Що таке гаряче цинкування та чому воно захищає метал від корозії?
Гаряче цинкування – це процес нанесення цинкового покриття на поверхню металу. Технологія реалізується методом занурення: закріплена на траверсах заготовка занурюється в ванну, наповнену розплавленим цинком. Під час занурення на поверхні формується тонкий захисний шар, який має потужні антикорозійні властивості. Металоконструкції, захищені гарячим цинкуванням, служать понад 60 років, завдяки чому значно збільшується термін експлуатації будівель, каркасних споруд, енергетичних об’єктів. За рахунок чого забезпечується захист від корозії та як працює цинкове покриття – читайте в нашій статті.
Що таке гаряче цинкування – особливості процесу
Технологія гарячого цинкування – це не тільки сам процес занурення. Це комплекс спеціальних операцій, які дозволяють правильно підготувати метал, організувати процес цинкування та закріпити отриманий результат. Професійне гаряче цинкування проводиться в умовах автоматизованого виробництва – лінії цинкування, яка складається з резервуарів хімічної підготовки, ванни з розплавленим цинком, ємностей для промивки та охолодження, сушильних камер, обладнання для пасивації.
Переміщення заготовок вздовж виробничої лінії здійснюється за допомогою транспортерів з пультом керування. Налаштування всіх параметрів антикорозійної обробки здійснюється в цифровому форматі – система відстежує температуру, час занурення, хімічний склад розчинів. Все це робить процес контрольованим і точним та дозволяє гарантувати якість гарячого цинкування. Розглянемо основні етапи технологічного процесу.
Хімічна підготовка
На цьому етапі метал занурюється в кілька ван хімічної підготовки та очищається від будь-яких сторонніх домішок. Промивається у воді та знежирюється у кислотному розчині для видалення залишків масла, адже жири погіршують адгезію цинку з металом та можуть знизити ефективність нанесення покриття. Стара іржа, окалина, сполуки заліза та окисні плівки видаляються травленням у розчині соляної кислоти. Для посилення ефекту в розчин додаються інгібітори корозії.
Наступний етап хімічної підготовки – флюсування. На поверхні металу утворюється соляна плівка з хлоридів цинку та амонію – це посилює зчеплення цинку та захищає від окиснення перед гарячим цинкуванням, коли заготовка вже завершила всі етапи хімічної підготовки. Завершальна операція – сушка та підігрів металу приблизно до 100 градусів, щоб уникнути термічного шоку під час подальшого зарунення в цинковий розплав.
Формування цинкового покриття
Основний процес нанесення цинкового покриття відбувається в великому резервуарі – ванній цинкування. Розплав містить понад 98,5% цинку, решту об’єму займають спеціальні домішки, які покращують властивості покриття. Цинк рівномірно пропливає у всі пази та отвори, покриває внутрішні та зовнішні поверхні – для цього в конструкції не повинно бути заглушок та замкнених порожнин. Занурення триває декілька хвилин, від тривалості занурення залежить товщина цинкового покриття (40-200 мкм). Цей процес можна контролювати, щоб досягти потрібних показників.
На поверхні металу формується покриття, яке складається з кількох фаз. Верхній шар – це цинк з інтерметаличними сполуками та оксид цинку, а нижній – це сплав заліза з цинком, утворений на молекулярному рівні. Така структура забезпечує надійність і міцність покриття – якщо хімічну підготовку виконано правильно, то цинк не відшаровується, не деформується, не утворює бульбашок. Метод занурення передбачає рівномірний розподіл покриття по всім поверхням, проникнення цинку у складні ділянки, завдяки чому вдається обробити заготовку за одну операцію – цим гаряче цинкування вигідно відрізняється від холодного, яке виконується ручним нанесенням.
Після основного етапу гарячого цинкування заготовка направляється на охолодження в резервуарі з водою та сушку в спеціальній сушильній камері. Стиснене повітря знімає зайві краплі розплаву та вологи, поступово зменшує температуру металу. Остання операція процесу – пасивація. Метод передбачає формування оксидної плівки, яка робить поверхню пасивною до зовнішніх впливів, що посилює антикорозійний захист та запобігає утворенню білої іржі під час подальшого зберігання металевих виробів в закритих вологих приміщеннях. Після завершення всіх етапів гарячого цинкування оцинкований метал набуває високої корозійної стійкості, яка зберігається кілька десятків років.
Комплексний вплив цинку – бар’єрний та електрохімічний захист
Гаряче цинкування забезпечує подвійний захист – створює механічний бар’єр від контакту з агресивними факторами та захищає метал від електрохімічної корозії. Бар’єрний захист передбачає повну ізоляцію металу від зовнішнього світу. Електрохімічний захист – усуває ризики кородування цинку в середовищі електроліту.
Механічний бар’єрний захист
В результаті гарячого цинкування утворюється тонке цинкове покриття, яке має високу міцність та стійкість до механічних ушкоджень. Захисний шар суцільний та рівномірний, покриває всі ділянки, не дозволяє металу контактувати з агресивними зовнішніми впливами. Таким способом забезпечується надійний захист від хімічної корозії, адже метал ізолюється від води, пару, забруднень, кисню, хімікатів, ультрафіолету та інших кородуючих факторів. Жодні корозійно-активні компоненти середовища не можуть впливати на металоконструкцію, адже поверхня знаходиться під надійним шаром цинку. Захисне покриття складається з кількох фаз, утворених за рахунок дифузійних процесів. Вони формують багатоступеневий захист – агресивні компоненти навколишнього середовища не мають можливості проникнути до металевої поверхні. Саме цинкове покриття не піддається хімічній корозії завдяки проведеній пасивації та природній здатності до утворення оксидної плівки.
Захист від електрохімічної корозії
Крім безпосереднього хімічного впливу агресивних компонентів, до корозії металу можуть призвести електрохімічні процеси. Якщо не нанести цинкове покриття, метал в струмопровідному середовищі набуває функції аноду – віддає іони іншому металу, який в гальванічній парі служить катодом. Струмопровідне середовище створюється у різних природних умовах – в прісній та солоній воді, в грунті, на відкритому повітрі, в контакті з агресивними хімікатами.
На поверхні металу запускаються процеси окиснення – метал активно віддає електроди, втрачає цілісність, запускаються процеси електрохімічної корозії. Якщо спростити опис процесу, то метал поступово розчиняється в середовищі електроліту, на поверхні металевої заготовки утворюється іржа. Зупинити цей процес на етапі експлуатації металоконструкції важко, тому захист від електрохімічної корозії необхідно забезпечити на етапі виробництва – саме для цього використовується гаряче цинкування.
Як гарячий цинк забезпечує катодний захист? Коли оцинкована конструкція потрапляє в умови підвищеного ризику, роль анода бере на себе цинк – метал з більш негативним електродним потенціалом. Якщо на цинковому покритті з’являються мікропошкодження, відкритий метал не піддається корозії – замість нього кородує цинк. Сам цинк не руйнується через ці процеси, адже завдяки оксидній плівці цинкове покриття має здатність до самовідновлення та рівномірного закриття дефекту.
Природна та штучна пасивація після гарячого цинкування
Коли виріб виймається з ванни цинкування та охолоджується до кімнатної температури, на поверхні утворюється оксид цинку ZnO – чистий цинк взаємодіє з киснем повітря. При під’єднанні до хімічних процесів вуглекислого газу відбувається утворення карбонату цинку ZnCO3. Це дуже міцна речовина, яка формує основу захисного антикорозійного шару. В подальшому, коли металева заготовка буде направлена на експлуатацію, утворення оксидної плівки продовжиться – захист від корозії посилюватиметься.
Щоб прискорити цей процес та зробити його більш інтенсивним, використовується технологія пасивації. Оцинкована металоконструкція занурюється у спеціальний пасивуючий розчин, який активізує формування захисної оксидної плівки. В результаті поверхня стає неактивною – пасивно реагує на зовнішні впливи, не вступає в хімічні реакції з агресивними компонентами навколишнього середовища. Також пасивація запобігає утворенню білої іржі – нальоту світлого кольору, який з’являється під час зберігання металу в умовах підвищеної вологості, в щільному пакуванні та з недостатнім доступом повітря. Біла іржа – це не тільки естетичний недолік. Вона поступово руйнує метал та послаблює корозійну стійкість оцинкованої сталі. Пасивація допомагає позбутися цього явища та зберегти високу ефективність цинкового захисту.
Пасивація може проводитися двома способами – ручним нанесенням чи зануренням у спеціальний хімічний реагент або гальванічним методом в розчині електроліту. В умовах виробничого підприємства, яке займається гарячим цинкуванням, пасивація виконується шляхом занурення заготовки в резервуар з пасивуючим хімічним розчином. Як і основний етап гарячого цинкування, процес пасивації автоматизовано – точно розраховується та контролюється хімічний склад реагенту, час занурення та інші режими.
В чому переваги захисту металу від корозії гарячим цинкуванням
- Міцність та довговічність. Цинкове покриття, отримане гарячим методом, відрізняється високою міцністю, не боїться механічних ушкоджень, перепадів температур, вицвітання на сонці. Металоконструкції, які пройшли гаряче цинкування, можуть безпечно працювати у складних умовах – в солоній воді, в морозних районах, у вологих умовах, в контакті з грунтом. Правильно реалізований процес захищає всі елементи – внутрішні та зовнішні поверхні, отвори, пази, зварні шви.
- Швидке нанесення на великогабаритні заготовки. Гаряче цинкування у великій ванні методом занурення дає можливість наносити захисне покриття на великогабаритні металоконструкції – опори ЛЕП, будівельні балки, ферми і колони, труби, листи, профільний прокат, пакети метизів. Занурення відбувається одночасно для цілої партії деталей, підвішених на траверсах. Це підвищує продуктивність процесу та дозволяє швидко виконувати оптові замовлення. Жоден метод антикорозійного захисту не дає такої продуктивності в обробці металоконструкцій.
- Рівномірне покриття на складних ділянках. Поки заготовка знаходиться в ванній цинкування, розплав цинку вільно протікає у всі ділянки, покриває складні поверхні. Технологія дозволяє нанести покриття на внутрішні поверхні отворів, циліндричні та конічні деталі, вирізи та пази, вигнуті елементи. Єдина умова – в конструктиві не повинно бути замкнених порожнин, які унеможливлюють вільний проплив цинкового розплаву. Це передбачається на етапі проектування. Якщо такий нюанс не було враховано в проекті, розглядається можливість внесення змін в конструктив готового виробу, щоб створити технічні умови для якісного цинкування зануренням.
- Вигідна вартість. З урахуванням високої продуктивності процесу вартість гарячого цинкування великих металоконструкцій стає доступною та вигідною як для підприємств, так я для приватних замовників. Автоматизація виробництва зменшує витрати на підготовку виробництва, мінімізує ризики помилок, усуває людський фактор в контролі режимів та налаштувань. Професійна організація технологічного процесу дозволяє оптимізувати собівартість гарячого цинкування та пропонувати клієнтам вигідні ціни.
- Контрольований результат. Регулювання часу витримки в цинковому розплаві дозволяє контролювати товщину покриття. Товщина 40-60 мкм – для легких умов, до 100 мкм – для стандратних. Понад 200 мкм – для експлуатації у важких умовах в контакті з агресивними речовинами, грунтом, водою. Після завершення всіх етапів проводиться контроль якості покриття – перевіряється наявність дефектів, непокритих ділянок, надмірних напливів, які могли б вплинути на точність подальшої збірки. Вимірюється товщина покриття на деталях контрольної вибірки. Такий підхід дозволяє отримати антикорозійний захист з прогнозованими та контрольованими характеристиками.
Наш завод Сіткабуд має власне виробництво, оснащене автоматизованою лінією цинкування. Реалізуємо всі етапи процесу – хімічну підготовку, занурення в гарячий цинковий розплав, пасивацію. Приймаємо на цинкування металоконструкції різних габаритів і складності – будівельні конструкції (балки, колони, навіси, каркаси, ферми), опори енергетичних об’єктів (ЛЕП, освітлення, контактних мереж), метизи, профільний прокат, металеві огорожі та інше. Для розрахунку ціни гарячого цинкування зв’яжіться з нами 093 126 20 74, 068 658 19 25, info@sitkabud.com.ua або залиште заявку через форму на сайті.
