Главная страница

+7(495)968-40-71

+7(495)799-78-91

Холодное цинкование - надежная защита от коррозии

Коррозия – необратимый процесс, которому подвержены все изделия из металла. Под воздействием окружающей среды металлические конструкции начинают ржаветь, становятся менее прочными и, как следствие, непригодными к дальнейшей эксплуатации. В наше время существует множество способов защиты металла от коррозии, наиболее эффективным из которых является цинкование – нанесение на конструкции (или отдельные изделия) защитного слоя цинкового покрытия.

Защита от коррозии

Хорошо известно, что наиболее длительную (до 25-50 лет) защиту стали от коррозии обеспечивают цинковые покрытия, что обусловлено уникальными свойствами металлического цинка и рядом химических и электрохимических процессов, протекающих при его взаимодействии с окружающей средой и стальной подложкой.
Цинк - серебристо-белый, в нормальных условиях довольно хрупкий металл плотностью -7,1 г/см3, температура плавления ~420°С. Так же, как и железо, цинк относится к группе металлов повышенной термодинамической нестабильности, имеющей значение электродного потенциала меньше, чем потенциал водородного электрода при рН=7 (- 0,413 В). Однако вода почти не действует на цинк. Это объясняется тем, что при взаимодействии цинка с водой на его поверхности образуется гидроксид, который практически не растворим и препятствует дальнейшему течению реакции. Даже в слабокислой среде коррозия чистого цинка замедленна, что связано с достаточно высоким значением перенапряжения выделения водорода на цинке (-1В). При содержании в цинке сотых долей процента примесей таких металлов, как, например, медь и железо, имеющих меньшее значение перенапряжения выделения водорода (соответственно 0,6 и 0,5 В), скорость взаимодействия цинка с кислотами увеличивается в сотни раз.
На воздухе цинк окисляется, покрываясь тонкой, но прочной пленкой оксида или основного карбоната цинка. Эта пленка надежно защищает цинк от дальнейшего окисления и обуславливает высокую коррозионную стойкость металла.
В противоположность этому ржавчина, например, не образует сплошной пленки на поверхности железа и между отдельными кристаллами гидратированного оксида железа III, имеются большие просветы, наличием которых и объясняется склонность железа к прогрессирующей коррозии.
Высокие противокоррозионные свойства цинка при нанесении его на железо (сталь) обусловлены еще и тем, что цинк имеет электрохимический потенциал ниже, чем железо (-760 и - 440 мВ соответственно), поэтому в электрохимической паре цинк - железо, возникающей в присутствии воды (влаги), цинк выполняет роль анода и растворяется, а металлическая подложка (железо) - роль катода,в результате чего имеет место пассивация стали за счет подщелачивания. Ионы цинка реагируют с диоксидом углерода, находящимся в воздухе. Это сопровождается образованием плотных слоев нерастворимых карбонатов цинка, тормозящих дальнейшее развитие коррозионного процесса.
Из перечисленных выше свойств цинка следует, что при нанесении на железо (сталь) цинк защищает его как по барьерному (изоляционному) типу (что более характерно для горячего цинкования, где цинк сразу образует сплошное влагонепроницаемое покрытие), так и по электрохимическому (протекторному) типу, где цинк, в присутствии влаги, выполняя роль анода по отношению к железу, расходуется для его защиты, а образующиеся при этом соединения цинка «залечивают» дефекты покрытия, предотвращая коррозию железа.
Традиционные методы нанесения цинковых покрытий, такие, например, как горячее цинкование или электрохимическое осаждение, при защите крупногабаритных металлоконструкций технически трудноосуществимы и на практике не используются.
В сравнении с традиционными методами наиболее доступным, дешевым, а иногда и единственно возможным оказывается метод холодного цинкования, разработанный относительно недавно, в 80-х годах ХХ в. учеными Уральского Отделения Российской Академии Наук (УрО РАН).

Холодное цинкование - это нанесение на подготовленную поверхность способами, применяемыми для обычных красок, специального цинксодержащего состава, в результате чего образуется покрытие, обладающее такими же антикоррозионными свойствами, как и покрытие, полученное методом горячего цинкования.
Для холодного цинкования более характерен протекторный тип защиты, особенно в стадии первоначального формирования покрытия, так как оно имеет определенную пористую структуру, через которую возможен доступ влаги к поверхности стали, приводящий к образованию электрохимической пары цинк-железо. В процессе дальнейшей эксплуатации происходит уплотнение структуры покрытия и переход его защитного действия от протекторного к барьерному.
Таким образом, покрытие, полученное методом холодного цинкования, по истечении определенного времени, зависящего от условий эксплуатации (в основном влажности), защищает сталь по тому же механизму, что и покрытие, нанесенное горячим способом. Дальнейшее действие цинка по электрохимическому типу защиты (так же, как и для горячеоцинкованных поверхностей) происходит только тогда, когда по тем или иным, в том числе механическим причинам, нарушается целостность нанесенного покрытия и влага проникает к поверхности стали.

Преимущества холодного цинкования:

отсутствие ограничений по размерам цинкуемых поверхностей;
возможность производить подготовку поверхности на месте;
возможность легко сваривать конструкции, покрытые составами для холодного цинкования;
возможность на месте оцинковывать сварные швы;
легкость в ремонте, в том числе нарушенных (при транспортировке и монтаже) участков цинкового покрытия;
возможность цинкования в широком диапазоне температур (от -20 до + 40°С);
отсутствие необходимости демонтажа, транспортировки к месту цинкования и обратно, и последующего монтажа конструкций;
возможность получения эластичного покрытия, выдерживающего как механическую деформацию, так и термическое расширение и сжатие в широком диапазоне температур;
высокая степень сцепления других ЛКМ, в том числе порошковых красок с оцинкованной поверхностью;
возможность оцинковывать собственными силами и любым способом (погружением в состав, кистью, валиком, распылителем);
более низкая затратность и энергоемкость.

Холодное цинкование: особенности метода

Цинксодержащий состав или, как еще часто называют цинкнаполненная краска (ЦНК), наносится на поверхность металла распылением (пневматическим или безвоздушным), кистью, валиком и формируется цинковое покрытие.
На начальном этапе работает протекторный (электрохимический) тип защиты. При дальнейшей эксплуатации происходит «залечивание» дефектов покрытия (пор) нерастворимыми соединениями цинка, уплотнение структуры покрытия и переход от протекторного к барьерному типу защитного действия. Таким образом, покрытие, полученное методом холодного цинкования, по истечении определенного времени, зависящего от условий эксплуатации, защищает сталь по тому же механизму, что и покрытие, нанесенное горячим способом.В дальнейшем, при нарушении целостности покрытия (чаще по механическим причинам: при транспортировке, монтаже, эксплуатации, термическом расширении-сжатии), снова возобновляется электрохимический тип защиты цинкового покрытия.
Согласно стандартам ISO 3549 (DIN 55969) составы для холодного цинкования, обеспечивающие активную электрохимическую защиту по всей поверхности (повсеместную и свободную передачу электронов как между частицами цинка внутри покрытия, так и от частиц цинка к поверхности стали), должны содержать в сухом покрытии не менее 94% чистого цинка. Цинкнаполненные (цинксодержащие) краски, не отвечающие вышеуказанному стандарту, не относятся к составам для холодного цинкования и не образуют электропроводного цинкового покрытия, адекватного ... Читать дальше »

Просмотров: 2657 | Добавил: admin | Дата: 20.11.2013 | Комментарии (18)

ТЕРМОДИФФУЗИОННОЕ ЦИНКОВАНИЕ

ТЕРМОДИФФУЗИОННОЕ ЦИНКОВАНИЕ.

ТЕРМОХИМИЧЕСКОЕ ДИФФУЗИОННОЕ ЦИНКОВАНИЕ. СОВРЕМЕННЫЙ МЕТОД ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ОТ КОРРОЗИИ Одним из основных элементов, обеспечивающих повышение срока эксплуатации изделий из металлов являются защитные покрытия, использование которых позволяет увеличить стойкость потерь металла от коррозии. Из металлических покрытий в мировой практике наиболее широко используются цинковые. Основными причинами, обуславливающими выбор цинковых покрытий для защиты изделий из стали и чугуна, являются относительно невысокая стоимость цинка а также тот факт, что обладая более электроотрицательным стационарным потенциалом чем железо (на 0.2-0.3 В) цинк при воздействии агрессивных сред (в виде электролитов) медленно растворяется за счет электрохимических реакций, защищая, тем самым, ферритную подложку. Таким образом цинковое покрытие выполняет роль протектора «размазанного» по поверхности защищаемого изделия. Известны шесть видов цинковых покрытий:

1.Гальванические (электрохимическое осаждение цинка из водных растворов его солей).

2.Металлизационные (распыление цинковой проволоки или порошка расплавляемых с помощью электрической дуги или пламени сжатым воздухом).

3.Горячецинковые (горячее цинкование – в расплаве цинка).

4.Диффузионные (химико-термическая. обработка в порошковых смесях на основе цинка).

5.Цинкнаполненные «холодное цинкование»

(краски, лаки, эмали в которых в качестве наполнителя выступает высокодисперсный порошок цинка).

Прежде чем перейти к термодиффузионным покрытиям дадим краткий сравнительный анализ остальных видов покрытий. При гальваническом методе цинкования осаждаемые покрытия получаются точного размера равномерные, блестящие, декоративного вида. Адгезия гальванических покрытий обеспечивается молекулярными силами при взаимодействии молекул цинка и основного металла. Так как, на силу этого взаимодействия влияет наличие любых пленок (жировых или окисных) на поверхности покрываемых изделий, чего не удается полностью избежать при массовом производстве, толщина гальванических покрытий обычно не превышает 20-30 мкм.

Слабая адгезия и пористость цинковых гальванических покрытий приводят к их невысокой долговечности, которая не превышает двух –трех лет. Кроме того, использование в технологии электролитов содержащих кислоты, цианиды и другие химически активные вещества делает этот процесс экологически опасным и заставляет применять дорогостоящие методы глубокой химической очистки. Метализационные газотермические цинковые покрытия оптимальны для защиты от коррозии крупногабаритных металлоконструкций, которые невозможно поместить в ванну с расплавом цинка или в гальваническую ванну. Расплавленные частицы цинка ударяются о поверхность металла и деформируясь, образуют «чешуйчатое» покрытие. Покрытие при этом образуется пористое и, как правило, требует покрытия порозаполнителем в виде лакокрасочного материала. Такие комбинированные покрытия могут обладать долговременной защитной способностью в различных условиях эксплуатации (атмосферные условия, пресная и морская вода), достигающей 30 и более лет. Горячецинковые покрытия занимают второе место по объему цинковальных производств, а по качеству и долговечности этот тип покрытий является, на сегодняшний момент, одним из лучших. Хотя имеются проблемы экологической безопасности, обусловленные наличием расплава цинка, применением химических методов подготовки поверхности, а необходимость поддержания температуры расплава цинка в интервале 460-4800С приводит к неоправданным энергозатратам. В последнее время широкое распространение получил метод, так называемого, «холодного» цинкования путем окраски металлоизделий грунтами с высоким содержанием высокодисперсного цинкового порошка (содержание цинка в готовом покрытии 89-93%). Метод отличается простотой и высокой технологичностью. К недостаткам метода «холодного» цинкования следует отнести относительно невысокую стойкость к механическим воздействиям и необходимость контроля санитарно-гигиенических условий труда маляров из-за использования органических растворителей. Метод термодиффузионного цинкования (ТДЦ) известен достаточно давно.

Впервые он был применен в Англии в начале ХХ века и получил название «шерардизация» (по фамилии изобретателя Шерарда), и впоследствии несколько подзабыт уступив место другим более высокопроизводительным на тот момент методам. Однако начиная с 90 –х годов интерес к нему вновь возрос. Сущность метода состоит в образовании на поверхности железа цинкового покрытия за счет перехода атомов цинка при температурах выше 2600С в паровую фазу и проникновения в железную подложку; при этом образуется железноцинковый сплав сложной фазовой структуры. Образование такого покрытия возможно только при высоких температурах 400-4500С и в замкнутом пространстве реторт или муфелей, заполненных цинкуемыми деталями и цинкосодержащей порошковой смесью. Общие требования к качеству покрытий и методы контроля устанавливаются в ГОСТ Р 51163-98. Покрытие также соответствует иностранным стандартам: BS 4921:1988, ASTM B633, ASTM B695. Метод ТДЦ имеет ряд преимуществ перед вышеописанными методами нанесения цинковых покрытий: • детали цинкуются в герметически закрытых ретортах, поэтому процесс экологически безопасен и не требует создания очистных сооружений; • получаемое покрытие ровное беспористое и имеет высокую адгезию к подложке за счет диффузионного слоя; • защитная способность покрытия в 3-5 раз выше чем у гальванических покрытий и сравнима с горячецинковыми покрытиями; • толщина покрытия может варьироваться в широком интервале (обычно от 25 до 110 мкм.) и определяется временем ведения процесса; • покрытие ровное, точно воспроизводящие форму деталей, в том числе и со сложной конфигурацией (внутренние поверхности, отверстия, полости, резьба, щели и т.п); • отходы производства (отработанные цинксодержащие смеси) не требуют захоронения. К недостаткам процесса следует отнести: • отсутствие декоративных свойств у диффузионного цинкового покрытия (покрытие темно-серого серого цветов без блеска); • относительно небольшая производительность, лимитируемая объемами реторт для цинкования. • Наличие вредных аэрозолей цинковой пыли Свойства ТДЦ-покрытий Данные натурных испытаний и ускоренных коррозионных испытаний позволяют констатировать, что скорость коррозии термодиффузионного покрытия уже на начальной стадии меньше, чем гальванического. Это объясняется меньшей электрохимической активность поверхности железноцинкового сплава, чем чистого цинка. На более поздних стадиях испытаний характер зависимости не меняется. Это связано с формированием на поверхности цинка, прочно сцепленных нерастворимых продуктов коррозии В том время, как на поверхности чистого цинка при воздействии агрессивной среды образуется рыхлые плохо сцепленные продукты коррозии, которые легко смываются атмосферными осадками, потоками при контакте с жидкой коррозионной средой, т.е. коррозионный процесс на поверхности гальванического покрытия идет практически без торможения. Технология и оборудование Качество и защитные свойства термодиффузионного покрытия в значительной мере зависят от подготовки поверхности цинкуемых деталей, целью которой является удаление дефектов поверхности, удалении масляных и жировых загрязнений, ржавчины и окалины. Удаление дефектов поверхности – заусенцев, острых кромок, гарта, как правило, выполняется в процессе изготовления изделий. Удаление масляных и жировых загрязнений осуществляется посредством операции обезжиривания органическими растворителями, водными моющими растворами и т.п. Оптимальным методом ... Читать дальше »

Просмотров: 1932 | Добавил: admin | Дата: 20.11.2013 | Комментарии (0)

Горячее цинкование: метод и описание

Компания «Спецтрансмонолит-Т» предлагает оцинкованную продукцию различного назначения: трубы, полосы, уголки, швеллера, балки и другие металлоконструкции.
Горячее цинкование один из самых лучших способов защиты металла от коррозии. Разработанный еще 50 лет назад этот метод используется до сих пор и, с появлением новой техники, является одним из самых популярных в наше время. Технический прогресс позволил гораздо удешевить производственный процесс и не потерять, а даже увеличить, качество продукции.
Горячее цинкование – это покрытие поверхности металлических конструкций защитным слоем цинка, путем погружения заготовки в ванну жидкого разогретого цинка. Это описание метода буквально в двух словах. Но на самом деле процесс цинкования требует большого внимания и производственной нагрузки.

Последовательность метода горячего цинкования

Для того чтобы при погружении заготовки в ванну с жидким цинком (температура 445-460° С) реакция между железом и цинком прошла успешно и слой на поверхности был однороден, деталь подвергают предварительной подготовке.

Обезжиривание предназначено для удаления масла с поверхности детали. Эта процедура проводится с помощью обезжиривающего реагента при температуре от 60 до 80°C. Обезжиривание обязательно проводится перед травлением, что избежать дефектов цинкования металла.

После взаимодействия с обезжиривающим реагентом деталь, которая подвергается горячему цинкованию, следует промыть, чтобы удалить жирные вещества и пену.

Травление. Операция по удаления с поверхности металла слоя оксидов. Он образуются при плохих условиях хранения и в результате горячей обработки.
Обработка выполняется при температуре окружающей среды (20 - 25°C) с помощью соляной кислоты, имеющей концентрацию от 120 до 210 г/л.
Достаточная смачиваемость расплавленного цинка и хорошая растворимость хлоридов железа являются основными преимуществами соляной кислоты.
Чтобы избежать, риска водородного насыщения и ограничить воздействие на основной металл, обрабатываемый методом горячего цинкования, рекомендуется добавлять ингибиторы при травлении.
Постоянный контроль, во время горячего цинкования, позволяет защитить окружающую среду от вредных выбросов и улучшить качество обработки. Для деталей с дефектом используются специальные ванны для снятия цинкового покрытия.

После процедуры травления следует тщательная промывка, чтобы удалить остатки кислоты и солей. В данном случае используется несколько ванн, вследствие чего процесс оптимизируется, и расход воды сокращается.

Флюсование направлено на:
- Растворение оксидов железа, образовавшихся во время промывки
- Защита поверхности от окисления с помощью пассивированной пленки флюса
- Флюсование обеспечивает хорошую смачиваемость
Обработка проводится при температуре 60°C концентрированным раствором флюса (хлорид цинка и хлорид аммония)

6. Предварительный нагрев детали и сушка ее перед нанесением цинка способствуют испарению влаги из отверстий и поверхности деталей. Эта операция позволяет избежать выплескивание цинка во время погружения в печь. Предварительный нагрев осуществляется до 100°C, что способствует значительному снижению себестоимости горячего цинкования и экономии электроэнергии.
Сушильная печь имеет несколько камер, так как время сушки превышает время цинкования.

7. Цинкование. После всех описанных выше операций наступает время, когда контакт между жидким цинком и сталью будет оптимальным.
Вначале процедуры погружения температура цинка 419°C, но цинкование проходит при классических 445-460°C. Это позволяет сократить образование оксидов, штейн и т.д.
Для достижения наилучшего покрытия стали цинком следует учитывать следующие параметры:

Качество цинка
Качество стали
Скорость погружения и поднятия
Температура цинкового расплава
Продолжительность погружения
Охлаждение

Во время фазы погружения методом горячего цинкования следует отслеживать теплообмен внутри детали и разрушение флюса, который способствует лучшему смачиванию расплавленным цинком.
Одним из основных факторов является скорость погружения детали. При медленной скорости присутствует риск повторного окисления ввиду освобождения поверхности стали от пассивированной пленки. При высокой скорости флюс не успевает расплавиться, происходит захват остатков солей с поверхности и все это приводит к образованию дефектов.
В зависимости от размеров, массы металлоконструкции время погружения составляет от 3 до 10 мин.
На конечную толщину полученного покрытия большое влияние оказывает скорость извлечения заготовки. В зависимости от времени погружения детали, производительности, качества поверхности подбирается оптимальная скорость.

8. Охлаждение проводят на открытом воздухе.

Для оформления заказа на обработку металлоконструкции методом горячего цинкования

Просмотров: 1028 | Добавил: admin | Дата: 20.11.2013 | Комментарии (1)

Цинкование художественной ковки

Ковка с древнейших времён служила одним из основных способов обработки металла. Веками оттачивалось мастерство кузнецов-ремесленников, поднимаясь до уровня высокого искусства - художественной ковки.
Период долгого отсутствия кованого металла в архитектуре и декоративном искусстве сменился настоящим взлетом интереса к ковке в последнее десятилетие. Кованый металл сегодня вновь стал популярным атрибутом архитектурного декора, все активнее используется в дизайне интерьеров, и спрос на кованую продукцию неизменно растет. Важным моментом является защита кованых изделий от воздействия коррозии. В последнее время увеличивается требования кованым изделиям не только со стороны оригинальности и мастерского исполнения, а также в первую очередь долговечности изделия особенно из агрессивных условий внешней среды и такие проблемы как коррозия разрушают изделия до 30% от общего объёма их покрытия. С такой проблемой успешно борются мировые лидеры индустрии ковки с помощью цинкования поверхности. Но так как цинкование индивидуальных изделий процесс очень сложный и кропотливый не менее чем их изготовление, большинство компаний занимающихся цинкованием не могут осуществить цинкование элементов художественной ковки на должном уровне. Наша компания, имеющая мировой опыт и лучшее мировое оборудование с большой лёгкостью справляется с данными задачами по цинкованию элементов художественного искусства. Многими кузнечными компаниями признано качество покрытия (цинкования) сделанного в наших производственных цехах. Наша компания имеет многочисленные благодарности от кузнецов. Напоминаем вам, что цинкование металла предоставляет наиболее востребованный способ защиты от коррозии. С Уважением и надеждой на наше дальнейшее успешное сотрудничество, Коммерческий директор Миллер Алексей Сергеевич.