Стальные изделия применяются во всех областях жизни человека. Прочные и надежные, они долго приносят пользу и удобство. Но у стальных изделий есть опасный враг — ржавчина, способный привести их в негодность. Существует много способов защиты от нее. Один из популярных — это цинкование металла.
Цинкование металла
Содержание
- Особенности процедуры цинкования и основные способы защиты металла
- Методы цинкования
- Горячее цинкование
- Холодное цинкование
- Гальванический метод
- Термодиффузионное цинкование
- Газотермическое напыление цинка
- Как выполнить процедуру в домашних условиях
- Вам также могут быть интересны статьи:
Особенности процедуры цинкования и основные способы защиты металла
Коррозия металла, или процесс его окисления, особенно усиливается в условиях повышенной влажности. Для предотвращения коррозии металлических изделий на них наносят защитные покрытия. Одним из самых надёжных считается цинкование металла, поскольку цинк берет на себя воздействие агрессивных сред. Цинкование обеспечивает не только барьерную, но и электрохимическую защиту металла. В ходе реакции на поверхности детали возникает окисный слой, который обеспечивает дополнительную защиту.
После механического разрушения покрытия действие защитного слоя прекращается. Существуют различные виды цинкования металла , многие из них требуют сложного и дорогостоящего оборудования, но некоторые применимы и в домашних условиях.
Оцинкованные трубы
Технология цинкования была впервые освоена во Франции в 18 веке, далее развивалась в Англии. Большой вклад в совершенствование процесса внесли отечественные ученые Якоби и Менделеев. На сегодня цинкование металла — один из самых доступных способов защиты от коррозии
Методы цинкования
Специалисты по металлообработке различают следующие способы нанесения цинковых покрытий на металлы:
- горячий;
- холодный;
- электрохимический, или гальванический;
- газотермический;
- термодиффузионный.
Способ нанесения выбирается исходя из следующих критериев:
- условия использования детали;
- толщина защитного слоя;
- стойкость;
- специальные требования к защите.
Толщина слоя определяется временем нахождения детали в рабочей среде и температурой в рабочей зоне. При проектировании технологического процесса следует иметь в виду, что механическая обработка после покрытия детали цинком разрушит защитный слой.
Горячее цинкование
отличается высоким качеством получаемого покрытия металла. Однако распространение его ограничивается следующими недостатками:
- сложное и энергоемкое оборудование;
- высокие температуры;
- чрезвычайно вредные отходы производства;
- размер обрабатываемых изделий ограничен габаритами цинковой ванны.
Сначала выполняется блок подготовительных операций:
- механическая очистка;
- обезжиривание;
- травление в кислой среде;
- промывка и обработка флюсом;
- просушивание.
Горячее цинкование
Только после этого начинается собственно оцинковка. Подготовленные детали опускают в ванну с расплавом цинка. На их поверхности возникает тонкий слой, состоящий из соединенй Fe и Zn. Далее детали достают из ванны и обдувают воздухом под большим давлением. Это позволяет удалить лишний цинк и одновременно подсушивает деталь.
Ввиду сложности процесса и вредных условий труда в домашних условиях он не используется.
Холодное цинкование
Этот способ технологически намного проще. Его можно воспроизвести в домашних условиях. На обрабатываемую деталь с помощью кисти или валика наносится слой содержащего цинк вещества. Для защиты заготовок особо сложной формы и рельефа применяют краскопульты. Составы для холодной оцинковки металла – это полимерные растворы на основе мелкозернистого цинкового порошка. Чаще всего применяют цинконол, создающий на поверхности защищающий от коррозии слой с 90% содержанием Zn.
Холодное цинкование применяет и в промышленности для защиты уже смонтированных деталей и конструкций — например, опор линий электропередач.
Холодное цинкование
Применяется метод и для восстановления частично поврежденных антикоррозионных покрытий, например, в результате износа или ремонтных работ.
Недостатком данного способа покрытия металла цинком является низкая механическая прочность покрытия.
Гальванический метод
Электрохимический способ позволяет получить прочный и гладкий слой. В ходе процесса можно управлять толщиной наносимого слоя металла. Качество очень сильно зависит от степени обезжиривания заготовки.
Гальванизация деталей происходит следующим образом. Защищаемые заготовки и цинковые пластины — доноры опускаются в ванну с электролитом, на них подается напряжение. Протекающий в образовавшейся цепи ток, используя явление электрохимического переноса металла, вырывает атомы цинка с пластин и осаждает их на заготовках.
Гальваническое цинкование
Недостатками метода является высокая себестоимость, складывающаяся из стоимости пластин, электролита и электроэнергии. Кроме того, придется нести высокие затраты на дезактивацию отработанного электролита.
Термодиффузионное цинкование
Технология была разработана в начале 19 века, но широкую популярность приобрела только в последнее время. Защищаемые заготовки располагают в герметичном контейнере, в который добавляют содержащий цинк сухой порошок. Далее контейнер нагревают до высоких температур (400-900 °С). Цинк испаряется, и его пары осаждаются на поверхности изделия. Подготовка заготовок проводится так же, как и в случае горячего цинкования.
Преимущества данного метода следующие:
- низкая экологическая вредность;
- низкая пористость;
- высокая механическая и антикоррозионная стойкость (в несколько раз выше, чем при гальваническом способе);
- нет необходимости в обезвреживании отходов.
Термодиффузионное цинкование
К недостаткам можно отнести:
- покрытие получается тусклое, серое и не украшает изделие;
- малая производительность;
- вредные условия труда.
Однородность толщины слоя цинкового покрытия также оставляет желать лучшего.
Газотермическое напыление цинка
Способ применяется для обработки крупногабаритных изделий, стальных листов и т.п. Цинк переносится на подготовленную поверхность заготовки струей горящего газа. В пламени газовой горелки размещают цинковую проволоку, она плавится и капельки металла попадают на обрабатываемую деталь, образуя на ней чешуеподобный слой.
Газотермическое цинкование
Способ применяется в комбинации с нанесение лакокрасочных антикоррозионных материалов и весьма эффективен для защиты корпусов морских судов и береговых сооружений.
Как выполнить процедуру в домашних условиях
Цинкование в домашних условиях чаще всего проводят гальваническим или холодным методом. Прежде всего, нужно обезжирить заготовки, протравить их кислотным раствором и тщательно промыть водой.
Установка для гальванической оцинковки потребует следующих материалов и оборудования:
- Аккумулятор 6- 12 В, 2-6 А (любой автомобильный или мотоциклетный). Вместо аккумулятора можно использовать зарядное устройство достаточной мощности.
- Ванна из непроводящего материала (оргстекло, текстолит и т.п.)
- Система подвесов: проводящие штанги и крючки.
- Коммутирующие устройства и провода.
- Амперметр и реостат.
- Электролит — любая цинкосодержащая соль. Можно взять автомобильный электролит и растворить в нем цинковый порошок.
- Цинковые пластины.
Штанги кладутся попрек ванны, к ним подвешиваются детали пластины, после чего подключаются провода от аккумулятора через амперметр и реостат. Проводя оцинковку своими руками, учитывайте, что толщина слоя определяется такими параметрами, как:
- сила тока;
- температура электролита;
- плотность электролита
Влияет на толщину и общая площадь поверхности обрабатываемого изделия.
Источник: