Горячее цинкование стали – это процесс погружения стального изделия в ванну с расплавленным цинком. Этот процесс по своей сути очень простой, что выгодно отличает его от других методов защиты стали от коррозии.
Цинковые покрытия
Впервые метод горячего цинкования был изобретен французом Малуэном еще в 1742 году. Тридцать лет спустя итальянец Гальвани открыл электрохимические процессы, которые происходят между металлами. Исследования Гальвани продолжил англичанин Фарадей, которые в 1829 году открыл жертвенную роль цинка при взаимодействии с большинством других металлов. В 1836 году француз Сорель запатентовал ранний процесс цинкования. Уже в 1850 году в британская гальваническая промышленность расходовала около 10 тысяч тонн цинка для защиты стали от коррозии.
Защита стали от коррозии
В настоящее время цинковые покрытия можно встретить практически везде, где применяется стальные изделия и конструкции. Горячее цинкование стали имеет долгую успешную историю применения в миллионах тонн разнообразной продукции и в настоящее время является самым популярным способом защиты стали от коррозии во всем мире.
Технология горячего цинкования
Процесс горячего цинкования состоит из трех основных шагов (рисунок):
— подготовка поверхности;
— собственно цинкование и
— контроль качества.
Рисунок – Процесс горячего цинкования
Подготовка поверхности стали перед цинкованием
Подготовка поверхности является наиболее важным шагом в нанесении любого покрытия. В большинстве случаев разрушения защитных покрытий раньше ожидаемого срока службы причиной этого является неправильная или неадекватная подготовка поверхности.
Процесс цинкования стали имеет свое, встроенное средство для контроля качества подготовки поверхности – цинк просто не будет реагировать к «грязной» сталью. Любые ошибки или несоответствия при подготовке поверхности стали немедленно проявятся, когда сталь извлекут из ванны с расплавленным цинком – плохо подготовленные поверхности останутся без цинкового покрытия.
Подготовка поверхности стали перед горячим цинкованием включает три шага:
- обезжиривание;
- травление;
- флюсование.
Обезжиривание
Для обезжиривания поверхности стали применяют подогретые щелочные растворы, кислотные растворы или биологические моющие составы для удаления с поверхности металла органических загрязнений, таких как грязь, следы краски, смазки и масла. Такие загрязнения как различные смолы, битум или сварочный шлак, которые не удаляются при обезжиривании, должны быть удалены до операции цинкования путем очистки дробью, песком или другим механическими методами.
Травление
Подогретый раствор серной кислоты или раствор соляной кислоты при комнатной температуре удаляет с поверхности стали прокатную окалину и ржавчину. Вместо травления или совместно с травлением применяют абразивную очистку или очистку песком или металлической дробью.
Флюсование
Последнем шагом подготовки стали перед горячим цинкованием является обработка ее в растворе двойной соли хлорида цинка аммония. Эта операция выполняет две задачи. Она удаляет все оставшиеся оксиды и наносит на сталь защитный слой, чтобы предотвратить образование на поверхности стали до погружения ее в ванну с расплавленным цинком.
Обработка стали в ванне с расплавленным цинком
Во время собственного горячего цинкования стальное изделие полностью погружается в ванну с расплавленным цинком. Ванна содержит не менее 98 % чистого цинка и имеет температуру около 449 ºС.
Расплавленный цинк реагирует с железом в стали с образованием серии слоев из железоцинковых интерметаллических сплавов. Когда толщина покрытия на стальном изделии достигает заданной толщины их медленно извлекают из ванны горячего цинкования, а излишний цинк удаляют стеканием, вибрированием или обработкой в специальной центрифуге.
Металлургическая реакция будет продолжаться до тех пор, пока изделие остается при температуре, которая близка к температуре ванны. Изделия охлаждают или путем погружения в пассивирующий раствор, или в воду, или просто оставляют охлаждаться на открытом воздухе.
Контроль качества цинкового покрытия
Контроль качества горячего цинкового покрытия является простым и быстрым. Наибольшую важность представляют две характеристики горячего цинкового покрытия – толщина покрытия и его внешний вид. Для определения толщины покрытия, его однородности, прочности сцепления с основой и внешнего вида применяют различные физические и лабораторные испытания.
Горячее цинковое покрытие по ГОСТ 9.307-89
В России и прилегающих странах требования к защитным покрытиям, нанесенных методом горячего цинкования устанавливает ГОСТ 9.307-89. Нанесенное цинковое покрытие подвергают контролю по внешнему виду, толщине и прочности сцепления.
Контроль внешнего вида производят на 100 % изделий. Поверхность цинкового покрытия должна быть гладкой или шероховатой, покрытие должно быть сплошным. Цвет покрытия – от серебристо-блестящего до матового темно-серого.
Толщина покрытия должна быть не менее 40 мкм и не более 200 мкм. Толщину цинкового покрытия измеряют магнитным методом, а также металлографическим или гравиметрическим методами.
Для контроля прочности сцепления покрытия применяют следующие методы:
- метод нанесения сетки царапин;
- метод крацевания (царапания стальными щетками);
- метод нагрева до 180-200 ºС;
- метод удара повортным молотком массой 212,5 г.
