Гальваника - это нанесение на металлические поверхности различных металлических и химических покрытий. Наиболее распространенный метод гальваники - цинкование.
Гальваническим цинкованием называется процесс нанесения тонкого слоя цинка на поверхность металлических изделий в растворе электролита. В процессе электролиза цинк растворяется, и его ионы с положительным потенциалом оседают на поверхность основного металла с формированием слоя толщиной от 4 до 20 мкм, с высокой точностью повторяющего контуры изделия. Покрытие при гальваническом цинковании особенно точное и гладкое.
ООО "ТЕРМИШИН РУС РЕСЕЧ" ввиду явных преимуществ ТДЦ по сравнению с другими методами оказывает только услуги термодиффузионного цинкования.
Технология гальванического цинкования
- Изначально деталь обезжиривают, промывают.
- Затем происходит травление в растворе соляной кислоты с удалением загрязнений, ржавчины, солей и окалины.
- Конструкции, подвергаемые цинкованию, и цинковые пластины погружаются в ванну с электролитом. Пластины и конструкции подключаются к источнику постоянного тока. Во время электролиза цинковый анод растворяется, и оседает на поверхности стального изделия.
- Затем идет промывка и осветление в азотной кислоте с удалением окисных пленок, дополнительная промывка.
- Пассивация с нанесением дополнительного защитного слоя.
- Промывка и сушка гальванически оцинкованных изделий.
- Контроль внешнего вида изделия.
Недостатки гальванического цинкования
Процесс гальванического цинкования отличается высокой стоимостью.
Важным преимуществом ТДЦ перед гальваническим цинкованием является использование деталей без каких-либо ограничений, отверстия в деталях при гальванике могут быть только сквозные.
Детали, при гальваническом цинковании не отличаются высокой сопротивляемостью к коррозии в камере нейтрального соляного тумана. Дуплексное покрытие не обладает высокой адгезией. ТДЦ отличается повышенной коррозийной стойкостью (в камере нейтрального соляного раствора), высокой адгезией (в камере нейтрального соляного тумана) и низким коэффициентом трения, что увеличивает срок эксплуатации изделия.
Отсутствует упрочнение поверхности и сам процесс не является экологически чистым, необходима очистка сточных вод от цинка — это является серьезным недостатком, потому что очистка сточных вод от ионов цинка достаточно дорогостоящая технология, требующая строительства очистных сооружений.
Сравнительные характеристики различных методов цинкования можно посмотреть в таблице.
Вполне осуществимо. Прежде всего, оно необходимо для защиты металла от коррозии, которая является наиболее разрушительной «болезнью».
Некоторые виды металлов, контактируя с воздухом, начинают окисляться.
В результате этого процесса на поверхности появляется пленка, способная защищать поверхность от вредных воздействий.
Что касается железа, то здесь также образуется пленка, но она не отличается то же плотностью, поэтому не дает материалу нужной защиты. В итоге воздух со временем проникает все глубже, поражая большую поверхность.
Для сохранения металлических изделий от ржавчины, помимо цинкования, можно выполнить хромирование, покрыть металл медью, оловом или свинцом. Специальные заводы выпускают сегодня много вариантов различного покрытия.
Технология покрытия металла цинком довольно-таки проста, поэтому ее можно выполнить своими руками.
Оцинковка металла может осуществляться различными методами:
- Горячее цинкование.
- Холодная краска.
- Гальваническое.
- Газо-термическое напыление.
- Термодиффузионное.
Независимо от того, какие классы цинкования используются, необходимо правильно выбирать толщину этого покрытия, на которую влияет время и температура технологического процесса.
Горячая оцинковка металлических изделий считается наиболее эффективным и долговечным методом борьбы с коррозией.
Однако, с экологической точки зрения данный метод нельзя называть безвредным и безопасным, поскольку цинк подвергается плавлению, металлическая поверхность обрабатывается химическим путем.
Технология данного метода предполагает наличие двух этапов: подготовительного и непосредственной оцинковки.
Подготовка заключается в том, что металлическая поверхность сначала обезжиривается, затем необходимо выполнить травление.
После этого поверхность промывается, осуществляется флюсование и все тщательно просушивается.
Горячее цинкование производится, используя специальное оборудование.
После того как изделие высохнет, осуществляется процесс оцинковки: просушенный материал опускается в специальную емкость, где располагается горячий цинк.
Горячая оцинковка, несмотря на то, что является наиболее эффективным методом защиты железа от ржавчины, имеет свои недостатки.
Во-первых, необходимо иметь специальное оборудование – ванны, сушильную камеру, печь.
Во-вторых, ее размеры часто бывают ограничены, в результате чего становится невозможным обрабатывать материал больших размеров.
Хотя, нужно отметить, что современное промышленное оборудование позволяет делать горячее цинкование ЛЭП, строительных лесов и пр.
Метод холодного цинкования
Холодное цинкование металла становится наиболее популярным методом оцинковки. Технологический процесс подразумевает покрытие железа краской, содержащей порошковый цинк.
Поверхность оцинкованного изделия содержит 89-93% Zn. Технология является более простой в сравнении с предыдущим методом горячей оцинковки.
Металлическая поверхность изделия покрывается распыленным цинком таким же способом, как наносится обычная краска, то есть при помощи валика или кисти.
Если использовать распылители, то можно не только экономить время на обработку изделия, но и прокрашивать труднодоступные места.
Холодная краска цинком металлических поверхностей удобна в тех случаях, когда другие методы обработки применить трудно или невозможно, специальное оборудование для этого не используется.
Этот способ обработки металла цинком используется также для ранее оцинкованных изделий. Данная технология может осуществляться при различных температурах.
Гальваническое цинкование
Гальваническое цинкование осуществляется с помощью электрохимического воздействия.
Используя гальваническое цинкование, вид оцинкованного покрытия гладкий, равномерный, блестящий и привлекательный с декоративной точки зрения.
Технологический процесс таков: чтобы покрасить, обрабатываемая деталь опускается в емкость, в которой находится электролит (цинковая пластина).
Подводится ток, в результате анод цинка растворяется и оседает на поверхности материала.
Нужно отметить, что цена данного метода достаточна высока.
Технологический процесс влечет образование опасных отходов, который сопровождается большими затратами на очистку сточных вод.
Газо-термическое напыление
Данная технология применяется в тех случаях, когда габариты обрабатываемых конструкций не дают возможность покрасить, используя оборудование в виде ванн, как при выше описанных методах.
Используются такие виды цинка, как проволочный или порошковый.
Цинк сначала подвергается плавлению, после чего происходит напыление на обрабатываемую поверхность посредством газового потока.
Поверхность оцинкованного материала приобретает чешуйчатый, пористый вид. Из-за полученной структуры материал необходимо дополнительно покрасить, чтобы заполнить образовавшиеся поры.
Газо-термическое напыление цинка обладает высокой степенью защиты материала даже в таких условиях, как в воде (пресной и морской), а также в различных атмосферных условиях.
Термодиффузионное цинкование
Данная разновидность оцинковки известна еще как шерардизация.
Технологический процесс заключается в следующем: атомы цинка преобразуются в пар при очень высокой температуре (более 2600°), благодаря чему происходит проникновение в железо.
Данная технология применима в тех случаях, когда необходимо создать оцинкованный слой толщиной, превышающей 15 мкм.
Для данного метода используется специальное оборудование.
Процесс протекает при высоких температурах и в замкнутом пространстве муфелей (реторт), объемы которых заполняются обрабатываемым изделием и порошком, содержащим цинк.
Покрасить металл данным методом экологически безопасно, а также такая оцинковка характеризуется хорошей адгезией, покрытие из цинка повторяет контур деталей, защитные способности находятся на высоком уровне. Однако цена такого варианта весьма существенна.
Гальваническая оцинковка в домашних условиях
Гальваническое цинкование материала своими руками требует наличие аккумулятора от автомобиля или зарядного устройства, отвечающее следующим требованиям: 2-6А, 6-12В.
Электролит можно сделать из любой соли, но лучше воспользоваться раствором соли цинка.
Чтобы его сделать, потребуется сернокислотный цинк (200г), сернокислотный аммоний или магний (50г), уксуснокислый натрий (15г), вода (1л).
Также для цинкования своими руками можно использовать аккумуляторный электролит (разведенная серная кислота), в который помещают цинк.
В результате реакции цинк остается на поверхности изделия, а кислота преобразовывается в соль.
Если на дне выпадет осадок, то это говорит о высокой концентрации кислотного раствора. В этом случае раствор разбавляется небольшим количеством воды.
В качестве емкости используется стеклянная банка, если обрабатываемая деталь небольших размеров, либо винипласт или любая другая стеклянная емкость.
Емкость необходимо подобрать так, чтобы на ней можно было закрепить электрод с деталью.
Сам процесс покрытия металла цинком своими руками необходимо начинать с очистки и обезжиривания детали.
После этого ее помещают в раствор серной кислоты на несколько секунд (до 10 сек), таким образом металлическая деталь активируется.
Затем ее необходимо промыть обычной водой. Далее осуществляется анодирование материала.
Электрод делают из небольшого кусочка цинка, в котором просверливают отверстие и продевают медную проволоку.
При этом, сделанный своими руками электрод, должен быть сопоставимым по площади, как и обрабатываемый материал, форму брать лучше плоскую для удобства размещения в емкости.
Подручное оборудование присоединяют минусом к материалу, а плюсом – к цинку. Процесс будет протекать в течение 40 минут, в результате которого цинк растворится и осядет на поверхности изделия.
Следует отметить, что оцинковка своими руками должна осуществляться в проветриваемом помещении, а также в перчатках и специальной одежде. Цена домашнего метода остается невысокой.
Холодное цинкование дома
В домашних условиях можно выполнить холодное цинкование металла, для которого используется краска. Следует отметить, что это не просто краска с добавлением цинка, а скорее цинк в таком виде.
Для создания оцинкованного изделия используют специальные материалы (продаются в магазинах) с двумя составляющими: порошок цинка и связующий компонент в жидком виде.
Краска в виде двух веществ находится в отдельных емкостях. Они смешиваются согласно инструкциям, имеющимся на упаковках.
Пропорции, в которых они смешиваются между собой, могут быть 1:1, либо 3:1 (цинк и связующий компонент соответственно).
Краска наносится при положительной температуре (5-40 градусов) в проветриваемом помещении.
Хорошим средством, которым можно покрасить металлическое изделие, считается краска «Гальванол». Он прост в применении даже в домашних условиях, может наносится на ржавчину, быстро сохнет, а цена остается доступной для простых обывателей.
Методы домашнего цинкования отличаются своей простотой, доступностью и эффективностью внешнего вида оцинкованного материала.
Также следует отметить, что специальное оборудование для данного процесса в домашних условиях использовать не надо.
Самым страшным заболеванием изделий, которые изготовлены из металла, выступает коррозия, которая разрушает их постепенно. Как же можно побороть этот недуг? Одним из способов считается покрытие поражённого участка массой, что содержит значительное количество цинка: доля его содержания может достигать 95%. Процесс создания цинкового покрытия на металле абсолютно ничего сложного собой не представляет и не требует огромных финансовых затрат.
Необходимость защиты от коррозии
Любой металл нуждается в создании защитного покрытия от ржавчины, коррозии и других вредных воздействий, способных разрушить изделие. Благодаря разным технологиям по обработке металлов защитить поверхность металла и продлить срок использования изделия совсем несложно.
В мировой практике из металлических покрытий чаще всего используются цинковые. Главными причинами, что обуславливают выбор в пользу цинковых покрытий для изделий из металла, являются невысокая цена цинка и стоимость цинкования, а также наличие более электроотрицательного стационарного потенциала, чем железо, при воздействии агрессивных сред.
Оцинковка металла (цинкование) - покрытие поверхности металла цинком, который благодаря своей хрупкости и минимальному уровню твердости обеспечивает любому изделию надежную защиту. Слой окиси на покрытии достаточно прочен, цинк является более активным материалом, чем железо, поэтому он значительно замедляет коррозию.
Цинк быстрее вступает в реакцию с коррозией, чем она добирается до основного металлического слоя, поэтому деталь останется не тронутой. И пока на изделии остается хотя бы кусочек цинка, вокруг него железо не ржавеет. Даже если цинковое покрытие имеет повреждения, или отсутствует в некоторых местах, его защитные свойства сохраняются.
Таким образом, цинковые покрытия выполняют роль протекторов, что «размазаны» по поверхности защищаемой детали. Оцинковку металла в основном проводят при помощи специального производственного оборудования разными методами. К тому же возможно осуществление цинкования в домашних условиях.
Методы цинкования
Процедура нанесения на изделие из металла цинкового покрытия производится одним из следующих способов: горячее цинкование, холодная окраска, нанесение гальванических покрытий, газо-термическое напыление цинка и термодиффузионное цинкование. Способ нанесения покрытия на деталь принято выбирать, зависимо от условий будущего использования и желаемых свойств протекторного слоя. В одном изделии может использоваться несколько типов покрытий.
Независимо от выбора метода цинкования, чтобы получить качественный результат, важно правильно подобрать толщину цинкового покрытия, зависящую от времени и температуры процедуры. Также следует помнить, что цинкованное металлоизделие не должно подвергаться никаким механическим воздействиям.
Горячее цинкование
Цинковые покрытия, которые создаются посредством процедуры горячего цинкования, занимают по объему цинковальных производств второе место, а по долговечности и качеству являются сегодня одними из лучших. Хотя и присутствуют проблемы экологической безопасности, которые обусловлены наличием расплава цинка и использованием химической методики подготовки поверхности.
Технология горячего цинкования металла состоит из двух этапов: подготовки поверхности и непосредственно цинкования металла. Подготовка поверхности перед горячей оцинковкой состоит в последовательном выполнении таких операций: обезжиривание поверхности под цинкование, травление поверхности металла, промывание и флюсование металла, а также просушивание поверхности.
После прохождения всех стадий подготовки нужно высушить изделие. Нанесение цинка совершается путем использования специального оборудования для горячего цинкования и погружения сухого подготовленного изделия в ванну с горячим цинком. На поверхности детали образуется сплав Fe-Zn, предохраняющий от коррозии.
Недостатком данного метода служит то, что ванны для обработки металла, зачастую ограничены в размерах и не способны предоставить возможность для обработки нужной конструкции. Хотя в современной ванне легко умещаются строительные леса, мачты освещения и опоры линий электропередач.
Холодное цинкование
Широкое распространение в последние годы получила методика холодного цинкования металла посредством окраски металлоизделий грунтом с высоким содержанием цинкового порошка. В готовом покрытии цинка 89-93%. Способ отличается высокой технологичностью и простотой выполнения. Распыленный цинк наносится на поверхность как обычная краска - с помощью валика или кисточки. Также можно использовать для этой цели распылители, которые сокращают время на цинкование и позволяют достать до самых отдаленных мест.
Такой метод считается очень эффективным для конструкций, которые обработать другим способом нельзя - к примеру, для закрепленных труб, арматуры линий передач, элементов железнодорожных путей, нефтяной арматуры, дорожных ограждений, мебельной фурнитуры и прочих неподвижных стационарных объектов.
Процедура считается действенной и для проведения ремонта поверхностей, что были оцинкованы ранее.
Холодное цинкование стали осуществляется в широких границах температуры, а покрытие получается эластичным, выдерживающим механические деформации и термическое расширение.
Срок службы холодной оцинковки может превышать время эксплуатации горячей в 3-4 раза. К недостаткам методики относят невысокую стойкость к механическому воздействию и потребность тщательного контроля условий труда из-за использования органического растворителя.
Гальваническое цинкование
Процедура гальванического цинкования позволяет создать особенно гладкое и точное цинковое покрытие поверхности металла. Подобная методика оцинковки предполагает нанесения покрытия при совершении электрохимического воздействия. Она подходит для проводящих и не проводящих ток материалов. Толщина гальванического покрытия обычно составляет 20-30 мкм.
При гальваническом цинковании металла осаждаемое покрытие получается точного и равномерного размера, блестящее, декоративное. Адгезия подобных покрытий обеспечена молекулярными силами, которые наблюдаются при взаимодействии основного металла и молекул цинка. На силу подобного взаимодействия влияет присутствие любых пленок (окисных или жировых) на поверхности покрываемого изделия, чего полностью не избежать при массовом производстве.
Технология цинкования электролизом состоит в следующем: стальная конструкция, подвергаемая цинкованию, и пластины цинка погружаются в емкость с электролитом. Пластины и изделие подключаются к источнику тока. Цинковый анод во время электролиза растворяется, оседая на поверхности стальной детали.
Среди преимуществ метода можно выделить хороший декоративный аспект. Вместе с этим процедура электролитического цинкования имеет один серьёзный недостаток: цена цинкования состоит не только из стоимости цинка и электролита. Электрохимическая оцинковка сопровождается образованием опасных отходов, поэтому нужна очистка от цинка сточных вод, что является достаточно дорогостоящей процедурой.
Термодиффузионное цинкование
Процедура термодиффузионного цинкования является еще одним видом цинкования. Методика ТДЦ известна достаточно давно. Впервые она была применена в Англии в начале 20 столетия и получила название «шерардизация». Впоследствии была несколько подзабыта, уступив место другим способам цинкования. Однако с девяностых интерес к методике вновь возрос.
Сущность термодиффузионного цинкования заключается в образовании цинкового покрытия на поверхности железа за счет перехода при температуре больше 2600 градусов атомов цинка в паровую фазу, что способствует их проникновению в железную подложку. В процессе формируется железноцинковый сплав сложнейшей фазовой структуры. Технологию цинкования ТДЦ используют, если необходимо создать слой цинка толщине больше 15 мкм.
Возникновение такого покрытия возможно исключительно при высоких температурах и в замкнутом пространстве муфелей или реторт, которые заполнены цинкуемыми деталями и порошковой смесью, содержащей цинк. Металлические изделия в данном случае проходят аналогичные стадии, как и при процессе горячего цинкования, а в конце загружаются во вращающуюся барабанную печь, где материал и покрывается цинком.
Методика ТДЦ имеет ряд достоинств перед другими методами цинкования:
- процесс цинкования безопасен с экологической позиции;
- получаемое покрытие не имеет пор и отличается высокой адгезией к подложке благодаря диффузионному слою;
- защитная способность цинкового покрытия в 5 раз больше, чем у гальванических покрытий;
- толщина покрытия изменяется в широком интервале;
- покрытие точно воспроизводит форму деталей самой сложной конфигурации (отверстия, резьба, полости, внутренние поверхности, щели);
- отходы процесса не требуют захоронения.
Но вместе с этим методика ТДЦ имеет свои недостатки, к примеру, у цинкового покрытия отсутствуют декоративные свойства - покрытие получается без блеска, темно-серого цвета. Производительность - относительно небольшая, присутствуют вредные аэрозоли цинковой пыли, часто возникают такие дефекты цинкового покрытия, как неравномерность по толщине.
Газо-термическое цынкование
При цинковании напылением покрытие металла цинком осуществляется следующим образом: расплавляется металл в виде порошка или проволоки, и напыление цинка на изделие происходит в газовом потоке. Метализационные газотермические покрытия являются оптимальным решением для защиты крупногабаритных металлоконструкций от коррозии, которые не помещаются в гальваническую ванну или емкость с расплавом цинка.
Расплавленные частицы цинка деформируются при ударении о поверхность металла, образуя так называемое «чешуйчатое» покрытие. Формируется при этом пористое покрытие, которое нуждается в покрытии порозаполнителем в виде лакокрасочных материалов. Подобные комбинированные покрытия обладают долговременной защитой в разных условиях использования - морская и пресная вода, атмосферные условия.
Цинкование в домашних условиях
Перед проведением цинкования своими руками изделие необходимо подготовить и зачистить надлежащим образом поверхность. Чем вы сделаете это лучше, тем ровнее и прочнее ляжет цинк. Потом металлическую деталь следует активировать, для этого опустите её в серную кислоту на 2-10 секунд. Потом сразу же промойте её, погрузив в воду, и приступайте к анодированию.
Установки для цинкования могут быть изготовлены следующим образом. Подберите посуду из инертного материала - винипласта или стекла. Если деталь небольшая, то можно взять даже литровую банку. Учитывайте возможность закрепления электрода и изделия, которое является вторым электродом, на ней. Подвеску электродов осуществляйте на медной проволоке.
Возьмите в качестве источника тока зарядное устройство 2-6 Ампер, 6-12 Вольт. Электролитом для домашнего цинкования теоретически может быть практически любая соль, которая растворяется в воде, на практике же легче приготовить соль цинка. Можно взять аккумуляторный электролит (разведенную серную кислоту), поместите в него цинк. После прекращения реакции цинк останется, а кислота перейдет в соль. Если кислота является слишком концентрированной, то на дне возникнут кристаллы сульфата цинка, тогда слегка разбавьте электролит водой.
После этого процедите электролит и залейте в посуду для цинкования. Цинковый электрод вы можете выполнить из куска цинка, просверлив отверстие в нем и подвесив на проволоке из меди. Площадь поверхности должна соответствовать площади обрабатываемого изделия, форма должна быть плоской и удобной для погружения в емкость. К слову сказать, кусок цинка можно приобрести в любом пункте приема металла.
Подведите минус к изделию и плюс к цинку, цинковый электрод «растворится», а на детали осядет слой цинка. Самым сложным при использовании оборудования для цинкования и проведения самого процесса оцинковки выступает режим цинкования: на изделии может осесть порошок цинка, который легко удалить тряпкой, а может - прочный слой, вам нужен последний вариант.
На качество цинкового покрытия влияют такие факторы:
- Плотность тока. Этот показатель рассчитывается как сила тока, что делится на площадь поверхности изделия, и составляет 0,5 - 10 ампер на дециметр квадратный. Регулятором напряжения постарайтесь добиться не слишком бурной реакции. Покрытие получится слабым и неровным, если с детали будут чрезмерно активно идти пузырьки.
- Температура. Подберите для электролита комнатную температуру.
- Плотность электролита. Данный параметр может изменяться в широких пределах - от значения растворимости солей цинка до нуля.
- Геометрия изделия. Если деталь имеет сложную форму, то в толщине покрытия может быть значительная разница, зависимо от удаления изделия от цинкового электрода. На острой кромке появляются наросты, в углублении покрытие будет слабое.
Проанализировав выше сказанное, помните, что целесообразно увеличить расстояние до электрода, воспользоваться двумя цинковыми анодами, покрутить деталь, поэкспериментировать. Возможно проведение цинкования в 2 или 3 слоя, с процессом промежуточного удаления на острых кромках образовавшихся наростов.
Таким образом, при работе с различными металлическими изделиями зачастую приходится сталкиваться с ущербом, вызванным коррозией. Металл и сталь имеет прочную структуру, однако она не может спасти его от данной напасти. Поэтому для защиты металлических конструкций и сооружений, что особенно подвергаются коррозии, идеальным вариантом является обращение к технологии цинкования - методу горячего цинкования, холодной окраске, нанесению гальванического покрытия, газо-термическому напылению цинка и термодиффузионному цинкованию.
Большинство металлов страдает от коррозии. Способов их защиты от действия ржавчины – довольно много: механические, электрохимические и химические. Наиболее актуальной технологией является цинкование. Сам цинк – это стабильный и прочный металл, максимально стойкий к коррозии, благодаря пленке, которую он образует на поверхности при взаимодействии с кислородом.
Технология нанесения защитного цинкового покрытия довольно проста, поэтому цинкование металла своими руками вполне реальное решение при желании сэкономить и умении что-то делать самостоятельно.
Способы цинкования металла
Главными плюсами цинкования являются приемлемая цена и эффективность результата. Процедуру можно выполнять несколькими способами. Сегодня известны следующие виды цинкования металла:
- Термодиффузионная методика . Этот способ нанесения покрытия выполняется на специальном оборудовании с использованием насыщенной смеси. Защитный слой образуется на поверхности металла посредством диффузии железа и цинка при высокой температуре. Метод позволяет формировать покрытия до 50 мкм и больше. Цинковый слой надежен, не слоиться не растрескивается, стоек к механическим ударам.
- Холодный способ нанесения . Эта технология максимально проста и доступна, потому что мало чем отличается от обычной покраски. На поверхности кистью, валиком или тампоном наносится грунт, 90% которого – это цинк.
- Гальванический способ. Этот способ является лучшим относительно эстетичности покрытия. Толщина слоя может быть до 40 мкм. Методика классифицируется, как электрохимическая. Процесс осуществляется переходом частиц цинка с зарядами на поверхность изделия.
- Оцинковка по горячей методике . Этот способ максимально востребован, поскольку покрытие получается стойким. Но горячая оцинковка – затратный и вредный метод. Процедура заключается в погружении изделия в резервуар с горячим цинком, температура которого может достигать 4,5 тысячи градусов С. Подготовка деталей осуществляется с помощью химических процессов.
- Газотермическое нанесение цинка . Оцинковка изделия осуществляется напылением. Преимущественно используется для крупных партий изделий или плоскостей со значительной площадью. В процессе распыляется проволока или цинк-порошок в расплавленном виде. В результате формируется пористое покрытие, которое дополнительно обрабатывают ЛКМ.
Выбор варианта оцинковки металла в домашних условиях напрямую зависит от того, какие параметры защиты необходимы. Первый из них – толщина, от этого зависит продолжительность процедуры и температурный режим. Цинкование можно выполнять одним из методов, или комплексно.
Суть метода
Каким бы способом ни наносилась защита, суть его в том, что на металлическую поверхность, нестойкую к воздействию агрессивных факторов, наносится слой, способный предотвратить пагубные воздействия. Оцинковка своими руками или на производственной площадке – это формирование на изделии цинкового сплошного покрытия, которое, взаимодействуя с кислородом, образует прочную пленку. Именно она и защищает материалы от коррозии.
Область применения
Термодиффузионный, горячий, гальванический и газотермические методы нанесения цинка на поверхность металлических изделий преимущественно используются в промышленной сфере. Оцинковку деталей в домашних условиях проще всего выполнять холодным способом. Доступен и гальванический Термодиффузионный метод применим для мелких изделий и крепежных деталей. Горячая и газо-термическая технология оправдывает себя при формировании защитного покрытия на изделиях в больших промышленных масштабах.
Преимущества и недостатки
Теоретически покрытие цинком в домашних условиях металлических деталей возможно любым способом, но вопрос в другом — насколько целесообразен тот или иной метод при самостоятельном выполнении работ. Но цинковые покрытия максимально популярны, поскольку имеют следующие преимущества:
- они формируют надежную защиту металла от пагубного воздействия коррозии;
- внешний вид изделий эстетичен, поэтому многие дизайнерские элементы конструкций покрывают цинком: мебельная фурнитура, интерьерные детали автомобилей и другое;
- цинковое покрытие экологичное, безвредно для здоровья человека и показывает лучшие защитные параметры в сравнении с другими материалами.
Есть и недостатки. Они зависят от метода нанесения. Горячее и холодное нанесения имеют небольшую надежность, может отслаиваться и трескаться.
Способы, подходящие для самостоятельного цинкования
Если перед вами стоит вопрос, как самому оцинковать металл, решений может быть только два: либо по гальванической технологии, либо холодным способом:
- Гальваническое нанесение выполняется с помощью зарядного устройства или обычного автомобильного аккумулятора. Главное, чтобы их параметры соответствовали таким значениям: от 6 до 12 В, от 2 до 6 А. Электролитом может послужить раствор соли цинка, аккумуляторный электролит или детская соска. Емкость может быть стеклянной или из винипласта. Деталь очищается и обезжиривается, а затем погружается в раствор. Электрод должен быть сопоставим с площадью покрытия. Процедура длится в среднем 40 минут.
- Холодное нанесение осуществляется кистью, тампоном или валиком. Материалы для покраски продаются в магазинах. Они представляют собой цинковый порошок и связующее вещество. Их размешивают в указанных в инструкции пропорциях, и наносят на поверхность.
Главное, что должен понимать мастер, решивший выполнить оцинковку самостоятельно, что в домашних условиях невозможно создать надежное и долговременное покрытие, поэтому следует контролировать отреставрированный участок. И при необходимости выполнять процедуру снова.
Оцинковка металла - один из распространенных способов его защиты от появления и развития коррозии, повышающих его эксплуатационные качества и значительно увеличивающих срок эксплуатации.
Под оцинковкой понимается нанесение на поверхность металла покрытия, на 95 процентов состоящего из цинка. Цинкование выполняется различными способами, каждая технология имеет свои преимущества и недостатки.
Общие сведения и назначение
Стальные изделия подвержены коррозии, особенно если речь идет о применении в условиях высокой влажности. Оцинкованная стальная деталь надежно защищена от коррозии. Покрытие вместе с металлом образует гальваническую пару, где цинк по сравнению со сталью имеет большую степень электроотрицательного заряда. Соответственно, коррозии подвергается цинк, а реакции стали практически отсутствуют. Антикоррозийная защита металла будет держаться, пока цинковое покрытие не разрушится.
Существует несколько технологий цинкования. Некоторые технологии допускают оцинковку своими руками с получением приемлемого по качеству результата.
Существуют следующие способы цинкования металла:
- холодный ;
- горячий;
- гальванический;
- термодиффузионный;
- газотермический.
Выбирать тот или иной метод для цинкования стальных деталей или конструкций нужно в зависимости от условий применения и характеристик защитного слоя. Независимо от применяемой технологии оцинковки нужно определиться с толщиной защитного слоя. Она зависит от таких параметров, как период воздействия рабочей среды на металл и температура обработки.
При применении стальных конструкций, на поверхность которых нанесен слой цинка, нужно помнить, что их нельзя подвергать сильным механическим воздействиям, поскольку защитное покрытие из металла отличается высокой хрупкостью и может разрушиться.
Рассмотрим разные виды цинкования металла.
Способ горячей оцинковки
Горячее цинкование металла позволяет добиться максимального качества изделий и обеспечить их долговечность. Этот метод имеет ключевой недостаток - его реализация подразумевает использование химических реагентов для обработки поверхности, а процедура выполняется в расплавленном цинке.
Горячий метод оцинковки стали включает подготовку поверхности изделия и собственно процедуру покрытия металла цинком.
Шаги для подготовки обрабатываемой поверхности:
- очищение;
- обезжиривание;
- нанесение кислотных растворов;
- промывка и флюсование;
- просушивание поверхности.
Когда поверхность проходит все этапы подготовки и просыхает, изделие помещается в специальную ванну с расплавленным цинком. На поверхности стали формируется тонкий слой цинка и железа, надежно обеспечивающий антикоррозийную защиту. Когда изделие извлекается из ванны, его обдувают сжатым воздухом для просушки и удаления излишков цинка с поверхности.
Недостаток этого способа: размеры изделий ограничиваются габаритами ванны с расплавленным цинком. Такой способ практикуется на крупных производственных мощностях при работе с опорами ЛЭП, строительными лесами или мачтами освещения.
Способ подразумевает большие трудозатраты и использование сложного оборудования, поэтому для домашних условий не подходит.
Данный способ обработки цинком металла приобрел широкую популярность в последние годы. Главная причина - высокая технологичность и простота метода вкупе с высокими защитными свойствами слоя на поверхности металла. Вариант подходит для цинкования металла своими руками, поскольку не требуется специальное оборудование для работы.
Технология холодного цинкования заключается в нанесении на поверхность изделия цинкосодержащей смеси, например, цинконола. Наносить ее нужно валиком или кисточкой. Если нужно покрыть конструкции сложной формы или труднодоступные места, то можно использовать краскопульт. Благодаря специальным составам на поверхности образуется защитный слой, состоящий более чем на 90 процентов из цинка.
Этот способ оцинковки единственно приемлем для обеспечения антикоррозийной защиты конструкций, которые иным способом оцинковать невозможно. Например:
- смонтированные трубы;
- элементы ж/д путей;
- опоры линий электропередач и прочие конструкции в стационарном или смонтированном варианте.
Цинконол и прочие составы для холодного цинкования применяются во время ремонтов, если есть необходимость восстановления поврежденного цинкового слоя на металлических конструкциях. Например, это актуально с целью восстановления оцинковки автомобильного кузова.
Оцинковка изделий из стали холодным методом выполняется в широком температурном диапазоне, сформированное покрытие имеет высокую защиту, эластичность, устойчивость к механическим воздействиям и температурным перепадам.
Холодное цинкование имеет свои минусы. Например, сформированное покрытие имеет недостаточно высокую устойчивость к механическим воздействиям, также нужно строго соблюдать технику безопасности, если процедура предусматривает применение органических растворителей.
Гальванический метод оцинковки
При гальваническом цинковании на поверхность изделия оказывается электрохимическое воздействие. Покрытия в итоге имеют высокую точность по толщине и исключительную гладкость. Также на поверхности металла формируется защитный слой толщиной порядка 20−30 мкм.
С помощью такого цинкования можно регулировать толщину защитного слоя, при этом слой равномерный и обладает высокими декоративными качествами. Металл и цинк во время оцинковки соединяются на молекулярном уровне, покрытие обладает высокой адгезией с основным материалом. На степень адгезии влияет наличие на поверхности окисных и жировых пленок, которые удалить практически невозможно.
Гальваническое цинкование проводится следующим образом:
- конструкция и цинковые пластины помещаются в электролитический раствор, затем к стенке ванны и пластинам подключаются положительный и отрицательный контакты источника тока;
- благодаря разности потенциалов пластины растворяются в электролите, а молекулы цинка оседают на поверхности изделия и образуют однородный защитный слой.
Ключевым преимуществом данного метода является то, что таким способом на поверхности формируется защитный слой, имеющий особые декоративные характеристики. Толщину слоя можно регулировать. Но имеет метод и свои недостатки. В частности, это высокая себестоимость.
Технология термодиффузионного цинкования
Данную технологию также называют шерардизацией. Она была разработана в 20-е годы прошлого века, однако длительное время не находила широкого применения. И только в 90-е годы метод приобрел популярность.
Суть метода в том, что деталь вместе с сухой смесью на основе цинка помещается в герметичный контейнер, где создается температура около 2600 градусов. При такой температуре цинк переходит в газообразное состояние, соответственно, процесс диффузного проникновения атомов цинка в поверхностный слой изделия ускоряется. Данная технология цинкования применяется в случаях, когда на поверхности металла нужно сформировать защитный слой толщиной от 15 мкм.
Подготовка металлических изделий для термодиффузионного покрытия цинком не отличается от горячего способа. Преимущества этого способа:
Недостатки термодиффузионного способа:
- готовое покрытие не имеет металлического блеска и обладает грязно-серым оттенком;
- низкая производительность;
- цинковая пыль в воздухе во время работы может нанести вред организму;
- цинковое покрытие по толщине неоднородное.
Газотермическое напыление
Газотермический способ цинкования подходит для покрытия цинком объемной детали или листа металла. Его суть в том, что цинк, находящийся в виде сухой смеси либо проволоки, напыляется в составе газовой среды на поверхность обрабатываемого изделия. Технология применяется для нанесения слоя цинка на крупногабаритные изделия, которые иначе обработать невозможно.
Процесс покрытия цинком:
Параметры покрытий из цинка, наносимых перечисленными выше способами, устанавливаются соответствующим ГОСТом.
Оцинковка своими руками
Как уже говорилось, некоторые виды цинкования можно проводить самостоятельно в домашних условиях. Это касается технологии холодного цинкования или электрохимического способа.
Чтобы самостоятельно выполнить оцинковку электротехническим способом, нужно тщательно подготовить поверхность обрабатываемого изделия. Подготовка включает:
- очистку;
- обезжиривание;
- кислотное протравливание;
- промывку под проточной водой.
Аппарат для гальванического цинкования можно сделать самому на основе источника постоянного тока с напряжением 6−12 В при силе тока в 2−6 А и емкости на основе диэлектрического прибора и прибора для фиксации изделия и электрода. В качестве электролита выступает любой солевой цинкосодержащий раствор. Для приготовления раствора цинк помещается в аккумуляторный электролизер и растворяется в нем. Перед применением состав процеживают.
При выполнении оцинковки своими руками нужно учесть , что на качество и толщину покрытия влияют следующие факторы:
Оцинковка металлов позволяет замедлить процесс коррозии изделий. Способы цинкования зависят от условий эксплуатации изделий. Оцинковать материалы можно в домашних условиях.
