Технология, плюсы и минусы горячего цинкования

Горячее цинкование применяется для качественной защиты изделий из стали и железа от разрушительных процессов коррозии. Получающийся слой прочен к механическим воздействиям. Этот способ защиты железа и стали самый надежный и экономичный. Готовые изделия проходят обязательную проверку на соответствие требованиям ГОСТ.

Содержание:

Происхождение метода
Достоинства и недостатки метода
Технология процесса
Подготовка поверхности
Цинкование
Оборудование
Требования ГОСТ

Происхождение метода

В середине XVIII века во Франции был открыт метод защиты металла от коррозии путем погружения его в расплавленный цинк. Открыл его французский химик П.Ж. Малуэн, однако патент не получил. Этим воспользовался другой французский химик С. Сорель. В начале XIX века (1836 год) он получил патент на выполнение горячего цинкования.

Первый производственный цех открылся в Германии в 1847 году, в 1850 – в Австрии. С середины XX века горячее цинкование признается на международном уровне лучшим способом защиты железных и стальных изделий от коррозии.

Достоинства и недостатки метода

Защита поверхности изделий из железа и стали при помощи нанесения цинкового покрытия имеет много положительных качеств:

высокая коррозионная устойчивость (показатель близок к прочности нержавейки);
самовосстановление покрытия в случае микроповреждений (скорость распространения цинка составляет примерно 2 мм в год при окружающей температуре, не превышающей 70° С);
высокая производительность и простота обслуживания производственных установок;
высокая тепло- и электропроводность цинкового покрытия.

Показатель прочности оцинкованной поверхности значительно выше, чем у лакокрасочных покрытий, имеющих высокий показатель антикоррозионной защиты.

Горячее цинкование имеет массу достоинств.

Основным плюсом является конечность покрытия, его не требуется дополнительно окрашивать, благодаря чему отпадают ежегодные работы по восстановлению поверхностей металлоконструкций (опор, свай, сетки, стальных полос и прочее).

Горячее цинкование имеет и свои недостатки. Но по сравнению с достоинствами они не слишком значительны. Это:

Непривлекательный внешний вид (конечный вариант поверхности – матовый, серый).

Неравномерная толщина покрытия, из-за чего изделия из стали, требующие высокой размерной точности, таким типом защиты не покрывают.

Не любая деталь подойдет для оцинковки, все зависит от размеров ванн, имеющихся на производстве.

Оцинкованные гайки требуют защиты резьбы после проточки транспортировочной смазкой. Также, если требуется сварка, провести ее на оцинкованных поверхностях проблематично.

Технология процесса

Все действия происходят на производстве. Цех горячего цинкования состоит из нескольких ванн разного размера (под разные детали), печи для сушки офлюсованных деталей непосредственно перед цинкованием (трехкамерной), цинковальной печи, зоны охлаждения и линии КК (контроля качества).

Таким образом, технология процесса разбита на несколько этапов:

Подготовку поверхности детали (листа металла). Этот этап делится на множество мелких подэтапов.

Цинкование – состоит из трех фаз.

Фильтрацию газов, аспирацию и транспортировку – автоматические процессы, не требующие подробного описания.

Подготовка поверхности

Этот этап очень важен, так как железо и цинк должны одинаково реагировать в момент цинкования. Подготовка поверхности включает следующие шаги:

Обезжиривание. Если не удалить с поверхности железа жирные пятна, нанесенный сверху слой цинка расслоится. Обработка металла проводится при температуре +60 — 80° С. Выбор температуры зависит от особенностей масляных загрязнений.

Промывание. После процедуры обезжиривания необходимо удалить остатки обезжиривающего средства.

Травление. Проводится соляной кислотой. В результате такой обработки с поверхности металла удаляется слой окалины, ржавчина.

Промывка. Процедура аналогична той, что проводится после обезжиривания.

Флюсование. Завершает подготовку поверхности, защищает металл от окисления, обеспечивает хорошую смачиваемость обрабатываемой поверхности цинком.

Сушка. После флюсования детали высушивают при температуре не менее 100° С.

Из всех перечисленных процессов наиболее сложный и ответственный – флюсование. Он полностью удаляет с поверхности металла остатки травящих веществ, влагу. Тонкая пленка из флюса уменьшает поверхностное натяжение цинка и обеспечивает наилучшее смачивание им поверхности металла.

Для горячего цинкования состав флюса свой. В него входят хлористые соединения аммония (9%) и цинка (91%). Цинкование может проводиться двумя способами: мокрым и сухим. В первом случае флюс находится на поверхность ванны с цинком. Металлическая деталь погружается в ванну через него. Этот способ не очень надежен, так как происходит процесс смешивания двух пластов жидких металлов. При сухом цинковании под флюс выделяется отдельная ванна. Металлическая деталь (метиз, гайка, болт) опускается в раствор, затем вынимается, и тотчас же начинается сушка, которая происходит при температуре 150 – 200° С.

Цинкование

Наилучший результат достигается при соединении нескольких факторов:

качества стали;
качества цинкового расплава и его температуры (445 – 460° С);
продолжительности нахождения детали в расплаве;
скорости погружения и вынимания детали;
охлаждения.

Горячее цинкование метизов имеет определенную технологию, состоящую из нескольких фаз. Это:

Погружение. Сначала деталь нагревается, затем расплавляется и разрушается пленка из флюса. Скорость погружения подбирается исходя из скорости разрушения флюса, при этом пленка не должна как полностью исчезнуть с поверхности металла, так и остаться в большом количестве. Задача пленки из флюса – лучшее смачивание железа цинковым расплавом.

Длительность. Деталь находится в цинковом расплаве в среднем не более 10 минут (минимум – 3).

Вынимание. Скорость вынимания готовой детали из ванны влияет на толщину готового покрытия.

Заключительный этап – высушивание готового изделия на складе. Обычно это происходит на открытом воздухе.

Оборудование

Горячее цинкование происходит в цехе на специальном оборудовании. Сюда входят:

цинковальная и сушильная печи;
цинковальные ванны (количество зависит от размеров производства);
теплообменник;
защитно-вытяжной короб;
ванна для охлаждения;
грейфер для удаления гартцинка;
приборная панель (панель управления).

Перечисленный список – это оборудование для проведения непосредственно оцинковки. Но еще есть длительная подготовка металла к оцинковке (оборудование для предварительной подготовки), доставка изделий (подъемно-транспортная система) и очистные сооружения, удаляющие из здания цеха ядовитые испарения.

Требования ГОСТ

Расписывать пункты Госстандарта России (ГОСТ) – дело неблагодарное. Однако самые важные моменты упомянуть стоит обязательно. Среди требований ГОСТ к покрытию металлических изделий цинком по горячему методу стоит выделить:

Требования к металлу, из которого произведены изделия, т.е. к железу и стали. В этом разделе ГОСТа описано, какие изделия можно оцинковывать, а какие нет, и какой должна быть их поверхность.

Требования к покрытию. Этот раздел ГОСТ определяет внешний вид и качество оцинковки. Здесь же оговаривается толщина готового покрытия.

Требования к КК (контролю качества) как покрываемого металла, так и самого покрытия. Этот раздел ГОСТ регулирует пункты и подпункты разделов 1 и 2, поясняя, как происходит контроль качества и какие отклонения от него допустимы.

Методы контроля. Важный раздел ГОСТа, так как определяет, каким способом проводится контроль качества за поступающими на оцинковку и готовыми изделиями.

Существует несколько методов контроля. Это нанесение сетки царапин, крацевание, нагрев и удар поворотным молотком. При царапании смотрят, насколько прочно сцепляется цинковое покрытие с металлом. Крацевание также преследует цель поцарапать покрытие, а затем посмотреть, не вздулось ли оно, отслаивания также не должно быть. Метод нагрева предполагает нагревание детали (это может быть сетка, болт, металлический лист, гайка, свайная опора, что угодно, что выпускается на производстве) до температуры 190° С (максимум – 200° С, минимум – 180° С). Если не произошло отслаивания или вспучивания покрытия, значит качество оцинковки высокое.