Металлические конструкции подвержены коррозии и обязательно нуждаются в эффективной защите от нее. Под воздействием кислорода, незащищенная поверхность окисляется, на ней образуется рыхлый слой - ржавчина. Пористая структура ржавого слоя позволяет проникать кислороду в более глубокие слои металла, разрушая его и уменьшая прочность конструкций. Эффективный, простой и недорогой способ защитить детали из металла от коррозии – цинкование.
Что такое цинкование
Цинкование – это нанесение на поверхность металлических изделий тонкого слоя цинка, защищающего конструкции от процессов коррозии. Оцинковка может осуществляться различными способами – от простого покрытия поверхности цинковым составом до соединения металлов диффузным методом.
За счет особых свойств цинка при контакте оцинкованных металлоконструкций с кислородом на поверхности образуется высокоплотная и прочная пленка, обеспечивающая:
- Защиту от проникновения к металлу атмосферного кислорода;
- Протекцию от механических воздействий.
После оцинковки металлоконструкции находятся как бы в прочной оболочке, которая не пропускает воздух, не допуская тем самым коррозию.
Кроме того, цинк обладает таким свойством, что при малейшем повреждении защитного слоя на поверхности образуется новой защитный слой, во время контакта цинка с воздухом. Такая защита считается самовосстанавливающейся.
А при интенсивном повреждении цинкового слоя, ржавление металла будет происходит значительно медленнее. Это обусловлено наличием гальванической пары, в которой более активным металлом является цинк. Он и коррозирует раньше, замедляя процессы ржавления менее активного железа.
Методы цинкования
Выбранный метод цинкования влияет на конечный результат, так как при каждом способе металлические изделия приобретают различные свойства:
- Толщина защитного слоя. Для габаритных конструкций лучше использовать более толстое покрытие, а мелких деталей необходимо подбирать оптимальную толщину защитного покрытия, не снижающую эксплуатационные характеристики.
- Равномерность. Для мелких деталей важна равномерность укрытия по всей площади, а для габаритных изделий этот параметр не столь важен.
- Прочность удержания защитного слоя на металле. Этот параметр зависит от выбранной технологии цинкования. При использовании горячего и термодиффузионного цинкования соединение металлов происходит на молекулярном уровне, что обеспечивает надежное удержание защитного покрытия.
- Внешний вид. После оцинковки поверхность может становится матовой или глянцевой, а также иметь различные цвета – от темно-серого до голубого.
- Устойчивость к механическим воздействиям. Чем выше уровень защиты, тем надежнее защищены детали от коррозии.
- Самовосстановление. Этот параметр зависит от толщины наносимого слоя.
- Устойчивость к процессам коррозии. На это свойство влияют все факторы – толщина слоя, равномерность нанесения, стойкость к механическим воздействиям и т.д.
Технология цинкования оказывает влияние на эксплуатационные свойства металлоконструкций. В современной промышленности наиболее востребованными являются два метода:
- Горячее цинкование. Предполагает погружение деталей в раствор с расплавленным цинком.
- Термодиффузионное цинкование. Формирование защитного покрытия осуществляется путем помещения деталей в среду с порошкообразным цинком.
Горячее цинкование
При использовании этого технологического процесса металлические детали погружаются в расплавленный цинк.
Оцинкованные таким способом изделия обладают широким спектром эксплуатационных преимуществ. Технология состоит из нескольких этапов:
- Детали, нуждающиеся в обработке, помещаются в зону навески, где они устанавливаются на подвижные траверсы. На них они фиксируются так, чтобы секции было удобно опускать в технологические емкости. При этом при навешивании обеспечивается возможность эффективного контакта с жидкостями, таким образом, чтобы детали не мешали друг другу.
- Перед погружением в цинк детали проходят несколько этапов предварительной обработки – обезжиривание, очистка, травление, удаление остатков кислоты, флюсование. На этом этапе металла немного нагревается, для исключения деформаций при резкой смене температур.
- Сушка и подогрев. В многоступенчатые печи подается чистый подогретый воздух. Он позволяет тщательно удалить с поверхности остатки предварительной подготовки и нагревает детали до необходимой температуры.
- Цинкование. Траверсы с подготовленными металлоизделиями помещаются в закрытую печь, где расположены емкости с расплавленным цинком (его температура около 450 градусов по Цельсию). Печь должна обеспечивать герметичность, чтобы обезопасить работу персонала и исключить попадание в атмосферу газов, которые должны пройти доочистку до выброса в атмосферу. Тепловая энергия от этих печей используется вторично в других технологических процессах.
- После цинкования траверса с навешенными деталями отправляется в зону снятия и сортировки.
Метод горячего цинкования остается одним из самых эффективных, и простых в плане реализации, а также не требует больших экономических затрат. При таком цинковании металлоконструкции обретают оптимальную защиту от коррозии. Преимущества:
- Невысокая стоимость технологического процесса.
- Использование технологических линий с высокой производительностью.
- Возможность выполнять оцинковку крупных и габаритных деталей.
- Толщина защитного слоя может варьироваться в пределах 40-200 мкм.
- Прочность удержания на конструкциях цинкового слоя за счет проникновения молекул цинка в кристаллическую решетку металла.
- Устойчивость конструкций к механическим воздействиям.
- Хорошая способность к самовосстановлению.
- Устойчивость к коррозии.
Есть у этого метода и некоторые недостатки:
- Невозможность делать слой цинка менее 45 мкм.
- Нестабильная равномерность покрытия.
- Внешний вид изделий получается не слишком презентабельным.
Горячее цинкование – оптимальный вариант защиты для габаритных и крупных конструкций, которые нуждаются в надежной и продолжительной защите от коррозии. Его не целесообразно использовать для обработки мелких конструкций, требующих высокой точности по толщине слоя или равномерности покрытия. Таким способом нельзя обработать стационарные металлоизделия вне стен производственного цеха.
Термодиффузионное цинкование
При таком цинковании используется технология низкотемпературной обработки. Детали помещаются в среду с порошкообразным цинком и обрабатываются при температурах от 260 до 450 градусов по Цельсию. Чем выше температура обработки, тем большая равномерность покрытия обеспечивается. При такой технологии соединение металлов происходит на атомном уровне, а защитный слой может иметь толщину от 20 до 100 мкм. За счет использования различного времени цинкования можно регулировать толщину наносимого слоя.
Преимущества метода:
- Регулировка толщины покрытия;
- Прочность протекционного слоя на поверхностиизделий за счет диффузии металлов;
- Равномерность обработки даже в труднодоступных местах конструкций;
- Устойчивость деталей к повреждениям;
- Оптимальное самовосстановление поврежденного защитного слоя;
- Хорошая коррозионная стойкость.
Минусами цинкования с применением технологии термодиффузии являются:
- Сложность организации на производстве технологических процессов.
- Большие экономические затраты.
- Оцикованные таким способом детали имеют не самый презентабельный внешний вид.
В промышленности таким методом обрабатывают металлические детали, подверженные абразивному износу.
