Коррозия металлов является одной из наиболее глобальных проблем современности. Интенсивность коррозионных процессов усиливает вода, химически активные компоненты и блуждающие токи, приводя к быстрому износу металлоконструкций. Простая и доступная технология холодного цинкования позволяет эффективно бороться с химическим разрушением металла и находит повсеместное применение для повышения антикоррозионных свойств сталей и их сплавов.
Суть метода холодного цинкования состоит в нанесении на металлическую поверхность специальных Zn-удерживающих составов. Популярность технологии в строительстве, машиностроении и др. сферах промышленности обусловлена:
- относительной простотой и доступностью обработки;
- возможностью контролировать толщину защитного слоя и внешний вид обрабатываемого изделия;
- отсутствием влияния протекции на механические и технологические показатели обрабатываемой конструкции.
Цинк является одним из самых распространенных металлов, обеспечивает, эффективную электрохимическую защиту всех сплавов железа. Он образует прочную, сложно разрушаемую под воздействием атмосферных факторов оксидную пленку, которая защищает не только поверхность, но и глубинные слои металла. Антикоррозионное покрытие, созданное по методу холодного цинкования, более износостойкое и долговечное, чем протекция металла, полученная нанесением лакокрасочных составов, и имеет ряд преимуществ:
- стойкость к царапинам, потертостям, механическим повреждениям, пластическим деформациям;
- способность цинковой пленки самовосстанавливаться после повреждений;
- устойчивость к воздействию критичных температур, uv-излучению, в сравнении с краской;
- хорошая свариваемость и пайка цинковых поверхностей.
Чаще всего метод холодного оцинкования применяют для железоуглеродистых сплавов, но возможно создание zn-протекции и на поверхностях других металлов (медь, алюминий).
Немного истории
Метод цинкования металла возник в 18-м веке во Франции, где химик П. Дж. Мелуин проводил эксперименты по защите металлической посуды от коррозии путем опускания ее в ванную с разогретым до температуры 400 °C цинком. Технология холодного цинкования начала интенсивно применяться в середине 20-го века, когда появилась необходимость создавать антикоррозионную защиту на габаритных, имеющих сложную форму конструкциях.
Такой способ обработки был применен к одному из самых больших трубопроводов в мире Морган Вьялла (Австралия), имеющий протяженность 460 км. Для этой цели был разработан специальный цинк-силикатный состав, а окрашивание производили вручную с помощью кистей и валиков в течение 2-х лет. Несмотря на то, что в 1944 году не существовали технологии качественной обработки поверхности металла, цинковый слой толщиной 70 мкм служит уже более 70 лет, без необходимости обновлять покрытие.
Технология холодного цинкования
Процесс холодного цинкования регламентируется требованиями ГОСТ 9.305-84. Обработка металлических поверхностей производится нанесением цинкосодержащими красками и грунтовками, обладающими высоким показателем адгезии. Для того, чтобы антикоррозионная защита, полученная по такой технологии, была эффективной и выполняла свои функции длительный срок, особое внимание уделяется подготовке поверхности, включающая следующие этапы:
- с поверхности изделий удаляются различного рода загрязнения – остатки старых покрытий, ржавчины, солей и пр.
- для придания металлической поверхности необходимого уровня шероховатости, ее обрабатывают с использованием абразивных инструментов, песко-, гидроструйной технологии;
- выполняется ручная доводка поверхности, очистка ее от сварочных брызг, кромок, заусенцев и пр.
- обдув сжатым воздухом позволяет убрать с материала остатки пыли и загрязнений.
После этапа подготовки металлическая поверхность обрабатывается нанесением защитных цинксодержащих составов. Перед началом работ в обязательном порядке определяется точка росы – показатель необходим для того, чтобы на окрашенной поверхности не выступила влага, негативно влияющая на качество обработки. Для каждого используемого в работе цинкового состава производитель в сопроводительной документации указывает значение точки росы, а температура поверхности должна превышать ее показатель минимум на 3 градуса. Все работы по холодной оцинковке ведутся в температурном диапазоне от -10 до 40°C. Зависимость точки росы от температуры и влажности атмосферного воздуха приведены в таблице:
Непосредственно оцинковка производится нанесением на обрабатываемую поверхность нескольких слоев специальных составов. Метод холодного цинкования требует использования пневматических или безвоздушных краскопультов. В труднодоступных местах покраска производится вручную валиками и кистями. После создания защитного покрытия его качество и толщину проверяют визуально и с помощью специального контрольного оборудования. Это позволяет избежать дефектов цинковой защиты и докрасить плохо обработанные зоны.
Холодное цинкование металла, созданное специальными защитными составами, обеспечивает два вида протекции:
- активную гальваническую, в которой цинковый слой выполняет функцию анода, а обработанный металл – катода, создавая между ними надежный электрический контакт;
- пассивную пленочную – поверхность защитного слоя, вступая в контакт с кислородом, находящимся в воздухе, через несколько часов после высыхания окисляется и образует пленку из нерастворимых солей цинка. Под пленкой находится слой чистого цинка, и при нарушении целостности пленки, образует новую защиту.
Протекторный слой будет активно выполнять свою роль, пока в нем не окислится весь цинк.
Преимущества холодного цинкования перед горячим
Основное достоинство технологии холодного цинкования – простота и экономичность процесса создания защиты. Если для горячего цинкования необходимо стационарное оборудование и специальное помещение, то нанесение холодных Zn составов можно проводить на монтажной площадке. К перечню преимуществ также можно отнести:
- экономичность – стоимость холодного цинкования существенно дешевле, чем горячего;
- вариативность покрытий – в процессе нанесения составов можно контролировать толщину защитного слоя. Технология также позволяет повышать эстетику и физико-технические показатели окрашенной поверхности – присутствие в составе олова усилит блеск поверхности, а алюминия – ее пластичность и способность противостоять изгибающим и растягивающим нагрузкам;
- возможность осуществлять сварку по окрашенным поверхностям с последующей обработкой зон соединения. Такая особенность технологии позволяет проводить окрашивание металлоконструкций и последующую их сборку на высоте.
Горячее погружение металла обладает существенным преимуществом – такое цинкование более долговечно, чем холодная протекция. Зато при нарушении окрашенного цинком защитного слоя его можно быстро восстановить, просто закрасив место дефекта. Горячее цинкование потребует демонтажа металлоконструкции и транспортировки ее в цех.
