Гальваническое цинкование

 

Детали малого размера после обработки цинком. Фото ЭнергоСталь

Процесс оцинковки металлических изделий в специальном барабане методом электрохимического процесса называется гальваническое цинкование. Цвет покрытия при данном методе цинкования может отличаться: от радужного и голубого до матово-белого и белого. Гальваническое цинкование обеспечивает толщину покрытия в пределах 10-20 мкм, поэтому оно в основном носит декоративный характер.

Способы, чем отличаются, технология, срок службы

Существуют различные способы цинкования, каждый из которых обладает собственными плюсами и минусами.

Горячее

Горячее цинкование позволяет получить наилучшее качество покрытия. Еще одним важным достоинством является продолжительный срок эксплуатации обработанных изделий. Данные плюсы делают горячее цинкование востребованным, но не самым популярным методом. Так как существуют и отрицательные свойства:

  • использование химических реагентов, т.е. метод не экологически безопасен;
  • цинкование выполняется в ванне, для обработки больших деталей нужно найти ванну соответствующих размеров, что достаточно сложно.

Горячее цинкование металла

Технологический процесс включает два этапа:

  • Подготовительный — обезжиривание металлического изделия, его очистку от мусора, травление, промывку, просушку.
  • Основной подразумевает помещение изделия в ванну, наполненную расплавленным цинком, при температуре около 460 градусов. В результате обработки на поверхности формируется тонкий слой из железа и цинка, обеспечивающий защиту от коррозии. После этого изделие обдувается сжатым воздухом, что позволяет просушить его и убрать излишки цинка.

Холодное

Метод холодного цинкования имеет следующие положительные черты: высокая технологичность; простота реализации (не требуется наличия специального оборудования); покрытие отличается высокими защитными свойствами. Единственным недостатком технологии выступает низкая надежность, выражающаяся в частности в подверженности покрытия механическим воздействиям.

Naneseniye tsinkonapolnennoy kraski kraskoraspylitelem

Технология обработки должна осуществляться в соответствии с санитарно-гигиеническими правилами и техникой безопасности. Для обработки используется цинкосодержащий раствор, который наносится на детали с помощью валика, кисти или краскопульта.

Термодиффузионное

Термодиффузионное цинкование обладает несколькими достоинствами:

  • экологичность процесса;
  • готовое покрытие практически не имеет пор;
  • высокая защитная способность покрытия;
  • широкий диапазон толщины покрытия, которую возможно регулировать.

Существуют также недостатки: отсутствие металлического блеска вкупе с грязно-серым цветом покрытия негативно сказывается на внешнем виде изделия; неоднородность покрытия по толщине; невысокая производительность; присутствие цинковой пыли в окружающем воздухе.

Термодиффузионное цинкование. Фото БСМ-МЕТАЛЛ

Суть обработки металла заключается в следующем: детали вместе с цинкосодержающей сухой смесью помещается в герметичную емкость, в которой создается температура в 2500-2600 градусов. Высокая температура способствует переходу цинка в газообразное состояние, что позволяет его атомам проникать в поверхностный слой обрабатываемых заготовок. Термодиффузионное технология является оптимальным решением в тех случаях, когда необходимо получение слоя цинка толщиной свыше 15-20 мкм.

Газотермическое

Газотермическое напыление подходит для обработки металлических листов, объемных деталей, крупногабаритных заготовок, которые проблематично покрыть цинком другими способами. Важным достоинством покрытия является его стойкость к агрессивным средам: высокая влажность, воздействие пресной или морской воды и т.д. Кроме этого, технология позволяет нанести покрытие возможно непосредственно на строительной площадке, достаточно невысокая температура нагрева поверхности (не превышает 150 градусов).

Недостатками служат:

  • более высокая стоимость, в сравнении с другими способами,
  • неравномерность толщины покрытия и присутствие в нем пор,
  • требуется принятие дополнительных мер для предупреждения деформации детали,
  • на элементах не должно присутствовать недоступных для напыления мест.

Газотермическое напыление цинком (металлизация). Фото MеталХантерс

Технология обработки осуществляется следующим образом: цинк из сухой смеси напыляется на поверхность изделия, процесс выполняется в газовой среде. Частички расплавленного металла формируют на поверхность покрытие, напоминающую чешую.

Гальваническое

Гальваническое цинкование обладает более широким спектром достоинств, которые перечислены далее, поэтому является наиболее популярным решением.

Преимущества и недостатки данного метода оцинковки

  • К преимуществам этого наиболее распространенного метода цинкования необходимо отнести высокую производительность и равномерность покрытия, блестящий, декоративный характер поверхности с неизменными размерами.
  • Основным недостатком таких покрытий являются низкие адгезионные свойства, что в итоге приводит к низкой коррозионной стойкости изделий, обработанных таким методом. Следует также отметить вероятность водородной хрупкости металла, возникновение которого возможно при анодировании.

Технологический процесс, схема покрытия металла цинком

  • Данная технология представляет собой электролитический химический процесс — электролиз.
  • К двум, находящимся в емкости с электролитом, металлам: стальным деталям и чистому цинку подводится электрический ток посредством специальных электродов.
  • Цинк используется любой формы (пластины, шары), загружается в специальные сетчатые контейнеры.
  • Анод (цинк) в процессе электролиза растворяется, ионы цинка оседают на стальной поверхности изделий, формируя покрытие с толщиной 4-20 мкм.

Гальваническое цинкование в производственных условиях. Фото ПКФ Цвет

  • Растворение цинковых анодных электродов осуществляется в результате прохождения электрического напряжения через электролит с катодной плотностью 1-5 А/дм.
  • Для защиты деталей от коррозии в метизном производстве, сегодня применяются три метода гальванического цинкования: щелочное, кислотное и цианидное.
  • Наиболее распространенной технологией цинкования является метод гальванического цинкования в электролитах со слабокислой средой. Эта технология обеспечивает высокую степень укрываемости и качественный внешний вид цинковой поверхности. Благодаря этому методу снижается склонность цинкуемых деталей к водородной хрупкости и появляется возможность цинковать изделия сложной конфигурации из стали и чугуна.

Область применения цинковых изделий: метизов, сетки из стали и других деталей

Метод гальванического цинкования сегодня приобрел самое широкое распространение для защиты метизов (см. также Горячее цинкование метизов), гвоздей, стальной сетки и крепежных изделий. Это обусловило в большей степени высокая производительность гальванического оборудования, низкая себестоимость производственного процесса и достаточная степень защиты.

Дефекты гальваники

Дефекты покрытия значительно ухудшают как защитные свойства, так и внешний вид изделий. Причин для образования дефектов чаще всего две: это нарушение технологических операций в процессе цинкования и недостаточно высокое качество поверхности металла. Однако существуют и другие причины. Далее перечислены основные и наиболее серьезные дефекты гальванических покрытий, причины их возникновения и пути предотвращения данных проблем.

Недостаточная адгезия

Недостаточная адгезия чаще всего приводит к необходимости выполнять оцинковку заново, что несет дополнительные материальные затраты. Недостаточное сцепление может наблюдаться между основным металлом и покрытием. Причиной чаще всего является брак в процессе подготовки поверхности.

Качество обезжиривания нужно проверить на партии деталей, которые очищаются вручную, тем самым добиваясь полной смачиваемости. Затем осуществляют следующие операции: травление и активация, растворы для которых также следует проверить и при необходимости заменить. Если этого недостаточно, то рекомендуется произвести анализ основного электролита, выяснить есть ли в нем примеси.

Гальваническое цинкование. Фото БСМ-МЕТАЛЛ

Причинами отслаивания основного покрытия от подслоя является:

  • недостаточная промывка после меднения или декапирования;
  • подслой меди имеет пятна на поверхности.

Для исключения данной проблемы следует выполнять регулярные испытания на общую адгезию.

Питтинг

Питтинг представляет собой коррозию, в результате которой в металле образуются ямки и полости. Подобный дефект требует повторного нанесения покрытия или забраковки детали. Питтинговая коррозия образуется при наличии в электролите посторонних примесей, при завышенной плотности тока, недостаточном перемешивании, пониженной температуры и pH. Для устранения данных проблем следует выполнить проработку электролита, введение смачивателя, дополнительное смешивание, снижение плотности тока, повышение температуры и pH.

Гальваническое цинкование. Фото ПКФ Цвет

Шероховатость

Шероховатость покрытия встречается достаточно часто. Для возникновения данной проблемы существует две категории причин:

  • те, которые образуются на предварительном этапе — некачественно выполненная подготовка изделий: шлифовка, очистка;
  • те, которые возникают в процессе нанесения покрытия: наличие в электролите твердых частиц, нарушение технологических режимов.

В первом случае от исполнителя требуется выполнить дополнительную обработку поверхности, а во втором — осуществить фильтрацию и коррекцию электролита.

Неоднородности внешнего вида

Неоднородности внешнего вида подвержены детали с блестящим покрытием, выражается она в матовых пятнистых участках неправильной формы и разных размеров. Причинами для этого служит чрезмерное травление и нарушение пропорции компонентов электролита или присутствие примесей. Кроме этого, существует еще одна причина — повышенная пористость покрытия.

Хрупкость покрытия

Хрупкость покрытия может быть вызвана наличием в электролите органических загрязнений, высокой концентрацией цинка, недостаточным количеством циана или щелочи или значительной температурой электролита. Для этого следует выполнить анализ электролита.

Качественное гальваническое цинковое покрытие с радужным хроматированием. Фото ГальваноПроект

Темный цвет

Темный цвет покрытия вызывается наличием в электролите примесей.

Таким образом, основной причиной дефектов является несоблюдение режимов технологических процессов. Поэтому следует быть бдительным, осуществлять жесткий контроль всех операций.

Обозначения разных толщин и цветов

Существует общепринятые обозначения гальванических покрытий, которые встречаются в чертежах:

  • Ц6. хр. бцв — цинковое толщиной 6 мкм с бесцветным хроматированием;
  • Ц6. хр. хаки — цинковое толщиной 6 мкм с хроматированием хаки;
  • Ц6. хр/лкп — цинковое толщиной 6 мкм с радужным хроматированием с последующим нанесением лакокрасочного покрытия;
  • Ц6. окс. ч — цинковое толщиной 6 мкм, оксидированное в черный цвет;

Гальваническое цинкование с бесцветным хроматированием. Фото ГальваноПроект

  • Ц6. фос. окс. прм — цинковое толщиной 6 мкм, фосфатированное в растворе, содержащем азотнокислый барий, монофосфат цинка, азотнокислый цинк, пропитанное маслом;
  • Ц6. фос. гфж — цинковое толщиной 6 мкм, фосфатированное, гидрофобизированное;
  • Ц6 нецианистый — цинковое толщиной 6 мкм, полученное из электролита, в котором отсутствуют цианистые соли.
Справка. В подобных обозначениях изменяемой величиной является толщина покрытия.

Проектирование участка

Организация гальванического производства является длительным и сложным процессом, от продуманности и тщательности которого зависит производительность. Прежде всего следует определиться для обработки каких деталей проектируется участок, составить схему технологического процесса цинкования (представлена ранее), создать рисунок (схему) планировки участка, определить перечень необходимого оборудования. Наибольшее внимание следует уделить выбору оснащения.

Линия

Гальваническое цинкование — сложный технологический процесс, для осуществления которого необходимо полностью укомплектованная система оборудования. Рассмотрим, какие компоненты входят в перечень оборудования в зависимости от степени автоматизации производства.

Оборудование для гальванического цинкования. Фото БСМ-МЕТАЛЛ

Оборудование

По степени автоматизации процесса гальванизации линии разделяют на автоматизированные и механизированные. Оба типа состоят из таких обязательных элементов:

  • металлический каркас;
  • платформа обслуживания;
  • ванны для непосредственного нанесения цинка на поверхность изделия;
  • пульт управления;
  • вентиляционные конструкции вытяжного типа;
  • комплект труб, обеспечивающих подачу технических жидкостей и отвод отработанных материалов;
  • элементы питания гальванических ванн;
  • маслосборник для герметичного хранения жиров, «вытравленных» из металла во время процедуры обезжиривания;
  • сушило камерное для подвесок;
  • набор аппаратов фильтрации, через которые должен проходить воздух перед поступлением в вытяжную вентиляцию;
  • гальванические барабаны и подвески для закрепления обрабатываемого элемента в процессе гальванизации;
  • сушило шнековое или центрифуга для ускорения окончательной обработки и просушки готового изделия;
  • тележка для подвесок.

Гальваническое цинковое покрытие с радужным хроматированием. Фото ГальваноПроект

Для автоматизированной линии гальванического цинкования помимо перечисленных элементов в комплект поставки должен быть включен автооператор портальный и электроавтоматика. Данные элементы руководят работой линии так, что большая часть процессов будет автоматизирована и не будет требовать непосредственного присутствия оператора на протяжении всего времени гальванизации.
Дополнительно для работы гальванического оборудования необходимо приобрести комплекс для очистки отработанных жидкостей.

Важно! В случае приобретения линии для гальваники обязательно уточняйте, что входит в стоимость: некоторые поставщики включают в комплект подвески и тележку только за дополнительную плату.

Как выполнить своими руками

Гальваническое цинкование возможно выполнить в домашних условиях. Процесс обработки начинается с подбора материалов. Для изготовления электролита может использоваться любая соль, растворяющаяся в воде, а также аккумуляторный электролит, в который помещается цинк. Но рекомендуется сделать раствор хлорида цинка и соляной кислоты в дистиллированной воде.

В качестве источника тока может выступать автомобильный аккумулятор или зарядное устройство на 2-6 А, 6-12 В. Ванну отлично заменяет стеклянная или пластиковая емкость, в которую устанавливаются крепления для изделия (катод) и электрода из цинка (анод), который изготавливается из куска цинка. Для этого в нем просверливается отверстие и его подвешивают на медной проволоке.

Чем больше анод, тем более равномерное покрытие получится в итоге. Анодов может быть несколько, тогда они располагаются вокруг катода, на одинаковом расстоянии, что обеспечивает равномерность слоя. Подключение к источнику питания осуществляется с помощью медных проводов: минус подводят к детали, плюс — к электроду.

Детали после обработки. Фото Энергосталь

Цинкование выполняется, когда анод(ы) и катод помещаются в электролит, электрическая цепь замыкается. Чем дольше выполняется цинкование, тем более толстый слой покрытия получится.

Качество покрытия зависит от подбора режима обработки:

  • плотность тока должна составлять примерно 1,5 А на кв.дм.;
  • температура электролита составлять 18-25 градусов, т.е. быть комнатной;
  • плотность электролита варьируется в значительном диапазоне.
Более подробно тема гальванического цинкования своими руками рассмотрена здесь.

Гальваническое цинкование в домашних условиях является процедурой, требующей от исполнителя аккуратности и точности. Поэтому, если мастер не уверен в своих силах, то нужно обратиться к специалистам.

Где оказывают услуги

Услуги по цинкованию металла востребованы, так как обработанные детали и элементы активно используются в различных сферах деятельности.

Компании, собранные в разделе «Где заказать гальваническое цинкование» осуществляют предоставление услуг на высоком уровне. Сотрудники предприятий выполняют цинкование металлоконструкций различных форм и габаритов.

Посетителям сайта, задающим вопрос, где заказать горячее цинкование, рекомендуется посетить отдельный раздел.

 

Гальваническое цинкование в домашних условиях

Оцинковка метала при помощи метода гальванизации – полезный и интересный процесс. В домашних условиях его провести достаточно просто, особенно в ситуациях, когда рациональнее все сделать самостоятельно и заодно сэкономить. Прежде, чем приступать к работе, важно...

Гальваническое цинкование

Процесс оцинковки металлических изделий в специальном барабане методом электрохимического процесса называется гальваническое цинкование. Цвет покрытия при данном методе цинкования может отличаться: от радужного и голубого до матово-белого и белого. Гальваническое...

 

Мы ВКонтакте, присоединяйтесь!
Рекламное место
© 2018 Металл и его обработка