Технологии нанесения покрытий: цинкование и гальванизация

• Зачем выполняется цинкование металла?
• Горячее цинкование
• Холодное цинкование
• Гальваническая обработка
• Другие способы нанесения защитных покрытий
• Заключение

При использовании металла в качестве сырья для производства строительных материалов и конструкций одной из наиболее сложных задач становится защита стального основания от коррозии. Черные металла (в первую очередь железо и сталь) без дополнительной защиты быстро ржавеют, утрачивая прочность и привлекательный внешний вид.

Решается эта задача несколькими способами, но практически все они предполагают нанесение защитных покрытий. В качестве такого покрытия может использоваться краска, специальный полимер или состав на основе цветных металлов (в первую очередь цинка). Именно цинкование сегодня рассматривается как самый простой, наименее затратный и при этом максимально надежный способ защиты металла от коррозии.

Зачем выполняется цинкование металла?

Цинкование – обработка цинк-содержащими составами по разным методикам — производится для решения нескольких задач:

• Во-первых, цинковый слой формирует на поверхности металла барьер непроницаемый для влаги и кислорода. Благодаря этому под слоем оцинковки не развиваются коррозионные процессы.
• Во-вторых, нанесение цинкового состава снижает риск развития электрохимической коррозии.
• В-третьих, слой оцинковки после нанесения придает детали достаточно привлекательный внешний вид. Да, со временем поверх слоя с высоким содержанием цинка формируется слой окислов, но все равно поверхность выглядит лучше по сравнению с частично окислившейся сталью без покрытия.

Кроме того, слой оцинковки выступает в роли «связующего звена» между стальной основой и защитно-декоративным полимерным покрытием. Составы большинства полимерных материалов, используемых при производстве металлоизделий, разрабатывают именно с расчётом нанесения на оцинкованную поверхность.

Цинковое покрытие (равно как и некоторые другие составы для защиты от коррозии) может наноситься различными методами. Наиболее распространёнными являются горячее, холодное и гальваническое цинкование. Особенности этих технологий, их преимущества и недостатки мы рассмотрим более подробно.

Горячее цинкование

Горячее цинкование производится путем погружения листового металла и других деталей в ванну, заполненную расплавом защитного состава. При этом перед оцинковкой материал проходит многоступенчатую подготовку — от механической очистки и обезжиривания до протравки и обработки флюсом. Все это позволяет обеспечить максимально эффективную адгезию с цинковым составом.

При оцинковке по горячей технологии расплавленный железо-цинковый материал со всех сторон покрывает обрабатываемую деталь. Это дает возможность сформировать сплошное покрытие с достаточной прочностью. Просушивание выполняется путем обдувки под высоким давлением -при этом с заготовки удаляются излишки оцинковки.

У этой технологии есть несколько минусов:

• Процесс горячего цинкования весьма энергоемок – для получения расплава нужно нагреть состав до очень высокой температуры.
• При обработке выделяются токсичные вещества.
• Габариты изделия, которые можно обрабатывать, ограничены габаритами ванн для оцинковки.

Но есть у технологии и два больших плюса. Во-первых, при правильно подобранной рецептуре состава качество покрытия практически не зависит от того, кто его наносит. Во-вторых, на поверхности формируется сплошной бесшовный слой, что сводит к минимуму риск отслоения или коррозии.

Холодное цинкование

Минусы горячего цинкования, перечисленные выше, привели к тому, что инженеры начали искать альтернативу этой методике защитной обработки. Начиная с 80х годов прошлого века, во всем мире активно применяется технология холодной оцинковки:

• Для защиты металла от окисления используются составы с высоким содержанием цинка – до 90% и более (цинконол или аналоги).
• Перед обработкой деталь или заготовка тщательно обрабатываются, что позволяет исключить малейший риск отслоения цинкового слоя.
• Цинковый состав в холодном виде наносится на основание, при этом для нанесения чаще всего используется распылитель, позволяющий наносить материал тонким слоем.
• После нанесения полимерная основа затвердевает, а цинковый порошок равномерно распределяется по всем поверхностям, формируя защитный слой.

При соблюдении технологии качество защиты и надежность укладки полимерного слоя не уступает горячей обработке. При этом по методу холодного цинкования можно обрабатывать детали любой формы и размера, и даже конструкции, которые уже смонтированы. Но при этом:

• Адгезия, а значит, и долговечность покрытия напрямую зависят от качества подготовки и соблюдения правил нанесения состава.
• Покрытие, особенно до полной полимеризации, плохо переносит механические воздействия и может достаточно быстро стираться.
• Обрабатывать детали сложной формы и полости довольно трудно.

Гальваническая обработка

Гальваническая обработка металла известна довольно давно, и применяется она как в промышленности, так и, например, в ювелирном деле. Электрохимическая технология нанесения цинкового защитного покрытия позволяет сплошные слои минимальной толщины, которые при этом прочно держатся на основании и надежно защищают от любых проявлений коррозии.

Гальваническую защитную обработку (анодное оксидирование) выполняют так:

• Сначала деталь тщательно готовят к нанесению защитного покрытия. При этом с поверхности удаляются малейшие загрязнения, поскольку они отрицательно сказываются на адгезии.
• В ванну с электролитом помещаются детали и цинковые пластины, выступающие в качестве доноров.
• К деталям и цинковым пластинам присоединяются электропровода, по которым подается ток.
• При подаче напряжения ток проходит через гальваническую ванну, в результате частички цинка захватываются с «доноров» и осаждаются на обрабатываемых деталях.

Регулируя параметры электрохимической обработки, можно контролировать толщину слоя защитного покрытия. При этом сложность конфигурации особого значения не имеет: везде, где есть контакт с электролитом гальванической ванны, формируется защитный слой одинаковой толщины.

Другие способы нанесения защитных покрытий

Кроме описанных технологий, которые используются в 90% случаев, могут применяться и другие методики защитной обработки:

• Газотермическое напыление. Применяется для нанесения цинкового состава на листовой металл, трубы, крупногабаритные детали. На обрабатываемую поверхность направляются струя горящего газа, в которую вносится цинковый стержень. При этом частички цинка «вплавлюятся» в основание, формируя плотную поверхность с чешуйчатой текстурой.
• Термодиффузионная обработка. Детали подвешиваются в контейнере, который закладывается сухой порошок, содержащий более 90% цинка. При нагревании до 500-850° градусов порошок плавится, и частицы цинка равномерно покрывают обрабатываемую деталь.

Обе эти технологии имеют свои сферы применения, но в массовой обработке металлов цинком используются сравнительно нечасто.

Заключение

Защитные покрытия на основе цинка и других цветных металлов могут наноситься на стальные заготовки, изделия и конструкции по разным методикам. При этом все технологии имеют плюсы и минусы, определяющие сферу их применимости. Так, горячее цинкования используют при промышленной обработке простых деталей – например, при оцинковке листовой стали. Холодное нанесение цинкового покрытия позволит защитить уже смонтированную и эксплуатирующийся конструкцию. Гальванический же метод, несмотря на энергоемкость и сложность в реализации, дает возможность обработать деталь практически любой конфигурации со строгим контролем толщины наносимого слоя.

В любом случае на качество защитного покрытия влияет правильный выбор методики его нанесения, а также — соблюдение технологии противокоррозионной обработки. Использование же качественного сырья – листовой стали с цинковым покрытием — даёт возможность производить любые изделия (от потолочного профиля до фасадных стеновых кассет) с отличными эксплуатационными характеристиками.