Что такое оцинкованная сталь? Технология цинкования

Цинкование — это метод создания защитного слоя на металле. В состав этого слоя входит цинк. Процесс чаще всего протекает в промышленных условиях, но вы сможете воспроизвести его даже дома, если тщательно изучите технологию и подготовите все необходимое для оцинковки.

Зачем металлические поверхности покрывают цинком

Металлы боятся воды и грубых механических воздействий. В неблагоприятных условиях они окисляются и покрываются коррозией. От ржавчины особенно сильно страдает железо, которое быстро разрушается во влажной среде.

Для защиты материалов от негативных факторов была разработана оцинковка. Она подразумевает создание цинкового покрытия, принимающего на себя воздействия окружающей среды. При этом защита действует до разрушения нанесенного слоя. Он разрушается только в сложных природных условиях. Длительность этого процесса зависит от толщины оцинковывания (всего существует 3 стандартных класса, задокументированных в строительных нормах).

В общей сложности можно сказать, что оцинковывать сталь надо для продления срока ее службы. Причем оцинковка защищает от механических и электрохимических воздействий. Этот способ обработки также применяют перед окрашиванием металла для продления срока жизни нанесенного красителя.

Как выглядит цинковое покрытие

Оцинковка повышает стоимость металла, поэтому при покупке важно получить подлинный материал, а не переплачивать за обычную сталь. Рассмотрим способы определения нанесенного покрытия из цинка:

1. Визуальный — цинковое напыление можно узнать на глаз, так как оно имеет характерный зеркальный блеск. Поверхность будет выглядеть более глянцево, чем нержавеющая сталь, даже при наличии узоров.
2. С помощью магнита. Оцинковка придает металлу высокие магнитные свойства. Если сталь оцинковывалась, она будет хорошо магнититься.
3. С помощью спектрального анализа. Это самый точный метод, так как он позволяет определять состав изделия. Но для его реализации потребуется специальное оборудование.
4. С использованием соляной кислоты. Оцинковка боится соляной кислоты. Если капнуть на покрытие этим веществом, поверхность начнет разрушаться с выделением водорода. Но такая проверка возможна в условиях лаборатории. В магазине вам никто не позволит использовать кислоту. Поэтому лучше сотрудничать с надежным поставщиком, чтобы не пришлось оцинковывать детали самостоятельно.

Варианты нанесения цинка в промышленных условиях

Оцинковать стальной лист или другую поверхность можно горячим или холодным методом. Также в промышленности практикуются способы обработки по технологии термодиффузии, гальванизации и воздействия термическими газами. Методика выбирается в соответствии с назначением продукции и условиями ее использования. Рассмотрим подробнее, как можно оцинковывать сталь перечисленными способами.

Холодный метод обработки

Оцинковка по этой технологии считается самой простой в исполнении, потому что она не требует наличия профессионального оборудования и выполняется вручную. Таким способом оцинковывают сталь даже в небольших мастерских.

Для проведения работ надо иметь специальный раствор с высокой концентрацией цинка. Его наносят на металл при помощи валика, кисточки или пульверизатора, используя средства защиты для кожи, глаз и органов дыхания. Покрытие схватывается сразу после попадания на сталь.

Цинковка этим методом возможна даже в тех случаях, когда другие способы неприменимы. Например, массивную металлоконструкцию или трубопровод сложно оцинковывать по горячей технологии, потому что ее придется предварительно разобрать. В определенных условиях это становится невозможным. Но это не значит, что вам придется отказаться от обработки. Оцинковка холодным методом применима при любых обстоятельствах. Она позволяет получить надежное покрытие на металле, устойчивое к механическим воздействиям и воде.

Горячая методика нанесения цинка

Цинкование горячим способом не так распространено, как другие технологии обработки металла. Ведь оно требует подготовительных работ с использованием кислот, вредных для окружающей среды. Также этот метод опасен для самого мастера, потому что оцинковка происходит раскаленной смесью, способной вызвать сильные ожоги.

Оцинковывать железо таким способом надо только после предварительной подготовки изделия. Она включает в себя следующие этапы:

1. Очистку поверхности от грязи, старой краски и ржавчины. Также надо обезжирить сталь перед тем, как ее оцинковывать.
2. Травление кислотами.
3. Промывку металла для нейтрализации кислот.
4. Удаление оксидов и соли с помощью флюса.
5. Тщательную просушку.

Затем происходит сама оцинковка. Это значит, что сталь помещается в емкость с жидким цинком. На ее поверхности образуется тонкая пленка, которая будет защищать металл от пагубных воздействий.

Таким способом оцинковывают отдельные детали, которые можно поместить в чан. После завершения обработки продукция продувается для скорейшей просушки. Продувка имеет и другое значение. Она помогает убрать подтеки с поверхности стали.

Способ термодиффузии

Перед использование термодиффузионной методики сталь подвергается предварительной подготовке, как и в горячем способе обработки. Затем она помещается в герметичный контейнер. Туда же кладут цинк в виде порошка. Затем начинается оцинковка. Она подразумевает нагрев контейнера до температуры 2,5 тыс. градусов. В таких условиях цинк переходит в газообразное состояние. Он легко проникает в поверхность стали.

Преимущества этой технологии очевидны, ведь процедура:

1. Не вредит экологии и безопасна для мастера.
2. Позволяет оцинковывать до нужной толщины покрытия.
3. Помогает создавать однородный защитный слой на металле без пор.
4. Не оставляет после себя токсичных отходов. В этом случае оцинковка не будет сопровождаться сложной утилизацией.
5. Позволяет работать с заготовками любой формы. Например, таким способом можно обработать даже кузов автомобиля. Главное, чтобы он поместился в контейнере.

К сожалению, у методики есть и минусы. В первую очередь это вид обработанной стали. Изделие не будет иметь зеркального блеска и не сможет выглядеть так же, как после воздействия холодным способом. Кроме того, покрытие будет неравномерным в разных точках детали.

Не стоит забывать и о скорости работ. Процедура требует немало времени. Во время ее проведения в воздух попадает цинк в виде мелкого порошка, даже если вы будете оцинковывать изделия в максимально герметичном контейнере. Это опасно для здоровья персонала и окружающей среды.

Технология гальванизации

Гальванический способ считается одним из самых сложных. Здесь оцинковка подразумевает воздействие химическими веществами и электрическим током. Результатом процедуры становится однородный слой на металле с гладкой поверхностью и строго заданной толщиной. Он прочно соединяется со сталью, так как молекулы цинка проникают внутрь детали и смешиваются с молекулами основы. Но самое главное, что оцинковывать по этой методике можно с созданием сложных узоров.

К сожалению, гальваническая цинковка не пользуется особым спросом. Она требует закупки дорогостоящего оборудования и химических веществ. Кроме того, оцинковка расходует много электричества, поэтому технологию не применяют для решения простых задач.

Сама же процедура включает в себя 3 этапа:

1. Погружение металла в раствор электролитов.
2. Подключение электрического тока с разным потенциалом.
3. Перенос молекул цинка на поверхность стали. Оцинковка выполняется за счет разности потенциалов.

Воздействие термическими газами

Разогретыми газами можно оцинковывать металлические листы или другие конструкции, для которых другие методы неприменимы. Изделие помещают в газовую среду и покрывают цинковым порошком. При росте температуры молекулы основы и цинка смешиваются и образуют защитное покрытие.

У этой технологии есть недостаток — оцинковка не позволяет получить гладкое покрытие. На металле остаются неровности, которые образуются вследствие ударов молекулами. Поэтому заготовку нужно будет обязательно покрасить после обработки.

Процедура нанесения цинка с фосфатированием

Для подготовки цветных металлов к использованию в сложных условиях не всегда достаточно нанесения только слоя цинка. В таких случаях процедура дополняется фосфатированием, в результате которого на заготовке появляются фосфаты марганца или цинка. Они лучше защищают изделия от негативных воздействий.

После оцинковывания таким способом детали вообще не боятся воды. Более того, они хорошо переносят контакт с горячими смазочными жидкостями и газами. Единственный газ, которого боятся фосфаты, — сероводород.

Самостоятельное создание цинковой оболочки

Оцинковывать детали можно даже в домашних условиях, проведя предварительную подготовку их поверхностей перед процедурой (порядок подготовки рассмотрен выше). Проще всего выбрать холодный метод обработки и нанести слой с помощью кисточки или пульверизатора. Если же вы хотите задействовать гальванический способ, вам потребуется соляная кислота или хлорид цинка в качестве электролита, а также сам цинк. Он продается в магазинах радиодеталей.

Действуйте в следующем порядке:

1. Подготовьте ванночку из стекла или пластика. В нее будет погружаться сталь.
2. Залейте в емкость электролит. Если в нем наблюдаются солевые кристаллы, добавьте в жидкость дистиллированной воды.
3. Закрепите штативы под катод и анод.
4. Возьмите цинковую пластину вместо анода и подключите к ней кабель с положительным зарядом. Чем больше эта пластинка, тем лучше будет распространяться цинк по поверхности детали. Можно использовать несколько анодов для ускорения работ.
5. Используйте в качестве катода металл для обработки. К нему надо подключить кабель с отрицательным зарядом. Изделие должно находиться на одинаковом расстоянии от пластин, если их несколько.
6. Подсоедините к системе блок питания или аккумуляторную батарею.

После этого останется лишь дождаться результата. Чем дольше вы будете оцинковывать заготовку, тем толще получится защитная оболочка. Но помните, что жидкость не должна сильно кипеть. Если она бурлит, добавьте в начало схемы дополнительных потребителей электричества, чтобы уменьшить силу тока.

Обрабатывать сталь таким способом у себя дома не рекомендуется, так как процедура чревата ожогами, вдыханием вредных испарений и поражением электрическим током. Поэтому лучше научиться определять наличие цинкового слоя на глаз или с помощью магнита и покупать готовые изделия без риска обмана со стороны недобросовестных продавцов.