Гаряче цинкування. Процес оцинковки металевих виробів

У будівельній сфері та промисловості спостерігається тенденція переходу від металевих матеріалів до високоміцних пластикам і сучасним композитам. Пов'язано це з тим, що синтетичні замінники наближаються за характеристиками до сталевих сплавів, але при цьому вони позбавлені недоліків металу, одним з яких є корозія. У той же час повна відмова від традиційного матеріалу можливий далеко не у всіх галузях, тому зберігають актуальність і засоби, що дозволяють усунути процеси іржі. Однією з найбільш популярних методик цього типу є гаряче цинкування, яке формує на поверхні виробу довговічний і надійний захисний шар.

Принцип захисту оцинкуванням

Після проходження ряду підготовчих процедур вироби або конструкція піддаються нанесення розплавленим цинком. Зазвичай це робиться шляхом занурення заготовки в рідку масу таким чином, щоб заповнювалися всі пори металевої структури. Є й деякі нюанси, які треба враховувати, перед тим як виконувати гаряче цинкування. Технологія передбачає, що висока анодность цинку по відношенню до основного металу буде сприяти самостійному проникненню цинку в структуру матеріалу вже в процесі експлуатації виробу. Швидкість заповнення непокритих ділянок становить у середньому 2 мм за рік. Проте місця з різьбленням і гайками можуть у подальшому стати джерелами розвитку корозії. Запобігти такі процеси можна за допомогою початкового використання металовиробів з захистом від іржі. Це особливо важливо враховувати, якщо виконується гаряче цинкування металоконструкцій, болти в яких несуть високу силове навантаження.

Підготовка до операції

На етапі підготовки головним завданням є очищення поверхонь виробу і забезпечення потенційної однорідності в реакціях цинку і заліза при зануренні в ємність з активною масою. Досягається це за допомогою декількох технологічних етапів, серед яких знежирення і промивання. Надалі підуть операції травлення і флюсування. Знежирення зводиться до видалення часток бруду і масла – від цього буде залежати ефективність проникнення цинку в структуру металу. Як правило, цю операцію здійснюють за допомогою знежирювальних реагентів, щоб в подальшому отримати якісне гаряче цинкування. Технологія виконання промивання реалізується після знежирення. На цій стадії важливо прибрати всі надлишки, які використовувалися при позбавленні поверхонь від слідів масла. Зокрема усувається піна від розчинів і реагентів, які розчиняють хімію.

Травлення заготовки

Дану процедуру можна також віднести до етапів очищення металевої поверхні. Але якщо в попередніх випадках матеріал позбавлявся від нальотів бруду і масла, то в цей раз доведеться мати справу з окалиною, що формується при термічній обробці. В процесі травлення використовується соляна кислота, хімічна дія якої дозволяє отримати не просто чисту, але і блискучу поверхню. Практично кожен завод гарячого цинкування розробляє власні унікальні рецепти активних середовищ, які в різних пропорціях можуть передбачати включення інгібіторів для усунення гідроксілов і окислів. Дотримання чітких пропорцій необхідно з тієї причини, що крім окалини такі розчини також впливають на структуру основи. Тому технологи прагнуть обмежувати надмірне дію хімії на метал, запобігаючи і ризики водневого насичення.

Флюсование

В процесі флюсування виконується кілька завдань. Головною з них є завершення підготовки металевої поверхні до основних процедур оцинковки. Зокрема відбувається розчинення оксидів, які можуть формуватися повторно у ході промивання. Крім того, флюсование забезпечує захист матеріалу за рахунок пассивированной плівки. Дане покриття в деякому роді починає створення захисної бази, яке надалі продовжить гаряче цинкування металу, і зокрема, його внутрішньої структури. Але якщо цинк буде оберігати матеріал від зовнішніх впливів в процесі його використання, пасивований шар запобігає окисленню в рамках проведення оцинковки, і в той же час підвищує змочуваність розплавленої масою.

Етап оцинковки

На цій стадії відбувається занурення виробу у ванну, в якій знаходиться розплавлений цинк. Процеси, які виконуються на цьому етапі, будуть представлені руйнуванням флюсу і взаємодією структур двох металів. Тривалість занурення залежить від розмірів конструкції. Зазвичай на це йде від 5 до 10 хв. Набагато важливіше визначити оптимальну швидкість занурення і витягування заготовки. Наприклад, гаряче цинкування з повільною швидкістю занурення буде сприяти звільненню металу від попередньо нанесеного пассивированного покриття. З іншого боку, висока швидкість призводить до захоплення залишків солей на поверхні, що неминуче знижує якість результату. Оптимальна швидкість вибирається виходячи з розмірів об'єкта, тривалість занурення і характеристик поверхонь.

Контроль якості гарячого цинкування

В основному про якість отриманого виробу судять за двома характеристиками: міцністю і товщині покриття. Для оцінки за цими параметрами фахівці виконують аналіз різьбових з'єднань і зварних вузлів, які вважаються найбільш вразливими з технічної точки зору ділянками. Що стосується перевірки товщини, то тут слід спиратися на вимоги, які пред'являє ГОСТ. Гаряче цинкування у відповідності з нормативами має бути виконано таким чином, щоб товщина в місцях, віддалених від накатки, кутів і різьблення на 5 мм, відповідала проектним. Конкретні значення параметрів шару визначаються виходячи з вимог до конкретного виробу, але метод перевірки має здійснюватися саме на вільних ділянках.

Скільки коштує гаряче цинкування?

В середньому вартість гарячого цинкування становить 30-35 тис. руб. за 1 т. При цьому зустрічаються відхилення від цього коридору, якщо мова йде про нестандартні замовлення. Впливає на вартість і стан виробів. Нерідко підприємства пропонують повний цикл обслуговування, що передбачає багатоступінчасте гаряче цинкування. Ціна повного циклу, в якому будуть і підготовчі операції, може досягати і 50 тис. За цю суму, як правило, пропонується використання якісних реагентів, сушка оброблених виробів у спеціальних камерах і підтвердження якісно виконаної роботи експертної документацією.

Переваги і недоліки методу

Для великих виробництв, які працюють з великими обсягами металопрокату, цей спосіб захисту від корозії є оптимальним в першу чергу з економічних міркувань. Крім того, технологія дає надійний бар'єр перед процесами корозії і в той же час не знижує показники тепло - і електропровідності матеріалу. Що стосується недоліків, то гаряче цинкування металоконструкцій вимагає високої витрати компонентів для активної маси і ретельної організації загального процесу обробки. До мінусів гарячого цинкування можна віднести і обмеження його застосування по відношенню до дрібних деталей – тонкий шар у даному випадку наносити просто недоцільно.

Висновок

Технологія захисту металу цинкуванням використовується досить багато років, і донині їй немає гідної альтернативи. Поширеність методу обумовлена тим, що гаряче цинкування якісно справляється з головним завданням – запобіганням утворення іржі. Цей надійний спосіб себе зарекомендував і в промисловості, і в будівництві. Там, де на перший план виходять саме питання досягнення міцності і довговічності металевих конструкцій, себе виправдовує і покриття цинком.