Как оцинковывать сталь

4 методика:Горячее цинкованиеЭлектрогальванизацияДиффузионное оцинковываниеНапыление

Оцинковка, или гальванизация стали состоит в нанесении на ее поверхность слоя цинка для защиты металла от коррозии. Впервые цинк был применен в качестве конструкционного материала еще во времена разрушения Помпеи, но первое его использование для оцинковки стали (точнее железа) датировано 1742 годом, и данный процесс был запатентован в 1837 году. Оцинкованная сталь используется для водосливов и водосточных труб, кровельных желобов, а также наружных креплений и гвоздей. Существует несколько технологий оцинковывания стали: горячее цинкование, электрогальванизация, диффузионное оцинковывание, металлизация напылением.

Шаги

Метод 1 из 4: Горячее цинкование

1. 1 Очистите поверхность от грязи. Перед тем, как предпринимать дальнейшие действия, поверхность стали необходимо полностью очистить. Способ очистки зависит от того, что именно необходимо удалить с поверхности.
   • Для удаления грязи, жира, масла или пятен краски необходимо использовать слабую кислоту, горячую щелочь, либо биологическое чистящее средство.
   • Для очистки от асфальта, эпоксидной смолы, винила, сварочной окалины надо использовать пескоструйную или другую абразивную обработку.
2. 2 Вытравите ржавчину. Это делается при помощи соляной или горячей серной кислоты; кислоты удаляют ржавчину и окалину.
   • В некоторых случаях абразивной чистки бывает достаточно для удаления ржавчины, в других необходимо сочетание такой обработки с вытравливанием кислотой. Иногда используется абразив с крупными частицами, например, сталь обдувается струей воздуха с крупной дробью.
3. 3 Поместите металл в флюс. В данном случае в качестве "флюса” используйте раствор хлорида аммония цинка, который позволяет удалить оставшуюся ржавчину и окалину и защищает сталь от новой ржавчины до его оцинковывания.
4. 4 Погрузите сталь в расплавленный цинк. Ванна с расплавленным цинком должна содержать не менее 98 процентов цинка и находиться при температуре 435-455 градусов Цельсия (815-850 градусов Фаренгейта).
   • При погружении стали в цинковую ванну железо реагирует с цинком, и в поверхностных слоях образуется целый набор сплавов, вплоть до чистого цинка на самой поверхности.
5. 5 Медленно достаньте оцинкованную сталь из ванны с расплавленным цинком. Большая часть избыточного цинка стечет с детали; то, что останется, можно очистить ультразвуком или с помощью центрифуги.
6. 6 Охладите оцинкованную сталь. Охлаждение остановит реакцию гальванизации, которая протекает лишь при повышенных температурах, когда сталь погружена в ванну с расплавленным металлом. Охладить сталь можно несколькими способами:
   • Погрузите металл в пассивирующий раствор, содержащий гидроксид калия.
   • Опустите сталь в воду.
   • Охладите сталь на воздухе.
7. 7 Осмотрите оцинкованную сталь. После того, как металл охладился, проверьте, хорошо ли выглядит покрытие, не отслоилось ли оно и достаточно ли оно толстое. Существует множество способов проверить качество цинкового покрытия на стали.
   • Стандарты для горячего цинкования и проверки качества получившегося покрытия можно найти в ГОСТ 9.307-89[1].

Метод 2 из 4: Электрогальванизация

1. 1 Подготовьте сталь так же, как ранее к горячему цинкованию. Поверхность металла следует очистить от грязи и ржавчины перед началом процесса цинкования.
2. 2 Приготовьте цинковый электролит. Как правило, это раствор сульфата цинка или цианида цинка.
3. 3 Опустите сталь в электролит. Начнется реакция раствора с металлом, в результате которой на поверхности стали будет осаждаться слой цинка. Чем дольше сталь будет находиться в электролите, тем толще получится покрытие.
   • Хотя данный метод и позволяет лучше контролировать толщину покрытия по сравнению с горячим цинкованием, он, как правило, не позволяет получить относительно толстые покрытия.

Метод 3 из 4: Диффузионное оцинковывание

1. 1 Подготовьте сталь так же, как для других методов цинкования. Очистите поверхность раствором кислоты или, в случае необходимости, пескоструйной обработкой и стравите ржавчину.
2. 2 Поместите сталь в закрытый резервуар.
3. 3 Плотно обложите сталь порошком цинка.
4. 4 Нагрейте металл. При этом цинковый порошок расплавится, а при охлаждении на поверхности стали останется тонкое покрытие.
   • Данный метод хорош для нанесения покрытия на детали сложной формы, поскольку покрытие получается однородным по толщине и в труднодоступных местах. Он хорошо работает также для относительно малых стальных деталей.

Метод 4 из 4: Напыление

1. 1 Подготовьте сталь так же, как и для других методов. Очистите поверхность от грязи и удалите ржавчину перед нанесением покрытия.
2. 2 Напылите тонкое покрытие из расплавленного цинка.
3. 3 Нагрейте металл для обеспечения надлежащей адгезии.
   • Полученное данным методом цинковое покрытие более пластично и менее подвержено растрескиванию и отслоению, но обладает меньшим сопротивлением к образованию ржавчины под покрытием по сравнению с другими способами.

Советы

• Оцинкованную сталь можно дополнительно защитить от коррозии, покрасив ее краской, содержащей цинковую пыль. Краску на основе цинка можно использовать и вместо приведенных выше способов гальванизации.
• Покраска придает гальванизированной стали яркий блеск.
• Оцинкованная сталь обладает высоким сопротивлением коррозии со стороны бетона, извести, алюминия, свинца и, естественно, цинка.
• Гальванизация является одним из видов того, что называется катодной защитой, когда защищаемый металл действует как катод в электрохимической реакции, а защитный металл играет роль анода, то есть материал анода выполняет защитные функции, корродируя вместо основного материала[2]. Металл, покрытый расходуемым анодным слоем, нередко называют анодированным металлом.

Предупреждения

• Оцинкованная сталь тяжелее поддается покраске по сравнению с неоцинкованной.
• Цинковое покрытие на гальванизированной стали подвержено коррозии со стороны кислот и щелочей (оснований). Особенно вредны в этом отношении серная и сернистая кислоты, которые могут образовываться при смешивании сероводорода и диоксида серы с дождевой водой (кислотный дождь), особенно если эта вода взаимодействует с мхом или лишаем. Дождевая вода может также вступать в реакцию цинковым покрытием, образуя карбонат цинка. С течением времени карбонат цинка становится хрупким и в конце концов отслаивается, в результате чего коррозии подвергаются внутренние слои покрытия или даже основной металл.
• Оцинкованная сталь имеет низкое сопротивление коррозии при контакте с любым другим металлом, кроме алюминия, свинца, олова или цинка. Она особенно подвержена коррозии при взаимодействии с железом, неоцинкованной сталью, медью, а также хлоридами и сульфатами, нередко содержащимися в цементе.
• Покрытая цинком сталь имеет пониженное сопротивление усталости, поскольку цинковое покрытие при нагреве значительно расширяется, а при охлаждении сжимается.