Технологія гарячого цинкування: етапи процесу

Процес гарячого цинкування реалізується у виробничих умовах – на автоматизованій лінії цинкування, яка складається з кількох технологічних ділянок. На кожній ділянці здійснюються покрокові операції – від підготовки металу до нанесення цинкового покриття. Гаряче цинкування виконується методом занурення у цинковий розплав при високих температурах. Такий спосіб дозволяє отримати рівномірне покриття та швидко оцинковувати великогабаритні металоконструкції. Кожна ланка виробничої лінії має важливе значення та впливає на результат антикорозійної обробки, тому важливо замовляти гаряче цинкування на потужному виробництві, яке чітко організовує весь технологічний процес.

Етапи гарячого цинкування – як відбувається процес

Для розуміння етапів гарячого цинкування оглянемо принципові особливості процесу, як наноситься цинкове покриття. Металева заготовка проходить кілька етапів хімічної підготовки, занурюється в ємності з розчинами, очищається від забруднень та жирів, з поверхонь видаляються залишки іржі та окалини. Далі метал направляється на ділянку цинкування шляхом занурення у розплав цинку. Рідкий цинк з невеликим відсотком домішок рівномірно покриває всі ділянки. Після виймання з ванни цинкування застигає та зберігає високу міцність та антикорозійні властивості кілька десятків років. Для закріплення результату оцинкований метал проходить пасивацію та за потреби покривається порошковою полімерною фарбою. Цинк захищає метал від хімічної та електрохімічної корозії, не відшаровується, зберігає міцність та стійкість до зовнішніх впливів та механічних навантажень. Розглянемо етапи гарячого цинкування більш детально.

Етап 1 – підготовчі операції

Щоб організувати технологічний процес гарячого цинкування, металеві заготовки підвішуються на траверсах, які переміщуються транспортерами вздовж автоматизованої лінії. Швидкість переміщення траверс та час затримки на кожній точці розраховується індивідуально та контролюється комп’ютерною програмою. Автоматизація процесу підвищує ефективність, якість і точність робіт. Траверси – це металеві конструкції зі спеціальними кріпленнями, на яких розміщуються металоконструкції. На траверсах можна закріпити металеві вироби, металоконструкції різної складності, листи, швелери. двотаври, кутники, труби, метизи. В 15-метрову ванну можна одночасно занурити великий пакет заготовок, завдяки чому підвищується продуктивність гарячого цинкування при виконанні оптових замовлень.

Етап 2 – знежирення та очищення металу

Важливою умовою якісного гарячого цинкування є міцна адгезія цинку з поверхнею металу. В результаті цинкування формується кілька фаз покриття – тонкий шар сплаву металу з цинком, оксид цинку та інші. Щоб всі ці фізико-хімічні процеси були ефективними і точними, на поверхні металу не повинно бути жодної сторонньої домішки – жиру, масла, залишків органічних речовин, бруду, пилу, емульсій. Для цього металева заготовка проходить етапи:

• перша промивка для видалення нестійкого бруду та пилу;
• за потреби друга промивка для більш ретельного очищення;
• знежирення в кислотному або лужному розчині для розчинення жирів;
• промивка в чистій воді для видалення залишків хімічного розчину.

В результаті отримуємо чисту металеву заготовку, яка не містить стійких забруднень та жирів. Але цього етапу хімічної підготовки недостатньо – для якісної цинку металева поверхня має пройти етапи травлення і флюсування.

Етап 3 – травлення

Навіть після ретельного очищення та знежирення металева поверхня може містити залишки окалини, оксидів, продуктів корозії. Наявність таких забруднень навіть у мікроскопічних об’ємах негативно впливає на якість гарячого цинкування, тому травлення є обов’язковим етапом технологічного процесу. На цьому етапі з металу знімаються всі речовини, які неможливо прибрати звичайною промивкою та знежиренням. Після травлення поверхня стає гладкою, набуває характерного металевого блиску – оптимальний стан для нанесення цинкового покриття.

Травлення металу перед гарячим цинкуванням проводиться розчинами соляної або сірчаної кислоти з підігрівом. Щоб кислотний розчин не руйнував основний метал, до складу хімічного розчину додаються інгібітори корозії – речовини, які зупиняють окиснення заліза та перешкоджають утворенню іржі. Травлення виконується методом занурення у резервуар з підготовленим хімічним розчином з заданою температурою нагріву, яка контролюється в автоматичному режимі. Тривалість занурення залежить від ступеню забруднення поверхні. Після виймання залишки кислоти рівномірно стікають в ванну, заготовка направляється на промивку у теплій воді, щоб змити залишки кислоти.

Етап 4 – флюсування

Флюсування виконується для підвищення адгезії цинку з металом. Це важливий нюанс, адже під час гарячого цинкування покриття не просто наноситься на металеву поверхню, а відбувається дифузія атомів цинку з утворенням сплаву Fe-Zn. Якісна адгезія забезпечує рівномірність та ефективність цього процесу – чим краще виконане флюсування, тим більш міцним і довговічним буде антикорозійне покриття. Флюсування перед гарячим цинкуванням забезпечує стійкість покриття до глибоких подряпин та відшарування.

Для флюсування використовується хімічний розчина на основі хлоридів цинку та хлоридів амонію (ZnCl₂ + NH₄Cl) при температурі 50-70°C. В результаті на поверхні утворюється захисна плівка, яка покращує зчеплення металу з цинком та виконує додаткову функцію – захищає метал від окиснення до моменту занурення у ванну цинкування. Під час флюсування створюються всі необхідні умови для нанесення якісного цинкового покриття з довговічністю понад 50 років, яке не відшаровується та має стійкість до подряпин. Час занурення у ванну флюсування становить кілька хвилин – цього достатньо для формування захисної плівки на основі хлоридів амонію та цинку.

Після флюсування заготовка виймається з ванної та направляється на сушку в сушильній камері. На цьому етапі метал нагрівається до 120°C, щоб при подальшому зануренні у розплав цинку уникнути термічного шоку, адже гаряче цинкування виконується при набагато більших температурах (440-460°C). Під час сушки з поверхонь видаляються залишки вологи, метал покритий ледь помітним шаром флюсу. Це проміжне тимчасове покриття, яке формує умови для якісного гарячого цинкування та захищає метал від окиснення перед нанесенням цинку.

Етап 5 – занурення в розплав цинку

Після проходження кількох етапів хімічної підготовки (знежирення, травлення, флюсування, промивки, сушки) металева заготовка направляється на гаряче цинкування – занурення у розплавлений цинк. Цинковий розплав містить понад 98,5% чистого цинку та мінімальну кількість домішок, які покращують властивості антикорозійного покриття. В процесі виробництва в обов’язковому порядку проводиться періодичний контроль хімічного складу розплаву. Температура ванни цинкування в діапазоні 450-460°C. 

Металева заготовка, яка пройшла знежирення, травлення та флюсування, нагріта до 100°C в сушильній камері, занурюється у велику ванну з цинком. Повне занурення забезпечує рівномірний проплив цинку та якісне покриття всіх ділянок. Захист формується за рахунок дифузійних процесів та утворення залізо-цинкового сплаву – цей процес відбувається на молекулярному рівні. Нижній шар покриття – це сплав металу з цинком, який неможливо відшарувати від металевої поверхні, адже атомні зв’язки дуже сильні. Товщина покриття формується з кількох фаз інтерметалічних сполук, верхній шар – це чистий цинк, який забезпечує основний антикорозійний захист.

Важливою умовою рівномірного покриття є правильна конструкція заготовки. Металоконструкція не повинна мати замкнених порожнин, закритих отворів з загрушками та будь-яких інших конструктивних елементів, які унеможливлюють вільне протікання цинкового розплаву. Щоб уникнути проблем, конструкція перевіряється на відповідність спеціальним вимогам перед початком процесу. За потреби в конструктив вносяться необхідні зміни, якщо це дозволяє проект. Також в конструкції металевого виробу, який направляється на гаряче цинкування, мають бути транспортувальні отвори або інші елементи для підвішування заготовок на траверсах.

Етап 6 – формування захисного покриття

Тривалість занурення в ванну з розплавом – декілька хвилин. Час розраховується окремо для кожної заготовки залежно від двох факторів – складності конструктиву та заданої товщини покриття. Гаряче цинкування дозволяє отримати найбільшу товщину покриття 100-200 мкм порівняно з іншими методами цинкування. Такої товщини вистачає для складних умовах експлуатації, якщо металоконструкція працює в контакті з водою, грунтом, хімікатами, паром. Для простих умов достатньо більш тонкого цинкового покриття 40-80 мкм. 

Заготовка повільно виймається з ванни, щоб залишки цинкового розплаву вільно стікали з металу, не утворюючи надмірних напливів. В результаті на поверхні утворюється рівномірне покриття сірого кольору з матовою або глянцевою текстурою. Колір і текстура покриття залежить від товщини цинкового шару, тривалості занурення, хімічного складу сталі, швидкості охолодження. Неприпустима наявність непокритих ділянок, бульбашок, відшарувань та інших дефектів, тому при вийманні метал захищено від контакту з будь-якими поверхнями та від динамічних навантажень. Цинковий шар захищає метал від корозії за рахунок двох факторів – бар’єрного захисту від фізичного впливу агресивних речовин навколишнього середовища та катодного захисту для усунення ознак електрохімічної корозії.

Етап 7 – сушка та охолодження

Після завершення гарячого цинкування заготовка виймається з ванни та направляється на сушку і охолодження. На цьому етапі рідкий шар цинкового розплаву поступово застигає та набуває міцності – відбуваються активні дифузійні процеси з формуванням кількох фаз залізо-цинкового сплаву. Охолодження може здійснюватися кількома способами – на відкритому повітрі, в теплій воді або сушильній камері зі стисненим повітрям. Цинкове покриття стає щільним і твердим, поверхня охолоджується до кімнатної температури. Після цього захисний шар набуває остаточних властивостей, але для більш надійного захисту проходить етап пасивації.

Етап 8 – пасивація

Метою пасивації після гарячого цинкування є нанесення тонкої оксидної плівки, яка робить оцинковану поверхню пасивною до зовнішніх впливів. Якщо цинк – це захист для основного металу, то оксидна плівка – це додатковий захист для самого цинку. Технологія також реалізується методом занурення підвішеної заготовки у ванну зі спеціальним пасивуючим розчином на кілька хвилин. Пасивація вирішує дві основні задачі – посилює антикорозійний захист цинкового покриття та захищає від утворення “білої іржі” під час зберігання металу у тісних вологих умовах без достатньої циркуляції повітря. Оксидна плівка сприяє ефекту самовідновлення цинкового покриття, коли в місцях мікродефектів відбувається затягування покриття та відновлення його властивостей. Всі ці заходи посилюють антикорозійну ефективність гарячого цинкування та багатократно збільшують термін експлуатації оцинкованих металоконструкцій. 

Етап 9 – контроль якості

Якість цинкового покриття після гарячого цинкування контролюється відповідно до вимог ДСТУ EN ISO 1461:2024. Стандарт регулює етапи перевірки покриття по кільком параметрам – вимірюється товщина цинку на деталях контрольної вибірки, тестується стійкість до подряпин при механічному впливі спеціальним загостреним інструментом. Проводиться візуальний огляд на наявність дефектів покриття – непокритих ділянок, подряпин, тріщин, відшарувань, сторонніх включень, забруднень, залишків іржі. На поверхні не повинно бути надмірних напливів, які ускладнюють процес подальших монтажних робіт та з’єднання оцинкованої конструкції з іншими деталями.

Покриття тестується на стійкість до нагріву до 190°С – після годинної витримки в таких умовах цинк не має відшаровуватися та втрачати міцність. Тест на стійкість до абразивних навантажень виконується латунними чи сталевими щітками на високій швидкості обертання. Якісне цинкове покриття не стирається та не відшаровується від такого впливу. Міцність до механічних ударів перевіряється спеціальним поворотним молотом вагою близько 200 грам. Після успішного тестування формується відповідний акт, який засвідчує, що оцинковані металоконструкції готові до відвантаження та експлуатації. Якщо виявлено дефекти, вживаються заходи з їх усунення.

Замовити гаряче цинкування металоконструкцій на заводі Сіткабуд

Всі етапи технологічного процесу гарячого цинкування реалізуються на нашому виробництві. Маємо власну лінію гарячого цинкування, оснащену системами автоматизації і контролю, ваннами хімічної підготовки, нанесення цинкового покриття і пасивації, сушильними камерами, резервуарами для охолодження та промивки. Ретельні розрахунки режимів дозволяють контролювати процес та давати прогнозовані результати – задану товщину покриття, гарантовану відсутність дефектів, рівномірність цинкового шару. Для цього ми контролюємо основні параметри – хімічний склад розчинів та цинкового розплаву, тривалість занурення в кожен резервуар, температуру нагріву робочих рідин, швидкість охолодження заготовки.Професійний підхід до організації виробництва робить нашу компанію одним з лідерів на українському ринку. Щоб замовити гаряче цинкування та розрахувати вартість послуг, зв’яжіться з нами через форму на сайті або іншим зручним способом: 093 126 20 74, 068 658 19 25, info@sitkabud.com.ua.