Цинкование: виды и свойства

Цинкование: виды и свойства

Стальные детали являются основой создания различных механизмов, технологических устройств, оборудования. Прочность стали позволяет применять такие изделия повсеместно, начиная решением бытовых задач и заканчивая высокотехнологичной космической и авиастроительной промышленностью. Но у стальных сплавов имеется существенный недостаток – подверженность окислению, в результате чего на поверхности металла возникает коррозия. Со временем она разрушает структуру материала, он утрачивает исходные свойства и характеристики. Процесс цинкования позволяет предотвратить развитие коррозии и тем самым продлить эксплуатационный ресурс металлических конструкций и деталей.

Характеристика цинкования

Процедура цинкования представляет собой процесс нанесения защитного покрытия на металлическую поверхность. Для этого основу равномерно покрывают тонким слоем цинка, его толщина варьируется в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации.

Цинк в качестве защиты выбран не случайно. По сравнению со сталью, железом, чугуном он обладает отрицательным потенциалом, потому при нанесении на металл создает электрохимическую антикоррозионную защиту. Помимо этого цинковая обработка поверхности дополнительно:

• упрочняет материал;
• улучшает цвет;
• придает изделиям глянцевый серебристый цвет;
• повышает износостойкость металлических компонентов;
• расширяет возможности эксплуатации.

Применять оцинкованные конструкции можно в условиях повышенной влажности, экстремальных температур и нагрузок. В том числе, в промышленных областях, где есть риск контакта с морской водой, агрессивного воздействия химическими составами.

Свойства цинкования

Характерные отличия процесса нанесения цинка на поверхность состоят в нескольких аспектах:

1. Толщина защитного слоя. Она подбирается на основании размеров изделия и его назначения. Габаритные металлоконструкции для защиты от коррозии и улучшения эксплуатационных свойств покрывают толстым цинковым слоем – до 200 мкм и выше. Высокоточные мелкие детали обрабатывают цинком, распределяя защитное покрытие слоем от 10 мкм и более.
2. Внешний вид оцинкованной детали. Применяемые методы цинкования позволяют выбирать цвет и дополнительные визуальные эффекты при создании защитного покрытия. За счет применения цинка поверхность можно сделать матовой, глянцевой, окрасить в голубой, серый цвет и их оттенки.
3. Прочность удержания на поверхности. Данная характеристика определяется технологией нанесения защитного покрытия. К примеру, существуют такие методы, которые обеспечивают связывание металла основы и наносимого цинка на молекулярном уровне. Соответственно, стойкость такой обработки самая высокая.
4. Равномерность нанесения покрытия. Соблюдение точности толщины цинкования становится важным фактором, когда речь идет о конструкциях сложной конфигурации. К таковым относятся детали с фасками, резьбой, технологическими отверстиями. В остальных случаях толщина покрытия не имеет принципиального значения, потому допускаются незначительные отклонения.
5. Коррозионная стойкость. Данный параметр определяется технологией создания цинкового слоя, толщиной, равномерностью нанесения и силой удержания. Изделия с повышенной коррозионной стойкостью разрабатываются для использования в сложных климатических условиях, а также для ответственных деталей и компонентов, как винт-полукольцо и винт-костыль с метрической резьбой

Виды цинкования

Свойства оцинкованных изделий меняются в зависимости от того, какая технология оцинкования используется при производстве конкретного продукта. Рассмотрим основные промышленные способы нанесения цинка.

Горячее цинкование

Это наиболее распространенная и востребованная технология цинкования. Суть метода состоит в том, что обрабатываемые детали помещают в объемные ванны с расплавленным цинком. Так изделия равномерно покрываются защитным слоем.

К преимуществам методики горячего цинкования относятся:

• экономическая эффективность;
• возможность выпуска крупных объемов продукции;
• универсальность применения, поскольку способ подходит для конструкций различного размера и конфигурации;
• регулируемая толщина покрытия;
• повышенные свойства удержания цинковой защиты за счет создания связей на уровне кристаллической решетки;
• стойкость к механическому износу и коррозии.

Использовать подобную методику допускается далеко не всегда, что объясняется некоторыми недостатками технологии. Самые существенные – это невозможность нанесения тонкой защиты слоем менее 45 мкм, непрезентабельный внешний вид оцинкованных компонентов, а также неравномерное распределение антикоррозионного покрытия. С учетом этих особенностей методом горячего цинкования защищают габаритные и средние по размерам металлоконструкции упрощенной конфигурации.

Холодное цинкование

Нанесение цинка на поверхность холодным способом сравнимо с процедурой окрашивания. Только вместо стандартных красок применяются составы с частицами цинкового порошка. После нанесения, когда поверхность полностью просохнет, на ней образуется тонкий антикоррозионный слой, препятствующий контакту металла с атмосферным кислородом.

Основными преимуществами технологии являются:

• относительная дешевизна и простота процесса, поскольку не нужно предварительно нагревать и расплавлять цинк; 
• универсальность применения, подходит для конструкций даже сложной конфигурации;
• возможность выбора толщины покрытия для получения нужных эксплуатационных свойств детали;
• улучшить внешний вид обработки можно путем последующего окрашивания.

Подобная методика является оптимальной, когда необходимо провести антикоррозионную обработку металлоконструкций в «полевых условиях». Но применение способа ограничивается, когда речь идет о цинковании мелких деталей, поскольку невозможно точно соблюсти равномерность распределения цинковой краски. Также горячее цинкование считается менее долговечным по сравнению с другими техниками противокоррозионной защиты.

Гальваническое цинкование

Метод основан на использовании электрохимической реакции, осуществляется в промышленных условиях. Заготовки заранее погружаются в гальваническую ванну с электролитом. При прохождении тока происходит разрушение цинка, и отрицательно заряженные атомы вещества оседают на поверхности положительно заряженных металлических деталей.

Цинкование металла гальваническим методом характеризуется следующими преимуществами:

1. Покрытие получается эстетически привлекательным.
2. Толщина слоя составляет от 10–20 мкм, потому метод подходит для обработки изделий сложной конфигурации.
3. Защитный слой равномерно покрывает поверхность.

Недостатки у технологии тоже есть. Наиболее значимые – это сниженная стойкость к механическим воздействиям, нагрузкам, коррозии. Подобную методику чаще применяют в декоративных целях для улучшения эстетики изделий.

Термодиффузионное цинкование

Покрытие наносится под воздействием низких температур. Для этого металлические заготовки помещают в среду с порошковым цинком и нагревают до температуры 260–450 градусов. В результате температурного воздействия цинк разрушается до состояния атомов и закрепляется в верхнем слое обрабатываемых деталей. Толщина нанесения колеблется от 20 до 100 мкм, изменять ее можно путем регулировки времени процесса.

Несмотря на преимущества такой технологии, она не позволяет получать детали с повышенными эстетическими свойствами. Также стоимость производства выше, чем цены на цинкование горячим или холодным способом.

Газотермическое цинкование

Металлические заготовки подвергаются воздействию температуры и струи пламени, которое образуется от газовой горелки. К обрабатываемой таким образом поверхности подают мелкодисперсный цинковый порошок или проволока, которые направляются на металл и покрывают его ровным слоев толщиной до 30–50 мкм. Если нужно получить более толстое покрытие, процедуру повторяют несколько раз. Из-за трудоемкости подобная технология применяется редко.

Особенности эксплуатации оцинкованных изделий

Оцинкованные детали защищены от коррозии, но стойкость к влаге и атмосферным воздействиям определяется толщиной цинкового слоя. Это одна из важных характеристик, определяющая выбор изделий. Чтобы продукция прослужила дольше, рекомендуется защищать поверхность от чрезмерных нагрузок и механического воздействия, как при использовании болтов (например, болтов DIN 933 класса прочности 8.8 и класса прочности 10.9 ,болта DIN 933 с полной резьбой) и оцинкованных тросов DIN 3055 . Царапины, сколы на поверхности нарушают целостность покрытия, что приводит к постепенному разрушению внутренней структуры металла под действием внешних факторов. Поэтому нужно регулярно осматривать детали и при необходимости менять.

Технология цинкования становится ключевым фактором покупки металлоизделий. Особенно это важно, если нужно купить крепеж для соединения и монтажа конструкций. Чтобы быть уверенным в надежности продукции, оформляйте заказы в проверенных фирмах, таких как компания Крепко. Помимо обширного каталога стройматериалов интернет-магазин организует доставку по всей России, исполняет заявки в минимально возможные сроки.