Ваш город: Пермь

Ваш город
Пермь ?

Технология горячего цинкования металла: особенности, сфера применения

Просмотров: 1804

Время прочтения: 5 минут

21.08.2023

avatar

Компания СпектрЦвет

Автор публикации

Технология горячего цинкования металла: особенности, сфера применения

Горячее цинкование является одним из самых надежных, износостойких и долговечных методов создания антикоррозионной протекции на поверхности изделий из различных металлов и их сплавов. Технологию покрытия железной посуды расплавленным цинком путем погружения изделий в ванну с расплавленным металлом впервые в 1742 г. описал французский химик Поль Жак Малуен. Но только через 100 лет способ был доработан парижским изобретателем Сорелем, который сделал процесс цинкования более экономичным, что позволило начать использовать его в промышленном производстве.

В большинстве случаев технологию горячего цинкования используют для протекции изделий из стальных (железоуглеродистых) сплавов. Но данный способ обработки применим и для создания антикоррозионной защиты на поверхностях из других металлов:

  • оцинковка меди – применяется для создания элементов металлического декора, позволяя получить уникальные золотистые оттенки на поверхности изделий. Также цинкованию подвергаются медные конструкции, работающие в аммиачных, цианистых средах и находящиеся в контакте с концентрированными кислотами - H₂SO₄ и HNO₃;
  • цинкование алюминия – металл, имеющий собственное защитное покрытие (оксидную пленку) благодаря тому, что он имеет сильно отрицательный потенциал φ. Алюминий подвергают обработке цинком для усиления электрохимической протекции;
  • оцинкование чугуна применяется для создания антикоррозионной защиты. Чугунные сплавы отличаются химическим составом, имеют различные показатели стойкости при эксплуатации в пресной, соленой воде, атмосферном воздухе, но быстро коррозируют в щелочах и соляной кислоте. Горячее цинкование чугуна производят аммиакатными электролитами, причем конверсионная защитная пленка может иметь самые разные оттенки – от прозрачного до оливкового и черного.

Но наиболее широко метод горячего цинкования используется для создания защиты от коррозии стальных изделий. Технология позволяет существенно увеличивать срок эксплуатаций конструкций и деталей, применяемых в строительстве, энергетике, машиностроении. 

Способы и технологии горячего цинкования

Нанесение защитного слоя на металлическую поверхность деталей по горячей технологии производится методом погружения изделия в ванную с расплавленным цинковым составом. В зависимости от того, какая нужна толщина покрытия и для каких целей создается протекция, используются различные методы горячего цинкования:

Технология Кука-Нортмана

Классический метод погружения в горячий цинк, при котором металлоконструкции и детали подвешиваются на специальных траверсах. Перед погружением в ванную детали проходит химическую обработку для достижения максимальной чистоты:

  • обезжиривание – удаление с металлической поверхности остатков горюче-смазочных и маслянистых материалов с помощью растворов кислот;
  • травление – позволяет удалить остатки ржавчины. В процессе обработки используют ингибиторы травления, чтобы оно не продолжалось после удаления окислов;
  • промывка – позволяет очистить поверхность от остатков кислот, выполняется в ванне с водой;
  • флюсование – производится в горячем растворе хлористого цинка или аммония для подготовки хорошего сцепления металла с расплавленным цинком.

Затем металлические изделия направляются в сушку, которая осуществляется в камере с нагретым до 100 градусов воздухом. Сушка и нагрев детали минимизируют термические деформации металла в процессе цинкования. 

На основном этапе цинкования детали погружаются в ванную, с нагретым до 450-480 °C цинком (содержание Zn в составе должно превышать 98.0%). Технологический процесс строго контролируется. При этом учитываются 2 основных параметра – толщина покрытия (мкм) и отсутствие на поверхности дефектов.

На заключительном этапе оцинкованные детали охлаждают горячей водой, подвергают пассивации во избежание образования белого налета, воздушной сушке при температуре 70°C. Затем готовые конструкции направляются в упаковочный цех и отправляются на склад.

Метод Сендзимира

Технология разработана польским ученым Сендзимиром, носит его имя, применяется для быстрой и экономичной обработки рулонной листовой стали с гладким и переменным профилем толщиной до 3 мм. Метод основан на подаче стального листа в танк с горячим цинком, где обе поверхности подвергаются одновременной обработке. Качество цинкования и толщина защитного слоя контролируется на выходе системой пневматических ножей, где воздух под большим давлением удаляет избыточный слой. Затем оцинкованная полоса подвергается охлаждению, пассивации, сушке и смотке в рулон.

Электрохимическое цинкование

Технология основана на процессах гальванизации – осаждении цинка (анод) на металлической поверхности (катод) при подаче на электролит напряжения. В процессе электролиза пришедшие в движение ионы цинка осаждаются на металл. Для достижения требуемого качества цинкования параметры тока (плотность) и состав электролита подбирается индивидуально. 

Гальваническая технология цинкования считается одной из самых эффективных, позволяет не только защитить поверхность металла от коррозии, но и добиться высокого качества обработки контурных деталей. В результате реакции молекулы цинка проникают во все ниши и пазы поверхности, в точности повторяя контур детали. Кроме того, электрохимическое цинкование единственный горячий метод, при котором обработанные поверхности можно подвергать пайке и сварке.

Термодиффузионное цинкование

Горячее цинкование металлоконструкций методом термодиффузионной обработки позволяет создавать равномерный и защитный слой толщиной от 15 мкм. Цинкование происходит в закрытом герметичном барабане, в который подается цинковый порошок, нагретый до температуры 500°C. Расплавленный цинк переходит в газообразную фазу и, оседая на металлической поверхности, образует равномерный, стойкий к истиранию защитный слой. Метод позволяет экономно расходовать цинк, но требует применения высокотехнологичного оборудования, а размер детали ограничен габаритами камеры барабана.

Несмотря на различные методы проведения горячего цинкования, весь процесс обработки и качество полученного защитного покрытия должны соответствовать требованиям ГОСТ 9.307-2021. 

Преимущества и недостатки технологии горячего цинкования

Покрытия, полученные методом горячего цинкования, являются более стойкими и долговечными (могут служить 50 и более лет), чем защитный слой, созданный холодным методом. Стальные оцинкованные поверхности деталей и металлоконструкции стойкие к атмосферной, водной коррозии, могут эксплуатироваться на открытом воздухе, в грунте, сероводородной и химически активной среде, поддаваться воздействию холодных и горячих температур. Защитный слой имеет привлекательный внешний вид, поэтому технология может использоваться для создания металлического декора. Самовосстанавливающаяся пленка, создаваемая оксидами цинка, обеспечивает протекцию даже при ее механических повреждениях.

К недостаткам метода можно отнести:

  • необходимость проведения тщательной подготовки поверхности, т.к. цинк не реагирует с загрязненным металлом;
  • возможность обрабатывать детали, чьи размеры ограничены габаритами ванны с расплавом;
  • проведение горячего цинкования в исключительно в условиях стационарного цеха.

Полученные методом горячего цинкования поверхности не могут подвергаться сварке и пайке без нарушения защитного слоя. 

Поделиться статьей

Популярное в блоге

Монтаж опор электропередач

Монтаж опор электропередач

Опоры линий электропередач – это деревянные, железобетонные или…

Основные виды металлоконструкций

Основные виды металлоконструкций

Развитие мартеновских сталелитейных технологий обеспечило активное…

Применение легированной стали

Применение легированной…

Широкое применение легированных сталей обусловлено их огромной…

Прокатное оборудование для резки металла

Прокатное оборудование…

Современное прокатное оборудование – это станки и автоматизированные…

Как происходит резка металла

Как происходит резка…

Чтобы сформировать из металла деталь проектных размеров или заготовку…

Обратная связь