Что такое гальваническое цинкование?

Что такое гальваническое оцинкование, его преимущества и недостатки?

Основное преимущество гальванического цинкования — эффективная защита от коррозии. Цинковое покрытие образует физический барьер, предотвращающий контакт металла с агрессивной средой. Дополнительно, цинк обладает способностью к «самоисцелению»: при появлении мелких царапин или повреждений цинк восстанавливает защитный слой благодаря образованию цинковых оксидов.

Преимущества гальванического оцинкования:

• Значительное увеличение срока службы изделий.
• Гладкое и равномерное покрытие с блестящим финишем.
• Особенно эффективно в условиях умеренной агрессивной среды.

Недостатки:

• Ограниченная толщина покрытия – обычно не превышает 10-15 микрон.
• Меньшая устойчивость в экстремальных условиях – например, в морской воде или в условиях высокой влажности гальваническое покрытие может не обеспечить достаточной защиты.
• Зависимость от качества подготовки поверхности – плохая подготовка может привести к неравномерному осаждению и снижению эффективности защиты.

Где и как используется?

Цинкование широко используется в различных отраслях промышленности. В строительстве и машиностроении оно применяется для защиты стальных конструкций, крепежных элементов и деталей, подвергающихся воздействию атмосферных и химических факторов. В автомобильной индустрии метод используется для защиты кузовных деталей и компонентов подвески от коррозии. В электронике используется для защиты контактов и соединений, обеспечивая долговечность и надежность работы устройств.

Цинкование крепежных изделий

Крепежные изделия, такие как болты, гайки, шурупы и анкеры, широко используются в строительстве, машиностроении и других отраслях. Гальваническое цинкование этих элементов обеспечивает защиту от ржавчины и коррозии, увеличивая срок службы и снижая затраты на замену и ремонт. Это особенно важно в случаях, когда крепежные изделия находятся в условиях высокой влажности или агрессивных химических воздействий.

Цинкование металлического профиля

Металлический профиль, включая уголки, швеллеры и трубы, используется в строительстве для создания каркасов, опорных конструкций и других элементов. Гальваническое цинкование позволяет обеспечить долговечность и устойчивость таких конструкций к атмосферным воздействиям, предотвращая образование ржавчины и снижение прочностных характеристик.

Цинкование метизов

Метизы, такие как винты, шпильки, шайбы и другие крепежные элементы, часто подвергаются значительным механическим нагрузкам и воздействию агрессивных сред. Гальваническое цинкование не только защищает их от коррозии, но и улучшает внешний вид, что важно для декоративных и финишных изделий. Покрытие также снижает трение, что облегчает монтаж и демонтаж соединений.

Цинкование хомутов

Хомуты используются для крепления труб, кабелей и других элементов в системах водоснабжения, отопления, электроснабжения и других коммуникациях. Гальваническое цинкование хомутов обеспечивает их долговечность и надежность, предотвращая коррозию и ржавление, особенно в условиях высокой влажности или при контакте с агрессивными химическими веществами. Это особенно важно для хомутов, используемых на открытом воздухе или в промышленных условиях.

Технологический процесс гальванического оцинкования

Гальваническое цинкование включает несколько ключевых этапов, которые обеспечивают равномерное и надежное нанесение цинкового покрытия на металлические изделия. Каждый этап играет важную роль в достижении качественного и долговечного покрытия.

Подготовка поверхности

Перед нанесением цинкового покрытия необходимо тщательно подготовить поверхность металлических изделий. Это включает несколько процедур:

• Обезжиривание – на этом этапе удаляются все загрязнения, масла и смазочные материалы с поверхности изделия. Для этого используются щелочные или органические растворители. Обезжиривание необходимо для обеспечения хорошей адгезии покрытия к металлу.
• Травление – процесс травления используется для удаления оксидов и накипи, которые могут образоваться на поверхности металла. Обычно для этого используются кислотные растворы, такие как серная или соляная кислота. Травление создает чистую и активную поверхность для последующего нанесения цинка.
• Промывка – после травления изделия промываются в воде для удаления остатков кислот и других загрязнений. Это важный этап, так как остатки химикатов могут негативно повлиять на процесс осаждения цинка и качество покрытия.

Нанесение цинкового покрытия

Нанесение цинкового покрытия осуществляется с использованием метода электролиза. В процессе металл-основа и цинковый анод погружаются в электролитический раствор, содержащий ионы цинка. При подаче электрического тока ионы цинка осаждаются на поверхности металлического изделия, образуя равномерное покрытие. Электролитический раствор обычно содержит соли цинка, такие как сульфат цинка. В качестве анода используется цинковая пластина, которая, растворяясь в процессе, обеспечивает поступление ионов цинка в раствор.

Завершение 

После нанесения цинкового покрытия изделия проходят через этапы промывки и сушки:

• Промывка и сушка – изделия промываются в воде для удаления остатков электролита и продуктов реакции. Затем изделия сушатся для удаления влаги и подготовки к дальнейшей обработке или упаковке.
• Контроль качества – на завершающем этапе проводится контроль качества покрытия. Измеряется толщина цинкового слоя, проверяется равномерность нанесения и отсутствие дефектов. 

Преимущества гальванического цинкования

Гальваническое цинкование обладает рядом преимуществ, которые делают его популярным методом защиты металлических изделий от коррозии и механических повреждений.

Долговечность и защита от коррозии

Одним из основных преимуществ гальванического цинкования является его способность эффективно защищать металл от коррозии. Цинковое покрытие образует прочный барьер, предотвращая контакт основного металла с кислородом и влагой. Даже в случае повреждения покрытия цинк оказывает катодную защиту, предотвращая коррозию основного металла.

Недорого

Гальваническое цинкование является экономически эффективным методом защиты металлов. Процесс требует относительно небольших затрат на материалы и оборудование, а также отличается высокой скоростью производства. Это позволяет значительно снизить затраты на защиту изделий и продлить их срок службы, что в конечном итоге снижает общие эксплуатационные расходы.

Эстетичный внешний вид

Цинковое покрытие придает изделиям привлекательный и блестящий внешний вид. Это особенно важно для декоративных и видимых элементов, таких как фасады зданий, металлические конструкции и мебель. Гальваническое покрытие обеспечивает равномерный и гладкий финиш, который можно легко модифицировать с помощью последующей покраски или полировки.

Механическая стойкость

Цинковое покрытие обладает достаточной твёрдостью и адгезией, что делает его устойчивым к механическим воздействиям. Это особенно важно для изделий, которые подвергаются значительным механическим нагрузкам в процессе эксплуатации, таких как крепежные элементы, трубы и металлические профили.

Преимущества метода

Полученное горячим способом цинковое покрытие способно прослужить более 100 лет, надежно защищая металлы от агрессивных внешних сред и механических воздействий.

Процесс ГЦ обеспечивает:

• большой диапазон толщин качественного покрытия цинком (35-200 мкм);
• одинаково хорошо подходит для деталей любой формы, массы;
• 100-процентное заполнение цинком всех труднодоступных мест (включая внутренние полости), пор, микротрещин на внешних и внутренних поверхностях;
• получение сплошного покрытия с отсутствием стыков и границ;
• равномерное качество покрытия.

Сравнение с другими методами цинкования

Термодиффузионное цинкование

Термодиффузионное цинкование, также известное как термодиффузионное гальваническое цинкование, основано на диффузии цинковых атомов в поверхностный слой металла при высоких температурах. В процессе цинковое покрытие формируется путем нагревания металлических изделий до температуры около 400-500°C в среде, насыщенной парами цинка. Цинк проникает в металл, образуя защитный слой.

Преимущества:

• Высокая стойкость к коррозии благодаря образованию сплавного слоя.
• Устойчивость к механическим повреждениям.
• Возможность нанесения покрытия на сложные формы и внутренние поверхности.

Недостатки:

• Более сложный и дорогостоящий процесс по сравнению с гальваническим цинкованием.
• Ограничение по размерам изделий из-за необходимости использования печей.
• Возможность деформации изделий при высоких температурах.

Горячее цинкование

Горячее цинкование представляет собой процесс нанесения цинкового покрытия путем погружения металлических изделий в расплавленный цинк. Температура цинка в ванне обычно составляет около 450°C. В процессе погружения цинк реагирует с поверхностью металла, образуя многослойное покрытие, включающее железо-цинковые сплавы и чистый цинк.

Преимущества:

• Образование толстого защитного покрытия, обеспечивающего долгосрочную защиту от коррозии.
• Подходит для крупногабаритных изделий и конструкций.

Недостатки:

• Более грубая поверхность по сравнению с гальваническим цинкованием.
• Ограниченная толщина покрытия на внутренних поверхностях труб и полых изделий.
• Необходимость последующей обработки для улучшения внешнего вида, например, покраски.

В зависимости от конкретных требований к изделию, его эксплуатационным условиям и бюджету, можно выбрать наиболее подходящий метод цинкования. 

Классы гальванического покрытия

Классы гальванического покрытия определяют качество и свойства цинкового слоя, нанесенного на металлические изделия. Они характеризуются такими параметрами, как толщина покрытия, его адгезия к основному металлу, устойчивость к коррозии и внешний вид. Классификация гальванического покрытия важна для стандартизации и обеспечения качества продукции.

Стандарты и нормы

В России для гальванического цинкования применяются следующие ГОСТы:

• ГОСТ 9.301-86 — «Покрытия лакокрасочные, гальванические и химические. Классификация. Общие требования».
• ГОСТ 9.032-74 — «Покрытия цинковые гальванические. Технические условия».
• ГОСТ 9.306-85 — «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля и испытаний».
• ГОСТ 9.303-84 — «Покрытия гальванические. Общие требования и методы испытаний».

Эти стандарты регулируют требования к цинковому покрытию, включая допустимую толщину, качество поверхности, адгезию и устойчивость к коррозии. Например, ГОСТ 9.032-74 описывает технические условия для гальванических цинковых покрытий, устанавливая минимальные требования по толщине слоя и методам контроля.

Применение в различных условиях

Выбор класса гальванического покрытия зависит от условий эксплуатации изделий:

• Легкие условия эксплуатации – для изделий, не подвергающихся агрессивным воздействиям, достаточно покрытия минимальной толщины, которое обеспечивает базовую защиту от коррозии.
• Умеренные условия эксплуатации – в условиях повышенной влажности или слабого агрессивного воздействия (например, в закрытых помещениях), рекомендуется использовать покрытия средней толщины.
• Тяжелые условия эксплуатации – для изделий, эксплуатируемых на открытом воздухе, в морской среде или в условиях воздействия агрессивных химикатов, используются покрытия максимальной толщины с дополнительными защитными слоями.

Заключение

Гальваническое цинкование представляет собой эффективный и экономически выгодный метод защиты металлических изделий от коррозии. С развитием технологий и материалов, оцинкование продолжает улучшаться. Новые разработки в области электролитов и методов контроля позволяют достигать более высокой точности нанесения покрытия, увеличивать его устойчивость и долговечность. В будущем возможен переход к более экологичным и безопасным для окружающей среды технологиям, снижению расхода материалов и энергии, а также интеграции с другими защитными и декоративными покрытиями.