Технологии холодного цинкования — это специальные способы нанесения на металлическую основу изделия защитных покрытий, основным компонентом которых является цинковая составляющая. Разнообразие технологий холодного цинкования позволяет улучшить технологические параметры цинкового покрытия, расширить области использования цинконаполненных составов, придать презентабельный внешний вид обработанному изделию.
Технология холодного цинкования
Обработка поверхности металлоконструкций осуществляться с использованием разных антикоррозийных композиций, особенности состава, свойства и характеристики которых устанавливаются профильным стандартом – ГОСТ 9.305-84.
Настоящий стандарт определяет требования к металлическим и неметаллическим основаниям, производство которых выполнялось по электрохимической и химической методике.
Согласно требованиям ГОСТ 9.305-84, смеси для проведения холодного цинкования допускается использовать на разных конструкциях, за исключением деталей, выполненных из высокопрочных сталей и магниевых сплавов. Перед нанесением антикоррозийных составов металлическая поверхность проходит определенную подготовку.
Работы по подготовке включают:
- удаление загрязнений и солей путем обмыва поверхности;
- очистка металла абразивоструйным, гидроабразивным или гидродинамическим методом, что позволяет удалить ржавчину и окалину, а также придать поверхности нужный уровень шероховатости;
- высушивание детали, если очистка проводилась гидроабразивным или гидродинамическим методом;
- удаление заусенец, острых кромок и варочных брызг (эти работы выполняются вручную);
- очистка от пыли путем использования воздушных потоков, которые направляют на поверхность под высоким давлением.
Подготовка металлоконструкций предполагает полную очистку поверхности, на которой не должно оставаться жира и следов масел (для этого применяются растворители).
По завершению подготовительных работ проводятся мероприятия по нанесению выбранного состава на поверхность изделия. Холодный способ обработки предполагает поддержание в помещении, где наносится цинковый состав, температурного режима в диапазоне от -20°C до +40°C.
При этом, согласно рекомендациям производителей таких составов, поверхность обрабатываемой детали должна быть минимум на 3°C больше точки росы. Если это условие будет нарушено, то на изделии образуется влага, которая снижает качество нанесенного защитного слоя.
Рассчитывают точку росы при помощи психрометра, термометра, гигрометра или другого устройства. Полученные показания сравнивают с параметрами, которые приведены в таблице.
Немного химии
Холодное цинкование заключается в покрытии конструкций слоем цинка, который препятствует взаимодействию железа с атмосферным кислородом.
Цинк – химический элемент группы металлов, серебристо-белого цвета, довольно хрупкий в чистом виде.
При взаимодействии с воздухом цинк вступает в реакцию с кислородом и диоксидом углерода, находящимся в атмосфере.
В результате этого на поверхности соприкосновения получается оксид цинка, представляющий собой очень прочное, практически нерастворимое химическое соединение, покрывающее конструкцию сплошной пленкой.
Кроме этого, электрохимический потенциал цинка почти вдвое меньше, чем у железа, поэтому в паре с железом цинк будет являться анодом, а железо соответственно катодом.
И в результате электрохимической реакции в присутствии влаги из атмосферы чистый цинк превращается в карбонат цинка.
Карбонат цинка, как и его оксид, очень слабо растворяется, покрывая внешнюю поверхность изделия устойчивой пленкой.
Таким образом, цинк обеспечивает защиту металлоконструкций сразу по двум типам: барьерному и электрохимическому.
Особенностью цинкового покрытия является также то, что при повреждении слоя образующийся карбонат цинка «залечивает» дефект, моментально устраняя вероятность коррозии основной конструкции.
Зависимость точки росы от температуры и относительной влажности
Важно отметить, что наносить каждый последующий слой покрытия можно только после полного высыхания предыдущего слоя.
На очищенную поверхность наносят антикоррозийную композицию, в составе которой присутствует цинк. Чтобы исключить образование конденсата, наносить составы следует с учетом рекомендаций производителей в отношении рабочих температур.
Нанесение краски с цинком осуществляется в несколько слоев. При этом каждый последующий слой наносят только после полного высыхания предыдущего. Ускорить высыхания краски позволяет безвоздушная технология или применение пневмокраскопультов.
Качество нанесенного защитного покрытия, а также уровень адгезии проверяют с помощью специальных измерительных устройств. Также проводится визуальный осмотр для выявления участков, которые необходимо доработать, и других дефектов покрытия.
Отзывы
«Недавно приобрел подержанный автомобиль. В начале месяца заметил, что все, что усердно замазывал краской предыдущий хозяин начало ржаветь. Приобрел аэрозольный баллончик Гальванола, замазал в три слоя. Пальцы, конечно, отморозил – зима на улице, гаража нет, но это того стоило. Надеюсь, покрытие не подведет» – Василий.
«Прошлой весной чинил трубопровод на даче и долго не мог выбрать средство для цинкования, все боялся, что ненароком заработаю отравление, попив водички из таких труб. В магазине консультанты посоветовали «Гальванол». Покупал с опаской, но остался доволен, как никогда» – Алексей.
«Два года назад обзавелся прекрасным Фольксвагеном. Все было отлично, но на СТО заметили ржавчину, позже она обнаружилась и на порогах. Аж обидно стало, хоть плачь. Сначала купил какую-то смесь, которая через неделю после нанесения отвалилась вместе со ржавчиной. Опять ужасно расстроился. Во второй раз набрел на толкового продавца, который и дал совет обработать это все «Гальванолом». Наконец-то все получилось, очень рад остался» – Степан.
Требования нормативных актов и стандартов
Материалы, используемые при холодной оцинковке металла, в обязательном порядке должны отвечать нормам, которые определяет ГОСТ 9.305-84. Отдельные характеристики регламентируются рядом нормативно-правовой документации и стандартами: ISO 8502-3, ГОСТ 12.2.052 и ISO 8503-1.
Так, проверка качества удаления пыли с поверхностей металлоконструкций осуществляется путем определения объема и размера частиц пыли, что прописано в положениях стандарта ISO 8502-3.
Проверка качества обезжиривания проводится с помощью люминесцентного метода, согласно требованиям ГОСТа 12.2.052, а степень шероховатости определяют с использованием классического профилометра или специального компаратора – согласно требованиям 8503-1.
Чем отличаются технологии горячего и холодного цинкования
На данный момент существует два вида цинкования – это горячий и холодный метод. Технологию горячего цинкования разработали 160 лет назад. После открытия этот метод обработки металла был признан стандартом. Это обусловлено высокой степенью защиты обрабатываемых поверхностей от процессов коррозии. После открытия данный метод не изменился с технической точки зрения.
Технология предполагает опускание металлоконструкции в ванну с цинковым составом, разогретым до температуры 400°C. После этого изделие подвешивают до полного высыхания покрытия.
Благодаря полному погружению конструкции в антикоррозийный состав удается получить однородное покрытие, поскольку так цинк заполняет все имеющиеся трещины и труднодоступные участки. Защитное покрытие способно прослужить до 60 лет, период службы напрямую зависит от условий эксплуатации.
Метод холодного цинкования изобрели в 40-х годах прошлого столетия. Благодаря практичности и относительной простоте нанесения антикоррозийных составов популярность данной технологии стремительно растет.
Красноречивым доказательством надежности и долговечности покрытий, наносимых при помощи данной технологии, выступает самый крупный водопровод мира (протяженностью 460 км), расположенный в Австралии.
Конструкция была обработана в 1942 – 1944 гг. притом, что покрытие с того времени не обновлялось. Учитывайте, что в те времена использовалось старое оборудование, а толщина одного слоя покрытия составляла только 75 мкм.
Холодная оцинковка металла предполагает нанесение на металлоповерхности смесей, в которых присутствует цинк в объеме 92 – 96%. Перед тем, как защитное покрытие будет нанесено, важно правильно подготовить поверхность путем ее тщательной очистки от различных загрязнений.
Наносить цинкосодержащие составы можно путем окунания детали или, используя кисть, валик и краскопульт.
Проведение цинкования в домашних условиях
Технологический процесс цинкования подразумевает под собой осаждение катионов металла на аноде. Подобная химическая реакция протекает в ванне с электролитом при воздействии электрического тока.
Где найти электролит
В качестве электролита можно использовать любой раствор солей цинка. Самыми популярными и легкодоступными считаются хлорид цинка и соляная кислота. Также электролит с необходимыми свойствами можно получить методом травления цинка в серной кислоте. Эту реакцию следует проводить очень осторожно. Она сопровождается выделением большого количества тепловой энергии и взрывоопасного водорода.
Как получить цинк
Для цинкования в домашних условиях необходимо подготовить цинк, который можно получить следующими способами:
- используя обычные солевые батарейки;
- плавкие предохранители времен Советского Союза;
- любые детали с цинковым покрытием;
- чистый металл, который можно найти в соответствующих магазинах, где продаются химические реактивы.
Подготовка к выполнению процедуры
Для создания качественного металлического покрытия следует выполнить несколько подготовительных операций:
- подготавливают гальваническую ванну. Ее роль может выполнять любая стеклянная или пластиковая тара;
- устанавливают штативы для анода и катода;
- электролит не должен содержать в составе нерастворенные кристаллы соли, для чего дополнительно вводят дистиллированную воду;
- роль анода выполняет цинковая пластина. Чем больше ее площадь, тем качественнее получится покрытие;
- к аноду присоединяется плюс от источника питания. Данных элементов при желании может быть несколько;
- к катоду присоединяется минус. На его поверхности будут осаждаться частицы цинка;
- катод должен быть очищен от ржавчины и любых загрязнений. Перед обработкой его дополнительно окунают в раствор кислоты;
- катод должен находиться на одном расстоянии от анода, чтобы получилось равномерное покрытие со всех сторон;
- в качестве источника питания применяют любой аккумулятор или блок питания с постоянным током на выходе;
- чем больше сила тока и вольтаж, тем быстрее будет происходить реакция и тем рыхлее получится защитная пленка;
- при использовании автомобильного аккумулятора в цепь включают лампочку накаливания до 20 Вт для снижения силы тока.
Технология создания цинковой пленки
Для создания качественного защитного покрытия на поверхности металла после проведенных подготовительных операций источник тока подключают к сети, а катод окунают в гальваническую ванну. Данный процесс должен проходить без бурного кипения. Если такое наблюдается, можно заподозрить слишком большую силу тока в системе. Чтобы снизить ее, в электрическую цепь присоединяют несколько дополнительных потребителей.
Постепенно на поверхности катода будет формироваться металлическое покрытие. Чем дольше протекает этот процесс, тем больше будет толщина защитного слоя на металле.
Когда применяется холодное цинкование?
Холодное цинкование получило широкое применение при обработке автомобильных и судовых деталей, арматуры и труб, мостовых конструкций, цистерн и резервуаров, нефтепроводов и других металлоконструкций.
Широкая сфера применения обусловлена следующими преимуществами технологии:
- Цинковые составы характеризуются высоким уровнем адгезии;
- Для подготовки поверхности не требуются большие финансовые вложения;
- Можно обрабатывать конструкции и детали разной формы и размеров;
- Нанесение защитного покрытия допускается в бытовых условиях;
- После обработки конструкции хорошо поддаются свариванию;
- Детали допускается обрабатывать в следующих температурных условиях: от -20 до +40°C;
- Отсутствие необходимости в демонтаже, транспортировке и повторном монтаже конструкций.
Популярные методы
Существует много эффективных химических способов выполнения цинкования, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В любом случае созданное покрытие будет служить долго, если не подвергать его механическим воздействиям и правильно выбрать толщину защитного слоя с учетом особенностей эксплуатации изделий.
Горячий метод
Данный способ цинкования является одним из самых эффективных. После проведения подобной обработки удается создать надежное покрытие, которое надолго остается на поверхности металлических изделий. Недостатком горячего метода является его вредность для окружающей среды.
Для выполнения данной обработки необходимо придерживаться следующей технологии:
- подготовка. Поверхность металла обезжиривают, проводят травление;
- после выполнения подготовительных процедур деталь промывают и высушивают;
- изделий из металла опускают в емкость с цинковым раствором.
Такой метод цинкования не подходит для обработки больших по площади деталей и требует определенной подготовки, поиска подходящих емкостей.
Холодный метод
Данный метод обработки подразумевает окраску металлоизделий специальными смесями. Они содержат в составе цинк, что позволяет в кратчайшие сроки сформировать на поверхности надежное покрытие. Наносят такую краску обычным способом – валиком, кистью, краскопультом. Такой метод обработки идеален для деталей, которые невозможно покрыть защитным слоем обычным горячим цинкованием.
Гальваническое цинкование
Такое цинкование в домашних условиях проводится с применением электрохимических воздействий на металл. При его выполнении на поверхности металла образуется тонкая защитная пленка, которая эффективно защищает металл от внешнего негативного воздействия.
Для обработки изделие помещают в специальную емкость, где находится цинковая пластина. После этого подводится электричество. Именно оно переносит частицы цинка с пластин на поверхность обрабатываемых изделий.
Основным недостатком данного метода называют его дороговизну. Также в процессе обработки металла остаются опасные яды, которые требуют специальной утилизации.
Термодиффузионное цинкование
При выполнении термодиффузионного цинкования создается среда, которая характеризуется наличием высоких температурных показателей. Примерно при +2600°С цинк расщепляется на мелкие частицы, которые оседают на поверхности металлических изделий. Основным преимуществом данного метода цинкования является то, что в результате его выполнения образуется особенно толстый защитный слой.
Процесс нанесения защитного покрытия на изделия из металла осуществляется в специальной камере закрытого типа. Вначале на поверхность детали наносится порошковый цинк, после чего она подвергается нагреву. Данная технология применяется исключительно в промышленных условиях. Дома ее использовать очень сложно, дорого и небезопасно.
Преимуществом термодиффузионного цинкования называют его безопасность для окружающей среды. Создаваемое покрытие имеет значительную толщину, что обеспечивает отличные защитные качества.
Газотермическое цинкование
Нанесение цинка осуществляется при помощи интенсивного газового потока. После выполнения подобной обработки поверхность обязательно окрашивают. Несмотря на особенности подобной технологии, она обеспечивает высокое качество и долгий срок службы обрабатываемых деталей.
Популярные составы для холодного цинкования
Технология нанесения защитных смесей предполагает использование разных цинкосодержащих составов.
Выбор конкретного вещества зависит от множества факторов.
Получить высокую антибактериальную, барьерную и катодную защиту позволяют следующие составы:
| «Цинотан» – используют для обработки опор ЛЭП, труб, гидросооружений, резервуаров разного назначения и конструкций, которые вступают в прямой контакт с соленой водой и загрязненной средой. |
| «Гальванол» – используется для защиты оборудования и конструкций, которые подвергаются воздействию растворов солей, паров спирта и других растворов. |
| «Мастер АК-100» – получил широкое применение для защиты строительных конструкций, автотранспорта, опор ЛЭП, мостовых сооружений и других металлоконструкций. |
| «ЦВЭС» – представляет собой связку, изготовленную на основе этилсиликата в сочетании с цинковым порошком, обладающим высокой степенью дисперсности. Используется для обработки конструкций, выполненных из высоколегированной и обычной стали. |
| «Цинконол» – полиуретановая цинкосодержащая грунтовка, которая отличается эластичностью, хорошей устойчивостью к воздействию высоких температур и устойчивостью к воздействию масел, нефтепродуктов, газов, паров щелочей и морской воды. |
| «Цинотерм» – представляет собой кремнийорганический раствор, который допускается сочетать с перхлорвиниловыми, меламиновыми и эмалевыми лакокрасочными материалами. |
Металлоконструкции, обработанные по технологии холодного цинкования, сохраняют свои первоначальные свойства и качества более продолжительный период времени, чем изделия, обработанные другими традиционными методами.
Несмотря на высокие защитные характеристики, которые позволяет получить данная технология, процедура нанесения покрытия требует меньше трудозатрат, нежели при гальванической и горячей оцинковке металла.
Другие способы
Долгое время были популярны другие технологии покрытия с использованием цинка:
- Распыление частиц разогретого цинка по поверхности изделия.
- Погружение в расплав цинка.
- Диффузия цинкового порошка при высоких температурах.
Однако с появлением холодного цинкования эти методы устарели, так как уступают по трем параметрам: они очень трудоемки, требуют наличия специализированного оборудования и не подходят для оцинковки масштабных металлоконструкций.
