Методы цинкования

Сравнительный анализ методов цинкования металлических лотков

Нанесение цинковых покрытий на стальные и чугунные металлоизделия - давний, традиционный способ защиты их от коррозии.

Наибольшее распространение в практике защиты от коррозии нашли:
• гальваническое цинкование, 
• «горячее» цинкование из расплава цинка, 
• газо-термическое цинкование напылением, 
• «холодное» цинкование путем окраски металлоизделий цинконаполненными лакокрасочными материалами, 
• термодиффузионное цинкование.

Гальваническое цинкование

Гальваническое цинкование осуществляется за счет анодного растворения цинковых электродов, в результате пропускания через электролит электрического тока с катодной плотностью от 1 до 5 А/дм2 и последующего осаждения растворенного цинка на заземленное покрываемое изделие.

При этом методе цинкования получают точного размера равномерные, блестящие, декоративного вида покрытия. Толщина гальванических покрытий обычно не превышает 20-30 мкм. 
Недостатки: слабая адгезия и пористость цинковых гальванических покрытий приводят к их малой долговечности, которая не превышает 2-3 лет. 
Использование электролитов, содержащих кислоты, цианидов и других, химически активных соединений, заставляют применять методы нейтрализации и глубокой очистки отходов экологически опасного гальванического производства, строить дорогостоящие очистные сооружения, что, в конечно счете, нивелирует положительные качества этого высокопроизводительного технологически процесса. 
Так же стоит отметить, что гальванические цинковые покрытия на крепежных изделия имеют
значительно меньший срок службы, в виду стирания покрытия при свинчивании резьбового соединения.

 Горячецинковые покрытия

Горячецинковые покрытия по праву занимают второе место в объеме цинковальных производств, а по качеству и долговечности этому виду покрытия в настоящее время принадлежит пальма первенстве.

Недостатки: Данный метод имеет ряд ограничений к его применению на изделиях, имеющих скрытые полости, «карманы», замкнутые полости и элементы резьбы. Для обеспечения свободного входа и выхода расплава цинка, а также подготовительных растворов для обезжиривания, травления, флюсования и промывки, приходиться предусматривать на металлоизделиях технологические отверстия, что ведет к усложнению технологии изготовления изделий и их удорожанию.
Горячее цинкование по технологическим причинам образует так называемые наплывы, заливающие резьбовые соединения, что предопределяет необходимость последующей их механической калибровки, сводящей на нет их защитные свойства. Также имеется ограничение к марке стали, подлежащей горячему цинкованию, т.е. принимаются металлоконструкции, изготовленные только из стали, содержащей углерод не более 0,24%.

Газотермическое напыление цинка

Газотермическое напыление цинка наиболее подходит для защиты от коррозии крупногабаритных металлоконструкций, которые невозможно поместить в ванну с расплавом цинка или гальваническую ванну. Покрытия формируются путем газопламенного распыления порошка цинка или цинковой проволоки, а также путем электродуговой металлизации. Газотермические покрытия в силу своей природы являются пористыми.

Для снижения скорости их электрохимического растворения они пропитываются порозаполнителями в виде лакокрасочных покрытий. Такие комбинированные покрытия могут обладать долговременной защитной способностью, достигающей 30 и более лет. Однако, они весьма чувствительны к механическим воздействиям и требуют восстановления свойств лакокрасочных покрытий через каждые 5-7 дет. 
Нанесение газотермического покрытия может производиться как на месте монтажа, так и в производственных условиях.

Холодное цинкование

В последние годы широкое распространение получил метод, так называемого «холодного» цинкования путем окраски металлоизделий цинконаполненными красками. Метод подкупает своей простой, а фанфары рекламы превозносят его как панацею от всех коррозионных бед. Следует отметить высокие технологические показатели этого метода.

Недостатки: В тоже время цинконаполненные покрытия в еще большей степени, чем газо-термические, чувствительны к механическим воздействиям. Восстановление их не всегда возможно в силу условий эксплуатации (например, мостовых конструкций), финансовыми ограничениями и т.п. Поэтому долговечность противокоррозионной защиты «холодным» методом в реальной практике не велика и исчисляется 5-6 годами эксплуатации.

Термодиффузионное цинкование

Отмеченные выше негативные стороны других способов цинкования заставили научно-техническую общественность обратить более пристальное внимание на ТЕРМОДИФФУЗИОННОЕ ЦИНКОВАНИЕ.

К достоинствам этого метода можно отнести следующее:
• Детали цинкуются в герметически закрытых ретортах, поэтому процесс диффузионного цинкования экологически безопасен и не требует создания очистных сооружений; 
• Получаемое покрытие не имеет пор и за счет диффузионного слоя имеет прочную адгезионную связь с подложкой; 
• Толщина покрытия может быть любой; 
• Диффузионный цинк покрывает детали равномерным слоем без наплывов, точно повторяет профиль цинкуемой поверхности, включая глухие отверстия, элементы сложной конфигурации, щели, полости, резьбу; 
• Метод позволяет в отличие от других, цинковать длинномерные трубы с обеих сторон, а при необходимости, цинковать только внутреннюю или только наружную поверхность труб, в зависимости от расположения порошковых цинкосодержащих смесей – снаружи или внутри. 
• Покрытие имеет высокую твердость (в 3-4 раза выше, чем у горячего цинкового покрытия) и обладает высоким сопротивлением абразивному износу, что позволяет использовать периодически разбираемые трубные соединения в нефтегазовой отрасли до 10-15 лет без замены; 
• При сварке металлоизделий с термодиффузионным покрытием цинковое покрытие повреждается только в «ванночке сварного шва, при этом в околошовной зоне сохраняется слой покрытия, который протекторно защищает сварной шов; 
• Отходы от производства не требуют захоронения и могут быть использованы в качестве наполнителей строительных бетонных смесей; 
• Диффузионное цинковое покрытие сертификатом Госсанэпидемнадзора № 78.1.3.315.II.17512.9.99 от 06.09.99г. допущено к контакту с водой питьевого и бытового водоснабжения. Покрытие соответствует требованиям ГОСТ 28426-90, ГОСТ Р51163-98, СНИП 2.03.11-85 изд.2002г., Инструкции № К-106 от 30.12.2003г. Департамента электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД», а также требованиям зарубежных стандартов АST MB 633, AST MB 695; 
• Нет ограничения по химическому составу общераспространенных машиностроительных сталей и чугунов. 
Среди недостатков метода следует отметить: 
• отсутствие декоративных свойств у диффузионного цинкования (глухие тона, отсутствие блеска) 
• а также, при малых толщинах покрытия (до 30 мкм), появление бурого налета, обусловленного выходом из покрытия ионов железа. 
Данные недостатки могут устраняться нанесением декоративно-защитных слоев лакокрасочных покрытий.