Покрытие цинком металла: Способы цинкования металла |

Содержание

Способы цинкования металла

Черный металл

: Статьи; Rating:

Отправить заявку 24/7

Пожалуйста, оцените Оценка 1Оценка 2Оценка 3Оценка 4Оценка 5

Железо и сталь — это материал из которого изготовлен скелет современной технологической цивилизации. Но — увы! — и у стальной основы нашей цивилизации есть свое уязвимое место. Оно называется коррозия, от которой железо и сталь не имеют той естественной защиты, какой является оксидная пленка для многих цветных металлов — олова, цинка или алюминия.

Сталь нуждается в защите от коррозии — и лучшей защитой для нее будет цинкование. (или оцинковка). Оцинкованный лист прослужит гораздо дольше обычного стального.

Почему именно цинк?

Прежде всего потому, что цинк достаточно распространен и недорог, сам по себе коррозии практически не поддается, плавится при не очень высокой температуре (около 420 градусов, что гораздо ниже температуры плавления железа), обладает приемлемой прочностью. И при этом — что важно! — имеет стационарный электрический потенциал -0,76 В., то есть гораздо более отрицательный, чем у железа.

Благодаря этому своему свойству, цинк, даже при нарушении целостности покрытия и под воздействием электролитов, будет в возникающих электрохимических реакциях играть роль анода. То есть станет медленно растворяться, защищая этим от электрохимической коррозии стальную основу конструкции. В общем — даешь цинковые покрытия! Вот только какими способами их наносить? Это достаточно интересный вопрос, поскольку способов таких несколько — и у каждого из них есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим их…

Горячее цинкование

Это самый, на первый взгляд, простой и надежный метод создания цинковой пленки на изделиях их чугуна и стали: эти предметы просто погружают в расплав цинка, а потом вынимают уже покрытыми слоем цинка толщиной от 40 до 80 микрон — то есть достаточно плотным и износостойким.

Однако не все так просто: для того, чтобы цинковая пленка надежно «зацепилась» на поверхности черного металла, эта поверхность должна быть тщательно очищена и офлюсована (то есть покрыта составом, который должен предотвратить ее окисление до соприкосновения с расплавом цинка, и обеспечить надежную адгезию цинковой пленки).

При этом нужно иметь в виду, что расплавленный цинк застывает довольно быстро и может поэтому образовывать наплывы до 1 мм. толщиной, что нежелательно в тех случаях, когда на поверхность оцинкованных изделий есть резьба. Кроме того, сама технология накладывает ограничения на размеры изделий, которые мы хотим оцинковать таким способом — они не могут быть больше, чем ванны с расплавом цинка (а они не могут очень большими по определению).

Холодный метод цинкования

В отличии от горячего цинкования, его холодный вариант никак не связан с размерами цинкуемых деталей и поверхностей, поскольку он состоит в нанесении на них электролитических растворов цинка в различных летучих жидкостях. Такие растворы (гальванол, цинотан, цинотерн, цинкнол) наносятся на стальную поверхность из пульверизатора: растворитель высыхает, а цинковое покрытие остается — причем «садится» оно на поверхность стали очень надежно, с высокой адгезией. При этом покрываемую поверхность не нужно флюсовать, ее достаточно просто очистить от ржавчины и грязи.

Холодный метод цинкования хорош своей простотой

и применимостью для работ на открытом воздухе. Но внешний вид покрытой таким способом стали будет просто матово-серым без металлического блеска.

Поэтому холодное цинкование лучше всего использовать как «покрытие под покраску».

Гальванический метод цинкования

Зато гальванический метод цинкования придает оцинкованой поверхности чрезвычайно привлекательный вид.

Он состоит в том, что через ванну с электролитом течет ток, причем анодом служат цинковые пластины, а катодом — изделия из стали. Под действием тока цинк растворяется в электролите, и его ионы оседают на железе. В результате получается тонкая (от 4 до 20 микрон) пленка, которая не только защищает сталь от коррозии, но и придает поверхности эстетичный внешний вид. Поверхность, покрытая гальваническим цинком может приобрести (в зависимости от своей толщины) сине-голубой, светло-серый или матово-белый металлический блеск. Главными достоинствами такого покрытия будет равномерность его толщины по всей покрываемой поверхности.

Но за этими плюсами идут и свои минусы: тонкое и красивое гальваническое покрытие будет не стойким к истиранию, а увеличение его толщины будет чревато тем, что сталь в процессе гальваники может приобрести заодно и т.н. «водородную хрупкость». Тем не менее, гальваническое цинкование. в силу своей малой себестоимости очень часто используется для антикоррозионной защиты разных видов крепежа, металлических изделий и декоративных элементов.

Термодиффузное цинкование

Главного недостатка гальванического цинкования — «водородной хрупкости» позволяет избежать технология термодиффузионного цинкования.

Она основана на том, что цинк при определенных условиях может испаряться с поверхности цинксодержащего порошка и проникать в поверхностные слои железа, так что в результате образуется сложный сплав цинка с железом.

Такая диффузия становится возможной при

высокой (от 290 до 400 градусов) температуре и наличии электрического потенциала, при котором стальные изделия являются анодом.

Процесс термодиффузии производится во вращающемся контейнере при пониженном давлении (0,1 атмосферы) в восстановительной водородной атмосфере. На термодиффузное цинкование каждой партии крепежных метизов требуется от 90 до 180 минут.

В результате эти детали приобретут мышино-серый цвет — но вместе с ним и повышенную прочность поверхности и отменную устойчивость к коррозии ( в 3-5 раз лучшую, чем при гальваническом цинковании и в полтора-два — чем при горячей оцинковке).

При этом равномерность покрытия будет идеальной, а про адгезию такого покрытия говорить и смысла нет — оно просто «сливается» с черным металлом, так что отделить ее от него просто невозможно. Конечно, внешний вид оцинкованных таким способом метизов, большого эстетического удовольствия не доставляет, но от болтов, гаек, пружин и шурупов особой красоты и не требуется.

Недостаток же у термодиффузного цинкования только один, но существенный — в силу особенностей технологии применять ее можно только в отношении небольших по размеру предметов.

Газо-термическая оцинковка

В последнее время все более широко начинает использоваться еще один вариант нанесения цинкового покрытия — газо-термический. В этом случае цинк в виде тонкой проволоки или порошка подается к соплу специальной горелки, расплавляется в потоке раскаленного газа и мельчайшими каплями оседает на поверхность стального или чугунного изделия.

В принципе, такой метод можно было бы считать разновидностью горячего цинкования, если бы только капли расплавленного цинка, ударяясь о поверхность металла не деформировались, создавая «чешуйчатое» пористое покрытие.

Такое покрытие требует дополнительного слоя краски для заполнения микропор в слое цинка.

Это, конечно, недостаток, но зато такие комбинированные покрытия отличаются отличной адгезией и обладают устойчивостью в самых неблагоприятных условиях эксплуатации (в морской воде, частых атмосферные осадках, кислой среде и т.д.), где они могут сохраняться до 30 лет.

Видео по теме:

Что дает металлам цинковое покрытие? Как цинк защищает от коррозии?

Цинкование – самый эффективный метод защиты

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.

Не просто цинк – или почему холодное цинкование защищает дольше?

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

Краска с высоким содержанием цинка | Американская ассоциация гальванистов

Дом »
Коррозия »
Защита и предотвращение коррозии стали »
Цинковые покрытия »
Краска с высоким содержанием цинка

Цинкование, обычно называемое неправильным термином «холодное цинкование», представляет собой нанесение кистью или распылением цинковой пыли, смешанной с органическими или неорганическими связующими. Перед нанесением сталь должна быть очищена пескоструйной очисткой почти до белого металла (SSPC-SP 10), промышленной пескоструйной очисткой (SSPC-SP 6) или до белого металла (SSPC-SP 5). Цинковая пыль должна быть смешана с полимерсодержащим носителем и постоянно перемешиваться во время нанесения для получения однородной смеси и надлежащей адгезии.

Краски с высоким содержанием цинка содержат 65-95% металлического цинка в сухой пленке, обычно 92-95%. Краски можно наносить кистью или распылять на сталь. При нанесении распылением линии подачи должны быть максимально короткими, чтобы предотвратить оседание цинковой пыли и неравномерность пленочного покрытия. Цинковое окрашивание можно наносить как в цехе, так и в полевых условиях.

Краску с высоким содержанием цинка можно наносить на сталь любого размера и формы, хотя на более сложные изделия нанесение затруднено. Краски с высоким содержанием цинка также широко используются в качестве грунтовок для высокоэффективных двух- и трехслойных систем и для ремонта покрытий, нанесенных методом горячего цинкования. В мягких условиях неорганическая цинковая краска может использоваться отдельно для защиты от коррозии, но в более жестких условиях ее следует наносить сверху для продления срока службы. Ограничения для краски с высоким содержанием цинка включают стоимость жизненного цикла, сложность нанесения, отсутствие однородности покрытия (особенно на углах и краях) и требование чистой стальной поверхности.

Как и все лакокрасочные покрытия, обогащенная цинком краска представляет собой поверхностное покрытие, механически связанное со сталью с давлением в несколько сотен фунтов на квадратный дюйм (psi). Краски с высоким содержанием цинка бывают органическими, состоящими из эпоксидных смол, хлорированных углеводородов и других полимеров; или неорганические на основе органических алкилсиликатов. Органические или неорганические краски наносятся на толщину сухой пленки от 2,5 до 3,5 мил (64-90 мкм).

Одной из общих черт всех цинковых покрытий является обеспечиваемая катодная защита. Однако лакокрасочные покрытия с высоким содержанием цинка отличаются от других тем, что в них используется связующий материал для приклеивания частиц цинка. Чтобы катодная защита была возможной, концентрация цинковой пыли должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить проводимость между частицами цинка и сталью. Это еще одна причина, по которой во время нанесения важно постоянное перемешивание и однородность смеси. Возникает вопрос, возможна ли вообще катодная защита, если частицы цинка инкапсулированы в связующее, а связующее является непроводящим.

Неорганические и органические краски с высоким содержанием цинка несколько различаются по своим характеристикам. Неорганические краски с высоким содержанием цинка, которые прилипают к стали с умеренной химической реактивностью, обладают хорошей стойкостью к растворителям и могут выдерживать температуры примерно до 700 F (375 C). Неорганические краски, богатые цинком, не мелятся, не отслаиваются и не образуют пузырей, легко свариваются и обеспечивают более простую очистку, чем органические краски. Плотность неорганических красок с высоким содержанием цинка составляет примерно половину плотности цинка на тысячу единиц покрытия, нанесенного методом горячего цинкования.

Свойства органических красок с высоким содержанием цинка зависят от системы растворителей. Можно наносить несколько слоев в течение 24 часов без образования трещин. Краски с высоким содержанием органического цинка не обладают такой же термостойкостью, как неорганические цинковые, поскольку они ограничены 200-300 F. Они также подвержены разрушению под действием ультрафиолета (солнечного света) и не так эффективны в отношении коррозионной стойкости, как неорганические.

Оцинкованная и оцинкованная сталь: в чем разница? | Сообщения в блоге

Дата публикации: 29 апреля, 2021 | Категория: Сообщения в блогах, Металлообработка | теги: производство, Материалы, Металлообработка

Влага может нанести ущерб многим изделиям из стали. Например, изделия из углеродистой стали подвержены окислению при воздействии влаги. Когда влага оседает на поверхности изделия из углеродистой стали, она может вызвать химическую реакцию, известную как окисление, которая разъедает материал, из которого оно изготовлено. Для защиты от окисления некоторые изделия изготавливаются либо из оцинкованной, либо из оцинкованной стали.

Что такое оцинкованная сталь?

Оцинкованная сталь относится к стали, обработанной слоем цинка. Он имеет тонкий слой, но сплошной слой цинка на поверхности, защищая, таким образом, стальную основу продукта. Цинк, конечно же, обеспечивает более высокий уровень защиты от окисления по сравнению с необработанной сталью. Цинк, по сути, корродирует со скоростью примерно 1/30 скорости сырой и необработанной стали. Таким образом, оцинкованная сталь естественно устойчива к повреждениям, связанным с окислением, таким как ржавчина и коррозия.

Существуют различные способы изготовления оцинкованной стали. Один из наиболее распространенных методов включает погружение стального изделия в раствор электролита. Раствор электролита содержит частицы цинка, которые прилипают к поверхности стального изделия. На емкость для купания подается электрический ток. При воздействии этого электрического тока частицы цинка притягиваются к поверхности стального изделия.

Что такое оцинкованная сталь?

Оцинкованная сталь, с другой стороны, относится к оцинкованной стали. Как и цинкование, гальванизация — это процесс обработки металла, который защищает его от окисления. Как и при цинковании, гальванизация предполагает использование цинка. Как оцинкованная сталь, так и оцинкованная сталь имеют защитный слой цинка.

АЛМАЗНОЕ (СВЕРЛЕНИЕ) БУРЕНИЕ

Алмазное бурение в районах Москвы Алмазное бурение в районах Московской области

Покрытие цинком металла: Способы цинкования металла

Способы цинкования металла

Черный металл

Почему именно цинк?

Горячее цинкование

Холодный метод цинкования

Гальванический метод цинкования

Термодиффузное цинкование

Газо-термическая оцинковка

Популярные статьи

Что дает металлам цинковое покрытие? Как цинк защищает от коррозии?

Цинкование – самый эффективный метод защиты

Как работает покрытие цинком?

Не просто цинк – или почему холодное цинкование защищает дольше?

Сколько прослужит цинковая защита, нанесенная холодным способом?

Краска с высоким содержанием цинка | Американская ассоциация гальванистов

Оцинкованная и оцинкованная сталь: в чем разница? | Сообщения в блоге

Что такое оцинкованная сталь?

Что такое оцинкованная сталь?