(3 Голосов)

 

Процесс горячего цинкования стали

Цинкование стали – это целый ряд технологий нанесения на сталь тонкого слоя цинка для её защиты от коррозии.

Для покрытия стальной детали слоем цинка или цинкового сплава применяются различные технологии:

1) горячее цинкование (цинкование погружением)

2) шерардизация (диффузионное цинкование)

3) гальваническое (электролитическое) цинкование

4) механическое цинкование

5) ламельное цинкование

6) цинкование напылением.

В связи с большими различиями, существующими между различными технологиями, сам по себе термин «цинкование» является лишь ограниченно информативным.

1) Горячее цинкование

Под горячим цинкованием понимается нанесение на сталь металлического цинкового покрытия методом её погружения в жидкий расплав цинка, температура которого составляет около 450 °C. При этом следует различать штучное горячее цинкование, при котором чаще всего оцинковываются предварительно изготовленные стальные детали, например, элементы лестниц или поручни (перила), и непрерывное горячее цинкование (другие названия: конвейерное цинкование, цинкование по методу Сендзимира), при котором оцинковываются полуфабрикаты, например, стальные листы. Кроме того, технологии штучного и конвейерного горячего цинкования различаются между собой по толщине цинкового покрытия. Так, толщина слоя цинка при штучном цинковании, как правило, составляет 50 … 150 микрон, а при конвейерном цинковании – от 5 до 40 микрон. Срок службы деталей, оцинкованных методом штучного горячего цинкования, выше благодаря большей толщине защитного слоя цинка и может достигать более 50 лет.

2) Шерардизация

При шерардизации оцинковываемые стальные детали партиями нагреваются до высоких температур в закрытых вращающихся барабанах с цинковым порошком. При температурах от 320 °C до 500 °C цинк в результате диффузии соединяется с материалом основы. При этом образуются очень равномерные жаропрочные, твердые и износостойкие слои сплава цинка с железом, обладающие высокой антикоррозионной защитой.

3) Гальваническое цинкование

Суть этой технологии состоит в том, что заготовки погружаются не в расплав цинка, а в электролит цинкования, при этом оцинковываемая заготовка, подвешенная в растворе, служит катодом. В качестве анода используется электрод из как можно более чистого цинка. При гальваническом цинковании наносимый слой цинка пропорционален силе тока и продолжительности его протекания, при этом толщина слоя распределяется по всей поверхности заготовки в зависимости от её геометрии. Стальные листы, покрытые методом гальванического цинкования, особенно хорошо поддаются нанесению порошковых покрытий, так как практически не имеют поверхностной структуры (т.е. разводов, или так называемых «цветов»).

Оцинкованные стальные детали очень хорошо защищены слоем цинка от коррозии (красной ржавчины). Однако сам слой цинка подвержен воздействию коррозии, и особенно в условиях морского климата на его поверхности может относительно быстро происходить коррозия цинка (образование белой ржавчины). Однако с помощью соответствующих методов последующей обработки можно сильно отсрочить и замедлить коррозию цинка, благодаря чему действие всего комплекса антикоррозионной защиты дополнительно продлевается до начала коррозии стальной основы. К таким методам последующей обработки относятся технологии пассивации, которые могут применяться к деталям, покрытым методом как гальванического, так и горячего цинкования. Специально для деталей, оцинкованных гальваническим методом, были разработаны различные технологии хроматирования, различающиеся по степени антикоррозионной защиты и по цвету. Однако некоторые из таких слоев хромата содержат токсичный VI-валентный хром. Поэтому в последнее время были разработаны новые технологии без использования VI-валентного хрома.

Дуплексная система антикоррозионной защиты

Под дуплексной системой согласно стандарту EN ISO 12944-5 понимается система антикоррозионной защиты, состоящая из цинкового покрытия в сочетании с одним или несколькими последующими покрытиями. Таким образом, технология нанесения дуплексной системы антикоррозионной защиты представляет собой комбинацию цинкования и нанесения дополнительного покрытия, при этом слои цинка и дополнительного покрытия дополняют антикоррозионное действие друг друга. Слой цинка защищен расположенным над ним дополнительным слоем от атмосферных и химических воздействий. Благодаря этому увеличивается срок службы цинкового покрытия. И наоборот, благодаря своей высокой сопротивляемости к внешним воздействиям и износостойкости слой цинка защищает снизу поврежденные внешние покрытия, препятствуя образованию типичной для них подповерхностной коррозии. Благодаря так называемому эффекту синергии между слоем цинка и дополнительного покрытия общая продолжительность защитного действия дуплексной системы в 1,2 … 2,5 раза превышает простую сумму индивидуальных продолжительностей защитного действия слоя цинка и дополнительного покрытия.

4) Механическое цинкование

Для защиты закаленных деталей, чрезвычайно чувствительных к водородному охрупчиванию, в некоторых технических спецификациях предписывается механическое цинкование. При механическом цинковании покрываемые детали помещаются в смеситель, в котором цинковая пыль без термического воздействия «вбивается» в поверхность деталей под действием стеклянных шариков. Поскольку это не электролитический метод цинкования, не происходит выделение водорода, который мог бы проникнуть в стальную деталь.

При этом в зависимости от геометрии детали (например, внутренний шестигранник в головке винта) износостойкость цинкового покрытия может быть несколько ограничена. Кроме того, при механическом цинковании не может быть достигнут высокий глянец поверхности деталей, характерный для технологии гальванического цинкования. Методом механического цинкования можно получать цинковое покрытие толщиной приблизительно до 50 микрон.

Эта технология цинкования часто применяется для обработки тарельчатых пружин или клипс крепления обивки салона автомобиля.

5) Ламельное цинкование

Эта технология уже несколько лет существует в качестве альтернативы механическому цинкованию стали. Её суть состоит в том, что для нанесения покрытия на деталь используется суспензия из мелких хлопьев цинка и частично алюминия. Эти хлопья наносятся на погруженную в суспензию деталь методом центрифугирования, затем высушиваются и в зависимости от технической спецификации обжигаются при температурах от 250 до 350 °C. В процессе нанесения покрытия этим методом достигается толщина слоя около 4-5 микрон, к тому же полученный слой цинка является пористым. Поэтому при использовании метода ламельного цинкования покрытие обычно наносится дважды, а в последнее время стали дополнительно применяться силикаты для заполнения пор.

6) Цинкование напылением

Это – вариант газопламенного напыления. При цинковании напылением цинковая проволока расплавляется под действием пламени или электрической дуги и под напором сжатого воздуха напыляется на заготовку. При этом всё ещё жидкий цинк образует на поверхности заготовки, предварительно подвергнутой пескоструйной обработке, пористый слой цинка, который обладает хорошими антикоррозионными свойствами, сопоставимыми со свойствами слоя цинка, нанесенного методом горячего цинкования. Однако из-за большой удельной внутренней поверхности этот слой очень хорошо впитывает влагу. Поэтому при последующем окрашивании поверхности, оцинкованной этим методом, требуется очень большое количество грунтовки или заполнителя пор.

Преимущества цинкования напылением перед горячим цинкованием состоят в том, что заготовка подвергается очень слабой термической нагрузке, благодаря чему удается исключить деформацию даже при очень большой площади заготовки. Недостатком является то, что полости или труднодоступные места заготовки (например, внутренние полости резервуаров, места сгиба) недоступны для напыляемого цинка.

 

Обновлено (08.02.2013 12:35)