свойства и преимущества оцинкованных покрытий

Существенным преимуществом оцинкованных покрытий является длительность срока их службы. Если говорить о различных технологиях оцинковывания как об этапе подготовки деталей к окрашиванию, то сразу можно отметить следующие достоинства процедуры:

• износостойкость и длительность службы окрашиваемого покрытия;
• низкая себестоимость в сравнении с ценой на окрашивание без предварительного цинкования за срок до 25 лет;
• простые требования к изделиям из металла.

Цинкование металла осуществляет не только барьерную и защитную, но и электрохимическую защиту верхних слоев обработанных изделий.

Цинкование с фосфатированием

Цинкование с фосфатированием принято использовать для обработки цветных металлов. В результате процедуры на верхнем слое детали из металла образуются фосфаты цинка, марганца или железа, которые являются малорастворимыми элементами, что усиливает барьерные и электроизоляционные качества обрабатываемых поверхностей.

Цинкование с фосфатированием можно применять в отношении следующих видов металлов:

• чугуна;
• кадмия;
• низколегированных углеродистых сталей;
• меди;
• цинка;
• алюминия.

Металлические предметы, оцинкованные посредством фосфатирования, могут использоваться даже в условиях тропиков. Они не подвержены воздействию нагретых материалов, смазочной органики (масел), бензола, толуола и всех газов за исключением сероводорода.

Способы и методы цинкования

Для укрепления металлических поверхностей широко распространены такие виды цинкования:

• горячее;
• холодное;
• гальванизация;
• термодиффузионное цинковое покрытие;
• напыление под воздействием термических газов.

При выборе технологии цинкования металла нужно отталкиваться от предназначения изделия и способов его эксплуатации. Заранее необходимо определить класс толщины цинкового слоя, так как от этого зависит весь технологический процесс, включая настройку производных температур.

Изделия из металла, на которых уже присутствует цинк, не стоит подвергать механическим воздействиям, так как можно нарушить целостность защитного покрытия.

Горячее цинкование

Горячее цинкование стали имеет широкую известность, но применяется несколько реже, чем другие способы распределения цинка по поверхности металлоконструкций. Несмотря на эффективность горячей технологии, она является крайне опасной для окружающей среды и живых организмов. Горячий способ подразумевает использование агрессивных химикатов для подготовительных процедур и горячего жидкого цинка для дальнейшего покрытия.

Сталь цинкуется горячим методом в 2 этапа:

1. Подготовительные меры.
2. Процесс цинкования.

Подготовка изделий также делится на следующие друг за другом производственные стадии:

1. Зачистка и обезжиривание поверхности.
2. Травление с помощью кислот.
3. Промывание деталей.
4. Флюсование (вычленение из металла солей и оксидов).
5. Просушка.

После завершения этапа 1 деталь погружают в специальный резервуар с расплавленным цинком, после чего начинает формироваться тонкий защитный слой из железа и цинка. Далее изделие подвергается продуванию, которое призвано обеспечить полное высыхание изделия, а также удаление лишних образований.

Недостаток данного метода оцинковывания металла заключается в ограничении габаритов обрабатываемых изделий размерами резервуара.

Метод холодного цинкования заслуженно считается самым применяемым. Причинами тому являются высокая результативность и простота применения. Способ не требует наличия профессионального оборудования, что позволяет осуществлять цинкование у себя дома.

Холодный метод цинкования не имеет аналогов, если речь идет о нанесении или восстановлении защитного слоя металлоконструкций, в отношении которых невозможно применить иные способы цинкования (например, уже смонтированное оборудование, леса или трубы). Также такой метод является лучшим решением для проведения ремонтных работ.

Холодный способ цинкования можно производить в широком температурном диапазоне, при этом защитный покров сохраняет гибкость и устойчивость к различным повреждениям.

Главный недостаток процедуры – высокая стоимость, которая складывается из цен на электроэнергию, состав электролита, оборудование и другие производственные элементы.

Суть термодиффузионной технологии (ТТ) в том, что объект цинкования и сухой цинксодержащий порошок кладутся в специальный контейнер, который герметизируется и подвергается воздействию очень высокой температуры (до 2 500 градусов по Цельсию). Атомы цинка, содержащиеся в сухой смеси, преобразуются в газ, что упрощает их диффузионное проникновение в верхний слой деталей из металла.

Как правило, данную технологию применяют в случае необходимости создания защитного слоя свыше 15 мкм.

Подготовка самих деталей происходит по стандарту. Термодиффузионный метод, как и другие технологии, обладает рядом положительных и отрицательных черт.

Преимущества:

• безопасность и экологичность;
• возможность контролировать толщину цинковой наслойки;
• высокое качество защитного покрытия без образования пор;
• после процедуры не остается специфических отходов, нуждающихся в особом виде утилизации;
• можно осуществить цинкование изделий даже со сложной геометрической конструкцией.

Недостатки:

• наличие налета на оцинкованных деталях, отсутствие зеркального блеска;
• образование цинковой пыли в окружающей среде;
• средний уровень производительности;
• цинкование может получиться неравномерным.

Напыление подходит для металлических крупногабаритных пластин или металлоконструкций, в отношении которых очень тяжело применять другие технологии.
Процесс цинкования напылением: в условиях газовой среды цинк в виде сухого порошка распыляют по всей поверхности металлоконструкции. На фоне высоких температур молекулы цинка и металла при столкновении образуют чешуйки, поры и неровности, поэтому обрабатываемая деталь нуждается в дальнейшей покраске.

Как отличить оцинкованный металл от обычного

Оцинкованная и обычная нержавеющая сталь имеют разную себестоимость, поэтому стоит знать, как их различить в условиях не всегда честного современного рынка.

1. На глаз. Оцинкованная сталь, как правило, имеет характерные радужные разводы. Также обычный металл имеет более матовую поверхность. Если на металле нет кристаллических декоративных узоров, то цинковое покрытие имеет зеркальный блеск.
2. Магнит. Оцинкованные поверхности обладают более сильными электромагнитными свойствами, что можно проверить с помощью обычного магнита.
3. Спектральный анализ. Требуется специальное оборудование, определяющее химический состав стали, но данный способ считается наиболее точным и надежным.
4. Химический метод. Соляная кислота вступает с цинком в химическую реакцию, при которой начинается выделяться водород. Достаточно небольшого количества соляной кислоты.

Простой способ цинкования в домашних условиях

Самым легким способом самостоятельного цинкования металла является холодный метод. Однако многих интересует именно гальванический способ из-за формирования декоративных узоров на верхних слоях детали.

Подготовка электролита

Электролитом может стать любой раствор, в котором содержится цинк:

• хлорид цинка (ZnCl);
• соляная кислота (HCL);
• ZnSO4 (результат травления серной кислоты H2SO4).

При травлении необходимо быть максимально осторожным, так как во время химической реакции выделяется взрывоопасный газ Н2.

Получение цинкового состава

Чтобы осуществить гальваническое цинкование металла дома, необходимо иметь цинк. Если говорить о подручных средствах, то цинк можно найти:

• в солевых батарейках (индекс L);
• в металлических оцинкованных деталях;
• в советских предохранителях.

А можно купить чистый цинк в радиомагазинах или на авторынках.

Подготовка к нанесению покрытия

Чтобы качественно оцинковать стальные детали, необходимо грамотно подготовить материалы:

1. Нужно взять пластиковую или стеклянную тару, которая выступит в качестве ванны с электролитом, и установить держатели для анода и катода.
2. Если в электролите заметны кристаллы соли, то использовать его нельзя. Растворить их можно, добавив дистиллированной воды.
3. Анодом может выступить пластинка из цинка с подключенным к ней «+» зарядом. Чем больше площадь пластины, тем равномернее будет ложиться цинк на катоде. Чем больше анодов, тем больший участок покроется цинком за раз.
4. Катод – это деталь, которая требует обработки (отрицательный заряд). На нее будут укладываться молекулы цинка. Необходимо подготовить металл к процедуре цинкования: очистить от коррозии, обезжирить и активировать, поместив в раствор кислоты. Необходимо расположить катод равно удаленно от всех источников положительного заряда.
5. Источником электрического питания может выступать любой аккумулятор или блок питания. Чем выше будет напряжение, тем более ускоренно пройдет процесс гальванизации. Если используется автомобильный аккумулятор, в схему необходимо добавить другие потребители тока (например, лампочку накаливания).

Нанесение цинковой пленки

После всех подготовительных процедур останется только включить источник электрического питания и поместить катод в электролит. Не стоит допускать бурного кипения электролита: необходимо снизить силу тока, добавив в схему потребители электроэнергии. Чем дольше происходит процесс гальванизации, тем толще будет защитный слой цинка на поверхности обрабатываемой детали (катода).