Как проходит холодное цинкование металла?

Металлические изделия при всей своей прочности имеют один существенный недостаток – они легко ржавеют. В производственных условиях стальные изделия защищают от коррозии методом горячего цинкования. Это достаточно сложный и дорогой процесс, к тому же, он не рассчитан на защиту крупногабаритных конструкций.

В быту для защиты от ржавчины кровли, забора, козырька, автомобиля и прочих конструкций лучше всего использовать холодное цинкование металла, которое проводят с помощью специальных цинкосодержащих составов. Процесс нанесения покрытия максимально прост, а сам способ холодного цинкования по ряду причин можно назвать универсальным.

Общие принципы холодного цинкования

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Горячее цинкование позволяет защитить металл от коррозии на ближайшие 40-50 лет, причем никаких дополнительных мер принимать не потребуется. Технологически сложный и затратный процесс в быту заменило холодное цинкование, которое позволяет получить качественное защитное покрытие с минимальными усилиями, но его придется периодически обновлять.

Процесс холодного цинкования напоминает простое окрашивание металлоконструкций, только вместо обычных красок используют цинконаполненные краски (ЦНК). В их состав входит не менее 94% цинка, остальное – связующие добавки. ЦНК не стоит путать с цинкосодержащими красками: в них доля цинка ниже, а плотность состава всегда менее 2,2 кг/л.

Природа холодного цинкования

Чтобы лучше понимать особенности и преимущества метода, необходимо вспомнить школьный курс химии. Процесс защиты железосодержащих сплавов цинком возможен благодаря уникальным физико-химическим свойствам этого элемента.

Цинк очень легко вступает в химические реакции с разного типа веществами, а при взаимодействии с водой образует практически нерастворимый гидроксид, который покрывает поверхность металла и препятствует дальнейшему взаимодействию цинка и воды. Подобным образом, кстати, ведет себя алюминий.

Если покрыть слоем цинка стальную конструкцию, то цинк на воздухе со временем начнет окисляться. Продукт реакции – оксид цинка, который не реагирует с водой и образует прочную пленку на поверхности конструкции.

Все, на этом дальнейшее прохождение реакции невозможно, так как оксид цинка и гидрокарбонат цинка (образуется в меньшем количестве) инертны по отношению к воде. Это защита по барьерному принципу.

Стоит отметить, что железо также вступает в реакцию с водой с образованием оксидов, которые мы называем ржавчиной, но эти соединения не образуют сплошной плотной пленки, пропуская влагу вглубь металла и провоцируя развитие коррозии.

Помимо барьерной защиты, цинк обеспечивает еще и электрохимическую. Вспоминаем электрохимический ряд напряжений металлов, в котором цинк стоит раньше железа.

Это означает, что цинк химически более активен и в паре цинк/железо будет реагировать первым. В присутствии атмосферной влаги может проходить электрохимическая реакция с образованием карбоната цинка. Это соединение также нерастворимо в воде и останавливает дальнейшее развитие коррозионного процесса.

Принцип «работы» цинкового покрытия остается одинаковым, несмотря на способ его нанесения:

  • горячее цинкование;
  • электролитическое цинкование;
  • диффузное цинкование;
  • газодинамическое цинкование;
  • шоопирование;
  • холодное цинкование.Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Сразу же после защиты металлоконструкции по методу холодного цинкования работает, в основном, электрохимическая защита: пока покрытие еще не достигло максимальной прочности, частицы влаги могут проникать сквозь него и достигать стали.

В этом месте образуется электрохимическая пара цинк/железо. В дальнейшем защита строится по барьерному типу, но если нарушается целостность краски и влага проникает к конструкции, то вновь активируется электрохимическая защита.

Преимущества и недостатки холодного цинкования

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Холодное цинкование металла – простой, надежный и один из самых популярных способов его защиты. В быту технология приобрела широкое распространение, так как имеет массу преимуществ:

  • используемые составы отличаются хорошей адгезией как с основанием, так и с декоративными лакокрасочными материалами, поэтому конструкцию можно будет запросто покрасить в необходимый цвет;
  • нанести покрытие можно на изделие любого размера и любой геометрии, а если оно уже установлено и эксплуатируется, то его ненужно демонтировать – все работы можно выполнять на месте;
  • подготовка поверхности перед холодным цинкованием осуществляется относительно просто;
  • металлические детали, защищенные по данному способу, легко свариваются между собой;
  • простота нанесения покрытия, никаких специальных навыков и инструментов не понадобится. Для покраски используют краскопульты, малярные валики и обычные кисти;
  • выполнять работы можно практически при любой погоде (допустимая температура воздуха -20…+400С);
  • невысокие финансовые и временные затраты.

Основной минус холодного цинкования – невысокая устойчивость покрытия к механическим повреждениям. Проще говоря, краску можно просто поцарапать, обнажив стальную конструкцию. С другой стороны, обновить покрытие не так уж сложно и затратно, поэтому минус нельзя назвать уж очень существенным.

Читайте также:  Какая технология пескоструйной обработки металла?

Как проводят холодное цинкование?

Метод холодного цинкования представляет собой нанесение составов с содержанием цинка на поверхность металла. Технология и порядок нанесения зависит от типа состава, но чаще всего используются материалы, чьи характеристики прописаны в ГОСТ 9.305–84.

Этот же документ разрешает использовать составы для холодного цинкования на любых конструкциях, исключение – стали повышенной прочности и магниевые сплавы. Процессу нанесения состава (о самых популярных поговорим далее) предшествует тщательная подготовка поверхности металла:

  • удаление любого рода загрязнений, солей, закоксованностей;
  • абразивная обработка поверхности (абразивоструйным или гидродинамическим методом) для придания необходимой шероховатости (обеспечивает лучшую адгезию) и удаления старой ржавчины;
  • просушивание конструкции;
  • ручная очистка от брызг, заусенцев и острых углов;
  • обеспыливание струей воздуха.

При наличии жировых пятен на металле, поверхность необходимо обезжирить. Стандарты предполагают тщательную проверку уровня обеспыливания, обезжиривания и шероховатости, для чего необходимы специальные приборы. Если речь идет о защите ответственной конструкции, этим лучше не пренебрегать.

На этом подготовка заканчивается и начинается непосредственно холодное цинкование. Производится при температуре поверхности выше точки росы на три градуса и более, и температуре воздуха, рекомендованной производителем.

Наносить краску советуют при помощи специального оборудования (пневматического, красочных камер и т.д.) в несколько слоев, каждый новый слой наносят после высыхания предыдущего.

Для обработки некоторых мест можно использовать кисть и валик. Покрытию дают подсохнуть, затем выравнивают. На него в последующем можно нанести обычную краску. Желательно после нанесения ЦНК и ее высыхания проверить качество покрытия, используя специальные устройства, которые позволяют измерить толщину защитной пленки.

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Где можно использовать холодное цинкование?

Оцинковка холодным способом подходит для любой стали, кроме высокопрочной и сплава с повышенным содержанием магния. Требований к размеру, массе, форме, толщине изделий не существует. Метод подходит для уже изготовленных и установленных изделий (в том числе, крупных металлоконструкций). Демонтировать их не нужно.

Использовать оцинковку можно и на производстве, и при обслуживании и ремонте элементов инфраструктуры (например, трубопроводов, цистерн и вышек), и в обычной жизни для таких конструкций, как:

  • кровли;
  • заборы и калитки, ворота;
  • гаражи, изготовленные из металла;
  • днище и другие кузовные детали автомобилей;
  • арматура;
  • различные емкости и резервуары;
  • тележки, сельскохозяйственные и строительные инструменты.

Составы для холодного цинкования

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Согласно стандартам, в ЦНК должно содержаться не менее 94% цинка с размером частиц 12-15 мкм или 88% цинка с частицами 3-5 мкм. Чем выше содержание цинка, тем лучшими будут антикоррозионные свойства, а чем мельче частицы, тем лучше адгезия. На рынке представлено немало составов для холодного цинкования, но мы остановимся на самых популярных:

  • «Гальванол» — композиция на основе чистого электролитического цинка и с небольшим содержанием связующих компонентов, отечественная разработка. Состав обеспечивает отличную адгезию и может быть нанесен даже на ржавые конструкции, если ржавчина на них хорошо держится. Наносится быстро и легко, может быть использован при температуре от -30 до +500С, а также при повышенной влажности воздуха. Состав устойчив к растворам солей и спирту, а готовое покрытие устойчиво к истиранию и ударному воздействию, имеет хорошую адгезию с красками. Выпускается готовым к применению, может наноситься кистью, валиком, распылителем, аэрозольным баллончиком. Сфера применения широчайшая;
  • «Цинотан» используется как самостоятельное средство против коррозии и в комплексе с другими составами. Может применяться в любых климатических условиях, часто используется в промышленности для защиты конструкций, находящихся в соленой воде или загрязненной атмосфере. Составом покрывают ограждения, емкости для нефтепродуктов, опоры ЛЭП, трубы, автомобильные сооружения и т.д. Его используют гиганты отечественной промышленности;
  • «Цинконол» — полиуретановая грунтовка с высоким содержанием цинка, очень эластичная, устойчива к высоким температурам, соленой воде, маслам, нефти и щелочам;
  • «Цинол» — состав включающий частицы цинка разных фракций размером от 4 до 20 мкм и более, наносится толщиной 100-120 мкм, сохнет за 1 час, обладает высокой стойкостью к воде;
  • ЦВЭС содержит цинковый порошок и этилсиликат, хорошо подходит для высоколегированных и обычных сталей;
  • Мастер АК-100 отлично подходит для обработки кузовов автотранспортных средств;
  • UR-100 «Жидкий цинк» производят на основе цинковой пудры с размером частиц 3-5 мкм, стоит недорого;
  • Zinga – состав для холодного цинкования металла от бельгийской компании Zinga Metall. Производитель использует цинковый порошок 3-5 мкм и заявляет об уникальных свойствах своего продукта, чем и объясняет высокую стоимость, практически эквивалентную горячему цинкованию.
Читайте также:  Возможна ли гальваника в домашних условиях?

Холодное цинкование подходит для любых изделий, которые нужно защитить от коррозии. Несмотря на то, что такое покрытие можно повредить, как обычную краску, оно работает эффективно и исключает появление пятен ржавчины, а еще упрощает окрашивание: краска на цинковом слое держится лучше, чем на обычном металле.

Источник: https://blog.brigada174.ru/6-sovetov-po-holodnomu-cinkovaniju-metalla/

Холодное цинкование металла: технология, составы, гост

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Изделия из сплавов железа под действием влаги и воздуха подвергаются коррозии. С целью защиты от нее поверхности стальных конструкций покрывают составом на основе цинка.

До недавнего времени использовали три варианта защитного покрытия:

  1. горячее цинкование – окунание металлических изделий в расплав на основе цинка;
  2. напыление частиц расплавленного цинкового состава;
  3. термическая диффузия цинкового порошка, нанесенного на поверхность, при высоком температурном режиме.

Все эти способы трудоемки, нуждаются в наличии особого оборудования и могут использоваться не для всех металлоконструкций, т. к. имеют ограничения по их размерам.

Альтернативой этим методам цинкового покрытия является технология холодного цинкования.

Что такое холодное цинкование

Под холодным цинкованием понимают покрытие стальной поверхности цинкосодержащим составом обычным способом нанесения красок, лаков и других материалов. В составе таких покрытий основным компонентом является цинковый порошок, имеющий высокодисперсную структуру.

Цинк, окисляясь при соприкосновении с воздухом и влагой, сначала берет на себя их разрушающее действие, отвлекая от разрушения железа в сплавах, а затем образует прочную пленку, механически препятствующую проникновению влаги и служащую коррозионной защитой металла.

Преимущества холодного цинкования металлов

Технология холодного цинкования дает немало преимуществ:

  • она проста в исполнении;
  • не нуждается в сложной технике и специальных площадях, как при способе горячего покрытия;
  • покраску можно проводить на изделиях любых размеров без их демонтажа и прямо на месте их расположения;
  • метод дает возможность проведения покраски в диапазоне температур от -20оС до +40оС;
  • обеспечивает качественную защиту в течение срока эксплуатации;
  • обладает высокими эксплуатационными характеристиками: износостойкостью, высоким сцеплением с покрываемым основанием, механической и термической устойчивостью, способностью к самовосстановлению.

Физико-химическое объяснение процесса холодного цинкования

В основе предотвращения коррозии металлических поверхностей методом холодного покрытия цинковым составом лежит катодная защита сплавов с помощью заимствованных у цинка электронов. Суть ее состоит в том что, подвергаясь окислению, цинк защищает тем самым от коррозии железо или его сплав.

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Образование ржавчины FeO (OH) происходит таким путем:

  1. В результате коррозии молекулы металла разлагаются на отрицательные электроны и положительные катионы. Схема этой реакции такая: Ме = Ме z+ + z e-
  2. Свободные электроны, взаимодействуя с кислородом и водой, образуют щелочную группу (ОН-): О2+2 Н2О+4е- = 4ОН-
  3. Ионы этой группы вступят в реакцию с катионами, образуя устойчивое соединение: х Ме z+ + у ОН- = Ме х (ОН)у
  4. В случае железа это FeO (OH) – ржавчина.

При реакции окисления другого металла, в данном случае цинка, входящего в состав защитного состава, образование электронов, необходимых для восстановления молекул кислорода, он берет на себя, а железо перестает окисляться.

Важным условием является обеспечение электронной проходимости между цинком и железом, без этого перемещение образующихся в цинке электронов к железу невозможно.

Объяснение антикоррозионной стойкости цинкового состава при нанесении его стальную (железную) поверхность лежит в низком электрохимическом потенциале цинка по сравнению с железом. Этот показатель у цинка равен -760 мВ, а у железа – -440 мВ.

При наличии влаги цинк становится анодом по отношению к железу (катоду), отдающим ему электроны: Zn-2e*Zn2+, +> 2OH –

Уменьшение протекания процесса коррозии железа происходит за счет влияния щелочной группы (ОН-), которая нейтрализует окислительный процесс. Причиной использования цинка в роли защитного слоя для стальных поверхностей является то, что он подвержен коррозии намного медленней железа во многих средах.

Цинковые холодные покрытия имеют два вида защиты:

  • протекторной, в случае отдачи электронов цинка катоду железа;
  • барьерной, защищающей на подобии обычной краски.

Протекторная защита осуществляется на первоначальной стадии после нанесения состава, когда оно еще не сформировалось в виде устойчивой пленки и имеет пористый характер, позволяющий влаге достигать до стальной(железной) поверхности.

Читайте также:  Какое оборудование нужно для штамповки металла?

Это обеспечивает условия для протекания электрохимической реакции между железом и цинком. Дальше, по мере образования солей цинка, заполняющих поры, образуется защитная пленка, и характер защиты становится барьерным.

Важным свойством цинковой пленки является способность к самостоятельному восстановлению, если целостность ее случайно нарушается. Попавшая внутрь влага вновь провоцирует электрохимическую реакцию, которая протекает, пока не образуется новая пленка, восстанавливающая целостность покрытия.

Этапы технологии холодного цинкования металлов

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Соблюдение всех этапов работ по цинковой защите металлических поверхностей является залогом их хорошего качества. Этапы работ должны включать:

  • осмотр рабочей поверхности и выбор способа покраски;
  • подготовка поверхностного слоя к оцинковке;
  • проведение холодного цинкования;
  • контроль нанесенного цинкового слоя на качество.

Сначала нужно осмотреть и оценить площадь, которую предстоит покрыть защитным слоем, чтобы выбрать рациональный способ выполнения покраски и заготовить необходимый объем материалов и нужных инструментов.

Ответственным этапом является качественная подготовка самой поверхности. Она включает: очистку от пыли и грязи, удаление с помощью абразивной обработки старого покрытия, небольших неровностей и ржавчины, а также придания поверхности шероховатого вида.

При наличии жировых пятен нужно провести обезжиривание с помощью специальных растворителей. После абразивной обработки следует удалить все следы абразива, если была использована гидроабразивная обработка, то поверхность нужно просушить путем обдувки сжатым воздухом.

Цинкование металлоконструкций должно проходить при температуре, указанной в характеристиках применяемого состава. При этом нужно не допускать образование конденсата сверху металла.

Окраску проводят нанесением средства кистью, распылением или путем окунания в приготовленный состав. Наносить покрытие лучше в несколько слоев, предварительно просушивая их.

После просушки цинковое покрытие нужно оценить на качество путем визуального осмотра и специальных устройств контроля. Визуально оценивается декоративная привлекательность поверхности: отсутствие неокрашенных мест и дефектов.

Составы используемые для цинкования

Защитные цинковые продукты, которые представлены в ассортименте материалов, подразделяют по характеру связующего компонента. Они бывают двух типов: с органическим и неорганическим связующим веществом. Органические содержащие цинк покрытия бывают:

  • эпоксидными;
  • уретановыми;
  • алкидными;
  • хлоркаучуковыми.

Неорганические покрытия представлены силикатными материалами, содержащими цинк. Составы для холодного цинкования подразделяют по количеству отдельно упакованных веществ, подлежащих смешиванию.

Они могут состоять из одного, двух и трех отдельно упакованных компонентов. Органические составы являются в основном однокомпонентными, поэтому они удобны в использовании и имеют длительный срок защитной способности.

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Неорганические силикатные покрытия отличаются своей долговечностью, независимо от толщины покрытия. Но существенным недостатком силикатных покрытий является необходимость выполнения высокого качества подготовки стальных поверхностей перед покрытием.

Независимо от разновидности состава покрытия его качество во многом зависит от основного цинкового компонента, представляющего мелкодисперсный порошок.

Сухая пленка в соответствии с международными стандартами должна содержать не меньше 94% цинкового порошка при размере его частиц от 12 до 15 мкм и 88% – при величине частиц от 3 до 5 мкм. Параметры частиц и количественное содержание цинка определяют основную роль в качестве покрытия.

Область применения краски холодный цинк

Холодное цинкование металла: технология, составы, ГОСТ

Благодаря удобному применению холодного способа нанесения цинкового состава и надежности покрытия, такая технология имеет широкие области применения. Краска холодный цинк используется:

  1. Для покрытия черных металлов, которые применяются в конструкциях, эксплуатируемых в открытых атмосферных условиях, при холоде и жаре, а также в условиях морского климата. Например, такое защитное покрытие применяют для конструкций мостов, строительных металлических сооружений.
  2. Для труб различного назначения, в том числе и газопроводов.
  3. Для защиты резервуаров, а также изделий бытового назначения.
  4. Для окраски отопительных радиаторов, водопроводных труб.

Такую краску иногда применяют в качестве грунтовки перед нанесением отделочной краски, но в основном в качестве самостоятельного поверхностного покрытия.

Вывод

При правильном выборе высококачественных лакокрасочных материалов на основе цинка. Тщательной предварительной подготовке поверхностного слоя к работе. Ее проведении с соблюдением технологии холодного цинкования металлов, срок эксплуатации оцинкованных конструкций и изделий не ниже, чем при покрытии горячим способом.

Холодная цинковая защита может применяться в любых доступных местах, в том числе и на производственных площадках, как для полной, так и частичной покраски стальных изделий и в этом ее преимущество.

Источник: https://stankidarom.ru/oborudovanie/holodnoe-tsinkovanie-metalla-tehnologiya-sostavy-gost.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector