Напыление цинка на металл

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.

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.

Читайте также  Как варить металл сварочным аппаратом

Цинкование металла

Цинкование металла – современный эффективный способ защитить практически любые металлические изделия от разрушающего воздействия коррозии, увеличить срок службы с гарантией надежности эксплуатации. Метод применим преимущественно к ровным или слегка изогнутым поверхностям, не подверженным механическому воздействию. Нанесение цинка на металл подразумевает покрытие его поверхности спецраствором с высоким содержанием цинка (от 80 до 95%).

Так и было, пока российский ученые не открыли газодинамический способ нанесения цинка на металл и не разработали уникальное оборудование «Димет», с помощью которого процесс цинкования металла стал более доступным и совершенным, а также преодолел многочисленные ограничения в применении.

Почему цинк?

Защитные качества цинка обусловлены его химическими свойствами. Как и алюминий или олово, цинк при контакте с воздухом окисляется, создавая на своей поверхности плотную пленку из окисленных молекул, которая не позволяет воздуху проникать в более глубокие слои металла, за счет чего и защищает его от коррозии.

Стандартные способы цинкования металла

Нанесение цинка осуществляется несколькими хорошо способами, каждый из которых имеет и плюсы, и минусы. В настоящий момент получили самое широкое распространение следующие технологии:

  • Холодный метод;
  • Горячий;
  • Гальваническое нанесение;
  • Термодиффузное;
  • Газотермическое.

Выбор метода напыления цинка на металл зависит от:

  • Условий дальнейшей эксплуатации покрываемых металлических деталей;
  • Параметров защитного слоя, который планируется получить;
  • Условий нанесения цинка на сталь (дома, в мастерской, в производственном цеху и пр.);
  • Особенностей изделий, на которые наносится покрытие: негабаритные, сложная форма, в смонтированном (неразборном) состоянии и т. д.

Но какой бы способ покрытия металла слоем цинка вы ни выбрали, в любом случае в дальнейшем не подразумевается механическое воздействие на обработанную поверхность.

Особенности покрытия металла слоем цинка

1. Холодное цинкование:

«+» Позволяет получить на поверхности металла довольно прочный защитный слой относительно просто.

«+» Не требуется спецоборудование, потому метод вполне применим в домашних условиях.

«+» Нанесение раствора цинка осуществляется посредством краскопульта или обычной кисти.

«+» В качестве раствора используется цинконол и подобные составы, которые есть в свободной продаже.

«-» Полученное таким образом цинковое покрытие нельзя назвать особо прочным.

«-» Оно неустойчиво к механическому воздействию, а также расширению металла в результате температурных перепадов.

«-» Используются органические растворители, что требует строго соблюдения правил безопасности в ходе процедуры.

Данный метод чаще всего используют для цинкования изделий, которые нельзя покрыть цинком каким-либо другим способом. Например, для объектов, которые находятся в смонтированном состоянии: трубопроводы, линии электропередач, кузов авто и пр.

2. Горячее цинкование довольно популярно в промышленном производстве, но обладает массой недостатков, среди которых:

«-» Высокие риски нанесения вреда здоровью персоналу и экологии за счет применения токсичных химических реагентов на этапе подготовке металла, а также за счет высоких температур при погружении металла в ванну с расплавленным цинком.

«-» Метод достаточно затратный.

«-» Требует использования специального технологического оборудования, а потому не воспроизводимый ни в домашних условиях, ни в условиях небольших сервисов типа СТО.

«-» Главный недостаток данного метода, ограничивающий его применение даже в промышленных условиях, это размер ванны с расплавленным цинком. Если изделие, которое нужно оцинковать, окажется больше ванны, то применить данный метод не получится.

3. Гальванический метод заключается в электрохимическом воздействии на поверхность металла, в результате чего образуется очень гладкая пленка нужной толщины. В среднем ее толщина достигает 20-30 мкм максимально.

«+» Образованное покрытие характеризуется исключительными декоративными свойствами и равномерностью, а также высокой адгезией (связью) с металлом.

«+» Он вполне применим в домашних условиях или на небольших станциях техобслуживания.

«-» Но добиться идеальной адгезии практически невозможно за счет наличия на поверхности металла всевозможных окисных и жировых пятен.

«-» Метод требует использования специального оборудования (ванны с раствором электролита, подключенной к аноду и катоду).

«-» Основной недостаток – высокая стоимость – заставляет большинство отказаться от его применения.

4. Газотермический способ цинкования металла создает на его поверхности защитную пленку путем напыления разогретых молекул цинка из порошка или проволоки в составе газовой среды.

«+» Готовый защитный слой, созданный таким образом, надежно оберегает металл от коррозии даже при эксплуатации в условиях довольно агрессивного воздействия окружающей среды: чрезмерная влажность, морская или пресная вода.

«-» Ударяясь о поверхность металла, молекулы цинка образуют защитную пленку с многочисленными порами, которые в дальнейшем покрываются лакокрасочным слоем.

5. Термодиффузное цинкование, или шерардизация, сегодня довольно популярна, но в силу своих особенностей не применима в домашних условиях.

«+» Метод достаточно экологичен, так как не требует утилизации отходов и выполняется внутри герметичного контейнера.

«+» Позволяет сохранить точные параметры изделия сложной формы, покрытого цинком.

«+» Полученное покрытие отличается высокой адгезией, практически не имеет пор, в несколько раз более прочное и надежное, чем гальваническая оцинковка.

«-» Покупка специального бокса, способного нагреть воздух внутри до 2600° и поддерживать эту температуру для обработки газообразными атомами цинка поверхности металла, — затея, от которой отказывается большинство малых и средних сервисов.

«-» Метод имеет ограничения, позволяя формировать покрытие цинка не менее 15 мкм толщиной.

«-» Не отличается высокой производительностью, что делает его неинтересным для массового производства.

«-» Опасен, потому что требует обработки поверхности металла кислотой в качестве подготовки и оставляет частички цинка в воздухе.

«-» Не гарантирует однородность толщины защитной цинковой пленки.

Обработка цинком металла в домашних условиях

Самый простой способ для домашнего цинкования металла – холодный. Другой, доступный в домашних условиях, но требующий подготовки техусловий — электрохимический. И первый, и второй обладает массой минусов:

  • Не обеспечивает максимальную прочность цинкового покрытия;
  • Не гарантирует высокую защитной пленки адгезию с металлом;
  • Не позволяет достичь толщины защитного покрытия более 20-30 мкм;
  • Высокая стоимость гальванизации;
  • Необходимость работать с токсичными химическими растворами.

Другими словами, холодный и гальванический методы не позволяют получить покрытие, аналогичное тем, что получают при применении промышленных способов цинкования. Это главные причины, по которым от них отказались в автосервисах, домашних мастерских, а также в промышленном производстве и при выполнении ремонтных, строительных или монтажных работ. Однако создание технических условий для выполнения термодиффузного, газотермического и горячего способов цинкования металла часто нецелесообразно ни по финансовым соображениям, ни по соображениям трудозатрат, временных затрат и производительности труда. В результате спроса на качественное прочное и надежное цинковое покрытие металла с помощью более экономичного, экологичного, безопасного, практичного и удобного метода и отсутствия предложения родилась уникальная разработка российских ученых – газодинамический способ нанесения цинка на металл с помощью оборудования «Димет». Его применение обеспечивает высококачественное и прочное цинковое покрытие, не требуя существенных финансовых, временных и кадровых затрат, создания специальных условий, привлечения спецперсонала или дополнительного оборудования.

Что такое «Димет»?

Это инновационное оборудование, осуществляющее напыление молекул цинка газодинамическим способом. Активно применяется в отечественной и зарубежной промышленности, автомастерских, домашнем пользовании.

Напыление цинка на металл газодинамическим способом с помощью установки «Димет» осуществляется путем молекул цинка (из порошка) узконаправленной струей нагретого сжатого воздуха со сверхзвуковой скоростью. Подаваемые таким образом молекулы цинка надежно прилипают к поверхности практически любых металлов и сплавов.

Преимущества применения:

  • Повышенная экономичность за счет небольшого расхода напыляемого материала.
  • Экологичность: при пользовании не образует вредных для здоровья соединений.
  • Технологичность: не требует создания специальных условий применения или привлечения дополнительного оборудования.
  • Удобство и практичность пользования оборудования при работе с любыми металлическими поверхностями, несколько режимов работы, возможность применения и в помещении, и на открытом воздухе, компактные размеры, мобильность и небольшой вес.
  • Эффективность за счет уникальности технологии напыления металлов, способной восстановить практически любую металлическую поверхность аккуратно, не подвергая чрезмерному нагреву, в широком диапазоне температур.
  • Безопасность применения, так как в процессе пользования поток молекул цинка узконаправлен и затрагивает только определенный участок поверхности. Прилегающие участки полностью сохраняют первоначальный вид, так как не затрагиваются и не деформируются.
  • Универсальность применения за счет напыления не только цинка, но и других металлов. А также эффективности при обработке практически любых сплавов и металлов, в том числе и чугуна.

Где применяется?

Сфера применения оборудования «Димет» практически ничем не ограничена: как в промышленности, так и в сервисах любого формата, в том числе и домашних мастерских. С помощью газодинамического способа напыления цинка посредством установки «Димет» выполняют:

  • Восстановление деталей, вышедших из строя по причине деформации или износа;
  • Нанесение электропроводящего покрытия на металлические детали и элементы;
  • Напыление тончайшего слоя материала для последующей спайки деталей;
  • Нанесение защитного покрытия на внутренние и наружные элементы двигателей;
  • Защита от коррозии стационарных объектов и конструкций.

Это не полный перечень сфер применения установок «Димет», но вполне достаточный, чтобы понять, насколько они незаменимы и востребованы как в промышленном, коммерческом, так и домашнем использовании.

Цинкование металла

Стальные изделия применяются во всех областях жизни человека. Прочные и надежные, они долго приносят пользу и удобство. Но у стальных изделий есть опасный враг — ржавчина, способный привести их в негодность. Существует много способов защиты от нее. Один из популярных — это цинкование металла.

Особенности процедуры цинкования и основные способы защиты металла

Коррозия металла, или процесс его окисления, особенно усиливается в условиях повышенной влажности. Для предотвращения коррозии металлических изделий на них наносят защитные покрытия. Одним из самых надёжных считается цинкование металла, поскольку цинк берет на себя воздействие агрессивных сред. Цинкование обеспечивает не только барьерную, но и электрохимическую защиту металла. В ходе реакции на поверхности детали возникает окисный слой, который обеспечивает дополнительную защиту.

Читайте также  Правильная машина листового металла

После механического разрушения покрытия действие защитного слоя прекращается. Существуют различные виды цинкования металла , многие из них требуют сложного и дорогостоящего оборудования, но некоторые применимы и в домашних условиях.

Технология цинкования была впервые освоена во Франции в 18 веке, далее развивалась в Англии. Большой вклад в совершенствование процесса внесли отечественные ученые Якоби и Менделеев. На сегодня цинкование металла — один из самых доступных способов защиты от коррозии

Методы цинкования

Специалисты по металлообработке различают следующие способы нанесения цинковых покрытий на металлы:

  • горячий;
  • холодный;
  • электрохимический, или гальванический;
  • газотермический;
  • термодиффузионный.

Способ нанесения выбирается исходя из следующих критериев:

  • условия использования детали;
  • толщина защитного слоя;
  • стойкость;
  • специальные требования к защите.

Толщина слоя определяется временем нахождения детали в рабочей среде и температурой в рабочей зоне. При проектировании технологического процесса следует иметь в виду, что механическая обработка после покрытия детали цинком разрушит защитный слой.

Горячее цинкование

Этот метод отличается высоким качеством получаемого покрытия металла. Однако распространение его ограничивается следующими недостатками:

  • сложное и энергоемкое оборудование;
  • высокие температуры;
  • чрезвычайно вредные отходы производства;
  • размер обрабатываемых изделий ограничен габаритами цинковой ванны.

Сначала выполняется блок подготовительных операций:

  • механическая очистка;
  • обезжиривание;
  • травление в кислой среде;
  • промывка и обработка флюсом;
  • просушивание.

Только после этого начинается собственно оцинковка. Подготовленные детали опускают в ванну с расплавом цинка. На их поверхности возникает тонкий слой, состоящий из соединенй Fe и Zn. Далее детали достают из ванны и обдувают воздухом под большим давлением. Это позволяет удалить лишний цинк и одновременно подсушивает деталь.

Ввиду сложности процесса и вредных условий труда в домашних условиях он не используется.

Холодное цинкование

Этот способ технологически намного проще. Его можно воспроизвести в домашних условиях. На обрабатываемую деталь с помощью кисти или валика наносится слой содержащего цинк вещества. Для защиты заготовок особо сложной формы и рельефа применяют краскопульты. Составы для холодной оцинковки металла – это полимерные растворы на основе мелкозернистого цинкового порошка. Чаще всего применяют цинконол, создающий на поверхности защищающий от коррозии слой с 90% содержанием Zn.

Холодное цинкование применяет и в промышленности для защиты уже смонтированных деталей и конструкций — например, опор линий электропередач.

Применяется метод и для восстановления частично поврежденных антикоррозионных покрытий, например, в результате износа или ремонтных работ.

Недостатком данного способа покрытия металла цинком является низкая механическая прочность покрытия.

Гальванический метод

Электрохимический способ позволяет получить прочный и гладкий слой. В ходе процесса можно управлять толщиной наносимого слоя металла. Качество очень сильно зависит от степени обезжиривания заготовки.

Гальванизация деталей происходит следующим образом. Защищаемые заготовки и цинковые пластины — доноры опускаются в ванну с электролитом, на них подается напряжение. Протекающий в образовавшейся цепи ток, используя явление электрохимического переноса металла, вырывает атомы цинка с пластин и осаждает их на заготовках.

Недостатками метода является высокая себестоимость, складывающаяся из стоимости пластин, электролита и электроэнергии. Кроме того, придется нести высокие затраты на дезактивацию отработанного электролита.

Термодиффузионное цинкование

Технология была разработана в начале 19 века, но широкую популярность приобрела только в последнее время. Защищаемые заготовки располагают в герметичном контейнере, в который добавляют содержащий цинк сухой порошок. Далее контейнер нагревают до высоких температур (400-900 °С). Цинк испаряется, и его пары осаждаются на поверхности изделия. Подготовка заготовок проводится так же, как и в случае горячего цинкования.

Преимущества данного метода следующие:

  • низкая экологическая вредность;
  • низкая пористость;
  • высокая механическая и антикоррозионная стойкость (в несколько раз выше, чем при гальваническом способе);
  • нет необходимости в обезвреживании отходов.

К недостаткам можно отнести:

  • покрытие получается тусклое, серое и не украшает изделие;
  • малая производительность;
  • вредные условия труда.

Однородность толщины слоя цинкового покрытия также оставляет желать лучшего.

Газотермическое напыление цинка

Способ применяется для обработки крупногабаритных изделий, стальных листов и т.п. Цинк переносится на подготовленную поверхность заготовки струей горящего газа. В пламени газовой горелки размещают цинковую проволоку, она плавится и капельки металла попадают на обрабатываемую деталь, образуя на ней чешуеподобный слой.

Способ применяется в комбинации с нанесение лакокрасочных антикоррозионных материалов и весьма эффективен для защиты корпусов морских судов и береговых сооружений.

Как выполнить процедуру в домашних условиях

Цинкование в домашних условиях чаще всего проводят гальваническим или холодным методом. Прежде всего, нужно обезжирить заготовки, протравить их кислотным раствором и тщательно промыть водой.

Установка для гальванической оцинковки потребует следующих материалов и оборудования:

  • Аккумулятор 6- 12 В, 2-6 А (любой автомобильный или мотоциклетный). Вместо аккумулятора можно использовать зарядное устройство достаточной мощности.
  • Ванна из непроводящего материала (оргстекло, текстолит и т.п.)
  • Система подвесов: проводящие штанги и крючки.
  • Коммутирующие устройства и провода.
  • Амперметр и реостат.
  • Электролит — любая цинкосодержащая соль. Можно взять автомобильный электролит и растворить в нем цинковый порошок.
  • Цинковые пластины.

Штанги кладутся попрек ванны, к ним подвешиваются детали пластины, после чего подключаются провода от аккумулятора через амперметр и реостат. Проводя оцинковку своими руками, учитывайте, что толщина слоя определяется такими параметрами, как:

  • сила тока;
  • температура электролита;
  • плотность электролита

Влияет на толщину и общая площадь поверхности обрабатываемого изделия.

Способы цинкования металла

Железо и сталь — это материал из которого изготовлен скелет современной технологической цивилизации. Но — увы! — и у стальной основы нашей цивилизации есть свое уязвимое место. Оно называется коррозия, от которой железо и сталь не имеют той естественной защиты, какой является оксидная пленка для многих цветных металлов — олова, цинка или алюминия.

Сталь нуждается в защите от коррозии — и лучшей защитой для нее будет цинкование. (или оцинковка). Оцинкованный лист прослужит гораздо дольше обычного стального.

Почему именно цинк?

Прежде всего потому, что цинк достаточно распространен и недорог, сам по себе коррозии практически не поддается, плавится при не очень высокой температуре (около 420 градусов, что гораздо ниже температуры плавления железа), обладает приемлемой прочностью. И при этом — что важно! — имеет стационарный электрический потенциал -0,76 В., то есть гораздо более отрицательный, чем у железа.

Благодаря этому своему свойству, цинк, даже при нарушении целостности покрытия и под воздействием электролитов, будет в возникающих электрохимических реакциях играть роль анода. То есть станет медленно растворяться, защищая этим от электрохимической коррозии стальную основу конструкции. В общем — даешь цинковые покрытия! Вот только какими способами их наносить? Это достаточно интересный вопрос, поскольку способов таких несколько — и у каждого из них есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим их…

Горячее цинкование

Это самый, на первый взгляд, простой и надежный метод создания цинковой пленки на изделиях их чугуна и стали: эти предметы просто погружают в расплав цинка, а потом вынимают уже покрытыми слоем цинка толщиной от 40 до 80 микрон — то есть достаточно плотным и износостойким.

Однако не все так просто: для того, чтобы цинковая пленка надежно «зацепилась» на поверхности черного металла, эта поверхность должна быть тщательно очищена и офлюсована (то есть покрыта составом, который должен предотвратить ее окисление до соприкосновения с расплавом цинка, и обеспечить надежную адгезию цинковой пленки).

При этом нужно иметь в виду, что расплавленный цинк застывает довольно быстро и может поэтому образовывать наплывы до 1 мм. толщиной, что нежелательно в тех случаях, когда на поверхность оцинкованных изделий есть резьба. Кроме того, сама технология накладывает ограничения на размеры изделий, которые мы хотим оцинковать таким способом — они не могут быть больше, чем ванны с расплавом цинка (а они не могут очень большими по определению).

Холодный метод цинкования

В отличии от горячего цинкования, его холодный вариант никак не связан с размерами цинкуемых деталей и поверхностей, поскольку он состоит в нанесении на них электролитических растворов цинка в различных летучих жидкостях. Такие растворы (гальванол, цинотан, цинотерн, цинкнол) наносятся на стальную поверхность из пульверизатора: растворитель высыхает, а цинковое покрытие остается — причем «садится» оно на поверхность стали очень надежно, с высокой адгезией. При этом покрываемую поверхность не нужно флюсовать, ее достаточно просто очистить от ржавчины и грязи.

Холодный метод цинкования хорош своей простотой

и применимостью для работ на открытом воздухе. Но внешний вид покрытой таким способом стали будет просто матово-серым без металлического блеска.

Поэтому холодное цинкование лучше всего использовать как «покрытие под покраску».

Гальванический метод цинкования

Зато гальванический метод цинкования придает оцинкованой поверхности чрезвычайно привлекательный вид.

Он состоит в том, что через ванну с электролитом течет ток, причем анодом служат цинковые пластины, а катодом — изделия из стали. Под действием тока цинк растворяется в электролите, и его ионы оседают на железе. В результате получается тонкая (от 4 до 20 микрон) пленка, которая не только защищает сталь от коррозии, но и придает поверхности эстетичный внешний вид. Поверхность, покрытая гальваническим цинком может приобрести (в зависимости от своей толщины) сине-голубой, светло-серый или матово-белый металлический блеск. Главными достоинствами такого покрытия будет равномерность его толщины по всей покрываемой поверхности.

Но за этими плюсами идут и свои минусы: тонкое и красивое гальваническое покрытие будет не стойким к истиранию, а увеличение его толщины будет чревато тем, что сталь в процессе гальваники может приобрести заодно и т.н. «водородную хрупкость». Тем не менее, гальваническое цинкование. в силу своей малой себестоимости очень часто используется для антикоррозионной защиты разных видов крепежа, металлических изделий и декоративных элементов.

Читайте также  Классификация коррозии металлов по различным признакам

Термодиффузное цинкование

Главного недостатка гальванического цинкования — «водородной хрупкости» позволяет избежать технология термодиффузионного цинкования.

Она основана на том, что цинк при определенных условиях может испаряться с поверхности цинксодержащего порошка и проникать в поверхностные слои железа, так что в результате образуется сложный сплав цинка с железом.

Такая диффузия становится возможной при

высокой (от 290 до 400 градусов) температуре и наличии электрического потенциала, при котором стальные изделия являются анодом.

Процесс термодиффузии производится во вращающемся контейнере при пониженном давлении (0,1 атмосферы) в восстановительной водородной атмосфере. На термодиффузное цинкование каждой партии крепежных метизов требуется от 90 до 180 минут.

В результате эти детали приобретут мышино-серый цвет — но вместе с ним и повышенную прочность поверхности и отменную устойчивость к коррозии ( в 3-5 раз лучшую, чем при гальваническом цинковании и в полтора-два — чем при горячей оцинковке).

При этом равномерность покрытия будет идеальной, а про адгезию такого покрытия говорить и смысла нет — оно просто «сливается» с черным металлом, так что отделить ее от него просто невозможно. Конечно, внешний вид оцинкованных таким способом метизов, большого эстетического удовольствия не доставляет, но от болтов, гаек, пружин и шурупов особой красоты и не требуется.

Недостаток же у термодиффузного цинкования только один, но существенный — в силу особенностей технологии применять ее можно только в отношении небольших по размеру предметов.

Газо-термическая оцинковка

В последнее время все более широко начинает использоваться еще один вариант нанесения цинкового покрытия — газо-термический. В этом случае цинк в виде тонкой проволоки или порошка подается к соплу специальной горелки, расплавляется в потоке раскаленного газа и мельчайшими каплями оседает на поверхность стального или чугунного изделия.

В принципе, такой метод можно было бы считать разновидностью горячего цинкования, если бы только капли расплавленного цинка, ударяясь о поверхность металла не деформировались, создавая «чешуйчатое» пористое покрытие.

Такое покрытие требует дополнительного слоя краски для заполнения микропор в слое цинка.

Это, конечно, недостаток, но зато такие комбинированные покрытия отличаются отличной адгезией и обладают устойчивостью в самых неблагоприятных условиях эксплуатации (в морской воде, частых атмосферные осадках, кислой среде и т.д.), где они могут сохраняться до 30 лет.

Видео по теме:

Технология холодного цинкования металла своими руками.

Цинкование является одним из самых эффективных способов защиты металлических конструкций от коррозии. Известны несколько методик, с помощью которых достигается результат, начиная от электрохимического осаждения и заканчивая газо-термическим напылением. Однако самым популярным и простым является холодное цинкование металла – способ, подходящих для обработки деталей любого размера, выгодный и доступный даже для использования в домашних условиях.

Принцип метода

Результатом становится образование высыхающей краской прочного покрытия. Причём, защита металла получается не только физической, предотвращающей механическое воздействие, но и катодной, препятствующей развитию коррозии за счёт снижения потенциала.

Методика характеризуется такими особенностями:

С помощью данной методики защищаются конструкции мостов, трубы, элементы железнодорожных путей и дорожных ограждений. Кроме того, цинкование обеспечивает защиту баков, резервуаров и нефтепроводов. А одной из самых популярных сфер применения способа является обработка деталей легкового и грузового транспорта.

Составы холодного цинкования, видео:

Отличия от горячего цинкования

Методика холодного цинкования имеет ряд отличий от горячего способа, делающих её более популярной. Одним из главных плюсов является возможность решения проблем с коррозией качественно и безопасно. К остальным достоинствам относят:

  • Принцип нанесения цинкосодержащего состава. При горячем способе металлоконструкции погружают в заполненную цинковым сплавом ёмкость, ограничивающую размеры детали. Крупные предметы удобнее обрабатывать холодным методом, напоминающим покраску;
  • Температуру, при которой наносится состав для холодного цинкования – не больше 40 градусов, то есть более чем в 10 раз меньше по сравнению с горячим методом. В большинстве случаев подходят даже стандартные комнатные условия;
  • Возможность регулирования качества покрытия. Так, при использовании горячей методики исполнитель работ регулирует только температуру, получая практически непредсказуемый результат. Холодное цинкование требует аккуратности, но позволяет получить более эстетичный вид.

Преимущества холодной обработки металла дополняются меньшей стоимостью работ. А единственным минусом можно назвать только увеличение времени на их выполнение. Зато холодное цинкование своими руками может проводиться даже в домашних условиях – без использования специализированного оборудования и специальных условий.

Процесс цинкования

Процесс обработки металлоконструкции по технологии холодного цинкования требует подготовить поверхность перед нанесением защитного состава. По ГОСТу эта подготовка состоит из следующих этапов:

  1. В первую очередь поверхность промывается для удаления с неё загрязнений;
  2. Применяется гидроабразивный, гидродинамический или пескоструйный метод, благодаря которым металл приобретает требуемую степень шероховатости, а окалина и ржавчина удаляются;
  3. Если использовались первые два метода, конструкция просушивается;
  4. Выполняется ручная очистка металла с удалением острых кромок, варочных брызг и углов;
  5. Конструкция очищается от пыли с помощью сжатого воздуха.

Степень обезжиривания контролируется ГОСТ 12.2.052 , запылённость – по ISO 8502-3 . Шероховатость проверяется компаратором или профилометром и сравнивается со значениями из ISO 8503-1 .

Особенности нанесения

Когда поверхность подготовлена, а её качество проверено, начинается сам процесс. Для получения качественного результата технология холодного цинкования металла предусматривает поддерживание определённой температуры воздуха в зоне выполнения работ. Она должна превышать величину точки росы не меньше, чем на 3°С , что позволяет избежать появления на металле влаги и, соответственно, снижения качества защиты и уменьшения её эксплуатационного срока.

Защитное покрытие наносится в несколько слоёв, каждый следующий – только после полного высыхания предыдущего. Способ нанесения может быть безвоздушным или пневматическим. Требующие полосовой окраски элементы отделываются с помощью валиков и кистей. А после выполнения работы проводится проверка качества покрытия – для этого пользуются специальными измерительными устройствами и визуальным методом.

Популярные материалы для цинкования

Холодное цинкование выполняют с применением различных материалов, которые выбирают в зависимости от целого ряда факторов. К популярным составам, подходящим и для промышленного использования, и для выполнения работ в домашних условиях, относят:

  • препарат «Гальванол» , обладающий неплохой адгезией с изделиями из чёрных металлов и отличающийся лёгкостью нанесения, возможностью использования в температурном диапазоне –30°C – +50°C и цинкования даже ржавых поверхностей;
  • «Цинотан» , применяющийся для обработки ёмкостей для хранения нефтепродуктов, труб и резервуаров системы ГВС, опор ЛЭП и гидросооружений;
  • краска для холодного цинкования «АнтикорЦинк™» , отличающаяся устойчивостью к нефтепродуктам, растворителям, пресной и морской воде, высокой адгезией к поверхности металла, механической прочностью и неплохими эстетическими характеристиками;
  • «Мастер АК-100» – состав, подходящий для защиты от коррозии автомобильных деталей, включая элементы кузова, строительных и железнодорожных конструкций и опор для линий электропередач;
  • «Цинотерм» – раствор, применяющийся в комплексе с любыми лакокрасочными материалами, что позволяет не только защитить металл, но и изменить цвет его поверхности;
  • «ЦВЭС» – краска, особенности состава которой (включение в неё цинкового порошка и этилсиликата) позволяют применять её для повышения защитных свойств легированной стали.

А при выборе конкретного средства следует обращать внимание на их цену и указанные характеристики типа эксплуатационного срока, времени высыхания до подходящего для нанесения следующего слоя уровня прочности и температурного диапазона использования.

Имеет значение и такой параметр, как содержание в материале цинка, находящийся в пределах 85–96%. В то время как срок эксплуатации может достигать 10 лет, период высыхания – от 0,5 до 6 часов, а цена обработки 1 кв. м поверхности начинается с 55–60 руб.

Технология холодного цинкования, видео:

Особенности выполнения работ в домашних условиях

Благодаря простоте методики и отсутствию особых условий, цинкование металла своими руками выполнить легче, чем воспользоваться другими вариантами обработки металла. При подготовке состава следует учесть, что он представляет собой не обычную краску, а, скорее, разновидность жидкого цинка. А её хранение выполняется в двух формах – в виде цинкового порошка и жидкого связующего компонента.

Также обязательно учитывается, что прочность получившегося покрытия во многом зависит от его подготовки. Аккуратно выполненная механическая зачистка металла и последующее обезжиривание позволяют увеличить эксплуатационный срок защитного слоя в несколько раз. А нанесение специальных составов не в один, а в 2–3 слоя обеспечит защиту на протяжении, минимум, 10 лет без необходимости дополнительной обработки.

При работе в домашних условиях рекомендуется наносить слои с промежутком не меньше 30 минут – но и не больше часа. Температура окружающей среды должна быть в пределах 5–40 градусов, что позволяет выполнять работы практически в любое время года, на улице или в помещении.

Если цинкование происходит внутри постройки (гаража или мастерской), следует обеспечить хорошее проветривание. А перед тем как наносить на оцинкованное покрытие финишную отделку и лаки желательно выдержать не меньше 24 часов , обеспечивая окончательное схватывание состава.

Правильно выполненное холодное цинкование в домашних условиях позволяет получить защиту металлической поверхности не хуже, чем результат фабричной обработки металлоконструкции. Для этого следует соблюдать все условия процесса. Хотя они и так простые по сравнению с другими методиками. А внешний вид защищаемого металла получается вполне эффектным, даже если исполнитель работ никогда не занимался цинкованием раньше.