Оцинковка как способ защитить металл

Изделия, изготовленные из металла, в процессе их эксплуатации могут подвергаться воздействию коррозии. С целью предотвращения развития коррозийных процессов, а, соответственно, и увеличения сроков эксплуатации деталей из металла, производители стараются обеспечить их специальным слоем защиты.

Мировая практика показала, наиболее действенным способом защитить металл от пагубного влияния коррозии является его цинкование. Данный процесс представляет собой нанесение специального слоя на поверхность изделия, который на 95% состоит из цинка. Несмотря на то, что подобный процесс считается не слишком затратным, эффективность его стоит на высоком уровне.

Принцип действия процесса обработки металлических изделий цинком основан на взаимодействии цинка с кислородом, после чего на металле образовывается очень тонкий слой оксидного характера. Основное предназначение пленки заключается в защите металлической поверхности от воздействия внешних факторов.

Виды цинкования металла

Оцинковка металлических изделий предназначена для обеспечения электрохимической защитной реакции и может производиться разными способами. В зависимости от того или иного метода нанесения слоя с цинком на изделие, будет использоваться разные сложные приспособления, что, в свою очередь, будет влиять и на защитную способность самого слоя.

Прежде чем приступить непосредственно к процессу нанесения слоя, необходимо выбрать метод. На осуществление выбора влияет:

• Условия эксплуатации металлических изделий.
• Свойства, которыми должен обладать слой с содержанием цинка.
• Толщина образовываемой поверхности.

Осуществляя выбор метода нанесения оцинковочного слоя, не забывайте о том, что защитный слой из цинка довольно хрупкий и легко подвергается разрушительным процессам. Поэтому следует оградить детали или конструкции от значительного воздействия механического плана.

Основными видами цинкования являются:

1.      Горячее цинкование и его технология

Данный вид считается наиболее эффективным и долговечным вариантом обеспечения защитными свойствами изделий из металла от воздействия коррозии. Среди недостатков этого метода только повышенная опасность, потому что в обрабатывающем металл процессе применяют сложные составы с химическими реактивами.

Горячая оцинковка металла подразумевает осуществление нескольких этапов:

• Подготовительный. На данном этапе происходит очистка поверхностного слоя металлического изделия и его обезжиривание. Далее следует травление с применением растворов на основе кислот, изделия промывают и флюсуют.
• Основной. Проведя все предварительны процедуры и тщательно просушив металл, его погружают в ванну, где хранится расплавленный Zn. В результате действия высоких температур, элемент, вместе с железом тонким слоем обволакивают верхнюю площадь металла, оставляя после себя слой противостояния коррозийным процессам. Извлекая деталь из емкости, её придают обдуву воздухом сжатого типа, применяя специальное оборудование. Вследствие обдува пленка просушивается полностью, а излишки удаляются

Даже если размеры деталей ограничиваются размерами применяемой ванны, процесс цинкования горячим способом находит широкое применение на предприятиях по изготовлению металлоконструкций и других металлических изделий больших размеров. Применить такой способ самостоятельно не получится, так как нет возможности использовать специальное оборудование.

2.      Газо-термическое цинкование

Так обрабатывают листы из металла или объемные изделия. Способ осуществляется путём напыления сухого Zn в составе газовой оболочки на поверхностной части детали, при этом металлические частички в расплавленном виде бьются о площадь, оставляя там тоненькую прослойку.

Структура полученной прослойки должна напоминать пористую чешую, что и создает уровень защищенности, что и позволяет изделию нормально переносить агрессивные влияния на протяжении длительного времени.

3.      Холодное цинкование металла

Данный способ получает широкое распространение из-за достаточной технологичности и лёгкости в использовании.

Метод основывается на моменте окрашивания обрабатываемой поверхности краской с большим в процентном соотношении содержанием порошкообразной смеси на основе Zn (89-93%).

Происходит напыление с применением валика или кисточки, но допускается использование специальных распылителей, что позволяет сократить временные затраты на нанесение смеси. Поверхность получается эластичной, способной выдержать сложные деформационные процессы.

Среди недостатков этого способа — неустойчивость к влиянию механических процессов и нужда в особенных мерах предосторожности, так как используется растворитель органического вида.

4.      Термодиффузионное цинкование

Изобретение данного метода пришлось еще на начало прошлого века. Суть его состоит в покрытии Zn верхнего слоя металлического изделия за счет преобразования атомов элемента в состав пара при действии температуры свыше 26000. Данный метод позволяет частицам Zn проникать внутрь железа, оставляя после себя сложную структуру.

Процесс цинкования в данном случае схож с процессом горячего типа, но отличается тем, что на завершительной стадии деталь помещают в барабанную печку барабанного вида, где, собственно, и происходит оцинковка.

Среди преимуществ метода термодиффузионного цинкования:

• Экологическая безопасность.
• Высокие адгезионные свойства покрытия за счет полного отсутствия пор.
• Высокие защитные свойства.
• Возможность изменять толщину покрытия в процессе нанесения.
• Возможность применения к сложным по формам деталям.
• Отходы не нуждаются в особой утилизации.

Недостатками считаются:

• Отсутствие у покрытия декоративного характерного отблеска.
• Относительно небольшая производительность.
• Присутствие вредных аэрозолей пыльных частиц Zn.
• Возникновение дефектов в виде неравномерности по толщине.

5.      Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование металла позволяет создать на его поверхности гладкость высшего уровня путем воздействия на неё электрохимического характера. Независимо от свойств проводимости тока этот способ может применяться ко всем материалам, создавая при этом слой, толщиной от 20 до 30 мкм.

Оцинковка на основе гальваники осуществляется путем погружения металлического изделия вместе с пластиной из Zn в резервуар с электролитом. Далее следует подключение к напряжению, происходит растворение анода Zn и он оседает на металлической поверхности.

Среди преимуществ данного метода:

• Наличие красивого декоративного блеска.

Среди недостатков метода:

• Достаточно высокая цена производства.
• Образование опасных отходов.

Оцинкованная сталь тоже ржавеет

Оцинкованная сталь сегодня находит свое широкое применение в кровельных работах. Такой материал представляет собой лист, покрытый тонким слоем цинка, который и должен защищать металл от возникновения коррозийных процессов под воздействием агрессивной внешней среды. Увеличивая стойкость металла к коррозии, Zn увеличивает и срок службы стального листа.

Но, несмотря на наличие множества преимуществ использования оцинкованного материала, он обладает и некоторыми недостатками, основным из которых считается коррозия элемента Zn. И, отвечая на вопрос, ржавеет ли оцинкованная сталь, стоит отметить, что на поверхности цинка может выступать порошкообразная субстанция белого цвета, что и называют «белой ржавчиной». Для того чтобы избежать риска проявления такой коррозии, оцинкованную сталь рекомендуется покрывать специальной краской, способной не только создать внешнюю красоту, но и увеличить срок эксплуатации оцинкованной стали.

Цинкование в домашних условиях

Несмотря на то что все способы оцинковки металлических изделий достаточно сложны, некоторые из них возможно осуществлять и самостоятельно. Так, например, наиболее часто встречающимся считается способ холодного цинкования или, как его еще часто называют, электрохимический.

Перед тем, как приступить к самому процессу оцинковки, следует тщательно подготовить поверхность, то есть очистить от сторонних частиц и хорошо обезжирить. Далее следует приступить к процессу протравливания кислотным составом и тщательно промыть водой.

С целью оцинкования металла собственными силами, можно сделать собственными руками специальный аппарат из источника постоянного тока. При этом напряжение на выходе должно находится в пределах 6-12 V, а сила тока должна быть 2-6 А. Такой аппарат должен состоять из:

• Емкости, изготовленной из диэлектрика.
• Устройства, фиксирующего электрод

В данном случае в качестве электролита может выступить раствор соли любого происхождения, имеющей в составе цинк. Некоторые предпочитают готовить раствор из аккумуляторного электролита, помещая в него цинк и дожидаясь полного растворения.

На толщину получаемого слоя влияют:

• Плотность тока, которая приходится на единицу площади изделия, подвергнутого обработке.
• Температура раствора, который используется в качестве электролита.
• Плотность применяемого раствора.
• Форма, параметры и сложность геометрии обрабатываемого изделия из металла.

Цинковый электрод в данном случае можно изготовить из куска цинка с просверленным в нем отверстием. Цинк подвешивают на медной проволоке, при этом стоит проследить за тем, чтобы в емкости он размещался максимально удобно.

С целью подключения аппарата к питанию используют провода из меди, при этом «минус» должен быть подведен к изделию, а «плюс» к электроду из цинка. Время цинкования в домашних условиях данным методом занимает от 10 до 40 минут.

Техника безопасности и средства защиты

Собираясь приступить к процессу цинкования электрохимическим методом, стоит помнить о том, что электролит – опасный яд, поэтому работу нужно проводить крайне осторожно, облачившись в защитную одежду. Помещение, в котором проводятся работы по оцинковке металла должно хорошо проветриваться, а посуда должна быть изготовлена из стекла или винилпласта

Как видно, оцинковать металл в домашних условиях достаточно просто. Самое важное в данном процессе соблюдать меры предосторожности при обращении с электролитическим раствором и знать основные правила применяемого метода.