Гальваническое цинкование: особенности

Гальваническое цинкование – один из самых распространенных, эффективных и сравнительно недорогих методов антикоррозионной защиты стальных и чугунных металлоконструкций, деталей машин, технологической мебели, хозяйственного инвентаря и прочих металлоизделий бытового и промышленного назначения. Гальваническое покрытие стальных изделий позволяет обеспечить не только антикоррозионную защиту, но и более привлекательный внешний вид.

Содержание:

Разновидности цинкования

Существует несколько распространенных в современном промышленном производстве методов покрытия металлоизделий цинком с целью защиты их от коррозии.

Гальваническое цинкование – металлоизделие подключают к отрицательному контакту (катоду) и помещено в ванну с электролитом, а молекулы цинка переходят от положительного анода на металлоизделие.
Холодное – покрытие осуществляется вследствие электрохимического притяжения молекул цинка к поверхности металлоизделия.
Горячее – изделие погружают в ванну с цинковым расплавом. Простой по своей сути, но очень энергозатратный способ.
Газотермическое – разогретый до жидкого состояния цинковый расплав распыляют в потоке газа. Самый сложный метод и используют его только для покрытия больших по площади металлоконструкций.
Термодиффузионное – цинковый слой проникает глубоко в поверхность металлического изделия, образуя железоцинковый сплав.

По совокупности преимуществ и недостатков всех перечисленных технологий гальваническое покрытие цинком получило наибольшее распространение ввиду сочетания сравнительно невысокой себестоимости процесса и его относительной простоты.

Гальваника в несколько раз дешевле горячего способа и не требует обеспечения столь дорогостоящего металлоплавильного оборудования и больших энергозатрат. Кроме того, простота самого процесса не требует высокой квалификации персонала. При этом нанесенный слой толщиной до 40 мкм достаточно обладает высокой стойкостью к механическому и коррозионному воздействию. Он обеспечивает надежную защиту от коррозии и имеет достаточно привлекательный внешний вид без наплавов и прочих дефектов.

Суть гальванического цинкования металла

Технология предполагает осаждение положительно заряженных атомов цинка на отрицательно заряженном металлоизделии под действием постоянного электротока в электролите. Для придания покрытию определенных характеристик используют различные добавки в электролитический раствор.

С целью улучшения эстетических, антикоррозионных и механических прочностных характеристик после гальванического цинкования оцинковку дополнительно обрабатывают составами на основе фосфатов или кадмия.

Этапы нанесения покрытия

Очистка и обезжиривание заготовки с помощью металлических щеток, щелочей и растворителей. Удаляют следы коррозии, лаков, красок, смазки и прочих консервационных материалов.
Электролитическое удаление масла и смазок.
Протравливание и декапирование в растворе соляной кислоты с целью полного удаления всевозможных окалин и следов ржавчины.
Непосредственный этап гальванического цинкования в ванне с электролитом.
Удаление пленки окиси с оцинкованной поверхности азотной кислотой.
Фосфатирование, если необходимо повысить износостойкость и твердость оцинкованного металлоизделия.
Пассивация (если необходима) – дополнительная защита образовавшегося цинкового слоя путем электролитического хроматирования.

После каждого этапа заготовку промывают и сушат. Завершается гальваническое цинкование металла тщательной просушкой.

В серийных масштабах покрытие деталей и конструкций цинком происходит с помощью поэтапного погружения в кислотно-щелочные, водные и гальванические ванны. Заготовки прикрепляют на крюках, закрепленных роликами на балке. Завершается весь процесс гальваники тщательным контролем качества с обязательным замером образовавшегося слоя оцинковки и оценкой его целостности. Контролируют не только отсутствие пробелов, но и равномерность нанесения покрытия.

Какие могут быть дефекты?

На качество оцинковки влияют сразу несколько факторов:

плохая подготовка заготовки;
отклонения от технологического процесса;
некачественный электролит;
особенности формы и размеры металлоконструкции;
неправильное позиционирование заготовки в гальванической ванне

Как минимум один из перечисленных факторов может привести к недопустимому браку при гальваническом покрытии цинком.

Питтинг – точечные пустоты или канавки. Причиной этому может стать загрязнение электролита гидроксидными или иной органикой. Это может наблюдаться и при плохой циркуляции раствора.
Низкая степень сцепления (адгезия) слоя цинка с основным металлом. Может быть из-за нарушения технологии очистки, протравливания и обезжиривания или из-за наличия в растворе солей иных металлов и сорных примесей.
Разнотипная структура оцинкованного металлоизделия наблюдается из-за нарушения технологии приготовления электролита или из-за скопления большого количества солей железа.
Шероховатость оцинковки говорит о механическом загрязнении электролитического раствора или о недостатке заряженных атомов цинка в сочетании с повышенной плотностью электротока.
Хрупкость слоя наблюдается при чрезмерной плотности электрического тока или при наличии сильного загрязнения раствора органикой.
Коричневый оттенок оцинкованного изделия говорит о малой плотности тока или о наличии загрязнения электролита органическими веществами.

Разновидности электролита

Электролитический раствор – важный фактор обеспечения требуемых характеристик гальванического цинкования. При этом важно соблюдать не только правильный состав, но и температуру, поскольку в сочетании с правильными силовыми параметрами тока это оказывает непосредственное влияние на осаживаемость атомов цинка на металлоконструкции.

Стандартное гальваническое цинкование металла предполагает использованием трех основных видов электролита.

Кислый – растворы хлорида, сульфата или борфторида.
Щелочной (цианидный и цинкатный) приготовляют из цианида и цинката натрия, растворенных в едком натре.
Слабощелочной (аммиакатный) состав представляет собой раствор оксида цинка в сочетании с сернокислом или хлористом аммонием.

Сферы применения

Метод гальванического покрытия цинком применяют для надежной защиты металла от коррозии практически во всех отраслях промышленного производства металлоизделий, проката и строительных конструкций:

детали машин, станков и прочего производственного оборудования;
рабочие органы сельскохозяйственной и дорожно-строительной техники;
слесарный и прочий инструмент;
метизы и любые другие виды креплений;
инвентарь бытового и сельскохозяйственного назначения;
металлическая мебель для лабораторий, пищевых производств и медучреждений;
опоры и сваи из черной стали;
чугунные изделия всевозможного назначения;
строительные металлоконструкции, включая ограждения;
листовой металл и прочий стандартный сортамент черного металлопроката.

Преимущества и особенности покрытия цинком гальваническим методом

Кроме надежного антикоррозионного покрытия, гальваническое цинкование дает возможность придать металлоизделию определенные декоративные особенности благодаря равномерному распределению слоя цинка вне зависимости от его рельефа, формы и размера изделия. В процессе покрытия цинком готовому оцинкованному изделию при необходимости можно придать определенный оттенок, включая золотистый с переливом, радужный, голубой и пр.

Несмотря на то, что оцинковка не должна иметь прямого контакта с водой, покрытые цинковым слоем металлоконструкции можно безопасно эксплуатировать под открытым небом практически в любых климатических зонах.

Небольшая, но достаточная толщина покрытия не изменяет предельно допустимые геометрические размеры детали, но при этом обеспечивает необходимую защиту от коррозии. В сравнении с горячим методом это существенное преимущество, важное для машиностроения.

Сравнительно невысокая стоимость процесса гальванического покрытия цинковым антикоррозионным слоем в сочетании с его достаточным качеством – одно из наиважнейших преимуществ подобной технологии, которая стала наиболее распространенной в современной промышленности.

←Обратно к списку