Цинкование металла своими руками

Травление ржавчины электролизом. Цинкование электролизом.

Ранее красил я арки алкидныи грунами и красками. Передние арки были не очень ржавые.
Метал зачистить удалось идеально (без раковин). Красил из балончиков. Три года держится.
Проблем нет. А вот задние арки заржавели сильно. Зачистить идеально не удается.
Раковины с ржавчиной остаются. Под лупой их хорошо видно. Максимум через год
вспучивается краска. Цинкарь, преобразователь ржавчины особо не помогает.

Решил применить что то поэфективне. Для этого мне известны: реаактивные грунты,
эпоксидные грунты, цинкование.
Выбрал последнее -травление элктролизом с последующим цинкованием.
Не занималься этим. Поэкперемнтировал. В блоге www.drive2.ru/b/3044887/. Читателей у меня мало.
Тем не менее интерес к этой теме был отмечен. Тема в принципе известная, но редко метод используется.
Были вопросы. Решил поделится опытом с подробным описанием технологии и моего скромного опыта.

Достоинства этого (по моему мнению)
1-Дешево
2-Технология относительно несложная. Легко осуществить в гаражных условиях.
3-Надежно Если не поленится и вытравить все ржавчину, далее зацинковать — ржавчина не появляется
очень долго.
4-Цинковать можно в любую погоду. Дождь, влажно, пасмурно и тп. Зимой в морозы конечно не получится.

Недостатки
1- Трудоемко особенно для больших поверхностей. Трудоемко загрунтовать например весь
капот. Хотя и такое видел. Для небольших зон — то что надо.
2- Достаточно долго идет процесс травления ржавчины. Частично эту проблему решил
чередованием механической очистки и травлением.

Процес предполагает два этапа. 1 этап самый сложный -травление. 2 этап цинкование.
Электрическая схема одна и таже. Минус акумулятора через лампу соединяем на кузов
автомобиля. Минус на кузов. Плюс на электрод. Растворы, лампы и электроды разные для каждого этапа.
Вместо аккумулятора можно использовать зарядное устройство.
Лампу используем, во первых для предотвращения короткого замыкания. Во вторых для
ограничения тока. По яркости лампы также можно определять примерно величину тока.
При травлении ток чем больше тем быстрее. А вот при цинковании более 1 ампера ток не
желателен. Иначе цинк ложится быстро, хлопьями. Слой получается рыхлый.
Электроды обматываем тряпкой, так чтобы между кузовом и электродом не было КЗ.

Материалы для первого этапа травление кальцинированой содой.
Раствор: Кальцинированая сода. Продается во всех хозяйственных магазинах.
16 рублей 500 грамм Ложки на стакан воды хватает. Растворяется не очень хорошо.
Примерный расход 100 грам раствора на 5 квадраных сантиметров
Раствора больше мимо льется чем используется в реакции.
Видел на сайте, что в качестве раствора использовали «Крот».

Электрод: Нержавеющая сталь Я взял нержавеющую ложку. В принципе можно использовать
обычную сталь.
Лампа: Н4 50 W Максимальный расчетный ток 5 ампер. Можно в принципе взять что то помощней на 10 ампер
Процесс пойде быстрее.

Материалы для второго этапа цинкование
Раствор: Паяльная кислона. Продается там где продают паяльники. 50 мл 30 руб.
50 мл хватит по моему опыту на 10 кв см И даже больше. Смотря как лить.
Видел на сайте, что в качестве раствора используют цинкарь.
Можно использовать травленную цинком соляную или серную кислоту.
Лутше соляную.

Электрод: Цинк. Где взять? Я брал из старых использованых солевых батареек.
Как понять что батарейки солевая (Корпус цинковый)
==САМЫЙ ПРОСТОЙ СПОСОБ Солевая батарека (цинковый корпус) не магнитятся Проверить магнитои можно
==По обозначению на батарейке
Первая буква
Если «L», то перед вами щелочная батарейка,
если «S» — то серебряно-цинковая,
если «С» — то литиевая,
если этой буквы нет — то солевая.
Вторя буква (а может получится первая о буква)
«R» — обозначает цилиндрическую форму элемента,
«F» — плоскую.
Если перед буквенным обозначением стоит цифра, то она обозначает количество параллельно соединенных
элементов в батарее.
Например, 6F22 обозначает солевую батарейку типа «Крона», состоящую их шести 1,5-вольтовых элементов.
Число в конце строки обозначает размеры элемента, а конкретнее — его радиус.
==Температура плавления цинка 474 градуса Если отрезать стружку от корпуса батарейки
и нагреть зажигалкой -расплавится
==Цинк мягче стали Режется обычными канцелярскими ножницами
Лампа: Р21 Максимальный расчетный ток 1.75 ампер.

Далее описываю сами процесы травления и цинкования.
Очишаем механически краску и ржавчину.

Технология травления ржавчины

Макаем конец электрода с тряпкой (нержавеющую ложку) в растворе кальцинированой соде и водим
по кузову. Можно просто держать на одном месте. Можно бильевой прищепкой прижать к кузову и
только подливат на тряпку раствор.
ВАЖНО! Для ускорения процесса необходимо чередовать процесс травления и механической очистки
грязи (ржавчины и продуктов разложения ржавчины).
И так травим от 10 секунд до 1 минуты (Можно и больше)
Далее дрелью с диском-карчеикой механически затиреем протравленое место. До этого раствор с поверхности
не вытираем.
На поверхности появляется размазаная гряью. Ее стираем чистой тряпкой.
Повторяем этот процес. Обычно не более десяти раз. Смотря какая глубина раковин.

С каждым разом грязи становится все меньше и меньше. Когда эта гряз не появляется процесс заканчиваем.
Отсутсвие грязи говорит о том что либо ржавчину все сьело. Либо она так глубоко в раковинах что от
туда она не вымывается. В любом случае далее травить практически бесполезно.
В конце промываю струей воды все поверхность. Обеэжириваю.

Технология цынкования
Подключаю лампу Р21
Беру электрод из цинка. Смачиваю трябку прямо из тюбика пяльной кислотой.
И вожу по поверхности. Важно! Останавливать на месте электрод не льзя. Иначе волосья тряпки
прилипают к поверхности. Цынкуется быстро. Около минуты на 1 кв см
Далее нетрализую кислоту раствором пишевой соды. Кисточкой намазываю. Шипит.
После смываю струей воды.
Все! Далее можно переходить к покраске.

На фотке неворуженным взглядом все выглядит достаточно прилично, по сравнению с тем что было.
Но если под лупой посмотреть наиболе ржавое место справо видим что остались незацикованные раковины.

Надо было мне потравить подольше. Лоханулся. Можно попробовать травить уже оцинкованную повержность.
Кальцинированая сода не трогает не железо не цинк.
Я понимаю что вариант безнадежный. Арку надо переваривать. Но для экперименов она подошла.
Через год или два переварю.
Я сейчас наверное просто реактивном грунтом покрою.

Другие примеры

Травил я багажник, местами. Жаль, фоток не делал. Были раковины глубже. Все вытравилось.
Там сквозных дыр не было. Только поверхность заржавела. Можно поверить на слово.

В процессе, во круг меня ходили любопытные. Одному любопытному, по его просьбе зацинковал
небольшое пятно на кузове. Грунтом и краской не покрывали. За месяц, а у нас дожди, ржавчина
не появилась. Но не занцинкованых раковон под лупой у него не было. Тщательней протравили.

Будут фотки других примеров. Догружу их.
2016-06-18 18:13 Двери кусок зацинковал. Покрыл реактивным грунтом

Технология выполнения цинкования в домашних условиях

Метод цинкования – один из самых распространенных для создания надежной защиты для металла от коррозии. Он отличается простотой и дешевизной. Поэтому такой способ обработки можно выполнять в домашних условиях, для чего необходимо лишь соблюдать определенные условия.

Цинкование как распространенный способ коррозийной защиты металлов

При создании качественных и долговечных металлических покрытий чаще всего применяют именно технологию цинкования. Это объясняется невысокой стоимостью расходных материалов и отличным результатом. Само цинкование происходит по простейшей технологии. Для ее осуществления не нужны дополнительные расходы и много усилий, что позволяет проводить подобную обработку в домашних условиях.

Цинковое покрытие формируется в результате того, что цинк вступает в реакцию окисления с кислородом, находящимся в составе воздуха. В последующем на поверхности обрабатываемого металла образуется прочная защитная пленка, которая ограждает его от негативного воздействия внешней среды.

Цинк является более активным металлом, чем железо или сталь. Поэтому он в первую очередь взаимодействует с кислородом и водой, предотвращая коррозию. Даже если на поверхности изделий из металла присутствует хоть часть покрытия, оно защищает его от разрушения.

Проведение цинкования в домашних условиях

Технологический процесс цинкования подразумевает под собой осаждение катионов металла на аноде. Подобная химическая реакция протекает в ванне с электролитом при воздействии электрического тока.

Где найти электролит

В качестве электролита можно использовать любой раствор солей цинка. Самыми популярными и легкодоступными считаются хлорид цинка и соляная кислота. Также электролит с необходимыми свойствами можно получить методом травления цинка в серной кислоте. Эту реакцию следует проводить очень осторожно. Она сопровождается выделением большого количества тепловой энергии и взрывоопасного водорода.

Как получить цинк

Для цинкования в домашних условиях необходимо подготовить цинк, который можно получить следующими способами:

  • используя обычные солевые батарейки;
  • плавкие предохранители времен Советского Союза;
  • любые детали с цинковым покрытием;
  • чистый металл, который можно найти в соответствующих магазинах, где продаются химические реактивы.

Подготовка к выполнению процедуры

Для создания качественного металлического покрытия следует выполнить несколько подготовительных операций:

  • подготавливают гальваническую ванну. Ее роль может выполнять любая стеклянная или пластиковая тара;
  • устанавливают штативы для анода и катода;
  • электролит не должен содержать в составе нерастворенные кристаллы соли, для чего дополнительно вводят дистиллированную воду;
  • роль анода выполняет цинковая пластина. Чем больше ее площадь, тем качественнее получится покрытие;
  • к аноду присоединяется плюс от источника питания. Данных элементов при желании может быть несколько;
  • к катоду присоединяется минус. На его поверхности будут осаждаться частицы цинка;
  • катод должен быть очищен от ржавчины и любых загрязнений. Перед обработкой его дополнительно окунают в раствор кислоты;
  • катод должен находиться на одном расстоянии от анода, чтобы получилось равномерное покрытие со всех сторон;
  • в качестве источника питания применяют любой аккумулятор или блок питания с постоянным током на выходе;
  • чем больше сила тока и вольтаж, тем быстрее будет происходить реакция и тем рыхлее получится защитная пленка;
  • при использовании автомобильного аккумулятора в цепь включают лампочку накаливания до 20 Вт для снижения силы тока.

Технология создания цинковой пленки

Для создания качественного защитного покрытия на поверхности металла после проведенных подготовительных операций источник тока подключают к сети, а катод окунают в гальваническую ванну. Данный процесс должен проходить без бурного кипения. Если такое наблюдается, можно заподозрить слишком большую силу тока в системе. Чтобы снизить ее, в электрическую цепь присоединяют несколько дополнительных потребителей.

Читайте также  Кованые калитки своими руками

Постепенно на поверхности катода будет формироваться металлическое покрытие. Чем дольше протекает этот процесс, тем больше будет толщина защитного слоя на металле.

Популярные методы

Существует много эффективных химических способов выполнения цинкования, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В любом случае созданное покрытие будет служить долго, если не подвергать его механическим воздействиям и правильно выбрать толщину защитного слоя с учетом особенностей эксплуатации изделий.

Горячий метод

Данный способ цинкования является одним из самых эффективных. После проведения подобной обработки удается создать надежное покрытие, которое надолго остается на поверхности металлических изделий. Недостатком горячего метода является его вредность для окружающей среды.

Для выполнения данной обработки необходимо придерживаться следующей технологии:

  • подготовка. Поверхность металла обезжиривают, проводят травление;
  • после выполнения подготовительных процедур деталь промывают и высушивают;
  • изделий из металла опускают в емкость с цинковым раствором.

Такой метод цинкования не подходит для обработки больших по площади деталей и требует определенной подготовки, поиска подходящих емкостей.

Холодный метод

Данный метод обработки подразумевает окраску металлоизделий специальными смесями. Они содержат в составе цинк, что позволяет в кратчайшие сроки сформировать на поверхности надежное покрытие. Наносят такую краску обычным способом – валиком, кистью, краскопультом. Такой метод обработки идеален для деталей, которые невозможно покрыть защитным слоем обычным горячим цинкованием.

Гальваническое цинкование

Такое цинкование в домашних условиях проводится с применением электрохимических воздействий на металл. При его выполнении на поверхности металла образуется тонкая защитная пленка, которая эффективно защищает металл от внешнего негативного воздействия.

Для обработки изделие помещают в специальную емкость, где находится цинковая пластина. После этого подводится электричество. Именно оно переносит частицы цинка с пластин на поверхность обрабатываемых изделий.

Основным недостатком данного метода называют его дороговизну. Также в процессе обработки металла остаются опасные яды, которые требуют специальной утилизации.

Термодиффузионное цинкование

При выполнении термодиффузионного цинкования создается среда, которая характеризуется наличием высоких температурных показателей. Примерно при +2600°С цинк расщепляется на мелкие частицы, которые оседают на поверхности металлических изделий. Основным преимуществом данного метода цинкования является то, что в результате его выполнения образуется особенно толстый защитный слой.

Процесс нанесения защитного покрытия на изделия из металла осуществляется в специальной камере закрытого типа. Вначале на поверхность детали наносится порошковый цинк, после чего она подвергается нагреву. Данная технология применяется исключительно в промышленных условиях. Дома ее использовать очень сложно, дорого и небезопасно.

Преимуществом термодиффузионного цинкования называют его безопасность для окружающей среды. Создаваемое покрытие имеет значительную толщину, что обеспечивает отличные защитные качества.

Газотермическое цинкование

Нанесение цинка осуществляется при помощи интенсивного газового потока. После выполнения подобной обработки поверхность обязательно окрашивают. Несмотря на особенности подобной технологии, она обеспечивает высокое качество и долгий срок службы обрабатываемых деталей.

Видео по теме: Цинкование металла в домашних условиях

Цинкование металла в домашних условиях: методы и технология

Коррозия – это разрушение целостности верхнего слоя любого металлического материала, а затем, если не предупредить ее развитие, то и более глубокие структуры. В промышленности создали метод, который позволяет покрыть изделия защитной пленкой. Она спасает от проникновения влаги, а также от сильного воздействия кислорода. Таким образом, не происходят вредные реакции. В статье мы расскажем о горячем цинковании металла в домашних условиях своими руками.

Общие сведения

Оцинковка – процесс покрытия поверхности металлической детали или целой конструкции определенными веществами, которые защищают ее от внешних разрушающих сил (не физических, а только химических). В основу вещества добавляют цинк. Именно он обладает вышеперечисленными свойствами. Отсюда и название технологии. Достоинства обработанных изделий:

  • повышенная прочность, однако, это не спасет от удара;
  • меньшая восприимчивость к температурным перепадам;
  • агрессивные вещества (химикаты, моющие средства, растворители) не причиняют большого вреда;
  • продленный эксплуатационный период без потери качеств;
  • анет окисления и ржавления.

Видео: Гаражное цинкование

Процесс обработки цинком

Он востребован во всем мире и применяется на крупносерийном и мелкосерийных производствах, а также многие люди, желающие продлить срок годности купленной продукции, пытаются сами создать специализированный раствор, чтобы им покрыть все необходимые поверхности. Делается это в первую очередь для того, чтобы сделать барьер между металлом и кислородом. Именно он окисляет верхний слой, что впоследствии приводит к появлению ржавчины. Процедура может быть горячая или холодная, о способах поговорим ниже. Но в целом она низкозатратная из-за простоты работы, а также благодаря невысокой себестоимости химического вещества.

Для чего на сталь наносят слой цинка

При эксплуатации в повышенной влажности воздуха (например, любой автомобиль) происходят первые коррозийные этапы. Оцинкованное покрытие может предотвратить это. Объяснение следующее: элемент в растворе, которым покрывается поверхность, создает со стальным изделием гальваническую пару, среди которой доминирующее значение будет у первого вещества, так как отрицательных электронов в заряде у него больше. При химических процессах окисления (реакция все же происходит) страдает этот верхний слой, но никак не сама сталь, фактически пропитка берет удар на себя. Но так как любая защита имеет тенденцию к разрушению, то и у оцинковки есть срок годности. Занимает он продолжительное время. А если и будет небольшая брешь, то при соприкосновении с водой произойдет еще одна реакция, где на ее месте появиться гидроксид цинка, который выполняет те же барьерные функции. Кроме барьера от взаимодействия с влагой и воздухом, раствор защищает от электрохимического влияния.

Видео: Оцинковка в домашних условиях

Технология цинкования металла

Полное покрытие раствором возможно в условиях наличия емкости и оборудования, построенного из такого материала, который противостоит агрессивной среде. Процедура происходит в несколько этапов:

  • Подготовка. Поверхность полностью очищается, обрабатывается, снимается весь жир и другие пятна, при необходимости производится зачистка или шлифование до ровной плоскости. Затем поверхностный слой удаляется путем травления (посредством электролиза или кислой среды – серной кислоты). От этих манипуляций на верхней части детали образуется пленочка из оксидов. Она отлично соединяется с цинком. Затем нужно качественно высушить заготовку.
  • Нанесение цинкового покрытия на металл. Сплав расплавляют до однородного жидкого состояния, нагревая его до температуры в 450 градусов (что немного выше его удельной теплоты плавления). Затем в эту емкость-бассейн погружают изделие. Вытаскивать его можно исключительно после того, как вы убедитесь, что все даже мельчайшие отверстия, углы, щели были обработаны. Так как в обратном случае разрушение начнется именно с них.
  • Сушка. Воздействие теплым или холодным воздухом не рекомендуется. Лучше всего, если заготовка будет высыхать в комнате.

Так как оцинковать металл в домашних условиях своими руками можно только при наличии специальной ванны, которая должна иметь возможность быстрого подключения тока, то разделим их на:

  • крупногабаритные;
  • среднегабаритные;
  • малогабаритные.

Как ржавеет

Ржавление складывается из трех воздействий: воздуха, воды и агрессивных сред. При этом они вступают в химические реакции, разрушая целостность молекулярных связей. В результате появляются сначала небольшие, глазом незаметные дырочки, что может выглядеть как шершавость, а затем образуются отверстия. При этом нужно различать окисление – это начальный этап на верхних слоях, и коррозию, то есть более серьезные нарушения в структуре, появление дыр. Чем сильнее влага и больше агрессоров, тем быстрее происходит процесс, это предотвратит только цинкование металла в домашних или промышленных условиях. Рассмотрим достоинства применения метода.

Плюсы

  • Ровная поверхность, отсутствие шероховатость, блеск даже без верхнего покрытия.
  • Длительной период эксплуатации.
  • Долгое время не будет ржавления.
  • Простота обработки таким способом – он не требует трудного оборудования, сильного электрического напряжения или дорогостоящих компонентов.

Но при этом необходимо помнить, что вдыхание паров цинка или попадание вещества в организм другим приемом может привести к отравлению. Поэтому нельзя нагревать питьевую воду в оцинкованных ведрах (переносить можно, но только не повышая температурный режим) или производить другие манипуляции с пищей (для себя или животных), при этом нагревая изделие.

Видео: Оцинковка своими руками

Виды и способы цинкования металла

Эффективность будет обусловлена таким понятием как адгезия, то есть способностью цинкового покрытия прикрепиться к верхнему металлическому слою. Не каждый материал имеет возможность адгезировать с цинком, поэтому для различных сплавов применяют разные процедуры. Также выбор зависит от:

  • способов эксплуатации;
  • требуемых защитных свойств;
  • толщины сформированного слоя.

Рассмотрим подробнее варианты.

Холодный способ

За последнее десятилетие это стало инновационной разработкой, потому что дало возможность получать высококачественный результат без дополнительных финансовых затрат. Отсутствие необходимости дорогостоящего оборудования привело к тому, что можно сделать оцинковку деталей из металла в домашних условиях своими руками – цинкование будет проходить холодным методом. Это стало возможно, когда изобрели «Цинконол». Это раствор, красящее вещество, которое содержит более 90 процентов цинка. А оставшиеся части содержат ингредиенты, отвечающие за то, что он останется до нанесения в жидком состоянии, а затем достаточно скоро схватится. Красить элементы можно вручную – кисточкой, валиком, краскопультом. Последний – оптимальный вариант, когда нужно защитить от ржавления статичные конструкции, которые сложно или невозможно снять. Часто «Цинконол» применяют в автосервисах при восстановительных работах с кузовом. Результаты покрытия цинком в домашних условиях будут хорошими, единственное отличие – недостаточная устойчивость к механическим воздействиям, но их можно компенсировать слоем краски.

Горячая оцинковка

Это самый старый способ, он же является наиболее эффективным. Его этапы мы рассматривали выше, основная задача – расплавить вещество и погрузить в него металлоконструкцию. Достигаются наивысшие технические качества, но используется метод реже, чем холодный. Это объясняется негативным воздействием на окружающую среду. Еще один недостаток – чтобы полностью обрабатывать неразъемные конструкции большого размера требуется очень массивная ванна, а также много сырья. Но большинство линий электропередач покрыты именно таким старым приемом.

Видео по теме:

Гальваническое цинкование металла электролизом – невозможно в домашних условиях

Плюсы – высокая точность, до начала процедуры вы уже точно знаете, какая толщина будет у образуемого слоя. Еще одно достоинство – это привлекательный внешний вид изделия, исключительная гладкость. Нет пузырьков воздуха или прочих посторонних помех. Сталь и цинк соединяются на уровне молекул, так что адгезия у них полная, можно говорить даже о диффузии материалов. Происходит процедура так. Ванна наполняется электролитом. В раствор, хорошо проводящий ток, помещается конструкция. Подключается электричество. Здесь важно точно выбрать напряжение и длительность сеанса.

Читайте также  Холодное цинкование металла технология

Термодиффузионная оцинковка

Сокращенно – ТДЦ. Трудная в исполнении, возможная только в производственных цехах, операция. В замкнутый бокс помещают заготовку. Рядом располагают цинк в сухом состоянии. Нагревают помещение до 2600 градусов. При повышенной температуре происходит изменение агрегатного состояния вещества (из твердого в парообразное), и пары оседают на стенках изделия слоем более 15 мкм, что больше, чем при других способах.

Как покрыть цинком металл газотермическим методом

Основной прием – напыление. То есть смесь, которой нужно обработать поверхность, растворяется в другом газообразном веществе так, что вместе с ним наносится на заготовку. Частицы ударяются на большой скорости и как бы «налипают» на наружную сторону. При этом, так как это все делается неравномерно и быстро, не появляется гладкий и ровный слой. Он, наоборот, скорее напоминает чешую и состоит из небольших неровностей, ощутимых для прикосновения. По этой причине обязательно нужно сверху покрасить деталь. Это хороший вариант, сохраняющий свои основные защитные свойства, но применяется в основном тогда, когда нет возможности использовать горячую оцинковку или электролиз.

Таблица 1. Сравнение цинка с другими металлами

Свойства металлов Медь Никель Свинец Олово Цинк
Плотность, г/см3 8,93 8,9 11,37 7,29 7,1
Температура
плавления, С 1084 1455 327 231 419
кипения, С 2360 3075 1755 2270 906
Твердость по Бринеллю, кг/мм2 36,8 95 3 5 35
Теплопроводность, кал/см.сек, град 0,94 0,14 0,08 0,15 0,27

Таблица 2. Сравнение цинка с цветными металлами

Свойства металлов Медь Никель Свинец Олово Цинк
Плотность, г/см3 8,93 8,9 11,37 7,29 7,1
Температура
плавления, С 1084 1455 327 231 419
кипения, С 2360 3075 1755 2270 906
Твердость по Бринеллю, кг/мм2 36,8 95 3 5 35
Теплопроводность, кал/см.сек, град 0,94 0,14 0,08 0,15 0,27

Заключение и видео

В статье мы рассказали, как покрыть цинком железо в домашних условиях, а также в промышленных цехах, особенности метода и технологии. Если вы не уверены, что соблюдены все меры безопасности, то не стоит делать оцинковку своими руками, так как пары вещества могут негативно повлиять на ваше здоровье.

Видео: Технология цинкования

Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с нашими менеджерами по телефонам 8 (908) 135-59-82; (473) 239-65-79; 8 (800) 707-53-38. Они ответят на все ваши вопросы.

Цинкование в домашних условиях – доступный способ защиты металлов

Покрытие изделий из металла цинком – наиболее простой, распространенный и дешевый метод защиты от коррозии. Цинкование в домашних условиях характеризуется легкой и доступной технологией.

1 Цинкование как способ коррозийной защиты металлов

В мировой практике из антикоррозийных металлических покрытий наиболее широко применяют цинковые. Это обусловлено относительно небольшой стоимостью цинка и достаточно высокой эффективностью получаемой защиты от внешней среды. В тоже время, технологический процесс нанесения покрытия, называемый цинкование, характеризуется низкими затратами. В атмосфере цинк взаимодействует с кислородом, в результате чего на его поверхности образуется тонкая оксидная пленка, предохраняющая защищаемый металл от губительных воздействий внешней среды. Способов цинкования металлических деталей несколько:

  • горячий;
  • газо-термическое напыление;
  • термодиффузионный;
  • холодный;
  • гальванический.

Выбирают метод цинкования, исходя из условий последующего использования изделия и желаемых свойств защитного слоя. Для одной детали может применяться несколько видов покрытия. Чтобы результат был качественным во всех случаях, важен правильный подбор толщины покрытия из цинка, зависящий от температуры и времени процесса. Следует помнить, что оцинкованная металлическая деталь не должна подвергаться каким-либо механическим воздействиям.

2 Технологии различных методов цинкования

Горячее – покрытия наносят погружением в емкость с расплавленным цинком, температуру которого поддерживают в интервале 460–4800 °С. Горячецинковые покрытия по долговечности, качеству – одни из лучших, а по объему производства находятся на 2 месте. Технологический процесс энергозатратен и сложен в плане обеспечения экологической безопасности, что обусловлено использованием химических способов подготовки поверхности и наличием расплавленного цинка.

Газо-термическое напыление – порошкообразный или проволочный цинк расплавляют и напыляют в газовом потоке на металл обрабатываемой детали. Этот метод оптимален для антикоррозионной защиты крупногабаритных металлических конструкций, которые не умещаются в гальваническую или с расплавом цинка ванну. Частицы расплавленного цинка ударяются о поверхность изделия и, деформируясь, образуют пористое («чешуйчатое») покрытие, которое, как правило, требует обработки порозаполнителем (лакокрасочным материалом). Комбинированное покрытие не теряет защитных качеств в различных средах (атмосфера, вода морская и пресная) 30 лет и более.

Термодиффузионное (шерардизация) – цинковое покрытие получают за счет проникновения атомов цинка в железную подложку с образованием железноцинкового сплава, имеющего сложную структуру. Эффект достигается благодаря тому, что атомы цинка при температурах свыше 2600 °С переходят в паровую фазу. Процесс проводят в замкнутом объеме муфелей или реторт, заполненных обрабатываемыми деталями и порошковой цинкосодержащей смесью. Технологию используют, когда необходимо получить слой цинка толще 15 мкм (обычно 25–110 мкм). Метод экологически безопасен. Покрытие беспористое, с высокой адгезией, защитная способность выше, чем у полученного гальваническим методом в 3–5 раз, и сопоставима со стойкостью горячецинкового.

Гальваническое – обеспечивает создание очень гладкого и точного покрытия, которое наносят при электрохимическом воздействии. Метод применим не только для электропроводящих материалов, но также и для неэлектропроводящих. Получаемое покрытие равномерное, точного размера, декоративного вида, блестящее, толщина, как правило, не превышает 20–30 мкм. Технология – цинковые пластины и обрабатываемую конструкцию погружают в резервуар с электролитом, а затем подключают к источнику постоянного тока. В процессе электролиза анод из цинка растворяется, а его молекулы оседают на поверхности изделия. Электрохимический метод связан с образованием опасных отходов.

Холодное – окраска изделий из металла грунтами, насыщенными высокодисперсным порошкообразным цинком (в готовом покрытии содержится 89–93 % цинка). Метод отличается высокой технологичностью, является самым простым, в настоящее время широко распространен. Очень эффективен для изделий, конструкций, которые нельзя обработать иным способом – закрепленные линии передач, трубы, элементы нефтяной аппаратуры, железнодорожных путей, дорожных ограждений, фурнитуры для мебели и прочие стационарные, неподвижные, труднодоступные объекты. «Холодное» покрытие может прослужить дольше, чем «горячее», в 3–4 раза. Недостатки – относительно низкая стойкость к различным механическим воздействиям и высокие требования к санитарно-гигиеническим условиям работы маляров из-за применения органических растворителей.

Все приведенные методы применяются в промышленных масштабах. Последние 2 можно реализовать самостоятельно с соблюдением необходимых мер безопасности.

3 Гальваническое цинкование в домашних условиях

Цинкование в домашних условиях – процедура, требующая большой точности и аккуратности. Источником тока может служить зарядное устройство на 2–6 А, 6–12 В или автомобильный аккумулятор. Для изготовления электролита, теоретически, можно использовать любую соль, способную растворяться в воде. Однако на практике проще сделать раствор соли цинка. Его состав:

  • 200 г сернокислого цинка;
  • 50 г сернокислого аммония или магния;
  • 15 г уксуснокислого натрия;
  • 1 л воды.

Можно воспользоваться аккумуляторным электролитом (водный раствор серной кислоты), в который необходимо поместить цинк. Когда реакция прекратится, кислота преобразуется в соль, а цинк останется. Если раствор кислоты окажется чрезмерно концентрированным, то на дне появится осадок (кристаллический сульфат цинка). Раствор в этом случае слегка разбавляют водой. Важно помнить, что электролит – опасный яд, с которым следует работать крайне осторожно и в защитной одежде. Помещение, где ведутся работы, должно хорошо проветриваться.

Подбирают посуду из винипласта или стекла. Когда деталь небольшая, то подойдет даже литровая банка. Предусматривают возможность прикрепления на ней изделия и электрода из цинка. Электролит процеживают и заливают в емкость. Деталь, предназначенную для цинкования, необходимо тщательно очистить и обезжирить. Сделать это надо как можно лучше, чтобы цинк лег ровно и прочно. Затем деталь на 2–10 секунд опускают в раствор, после чего сразу промывают под проточной водой. Эту процедуру называют химическим активированием. После этого приступают к анодированию изделия.

Цинковый электрод изготавливают из куска цинка, для чего в нем просверливают отверстие и подвешивают его на медной проволоке. Электрод должен соответствовать следующим требованиям:

  • площадь поверхности сопоставима с площадью изделия;
  • форма плоская и удобная для размещения в емкости.

Для подключения к источнику питания используют медные провода. Минус подводят к детали, а плюс к цинковому электроду, который «растворится», а на изделии образуется слой цинка. Время обработки – 10–40 минут.

4 Параметры домашнего гальванического цинкования

Самым сложным в работе является подбор режима цинкования. От него зависит качество покрытия детали. На нее либо осядет цинковый порошок, беспрепятственно удаляемый тряпкой, или прочный слой, который долго прослужит.

Факторы, определяющие добротность покрытия:

  1. Плотность тока – величина силы тока, поделенная на площадь поверхности изделия. Должна быть 0,5–10 А на 1 квадратный дециметр (оптимально 1,5 А/дм 2 ). Регулятором напряжения добиваются не слишком бурного протекания реакции. Если с поверхности изделия пузырьки будут идти чрезмерно активно, то покрытие получится неровным и слабым.
  2. Температура электролита должна быть комнатной (18–25 °С).
  3. Плотность электролита – варьируется в широком диапазоне (от нуля и до величины растворимости солей цинка).
  4. Геометрия изделия – у детали сложной формы, в зависимости от удаления различных ее фрагментов от цинкового электрода, может быть существенная разница в толщине покрытия разных участков (слабое покрытие в углублениях, а на острой кромке образуются наросты).

Исходя из выше описанного, целесообразно расстояние до электрода увеличить, использовать 2 цинковых анода, деталь покрутить, поэкспериментировать. Цинкование возможно проводить в 2 или 3 слоя с сопутствующим удалением образовавшихся наростов.

5 Холодное цинкование своими руками

Холодное цинкование – нанесение покрытия в виде краски. В этой формулировке заложен основной смысл используемого материала – это не краска, содержащая цинк, а именно этот металл в виде краски.

Для холодного цинкования на рынке можно найти большое множество материалов от различных производителей. У многих составов иногда основные характеристики (содержание цинка, к примеру) варьируются в широких пределах. Соответственно, эффективность их применения тоже может меняться. Некоторые составы очень требовательны к качеству подготовки поверхности металла, у других недостаточная сила адгезии с деталью, и они легко отслаиваются, какие-то обладают низкой эластичностью и покрываются паутиной трещин, есть такие, которым нужен фирменный растворитель, для нанесения ряда материалов требуется специальное оборудование, бывают не совместимые с финишными покрытиями.

Читайте также  Профильная труба из оцинкованной стали

Все предлагаемые материалы включают два компонента, поставляемых в отдельных упаковках – цинковый порошок и связующий жидкий компонент. Перед применением оба вещества смешивают согласно нормативам, указанным в документах на краску. Пропорции «порошок»-«связующее» бывают от 1:1 до 3:1. Средство наносят при температуре 5–40 °С и влажности воздуха 30–98 %. Во время работ и после их проведения помещение тщательно проветривают. Необходимо использовать средства индивидуальной защиты.

Хорошо зарекомендовал себя российский материал Гальванол, обладающий оптимальными характеристиками:

  • содержание мелкодисперсной химически чистой цинковой пудры 96 %;
  • быстро сохнет – до нанесения следующего слоя требуется выждать 30 минут;
  • можно наносить любым способом (погружением, валиком, кистью, краскопультом и так далее);
  • можно окрашивать любыми ЛКМ, возможно нанесение полимерных покрытий;
  • допустимо нанесение на ржавчину;
  • возможно наносить на влажный металл и при отрицательных (до -35 °С) температурах;
  • растворим доступными растворителями (ксилол, сольвент).

Гальванол настолько технологичен и прост в нанесении, что позволяет высокоэффективно защищать чугун, сталь и железо даже в обычных домашних условиях.

6 Основные требования к холодному цинкованию дома

Важная составляющая холодного цинкования металла – жидкий цинк предварительно перемешивают. Из-за большой плотности составы сильно раcслаиваются и непосредственно перед использованием их необходимо тщательно перемешать до получения однородной массы, жидкости. Кроме того, чем качественней подготовлен к нанесению покрытия металл, тем долговечней будет защитный цинковый слой. Поэтому лучше всего произвести механическую зачистку детали с последующим обезжириванием.

Оцинковка, нанесенная на такое изделие в 2 слоя, прослужит минимум 10 лет. Очередной слой делают всего через 30 минут после предыдущего. Перед нанесением финишных покрытий и ЛКМ необходимо выдержать 24 часа (чтобы остатки растворителя полностью улетучились). Холодное цинкование, своими руками проведенное с соблюдением технологии и инструкции по применению состава, по качеству и надежности не уступает фабричному исполнению.

Цинкование металла своими руками и технологии оцинковки

Оцинковка металла — один из распространенных способов его защиты от появления и развития коррозии, повышающих его эксплуатационные качества и значительно увеличивающих срок эксплуатации.

Под оцинковкой понимается нанесение на поверхность металла покрытия, на 95 процентов состоящего из цинка. Цинкование выполняется различными способами, каждая технология имеет свои преимущества и недостатки.

  • Общие сведения и назначение
  • Способы цинкования металла
    • Способ горячей оцинковки
    • Холодное цинкование стали
    • Гальванический метод оцинковки
    • Технология термодиффузионного цинкования
    • Газотермическое напыление
  • Оцинковка своими руками

Общие сведения и назначение

Стальные изделия подвержены коррозии, особенно если речь идет о применении в условиях высокой влажности. Оцинкованная стальная деталь надежно защищена от коррозии. Покрытие вместе с металлом образует гальваническую пару, где цинк по сравнению со сталью имеет большую степень электроотрицательного заряда. Соответственно, коррозии подвергается цинк, а реакции стали практически отсутствуют. Антикоррозийная защита металла будет держаться, пока цинковое покрытие не разрушится.

Существует несколько технологий цинкования. Некоторые технологии допускают оцинковку своими руками с получением приемлемого по качеству результата.

Способы цинкования металла

Существуют следующие способы цинкования металла:

  • холодный;
  • горячий;
  • гальванический;
  • термодиффузионный;
  • газотермический.

Выбирать тот или иной метод для цинкования стальных деталей или конструкций нужно в зависимости от условий применения и характеристик защитного слоя. Независимо от применяемой технологии оцинковки нужно определиться с толщиной защитного слоя. Она зависит от таких параметров, как период воздействия рабочей среды на металл и температура обработки.

При применении стальных конструкций, на поверхность которых нанесен слой цинка, нужно помнить, что их нельзя подвергать сильным механическим воздействиям, поскольку защитное покрытие из металла отличается высокой хрупкостью и может разрушиться.

Рассмотрим разные виды цинкования металла.

Способ горячей оцинковки

Горячее цинкование металла позволяет добиться максимального качества изделий и обеспечить их долговечность. Этот метод имеет ключевой недостаток — его реализация подразумевает использование химических реагентов для обработки поверхности, а процедура выполняется в расплавленном цинке.

Горячий метод оцинковки стали включает подготовку поверхности изделия и собственно процедуру покрытия металла цинком.

Шаги для подготовки обрабатываемой поверхности:

  • очищение;
  • обезжиривание;
  • нанесение кислотных растворов;
  • промывка и флюсование;
  • просушивание поверхности.

Когда поверхность проходит все этапы подготовки и просыхает, изделие помещается в специальную ванну с расплавленным цинком. На поверхности стали формируется тонкий слой цинка и железа, надежно обеспечивающий антикоррозийную защиту. Когда изделие извлекается из ванны, его обдувают сжатым воздухом для просушки и удаления излишков цинка с поверхности.

Недостаток этого способа: размеры изделий ограничиваются габаритами ванны с расплавленным цинком. Такой способ практикуется на крупных производственных мощностях при работе с опорами ЛЭП, строительными лесами или мачтами освещения.

Способ подразумевает большие трудозатраты и использование сложного оборудования, поэтому для домашних условий не подходит.

Холодное цинкование стали

Данный способ обработки цинком металла приобрел широкую популярность в последние годы. Главная причина — высокая технологичность и простота метода вкупе с высокими защитными свойствами слоя на поверхности металла. Вариант подходит для цинкования металла своими руками, поскольку не требуется специальное оборудование для работы.

Технология холодного цинкования заключается в нанесении на поверхность изделия цинкосодержащей смеси, например, цинконола. Наносить ее нужно валиком или кисточкой. Если нужно покрыть конструкции сложной формы или труднодоступные места, то можно использовать краскопульт. Благодаря специальным составам на поверхности образуется защитный слой, состоящий более чем на 90 процентов из цинка.

Этот способ оцинковки единственно приемлем для обеспечения антикоррозийной защиты конструкций, которые иным способом оцинковать невозможно. Например:

  • смонтированные трубы;
  • элементы ж/д путей;
  • опоры линий электропередач и прочие конструкции в стационарном или смонтированном варианте.

Цинконол и прочие составы для холодного цинкования применяются во время ремонтов, если есть необходимость восстановления поврежденного цинкового слоя на металлических конструкциях. Например, это актуально с целью восстановления оцинковки автомобильного кузова.

Оцинковка изделий из стали холодным методом выполняется в широком температурном диапазоне, сформированное покрытие имеет высокую защиту, эластичность, устойчивость к механическим воздействиям и температурным перепадам.

Холодное цинкование имеет свои минусы. Например, сформированное покрытие имеет недостаточно высокую устойчивость к механическим воздействиям, также нужно строго соблюдать технику безопасности, если процедура предусматривает применение органических растворителей.

Гальванический метод оцинковки

При гальваническом цинковании на поверхность изделия оказывается электрохимическое воздействие. Покрытия в итоге имеют высокую точность по толщине и исключительную гладкость. Также на поверхности металла формируется защитный слой толщиной порядка 20−30 мкм.

С помощью такого цинкования можно регулировать толщину защитного слоя, при этом слой равномерный и обладает высокими декоративными качествами. Металл и цинк во время оцинковки соединяются на молекулярном уровне, покрытие обладает высокой адгезией с основным материалом. На степень адгезии влияет наличие на поверхности окисных и жировых пленок, которые удалить практически невозможно.

Гальваническое цинкование проводится следующим образом:

  • конструкция и цинковые пластины помещаются в электролитический раствор, затем к стенке ванны и пластинам подключаются положительный и отрицательный контакты источника тока;
  • благодаря разности потенциалов пластины растворяются в электролите, а молекулы цинка оседают на поверхности изделия и образуют однородный защитный слой.

Ключевым преимуществом данного метода является то, что таким способом на поверхности формируется защитный слой, имеющий особые декоративные характеристики. Толщину слоя можно регулировать. Но имеет метод и свои недостатки. В частности, это высокая себестоимость.

Технология термодиффузионного цинкования

Данную технологию также называют шерардизацией. Она была разработана в 20-е годы прошлого века, однако длительное время не находила широкого применения. И только в 90-е годы метод приобрел популярность.

Суть метода в том, что деталь вместе с сухой смесью на основе цинка помещается в герметичный контейнер, где создается температура около 2600 градусов. При такой температуре цинк переходит в газообразное состояние, соответственно, процесс диффузного проникновения атомов цинка в поверхностный слой изделия ускоряется. Данная технология цинкования применяется в случаях, когда на поверхности металла нужно сформировать защитный слой толщиной от 15 мкм.

Подготовка металлических изделий для термодиффузионного покрытия цинком не отличается от горячего способа. Преимущества этого способа:

  • процесс проходит в герметичном контейнере, соответственно, отличается экологичностью;
  • почти целиком отсутствуют поры на защитном покрытии, имеющем высокую адгезию по отношению к поверхности;
  • покрытие получает высокую степень защиты;
  • сохраняются сложные геометрические формы и параметры изделий, покрытых цинком;
  • полученные отходы не нуждаются в специальной утилизации.

Недостатки термодиффузионного способа:

  • готовое покрытие не имеет металлического блеска и обладает грязно-серым оттенком;
  • низкая производительность;
  • цинковая пыль в воздухе во время работы может нанести вред организму;
  • цинковое покрытие по толщине неоднородное.

Газотермическое напыление

Газотермический способ цинкования подходит для покрытия цинком объемной детали или листа металла. Его суть в том, что цинк, находящийся в виде сухой смеси либо проволоки, напыляется в составе газовой среды на поверхность обрабатываемого изделия. Технология применяется для нанесения слоя цинка на крупногабаритные изделия, которые иначе обработать невозможно.

Процесс покрытия цинком:

  • частицы расплавленного металла наносятся на обрабатываемую поверхность, формируя тонкий слой с чешуйчатой структурой;
  • на пористое покрытие наносятся лакокрасочные материалы. Созданный за счет комбинирования слой защищает изделие и позволяет ему долгое время использоваться в условиях высокой влажности, постоянного воздействия пресной или морской воды и других агрессивных средах.

Параметры покрытий из цинка, наносимых перечисленными выше способами, устанавливаются соответствующим ГОСТом.

Оцинковка своими руками

Как уже говорилось, некоторые виды цинкования можно проводить самостоятельно в домашних условиях. Это касается технологии холодного цинкования или электрохимического способа.

Чтобы самостоятельно выполнить оцинковку электротехническим способом, нужно тщательно подготовить поверхность обрабатываемого изделия. Подготовка включает:

  • очистку;
  • обезжиривание;
  • кислотное протравливание;
  • промывку под проточной водой.

Аппарат для гальванического цинкования можно сделать самому на основе источника постоянного тока с напряжением 6−12 В при силе тока в 2−6 А и емкости на основе диэлектрического прибора и прибора для фиксации изделия и электрода. В качестве электролита выступает любой солевой цинкосодержащий раствор. Для приготовления раствора цинк помещается в аккумуляторный электролизер и растворяется в нем. Перед применением состав процеживают.

При выполнении оцинковки своими руками нужно учесть, что на качество и толщину покрытия влияют следующие факторы:

  • плотность тока на единицу площади изделия;
  • температура электролитического раствора;
  • температура электролита;
  • геометрия и сложность формы изделия.

Оцинковка металлов позволяет замедлить процесс коррозии изделий. Способы цинкования зависят от условий эксплуатации изделий. Оцинковать материалы можно в домашних условиях.