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.

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. 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

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.

1. С помощью устройства проверяется толщина защитного слоя и его адгезия к конструкционной поверхности.
2. Видео:

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.

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.

Видео:

Область применения краски холодный цинк

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.

• Видео:
• 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.

Загрузка…

Источник: https://plavitmetall.ru/obrabotka/xolodnoe-cinkovanie-metalla-texnologiya.html

Холодное цинкование технология процесса

Холодное цинкование – это технология, предполагающая антикоррозийную обработку с применением цинковых покрытий, которые наносятся на поверхность металла, как обычные краски.  В результате такой обработки, металлы приобретают защитные покрытия по характеристикам не уступающие оцинкованным горячим способом.

По защитным качествам холодное цинкование не уступает горячему, а по некоторым характеристикам, даже превосходит его.

Отличная адгезия поверхности металла с покрывающим составом, а также с финишными лакокрасочными покрытиями.Технология процесса холодное цинкование отличается следующими преимуществами:

• Нет ограничений по размерам и габаритам конструкции, которую необходимо покрыть.
• Простые приготовления к нанесению, не требующие больших затрат.
• Легкая свариваемость конструкций после процедуры холодного цинкования.
• Доступные способы нанесения в бытовых условиях: обычные кисти, малярные валики, распылители.  
• Нанесение может производиться прямо на месте эксплуатации конструкций – не требуется их транспортировка.
• Не нужно разбирать конструкции или оборудование перед нанесением.

Холодное цинкование технология нанесения

Холодное цинкование обеспечивается путем нанесения различных антикоррозионных композиций, состав и характеристики которых регламентируются ГОСТ 9.305–84.

Стандарты, указанные в этом документе, описывают все особенности современных неорганических, неметаллических и металлических покрытий. Композиции изготавливаются согласно видам протекания коррозии – химическим и электрохимическим способом.

Согласно этому ГОСТу составы для холодного цинкования можно применять на все виды металлов, кроме деталей из магния и стали повышенной прочности.

Технология обработки металлоконструкций составами для холодного цинкования предполагает подготовку поверхности металла для нанесения защитной композиции. Выполняется эта подготовка по ГОСТу далее описанным образом:

• удаление естественных загрязнений, вызванных климатическими явлениями, солей с металлической поверхности посредством тщательного обмыва и очистки
• очистка обрабатываемого изделия гидроабразивным, абразивоструйным либо гидродинамическим методом с целью придания его поверхности требуемого уровня шероховатости, а также для удаления окалины и ржавчины со старого покрытия
• просушивание конструкции в тех случаях, когда очистка выполнялась гидродинамическим либо гидроабразивным способом
• финишная очистка (производится вручную) поверхности, удаление с нее варочных брызг и заусенцев, острых кромок и углов
• обеспыливание металлоконструкции посредством направленной струи воздуха под давлением

ГОСТ говорит о том, что, если на металле имеются жировые и масляные включения, его поверхность дополнительно следует обезжирить, используя растворители углеводородной группы. К качеству обработанной поверхности ГОСТ выдвигает ряд требований.

Так, например, уровень обеспыливания нужно проверять по размеру и числу частиц пыли по стандарту ISO 8502-3, уровень обезжиривания – по ГОСТ 12.2.

052 (применяется люминесцентный метод проверки), показатель шероховатости – по ISO 8503-1 при помощи стандартного профилометра или специального компаратора.

Технология требует, чтобы операция выполнялась при определенной температуре воздуха, которая оговаривается производителем защитного покрытия в инструкции по его применению.

При этом температура обрабатываемой поверхности обязана быть на три и более градуса больше точки росы (если не выполнить это условие, на конструкции образуется влага, которая ухудшит качество защитного покрытия).

Расчет указанной точки выполняется при помощи различных приборов. Это может быть термометр, психрометр и гигрометр, либо более современные комплексные устройства.

Их показания следует сравнивать с данными, имеющимися в специальных таблицах, предназначенных для точного определения точки росы. Слои защитного покрытия наносятся равномерно и последовательно.

Причем нанесение каждого последующего слоя допускается только после того, как предыдущий высох до оговоренного инструкцией к антикоррозионной композиции показателя.

Только после получения данные о надежности покрытия, ему обеспечивается качественная сушка на открытом воздухе или в хорошо вентилируемом помещении.

После полной просушки – от 8 часов до 24 часов – оборудование или конструкция может вводиться в эксплуатацию. Холодное цинкование металлоконструкций больших размеров технология в принципе не отличается.   

Особенности покрытия методом холодной оцинковки

1. Покрытие наносится при температуре от -25 до +40°С. При этом допустимо наличие высокого уровня влажности.
2. Свойства его сохраняются в неизменно отличном состоянии в широком диапазоне температур (от -50 до +150°С).
3. Допустимо применение такого покрытия в разных климатических условиях, при наличии высокой влажности, в постоянном контакте с морской водой. Отсутствие токсических веществ позволяет использовать их в пищевой промышленности. Данная возможность подтверждается специальными сертификатами.  
4. Небольшие повреждения восстанавливаются автоматически. Соединения цинка заполняют собой мельчайшие пустоты, предотвращают доступ воды и кислорода к защищаемой поверхности.
5. Пригодно для ремонта локальных дефектов.
6. Оно великолепно подходит в качестве грунтовки для последующего нанесения сверху финишных покрытий.  

• Самые современные, проверенные и надежные составы для холодного цинкования вы можете найти у нас в магазине.
• Есть вопросы по выбору состава? Обращайтесь в представительство в вашем городе:
• в Санкт-Петербурге: +7 (812) 603-41-53, +7 (921) 927-58-47  в других городах: 8 (800) 707-53-17 e-mail: info@terazinc.ru

Источник: https://terazinc.ru/holodnoe_tsinkovanie_i_antikorroziya/tehnologiya_processa_holodnogo_tsinkobaniya/

6 советов по холодному цинкованию 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.

Разберемся с технологией, составами и выясним, как же работает цинковая «броня».

№1. Общие принципы холодного цинкования

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.

Благодаря простоте выполнения холодное цинкование металла осуществляется не только в промышленных условиях, но и в домашних для защиты конструкций любого размера и геометрии.

№2. 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 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.

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.

№3. Преимущества и недостатки холодного цинкования

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.

№4. 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.

Для определения точки росы следует использовать гигрометр, термометр, психрометр или устройства позволяющие измерять одновременно и температуру, и влажность. Показания приборов сравнивают с таблицей и определяют, можно ли проводить процедуру холодного цинкования металла.

№5. 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.

№6. Составы для холодного цинкования

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.

Важно, чтобы обработанное изделие не подвергалось постоянному механическому воздействию – в этом случае покрытие прослужит не очень долго.

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.

Более детально о методике холодного цинкования узнаете на http://spektrlkm.ru/jidkiy_cink

Источник: https://remstroiblog.ru/natalia/2017/09/12/6-sovetov-po-holodnomu-tsinkovaniyu-metalla/

Цинкование

В самом начале использования металлов возникла проблема их защиты. Под воздействием окружающей среды изделия из металла становятся менее прочными и в дальнейшем разрушаются, происходит процесс коррозии, который является необратимым.

В качестве антикоррозийных материалов люди применяли различные средства. Первыми материалами по защите от атмосферного воздействия были жиры и масла, а позднее стали применять в качестве защитного покрытия металлы.

Открытие более активного металла- цинка отличающегося своей устойчивостью к воздействию влаги, кислорода и воздуха антикоррозийная защита стала более эффективной.

Наряду, с другими способами по антикоррозийной защите, цинковое покрытие имеет ряд преимуществ. Например, цинковое покрытие не отслаивается, в отличие от краски. Технологический процесс цинкования позволяет цинку «вплавиться» в поверхность стали. Раствор цинка покрывает все участки изделия как внутри, так и снаружи.

Процесс цинкования состоит из нескольких этапов. Первый этап по подготовке металлоконструкции. В зависимости от методов оцинкования этапы различаются, но общим можно считать подготовительный: цинк не может вступать в реакцию с металлом, покрытым вторичной окалиной или маслом.

Металлоконструкция перед цинкованием обезжиривается и проходит пескоструйную очистку.

Современная антикоррозионная обработка проводится методами:

• Холодное цинкование;
• Горячее цинкование;
• Термодиффузионное цинкование;
• Гальваника.

Цинкование является наиболее эффективным современным способом защиты металла от коррозии позволяющий увеличить срок эксплуатации любых конструкций до 60 лет. Современный внешний вид изделий оцинкованных позволяет применять их и как индивидуальное изделие.

Компания ДвиМет предлагает оцинкование различных видов продукции, таких как:

• цинкование дорожных ограждении;
• цинкование металлических опор;
• цинкование кронштейнов;
• цинкование колонн;
• цинкование строительных конструкции;
• цинкование труб различных диаметров;
• цинкование отводов;
• цинкование фланцев;
• цинкование листового проката;
• цинкование просечно-вытяжного листа;
• цинкование решеток;
• цинкование лестниц;
• цинкование заборов;
• цинкование металлопроката, и это далеко не окончательный перечень.

По предварительному согласованию с заказчиком Компания ДвиМет проведет цинкование металлоконструкций или металлопроката любым методом.

В строительстве очень важна антикоррозийная обработка, которая позволяет продлить срок службы металла в два, а то и в три раза.

Изделие прошедшее цинкование не только наиболее защищено от ржавчины, но также имеет эстетичный внешний вид, с увеличенным сопротивлением к износу.

Цинкование металла на сегодняшний день признан самым эффективным вариантом защиты от коррозии. Цинковние практически сводит к нулю затраты на преждевременный ремонт или замену конструкций.

Горячее цинкование

Источник: https://www.dvimet.ru/uslugi/cinkovanie.html

Холодное цинкование металла

Теория и практика

В данной статье рассматриваются теоретические основы и преимущества практического использования холодного цинкования, как наиболее эффективного метода (альтернативного горячему цинкованию) для защиты металлоконструкций от коррозии.

Цель статьи: привлечь внимание предприятий организаций, ведомств, отраслевых проектных и научно-исследовательских институтов, эксплуатационников и специалистов к перспективному методу холодного цинкования для более широкого внедрения его в практику антикоррозийной защиты черных металлов.

Суть и преимущества метода

Хорошо известно, что наиболее длительную (до 20-25 лет) защиту стали от коррозии обеспечивают цинковые покрытия. Однако, нанесение их традиционными методами, такими, например, как горячее цинкование или электрохимическое осаждение, на крупногабаритные металлоконструкции технически трудноосуществимо и на практике не используется.

В сравнении с традиционным методом наиболее доступным, дешевым, а иногда и единственно возможным, оказывается метод холодного цинкования металла.

Холодное цинкование — это нанесение на подготовленную поверхность приемами, используемыми в работе с обычными красками, специального цинксодержащего состава, в результате чего образуется покрытие, обладающее теми же антикоррозийными свойствами, что и полученное методом горячего цинкования.

Цинк и его основные свойства

Прежде, чем перейти к описанию имеющихся сегодня на Российском рынке составов для холодного цинкования, необходимо рассмотреть некоторые теоретические основы самого метода, и в частности, те свойства цинка, которые определяют эффективность его применения для антикоррозийной защиты стали.

Цинк — серебристо-белый, в нормальных условиях довольно хрупкий металл плотностью ~ 7.1 г/см3 и температурой плавления около 420 °C. Так же, как и железо, цинк относится к группе металлов повышенной термодинамической нестабильности, имеющей значение электродного потенциала меньше, чем потенциал водородного электрода при pH=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.

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 его от дальнейшего окисления и обуславливает высокую коррозийную стойкость.

В противоположность этому ржавчина, например, не образует сплошной пленки на поверхности железа и между отдельными кристаллами гидратированного оксида трехвалентного железа, 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:

Zn – 2e ↔ Zn2 + H2O + ½O2 + 2e ↔ 2OH¯

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.

Два типа защиты

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.

Протекторный тип защиты более характерен для холодного цинкования, особенно в стадии первоначального формирования покрытия, когда оно еще 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.

механическим причинам нарушается целостность нанесенного покрытия и влага проникает к поверхности стали.

Требования и их реализация

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 с размером частиц 12-15 мкм или не менее 88 % цинка с размером частиц 3-5 мкм.

Более высокие концентрации цинка увеличивают защитное антикоррозийное действие покрытия, а использование атоминизированной (< 5 мкм) цинковой пудры, при прочих равных условиях, способствует повышению адгезии (за счет облегчения междиффузионного взаимодействия цинка и железа), эластичности, снижению пористости покрытия и получению более гладкой (менее шероховатой) поверхности.

Цинкнаполненные (цинкосодержащие) краски, не отвечающие вышеуказанному стандарту, не относятся к составам для холодного цинкования и не образуют электропроводного цинкового покрытия, адекватного по свойствам и срокам эксплуатации с горячеоцинкованному. Цинк, присутствующий в них, выполняет роль специального (в т.ч. цветообразующего) пигмента, усиливающего лишь барьерную (пленочную) защиту за счет своего окисления и «закупоривания пор» в слое краске.

В приведенной таблице рассмотрены основные технические характеристики одноупаковочных органоразбавляемых составов для холодного цинкования производства двух Российских материалов, в т. ч. UR-100 «Жидкий цинк», а также хорошо известной специалистам Бельгийской компании ZINGA METALL. Также указаны основные приемы и рекомендации по предварительной подготовке поверхности и нанесению покрытий.

Одноупаковочные составы для холодного цинкования металлоконструкций

Zinga Компания Zinga Metall  (Бельгия)	UR-100 «Жидкий цинк» («Liquid Zinc») ГОСТ Р 51693-2000 (Россия)	ЦИНОЛ (ТУ 2313-012-12288779-99)  (Россия)
1. Основные требования к подготовке поверхности перед нанесением покрытия
Для обеспечения наилучшего контакта металла с цинком необходимо максимальное удаление с поверхности ржавчины, окалины, старой краски, грязи, пыли и масел (Обезжиривание). Наиболее эффективным способом является абразивно-струйная (пескоструйная, дробеструйная, гидроабразивная) обработка поверхности. Для небольших поверхностей можно использовать ручной или механизированный способ очистки. Оптимальная степень шероховатости поверхности 15-20 мкм. (При тонкослойном нанесении для Zinga и UR-100 достаточно 8-10 мкм). Допускается наличие на поверхности незначительных вкраплений (остатков) плотной ржавчины.
2. Цвет: Серый (серебристо-серый), матовый
3. Характеристика (гранулометрический состав) применяемого цинка в составах для холодного цинкования
Атомизированная цинковая пудра с размером частиц 3-5 мкм	Цинк марки ПЦВД (с размером частиц от менее 4 мкм до более 20 мкм, но не менее 55 % фракции 4-12 мкм.
4. Массовая доля нелетучих веществ в исходном материале (сухой остаток)
80 %	82-85 %	73-78 %
5. Содержание цинка в сухом слое покрытия
96 %	95±0,5 %	95-96 %
6. Рекомендуемая толщина сухого покрытия, обеспечивающая прогнозируемые защитные свойства на срок от 25 до 50 лет в зависимости от условий эксплуатации
80-100 мкм	80-100 мкм	100-120 мкм
7. Расход материала для достижения толщины сухого слоя 40 мкм: ≈ 0.25 кг/м2
8. Высыхание до ст. 3 при t +20±2 °С, и вл. воздуха 70±5 % (после чего можно наносить следующий слой)
1 час	1 час	1 час
9. Исходная вязкость при t +20 °С по ВЗ — 4
60 с	40 – 60 с	16 — 25 с
10. Нанесение:
Температура при нанесении: минимальная -20 °С; рекомендуемая +5 — +40 °С
Максимальная относительная влажность воздуха: 90 %
Допускается нанесение на влажную (без капель и конденсатов) поверхность
11. Методы нанесения:
Составы для холодного цинкования наносятся кистью, валиком, пневматическим или безвоздушным распылением, окунанием. Существенное различие в плотности цинка, с одной стороны и связующего вещества и растворителя с другой, требует перед нанесением и в процессе работы добиваться получения абсолютно однородного состава путем тщательного перемешивания. В противном случае, в сухом слое покрытия может содержаться менее требуемого количества цинка, и оно не будет обеспечивать активную катодную защиту по всей поверхности.
12. Стойкость:
Термостойкость от -40 до +150 °С с кратковременным повышением температуры до +160 °С и выше:
Химстойкость
Высокая, в пределах pH 5-10	Высокая, в пределах pH 5.5-9	Высокая, в пределах pH 6-8.5
Водостойкость – Высокая, в т.ч. для эксплуатации покрытий под водой.
Бензостойкость – убывает в ряду UR-100 — Zinga — ЦИНОЛ.
При необходимости получения покрытий с более высокими показателями по химической и бензостойкости, рекомендуется применять систему покрытия с нанесением поверх цинкового слоя специальных ЛКМ.
13. Совместимость с другими ЛКМ, наносимыми поверх цинкового слоя
С любыми, в т.ч. вододисперсионными ЛКМ, (ограниченно с алкидными, вследствие возможного «омыления» алкидных смол и преждевременного отслаивания поверхностного покрытия). Применение холодного цинкования в качестве предварительного грунтования в сочетании с поверхностными, химически стойкими ЛКМ существенно расширяет области применения метода, особенно в условиях повышенной агрессивности среды, и гарантирует общий срок эксплуатации такой двойной защитной системы, равный сумме сроков эксплуатации каждого из покрытий, умноженный на коэффициент 1.5 — 2.5.
14. Экономика. В сравнении со стоимостью горячего цинкования при получении адекватного по стойкости покрытия и толщине цинкуемых металлоконструкций 6-8 мм (без учета транспортных издержек, связанных с доставкой металлоконструкций к месту горячего цинкования и обратно).
Покрытие Zinga сопоставимо по стоимости с горячеоцинкованным покрытием	Покрытие UR-100 и покрытие ЦИНОЛ дешевле горячеоцинкованного в 4-5 раз

В настоящее время на Российском рынке представлены и другие составы для холодного цинкования, где в качестве связующего используются «жидкое стекло» (цинксиликатные краски), эпоксидные или кремнийорганические смолы.

Однако, одним из факторов, сдерживающих внедрение этих материалов в широкую практику антикоррозийной защиты, является их двух- и даже трехупаковочность: (связующее + порошок цинка + отвердитель), (связующее + порошок цинка) или, в лучшем случае (связующее с цинком + отвердитель).

Помимо этого, возникают определенные сложности, связанные с необходимостью работы с пылящим высокодисперсным цинковым порошком при смешивании компонентов непосредственно на рабочей площадке и применением дополнительных устройств для диспергирования (перемешивания). В этом плане готовые к применению одноупаковочные составы выгодно отличаются от двух- и трехупаковочных.

Еще раз о преимуществах метода

Использование метода холодного цинкования эффективно, как для получения самостоятельного покрытия и предварительного грунтования, так и для межоперационной защиты стали и ремонта ранее оцинкованных поверхностей.

Применение метода имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с горячим цинкованием — это:

• Отсутствие ограничений по размерам цинкуемых поверхностей;
• Возможность производить подготовку поверхности на месте;
• Легкая свариваемость конструкций, покрытых составом для холодного цинкования;
• Возможность на месте оцинковывать сварные швы;
• Простота  ремонта поврежденных (в т.ч. при транспортировке и монтаже) участков цинкового покрытия
• Возможность оцинковывать в широком диапазоне температур от -20 до +40 °С;
• Получение эластичного покрытия, выдерживающего как механическую деформацию, так и термическое расширение и сжатие в широком диапазоне температур;
• Высокая адгезия цинкового покрытия с ЛКМ, в т. ч. с порошковыми красками;
• Возможность оцинковывать собственными силами и любым способом (погружением в состав, кистью, валиком, распылителем).

Уже сегодня перечисленные составы для холодного цинкования металла, как самостоятельно, так и в системах покрытий, успешно используются на практике в России и за ее пределами.

Они служат для защиты от коррозии мостовых сооружений, тоннелей, строительных металлоконструкций, городских столбов освещения, опор ЛЭП, металлических кровель, резервуаров, трубопроводов, арматуры зданий, для антикоррозионной обработки агрегатов и деталей кузовов автомобилей и мн. др.

Пользователи отмечают эффективность метода, его простоту, относительно невысокую стоимость и весьма быструю эксплуатационную окупаемость.

И в заключении необходимо еще раз сказать, что более широкое внедрение в практику современных и перспективных методов антикоррозионной защиты, в частности таких, как — холодное цинкование, позволит резко сократить ущерб, приносимый в результате коррозии металлов, который в промышленно развитых странах достигает 5 % национального дохода.

Источник: https://www.infrahim.ru/sprav/spravochnik/srav/kholodnoe_tsinkovanie_metalla/