Когда речь идет о строительстве, то сталь является незаменимым материалом. Мосты, аэропорты, железнодорожные сети, уличная мебель, фонарные столбы, защитные ограждения – все это сделано из металла.
Оцинкованная сталь в огромном количестве используется в строительстве домов и квартир. Будь то сборная или цельнометаллическая конструкция: решетки над шахтой подвала, перила балкона, наружные лестницы, крыши, зимние сады, игровое оборудование, садовая мебель и многое другое.
Если сталь используется на открытом воздухе, то есть в естественных погодных условиях, она должна быть защищена от коррозии в течение длительного времени и, по возможности, не требовать дополнительного технического обслуживания.
Нанесение металлического покрытия из цинка на сталь обычно называют цинкованием.
Технологические процессы отличаются толщиной слоя и производством цинкового покрытия, что влияет на продолжительность коррозионной защиты и механическую прочность.
Наиболее распространённые способы цинкования:
- Прерывистое горячее цинкование (штучное цинкование);
- Непрерывное горячее цинкование (полосовое цинкование);
- Цинкование напылением (металлизация цинком);
- Электрическая гальванизация.
Общим элементом всех процессов цинкования является нанесение цинкового покрытия.
Прерывистое горячее цинкование (штучное цинкование)
Процесс заключается в нанесение цинкового покрытия на отдельные стальные детали или отливки путем погружения их в расплавленный цинк.
Цинковое покрытие, полученное данным методом, обеспечивает полную и всестороннюю защиту, так как используются уже готовые детали или изделия. Дальнейшая обработка которых обычно не предусматривается технологическим процессом.
Штучно-оцинкованные покрытия имеют значительно большую толщину слоя, чем покрытия, полученные методом непрерывного цинкования. Поэтому им свойственны значительно более высокая антикоррозионная защита.
Технологический процесс
Предварительно стальные детали в ваннах освобождаются от примесей, таких как жиры, масла, ржавчина и окалина. Затем происходит горячее цинкование — материал погружают в ванну с жидким цинком при температуре около 450 С.
Антикоррозионная защита
В случае прерывистого горячего цинкования отдельных деталей полученное покрытие, препятствует пассивному барьерному воздействию окружающей среды.
В процессе гальванизации, в результате взаимной диффузии жидкого цинка со стальной поверхностью, образуется покрытие из различных слоев железо-цинкового сплава. При извлечении оцинкованных горячим способом предметов слой чистого цинка обычно остается в верхнем слое.
Обычная толщина цинкового слоя штучных оцинкованных покрытий составляет от 50 до 150 мкм.
Области применения
Частично оцинкованные компоненты и конструкции в среднем достигают периодов защиты от 30 до 100 лет в зависимости от качества окружающего воздуха.
Как следствие, они используются практически для всех наружных применений – металлоконструкции, строительство и машиностроение.
Непрерывное горячее цинкование (полосовое цинкование)
Это непрерывный процесс горячего цинкования, при котором длинная стальная полоса погружается в расплавленный цинк, а затем подвергается дальнейшей химической обработке.
Технологический процесс
Исходный материал обычно представляет собой неотожженную холоднокатаную стальную полосу толщиной от 0,4 до 3 мм и шириной от 600 до 2000 мм (или полосу шириной от 20 мм до 600 мм), которая намотана в рулон (бобину).
Перед процессом гальванизации стальная полоса разматывается и сваривается, образуя бесконечную полосу, так что процесс цинкования осуществляется непрерывно.
Фактическая зона обработки состоит из печи непрерывного действия, ванны расплава, устройства для регулировки толщины цинкового покрытия и охлаждения.
Перед цинкованием полоса подвергается предварительной термической обработке и отжигу.
Затем в зоне охлаждения ленту охлаждают в защитном газе до температуры, близкой к температуре ванны, где находится расплавленный цинк (450-460 С).
Полученную оцинкованную стальную полосу, затем обычно химически обрабатывают различными способами и сматывают в рулон.
Антикоррозионная защита
При обработке металла на поверхности образуется очень тонкий слой железо-цинкового сплава, который образуется при вытягивании ленты из ванны расплава.
Обычная толщина оцинкованного покрытия составляет от 5 до 25 мкм.
В случае оцинкованной листовой стали с покрытиями из чистого цинка можно предположить, что скорость коррозии будет сопоставима с показателями оцинкованного покрытия. Однако, из-за значительно меньшей толщины цинкового слоя этих покрытий, по сравнению со штучным горячим цинкованием, происходит значительное увеличение скорости коррозии.
Области применения
Оцинкованные полосы обычно используются в местах с низким уровнем коррозии. Типичными примерами являются кабельные каналы или элементы кондиционирования воздуха. Из-за низкой антикоррозионной защиты они обычно не применяются для наружного использования, поскольку они не могут обеспечить требуемых периодов защиты в несколько десятилетий.
Цинковое напыление (металлизация цинком)
При распылительном цинковании, также называемом термическим распылением цинка, цинк распыляется с помощью распылительного пистолета на поверхность стальных деталей.
В отличие от горячего цинкования, полученное цинковое покрытие и сталь не образуют совместный сплав.
Толщина цинковых покрытий обычно составляет от 80 до 150 мкм.
Такой тип цинкования обычно используется в качестве защиты от коррозии стальных деталей, которые не могут быть оцинкованы другими способами.
Гальваническое цинкование
В гальваническом процессе цинк осаждается на стальных деталях с помощью электрического тока. Используются в основном кислотные или цианидные электролиты.
Получающиеся в результате цинковые покрытия сравнительно тонкие и в основном имеют толщину не более 5 микрон.
Поэтому гальванизация используется главным образом для временных задач защиты от коррозии в слабо коррозионных средах. В отличие от других процессов цинкования, таких как горячее цинкование, оно не приводит к образованию сплава между цинковым покрытием и сталью. Финишное покрытие состоит из чистого цинка.
Одним из наиболее известных оцинкованных продуктов являются серебристо-глянцевые шурупы, на поверхности которых образуется красная ржавчина уже через несколько лет использования на открытом воздухе.
