Оцинкованная сталь: способы покрытия металла цинком и применение изделий

Цинкование — это метод, нанесения на металл цинка или его сплавов. Используется для защиты стали от коррозии. Коррозия у металлов вызывается воздействием воздуха и влаги, они вступают в химические реакции с окружающей средой, ржавеют и начинают разрушаться. С помощью цинкового слоя на стали формируется барьер для кислорода и влаги, поэтому исключается риск развития коррозионных процессов. Показатели стойкости цинкового покрытия к воздействиям коррозии атмосферного характера зависят от толщины нанесённого материала. Кроме того, слой оцинковки делает металлическое изделие более привлекательным. Купить оцинкованный металлопрокат — значит позаботиться о долговечности конструкции.

Процессы цинкования

Процесс цинкования может быть горячим или холодным. Горячий метод заключается во введении стальных деталей в расплавленный цинк при температуре приблизительно 450° C до получения покрытия толщиной до 42 мкм (обычное) или 45—200 мкм (усиленное). Когда цинк металлургическим способом легируется со сталью, то образуется слой, обладающий отличной адгезией, очень устойчивый к ударам и с большой твёрдостью. Такие изделия особенно подходят для использования на открытом воздухе и во влажных или коррозионных средах.

К холодному методу относятся гальваника и холодное цинкование. Слой цинка в этом случае составляет 5—30 мкм. Поскольку этот слой тоньше, чем при горячей оцинковке, такие изделия обычно подходят только для внутренних работ, а детали получаются более гладкими и однородными, что увеличивает их эстетическую ценность.

Виды нанесения цинкового покрытия

Есть несколько способов нанесения цинкового покрытия на сталь:

Гальваническое цинкование

Изделия погружаются в раствор цинка, через который проходит ток, осаждая цинковые ионы. Металлоизделия покрываются защитным цинковым слоем 10—25 мкм, который не искажает мелкие делали, например резьбу. Метод используют для покрытия небольших изделий: метизов крепежа, мелких труб.

Холодное цинкование

Холодная оцинковка заключается в нанесении раствора цинка на различные металлические поверхности с помощью краскопульта. Хоть она и уступает по долговечности горячему цинкованию, но бывают случаи, что без неё не обойтись. Например, работы можно выполнить на месте без демонтажа и перевозки деталей к месту обработки.

Горячее цинкование

Горячая оцинковка — это погружение изделий из стали в котёл или ванну, которые содержат расплавленный цинк. Процесс по своей сути прост, что даёт явное преимущество перед другими методами защиты от коррозии.

Этапы процесса горячего цинкования

Процесс горячего цинкования состоит из трёх основных этапов:

1. Подготовка поверхности.
2. Оцинковка.
3. Осмотр готового изделия.

Подготовка поверхности

Правильно подготовить изделие — важный этап при нанесении любого покрытия, будь то гальваническое, оцинкованное, хромированное, медное и т. д. Большинство случаев, когда покрытие выходит из строя до истечения его ожидаемого срока службы, происходит из-за неправильной или недостаточной подготовки поверхности материала. Преимущество цинкования состоит в том, что существует встроенный контроль качества в этом процессе, поскольку цинк не контактирует с грязной стальной поверхностью. Как только на поверхности материала появляются непокрытые участки при его извлечении из цинковой ванны, становится ясно, что он не был должным образом подготовлен, и поэтому необходимо немедленно принять меры по исправлению положения.

Поверхность стали для процесса оцинковки готовится в три этапа:

1. Обезжиривание или щелочная очистка. Заключается в удалении с поверхности металла органических загрязнителей, таких как грязь, пятна краски, жир или масло. Изделия помещаются в горячий щелочной раствор, ванну с мягкой кислотой или ёмкость для биологической очистки. Если в материале есть остатки эпоксидной смолы, винила, асфальта или припоя — их необходимо удалить механическими средствами.
2. Травление. Процесс состоит в удалении прокатной окалины и оксидов железа с поверхности стали с помощью разбавленного раствора горячей серной или соляной кислоты. Проводится при комнатной температуре. Его можно заменить или комбинировать с использованием абразивного песка или пескоструйной обработки.
3. Флюсование. Заключительный этап подготовки поверхности к цинкованию. На неё воздействуют хлоридом аммония, чтобы удалить любой оставшийся оксид и в то же время создать защитный слой, который предотвращает окисление поверхности до погружения в расплавленный цинк. Флюс обладает высоким поверхностным натяжением и выступает «посредником» между сталью и цинком.

Оцинковка

Изделие погружается в ванну с расплавленным цинком, содержание которого не менее 98%. Создаётся температура раствора 435–455 °C. При погружении цинк вступает в реакцию с железом и образуются слои интерметаллического сплава с металлическими связями. Металлургическая реакция заканчивается, когда прекращается выделение расплавленного цинка в котле. После этого сталь медленно вынимается из ванны для охлаждения. Излишки цинка удаляют центрифугой. Металлургическая реакция продолжается после удаления материалов из ванны, пока они остаются близкими к температуре воздействия. Оцинкованные изделия охлаждают путём погружения в пассивационный раствор либо воду или они остывают на открытом воздухе.

Осмотр

Проверка горячеоцинкованной стали выполняется просто и быстро. Проверяется толщина покрытия и внешний вид. Для определения толщины, однородности, адгезии и внешнего вида каждой детали проводятся физические испытания. Продукция оцинковывается в соответствии с установленными и принятыми ГОСТами и стандартами. Эти стандарты регулируют всё — от минимальной толщины покрытия, необходимой для различных категорий оцинкованных изделий, до состава цинка, используемого в процессе.

Использование оцинкованного металлопроката и металла

Оцинкованные изделия можно найти во многих сферах повседневного применения, начиная со строительства, а также в сфере транспорта или электроники. Они используются:

• В гражданском строительстве: металлические конструкции зданий, заводов, электрические башни, мосты, лестницы, поручни, проходы, балконы, навесы и т. д.
• Железобетон: оцинкованные стержни особенно необходимы в средах с высокой солёностью или в различных неблагоприятных климатических условиях.
• Автомобильная промышленность: крылья и другие элементы кузова.
• Городская мебель: скамейки, навесы, дорожные знаки, качели и др.
• Сельское хозяйство: внутренние или внешние помещения для животных, теплицы и т. д.
• Транспортная инфраструктура: конструкции поездов, судов, аэропорты, контактные сети, заборы, пути и т. д.
• Крепёжные изделия: винты, гайки, шайбы, гвозди.
• Искусство: скульптуры, памятники, металлические декоративные элементы для парков.