Технології нанесення покриттів: цинкування та гальванізація

• Навіщо виконується цинкування металу?
• Гаряче цинкування
• Холодне цинкування
• Гальванічна обробка
• Інші способи нанесення захисних покриттів
• Висновок

При використанні металу в якості сировини для виробництва будівельних матеріалів та конструкцій однієї з найбільш складних завдань стає захист сталевої основи від корозії. Чорні метали (в першу чергу залізо та сталь) без додаткового захисту швидко іржавіють, втрачаючи міцність та  привабливий зовнішній вигляд.

Вирішується це завдання декількома способами, але практично всі вони припускають нанесення захисних покриттів. В якості такого покриття може використовуватися фарба, спеціальний полімер або склад на основі кольорових металів (в першу чергу цинку). Саме цинкування сьогодні розглядається як найпростіший, найменш витратний  та максимально надійний спосіб захисту металу від корозії.

Навіщо виконується цинкування металу?

• Цинкування – обробка цинк-містящими  складами за різними методиками – виконується  для вирішення декількох завдань:
• По-перше, цинковий шар формує на поверхні металу бар’єр непроникний для вологи та кисню. Завдяки цьому під шаром оцинковки не розвиваються корозійні процеси.
• По-друге, нанесення цинкового складу знижує ризик розвитку електрохімічної корозії.
• По-третє, шар оцинковки після нанесення надає деталі досить привабливий зовнішній вигляд. Так, з часом поверх шару з високим вмістом цинку формується шар окислів, але все одно поверхня виглядає краще в порівнянні з частково окислюваємою  сталлю без покриття.

Крім того, шар оцинковки виступає в ролі «сполучної ланки» між сталевою основою та захисно-декоративним полімерним покриттям. Склади більшості полімерних матеріалів, використовуваних при виробництві металовиробів, розробляють саме з розрахунком нанесення на оцинковану поверхню.

Цинкове покриття (так само як і деякі інші склади для захисту від корозії) може наноситися різними методами. Найбільш поширеними є гаряче, холодне та  гальванічне цинкування. Особливості цих технологій, їх переваги та недоліки ми розглянемо більш докладно.

Гаряче цинкування

Гаряче цинкування проводиться шляхом занурення листового металу та інших деталей в ванну, заповнену розплавом захисного складу. В цей же час  перед цинкуванням  матеріал проходить багатоступеневу підготовку – від механічного очищення  та знежирення до протруєння та обробки флюсом. Все це дозволяє забезпечити максимально ефективну адгезію з цинковим складом.

При цинкуванні по гарячій технології розплавлений залізо-цинковий матеріал з усіх боків покриває оздоблювану деталь. Це дає можливість сформувати суцільне покриття з достатньою міцністю. Просушування виконується шляхом обдування під високим тиском – водночас  з заготовки видаляються надлишки цинкування.

У цій технології є кілька недоліків:

• Процес гарячого цинкування досить енергоємний – для отримання розплаву потрібно нагріти склад до дуже високої температури.
• При обробці виділяються токсичні речовини.
• Габарити виробу, які можна обробляти, обмежені габаритами ванн для цинкування.

Але є у технології і дві великих переваги По-перше, при правильно підібраній рецептурі складу якість покриття практично не залежить від того, хто його виконує . По-друге, на поверхні формується суцільний безшовний шар, що зводить до мінімуму ризик відшарування або корозії.

Холодне цинкування

Недоліки  гарячого цинкування, перераховані вище, призвели до того, що інженери почали шукати альтернативу цій методиці захисної обробки. Починаючи з 80-х років минулого століття, у всьому світі активно застосовується технологія холодного цинкування:

• Для захисту металу від окислення використовуються склади з високим вмістом цинку – до 90% та більше (цінконол або аналоги).
• Перед обробкою деталь чи заготівля ретельно обробляються, що дозволяє виключити найменший ризик відшарування цинкового шару.
• Цинковий склад у холодному вигляді наноситься на основу, водночас для нанесення найчастіше використовується розпилювач, що дозволяє наносити матеріал тонким шаром.
• Після нанесення полімерна основа твердне , а цинковий порошок рівномірно розподіляється по всіх поверхнях, формуючи захисний шар.

При дотриманні технології якість захисту та надійність укладання полімерного шару не поступається приготуванню гарячих страв. Взагалі за методом холодного цинкування можна обробляти деталі будь-якої форми та розміру, та навіть конструкції, які вже змонтовані. Але при цьому:

• Адгезія, а значить, і довговічність покриття безпосередньо залежать від якості підготовки та дотримання правил нанесення складу.
• Покриття, особливо до повної полімеризації, погано переносить механічні дії та може досить швидко зникати.
• Обробляти деталі складної форми та  порожнини досить важко.

Гальванічна обробка

Гальванічна обробка металу відома досить давно, та  застосовується вона як в промисловості, так і, наприклад, в ювелірній справі. Електрохімічна технологія нанесення цинкового захисного покриття дозволяє суцільні шари мінімальної товщини, які в цей же час  міцно тримаються на основі  та  надійно захищають від будь-яких проявів корозії.

Гальванічну захисну обробку (анодне оксидування) виконують так:

• Спочатку деталь ретельно готують до нанесення захисного покриття. В цей же час з поверхні віддаляються найменші забруднення, оскільки вони негативно позначаються на адгезії.
• У ванну з електролітом поміщаються деталі та цинкові пластини, що виступають в якості донорів.
  До деталей та цинковим пластин приєднуються електропроводи, за якими подається струм.
• При подачі напруги струм проходить через гальванічну ванну, в результаті частинки цинку захоплюються з «донорів» та осідають на оброблюваних деталях.

Регулюючи параметри електрохімічної обробки, можна контролювати товщину шару захисного покриття. При цьому складність конфігурації особливого значення не має: всюди, де є контакт з електролітом гальванічного ванни, формується захисний шар однакової товщини.

Інші способи нанесення захисних покриттів

Крім описаних технологій, які використовуються в 90% випадків, можуть застосовуватися також інші методики захисної обробки:

• Газотермічне напилення. Застосовується для нанесення цинкового складу на листовий метал, труби, великогабаритні деталі. На оздоблювану поверхню направляється струмінь палаючого газу, в яку вноситься цинковий стрижень. Водночас  частинки цинку «вплавлюятся» в основу, формуючи щільну поверхню з лускатою текстурою.
• Термодифузійна обробка. Деталі підвішуються в контейнері, який закладається сухий порошок, що містить більше 90% цинку. При нагріванні до 500-850 ° градусів порошок плавиться, і частки цинку рівномірно покривають оброблювану деталь.

Обидві ці технології мають свої сфери застосування, але в масовій обробці металів цинком використовуються порівняно нечасто.

Висновок

Захисні покриття на основі цинку та інших кольорових металів можуть наноситися на сталеві заготовки, вироби та конструкціями  за різними методиками. При цьому всі технології мають переваги  та недоліки, що визначають сферу їх застосування. Так, гаряче цинкування використовують при промисловій обробці простих деталей – наприклад, при цинкуванні листової сталі. Холодне нанесення цинкового покриття дозволить захистити вже змонтовану і експлуатується конструкцію. Гальванічний же метод, незважаючи на енергоємність та складність в реалізації, дає можливість обробити деталь практично будь-якої конфігурації із суворим контролем товщини шару, що наноситься.
У будь-якому випадку на якість захисного покриття впливає правильний вибір методики його нанесення, а також – дотримання технології протикорозійної обробки. Використання ж якісної сировини – листової сталі з цинковим покриттям – дає можливість виробляти будь-які вироби (від стельового профілю до фасадних стінових касет) з відмінними експлуатаційними характеристиками.