Напыление цинка на металл

Описание технологии холодного цинкования металлоконструкций

Изделия из сплавов железа под действием влаги и воздуха подвергаются коррозии. С целью защиты от нее поверхности стальных конструкций покрывают составом на основе цинка.

До недавнего времени использовали три варианта защитного покрытия:

1. горячее цинкование – окунание металлических изделий в расплав на основе цинка;
2. напыление частиц расплавленного цинкового состава;
3. термическая диффузия цинкового порошка, нанесенного на поверхность, при высоком температурном режиме.

Все эти способы трудоемки, нуждаются в наличии особого оборудования и могут использоваться не для всех металлоконструкций, т. к. имеют ограничения по их размерам.

Альтернативой этим методам цинкового покрытия является технология холодного цинкования.

Что такое холодное цинкование

Под холодным цинкованием понимают покрытие стальной поверхности цинкосодержащим составом обычным способом нанесения красок, лаков и других материалов. В составе таких покрытий основным компонентом является цинковый порошок, имеющий высокодисперсную структуру.

Цинк, окисляясь при соприкосновении с воздухом и влагой, сначала берет на себя их разрушающее действие, отвлекая от разрушения железа в сплавах, а затем образует прочную пленку, механически препятствующую проникновению влаги и служащую коррозионной защитой металла.

Преимущества холодного цинкования металлов

Технология холодного цинкования дает немало преимуществ:

• она проста в исполнении;
• не нуждается в сложной технике и специальных площадях, как при способе горячего покрытия;
• покраску можно проводить на изделиях любых размеров без их демонтажа и прямо на месте их расположения;
• метод дает возможность проведения покраски в диапазоне температур от -20оС до +40оС;
• обеспечивает качественную защиту в течение срока эксплуатации;
• обладает высокими эксплуатационными характеристиками: износостойкостью, высоким сцеплением с покрываемым основанием, механической и термической устойчивостью, способностью к самовосстановлению.

Физико-химическое объяснение процесса холодного цинкования

В основе предотвращения коррозии металлических поверхностей методом холодного покрытия цинковым составом лежит катодная защита сплавов с помощью заимствованных у цинка электронов. Суть ее состоит в том что, подвергаясь окислению, цинк защищает тем самым от коррозии железо или его сплав.

Образование ржавчины FeO (OH) происходит таким путем:

1. В результате коррозии молекулы металла разлагаются на отрицательные электроны и положительные катионы. Схема этой реакции такая: Ме = Ме z+ + z e-
2. Свободные электроны, взаимодействуя с кислородом и водой, образуют щелочную группу (ОН-): О2+2 Н2О+4е- = 4ОН-
3. Ионы этой группы вступят в реакцию с катионами, образуя устойчивое соединение: х Ме z+ + у ОН- = Ме х (ОН)у
4. В случае железа это FeO (OH) – ржавчина.

При реакции окисления другого металла, в данном случае цинка, входящего в состав защитного состава, образование электронов, необходимых для восстановления молекул кислорода, он берет на себя, а железо перестает окисляться.

Важным условием является обеспечение электронной проходимости между цинком и железом, без этого перемещение образующихся в цинке электронов к железу невозможно.

Объяснение антикоррозионной стойкости цинкового состава при нанесении его стальную (железную) поверхность лежит в низком электрохимическом потенциале цинка по сравнению с железом. Этот показатель у цинка равен -760 мВ, а у железа – -440 мВ.

При наличии влаги цинк становится анодом по отношению к железу (катоду), отдающим ему электроны: Zn-2e*Zn2+, +> 2OH –

Уменьшение протекания процесса коррозии железа происходит за счет влияния щелочной группы (ОН-), которая нейтрализует окислительный процесс.

Причиной использования цинка в роли защитного слоя для стальных поверхностей является то, что он подвержен коррозии намного медленней железа во многих средах.

Цинковые холодные покрытия имеют два вида защиты:

• протекторной, в случае отдачи электронов цинка катоду железа;
• барьерной, защищающей на подобии обычной краски.

Протекторная защита осуществляется на первоначальной стадии после нанесения состава, когда оно еще не сформировалось в виде устойчивой пленки и имеет пористый характер, позволяющий влаге достигать до стальной(железной) поверхности. Это обеспечивает условия для протекания электрохимической реакции между железом и цинком. Дальше, по мере образования солей цинка, заполняющих поры, образуется защитная пленка, и характер защиты становится барьерным.

Важным свойством цинковой пленки является способность к самостоятельному восстановлению, если целостность ее случайно нарушается. Попавшая внутрь влага вновь провоцирует электрохимическую реакцию, которая протекает, пока не образуется новая пленка, восстанавливающая целостность покрытия.

Этапы технологии холодного цинкования металлов

Соблюдение всех этапов работ по цинковой защите металлических поверхностей является залогом их хорошего качества.

Этапы работ должны включать:

• осмотр рабочей поверхности и выбор способа покраски;
• подготовка поверхностного слоя к оцинковке;
• проведение холодного цинкования;
• контроль нанесенного цинкового слоя на качество.

Сначала нужно осмотреть и оценить площадь, которую предстоит покрыть защитным слоем, чтобы выбрать рациональный способ выполнения покраски и заготовить необходимый объем материалов и нужных инструментов.

Ответственным этапом является качественная подготовка самой поверхности. Она включает: очистку от пыли и грязи, удаление с помощью абразивной обработки старого покрытия, небольших неровностей и ржавчины, а также придания поверхности шероховатого вида.

При наличии жировых пятен нужно провести обезжиривание с помощью специальных растворителей. После абразивной обработки следует удалить все следы абразива, если была использована гидроабразивная обработка, то поверхность нужно просушить путем обдувки сжатым воздухом.

Важно: Нанесение покрытия на основе цинка должно проводиться на сухую, очищенную поверхность!

Цинкование металлоконструкций должно проходить при температуре, указанной в характеристиках применяемого состава. При этом нужно не допускать образование конденсата сверху металла.

Окраску проводят нанесением средства кистью, распылением или путем окунания в приготовленный состав. Наносить покрытие лучше в несколько слоев, предварительно просушивая их.

После просушки цинковое покрытие нужно оценить на качество путем визуального осмотра и специальных устройств контроля. Визуально оценивается декоративная привлекательность поверхности: отсутствие неокрашенных мест и дефектов.

С помощью устройства проверяется толщина защитного слоя и его адгезия к конструкционной поверхности.

Составы используемые для цинкования

Защитные цинковые продукты, которые представлены в ассортименте материалов, подразделяют по характеру связующего компонента. Они бывают двух типов: с органическим и неорганическим связующим веществом.

Органические содержащие цинк покрытия бывают:

• эпоксидными;
• уретановыми;
• алкидными;
• хлоркаучуковыми.

Неорганические покрытия представлены силикатными материалами, содержащими цинк.

Составы для холодного цинкования подразделяют по количеству отдельно упакованных веществ, подлежащих смешиванию. Они могут состоять из одного, двух и трех отдельно упакованных компонентов.
Органические составы являются в основном однокомпонентными, поэтому они удобны в использовании и имеют длительный срок защитной способности.

Неорганические силикатные покрытия отличаются своей долговечностью, независимо от толщины покрытия. Но существенным недостатком силикатных покрытий является необходимость выполнения высокого качества подготовки стальных поверхностей перед покрытием.

Независимо от разновидности состава покрытия его качество во многом зависит от основного цинкового компонента, представляющего мелкодисперсный порошок. Сухая пленка в соответствии с международными стандартами должна содержать не меньше 94% цинкового порошка при размере его частиц от 12 до 15 мкм и 88% – при величине частиц от 3 до 5 мкм. Параметры частиц и количественное содержание цинка определяют основную роль в качестве покрытия.

Область применения краски холодный цинк

Благодаря удобному применению холодного способа нанесения цинкового состава и надежности покрытия, такая технология имеет широкие области применения. Краска холодный цинк используется:

1. Для покрытия черных металлов, которые применяются в конструкциях, эксплуатируемых в открытых атмосферных условиях, при холоде и жаре, а также в условиях морского климата. Например, такое защитное покрытие применяют для конструкций мостов, строительных металлических сооружений.
2. Для труб различного назначения, в том числе и газопроводов.
3. Для защиты резервуаров, а также изделий бытового назначения.
4. Для окраски отопительных радиаторов, водопроводных труб.

Такую краску иногда применяют в качестве грунтовки перед нанесением отделочной краски, но в основном в качестве самостоятельного поверхностного покрытия.

При правильном выборе высококачественных лакокрасочных материалов на основе цинка. Тщательной предварительной подготовке поверхностного слоя к работе. Ее проведении с соблюдением технологии холодного цинкования металлов, срок эксплуатации оцинкованных конструкций и изделий не ниже, чем при покрытии горячим способом.

Холодная цинковая защита может применяться в любых доступных местах, в том числе и на производственных площадках, как для полной, так и частичной покраски стальных изделий и в этом ее преимущество.

Цинкование металла своими руками и технологии оцинковки

Оцинковка металла — один из распространенных способов его защиты от появления и развития коррозии, повышающих его эксплуатационные качества и значительно увеличивающих срок эксплуатации.

Под оцинковкой понимается нанесение на поверхность металла покрытия, на 95 процентов состоящего из цинка. Цинкование выполняется различными способами, каждая технология имеет свои преимущества и недостатки.

Общие сведения и назначение

Стальные изделия подвержены коррозии, особенно если речь идет о применении в условиях высокой влажности. Оцинкованная стальная деталь надежно защищена от коррозии. Покрытие вместе с металлом образует гальваническую пару, где цинк по сравнению со сталью имеет большую степень электроотрицательного заряда. Соответственно, коррозии подвергается цинк, а реакции стали практически отсутствуют. Антикоррозийная защита металла будет держаться, пока цинковое покрытие не разрушится.

Существует несколько технологий цинкования. Некоторые технологии допускают оцинковку своими руками с получением приемлемого по качеству результата.

Способы цинкования металла

Существуют следующие способы цинкования металла:

• холодный;
• горячий;
• гальванический;
• термодиффузионный;
• газотермический.

Выбирать тот или иной метод для цинкования стальных деталей или конструкций нужно в зависимости от условий применения и характеристик защитного слоя. Независимо от применяемой технологии оцинковки нужно определиться с толщиной защитного слоя. Она зависит от таких параметров, как период воздействия рабочей среды на металл и температура обработки.

При применении стальных конструкций, на поверхность которых нанесен слой цинка, нужно помнить, что их нельзя подвергать сильным механическим воздействиям, поскольку защитное покрытие из металла отличается высокой хрупкостью и может разрушиться.

Рассмотрим разные виды цинкования металла.

Способ горячей оцинковки

Горячее цинкование металла позволяет добиться максимального качества изделий и обеспечить их долговечность. Этот метод имеет ключевой недостаток — его реализация подразумевает использование химических реагентов для обработки поверхности, а процедура выполняется в расплавленном цинке.

Горячий метод оцинковки стали включает подготовку поверхности изделия и собственно процедуру покрытия металла цинком.

Шаги для подготовки обрабатываемой поверхности:

• очищение;
• обезжиривание;
• нанесение кислотных растворов;
• промывка и флюсование;
• просушивание поверхности.

Когда поверхность проходит все этапы подготовки и просыхает, изделие помещается в специальную ванну с расплавленным цинком. На поверхности стали формируется тонкий слой цинка и железа, надежно обеспечивающий антикоррозийную защиту. Когда изделие извлекается из ванны, его обдувают сжатым воздухом для просушки и удаления излишков цинка с поверхности.

Недостаток этого способа: размеры изделий ограничиваются габаритами ванны с расплавленным цинком. Такой способ практикуется на крупных производственных мощностях при работе с опорами ЛЭП, строительными лесами или мачтами освещения.

Способ подразумевает большие трудозатраты и использование сложного оборудования, поэтому для домашних условий не подходит.

Холодное цинкование стали

Данный способ обработки цинком металла приобрел широкую популярность в последние годы. Главная причина — высокая технологичность и простота метода вкупе с высокими защитными свойствами слоя на поверхности металла. Вариант подходит для цинкования металла своими руками, поскольку не требуется специальное оборудование для работы.

Технология холодного цинкования заключается в нанесении на поверхность изделия цинкосодержащей смеси, например, цинконола. Наносить ее нужно валиком или кисточкой. Если нужно покрыть конструкции сложной формы или труднодоступные места, то можно использовать краскопульт. Благодаря специальным составам на поверхности образуется защитный слой, состоящий более чем на 90 процентов из цинка.

Этот способ оцинковки единственно приемлем для обеспечения антикоррозийной защиты конструкций, которые иным способом оцинковать невозможно. Например:

• смонтированные трубы;
• элементы ж/д путей;
• опоры линий электропередач и прочие конструкции в стационарном или смонтированном варианте.

Цинконол и прочие составы для холодного цинкования применяются во время ремонтов, если есть необходимость восстановления поврежденного цинкового слоя на металлических конструкциях. Например, это актуально с целью восстановления оцинковки автомобильного кузова.

Оцинковка изделий из стали холодным методом выполняется в широком температурном диапазоне, сформированное покрытие имеет высокую защиту, эластичность, устойчивость к механическим воздействиям и температурным перепадам.

Холодное цинкование имеет свои минусы. Например, сформированное покрытие имеет недостаточно высокую устойчивость к механическим воздействиям, также нужно строго соблюдать технику безопасности, если процедура предусматривает применение органических растворителей.

Гальванический метод оцинковки

При гальваническом цинковании на поверхность изделия оказывается электрохимическое воздействие. Покрытия в итоге имеют высокую точность по толщине и исключительную гладкость. Также на поверхности металла формируется защитный слой толщиной порядка 20−30 мкм.

С помощью такого цинкования можно регулировать толщину защитного слоя, при этом слой равномерный и обладает высокими декоративными качествами. Металл и цинк во время оцинковки соединяются на молекулярном уровне, покрытие обладает высокой адгезией с основным материалом. На степень адгезии влияет наличие на поверхности окисных и жировых пленок, которые удалить практически невозможно.

Гальваническое цинкование проводится следующим образом:

• конструкция и цинковые пластины помещаются в электролитический раствор, затем к стенке ванны и пластинам подключаются положительный и отрицательный контакты источника тока;
• благодаря разности потенциалов пластины растворяются в электролите, а молекулы цинка оседают на поверхности изделия и образуют однородный защитный слой.

Ключевым преимуществом данного метода является то, что таким способом на поверхности формируется защитный слой, имеющий особые декоративные характеристики. Толщину слоя можно регулировать. Но имеет метод и свои недостатки. В частности, это высокая себестоимость.

Технология термодиффузионного цинкования

Данную технологию также называют шерардизацией. Она была разработана в 20-е годы прошлого века, однако длительное время не находила широкого применения. И только в 90-е годы метод приобрел популярность.

Суть метода в том, что деталь вместе с сухой смесью на основе цинка помещается в герметичный контейнер, где создается температура около 2600 градусов. При такой температуре цинк переходит в газообразное состояние, соответственно, процесс диффузного проникновения атомов цинка в поверхностный слой изделия ускоряется. Данная технология цинкования применяется в случаях, когда на поверхности металла нужно сформировать защитный слой толщиной от 15 мкм.

Подготовка металлических изделий для термодиффузионного покрытия цинком не отличается от горячего способа. Преимущества этого способа:

• процесс проходит в герметичном контейнере, соответственно, отличается экологичностью;
• почти целиком отсутствуют поры на защитном покрытии, имеющем высокую адгезию по отношению к поверхности;
• покрытие получает высокую степень защиты;
• сохраняются сложные геометрические формы и параметры изделий, покрытых цинком;
• полученные отходы не нуждаются в специальной утилизации.

Недостатки термодиффузионного способа:

• готовое покрытие не имеет металлического блеска и обладает грязно-серым оттенком;
• низкая производительность;
• цинковая пыль в воздухе во время работы может нанести вред организму;
• цинковое покрытие по толщине неоднородное.

Газотермическое напыление

Газотермический способ цинкования подходит для покрытия цинком объемной детали или листа металла. Его суть в том, что цинк, находящийся в виде сухой смеси либо проволоки, напыляется в составе газовой среды на поверхность обрабатываемого изделия. Технология применяется для нанесения слоя цинка на крупногабаритные изделия, которые иначе обработать невозможно.

Процесс покрытия цинком:

• частицы расплавленного металла наносятся на обрабатываемую поверхность, формируя тонкий слой с чешуйчатой структурой;
• на пористое покрытие наносятся лакокрасочные материалы. Созданный за счет комбинирования слой защищает изделие и позволяет ему долгое время использоваться в условиях высокой влажности, постоянного воздействия пресной или морской воды и других агрессивных средах.

Параметры покрытий из цинка, наносимых перечисленными выше способами, устанавливаются соответствующим ГОСТом.

Оцинковка своими руками

Как уже говорилось, некоторые виды цинкования можно проводить самостоятельно в домашних условиях. Это касается технологии холодного цинкования или электрохимического способа.

Чтобы самостоятельно выполнить оцинковку электротехническим способом, нужно тщательно подготовить поверхность обрабатываемого изделия. Подготовка включает:

• очистку;
• обезжиривание;
• кислотное протравливание;
• промывку под проточной водой.

Аппарат для гальванического цинкования можно сделать самому на основе источника постоянного тока с напряжением 6−12 В при силе тока в 2−6 А и емкости на основе диэлектрического прибора и прибора для фиксации изделия и электрода. В качестве электролита выступает любой солевой цинкосодержащий раствор. Для приготовления раствора цинк помещается в аккумуляторный электролизер и растворяется в нем. Перед применением состав процеживают.

При выполнении оцинковки своими руками нужно учесть, что на качество и толщину покрытия влияют следующие факторы:

• плотность тока на единицу площади изделия;
• температура электролитического раствора;
• температура электролита;
• геометрия и сложность формы изделия.

Оцинковка металлов позволяет замедлить процесс коррозии изделий. Способы цинкования зависят от условий эксплуатации изделий. Оцинковать материалы можно в домашних условиях.

Особенности процедуры цинкования и основные способы защиты металла

Защита металлической поверхности от коррозии актуальна всегда, независимо от объемов производства. Она необходима и в частном хозяйстве. Подобная защита в значительной степени продлевает продолжительность службы изделий и делает их использование надежным. Одним из самых распространенных вариантов является цинкование металла, при котором на поверхность наносят химический состав с содержанием цинка. Данный метод выполняется в различных условиях с использованием подходящей технологии.

Особенности процедуры

Все стальные изделия подвержены процессу коррозии. Особенно актуальным это становится во влажных условиях. Если использовать цинкование металла, обеспечивается самая надежная антикоррозийная защита. Это связано с тем, что в результате данного процесса на поверхности появляется гальваническая пара вместе с основной сталью. В ней большая степень электроотрицательного заряда характерна цинку. Данный уровень стали существенно ниже. Именно поэтому ее рекомендуют покрыть данным составом.

В этой паре основное воздействие агрессивной среды приходится именно на поверхность покрытия цинком. При этом химическая реакция с основным металлом практически исключается. В результате подобная защита обеспечивается до тех пор, пока у оцинковки сохраняется достаточный слой. Поверхность перестанет давать нужный эффект, когда покрытие полностью разрушится.

Цинкование стальных изделий дает не только хорошую барьерную, но и электрохимическую защиту. Данный процесс можно выполнить разными способами, выбор которых определяется наличием специальных средств и оборудования. В некоторых случаях можно нанести цинк в домашних условиях.

Обратите внимание! Под воздействием влаги и кислорода защитное покрытие разрушается. На его месте появляется гидрооксид цинка, который дает некоторые защитные свойства.

Во всем мире для антикоррозийной защиты широко применяется цинкование металла. Это связано с тем, что у цинка невысокая стоимость. Кроме того, он дает высокую защиту от воздействия внешней среды. А процесс цинкования отличается невысокими затратами, что делает его доступным для самостоятельного использования.

При попадании цинка в атмосферу начинается активное взаимодействие с кислородом. В результате данного процесса на поверхности появляется тонкий слой оксидной пленки, который предохраняет сталь от агрессивного воздействия внешних факторов. Для получения качественного результата необходимо правильно подобрать толщину будущего покрытия. Она во много определяется временем проведения процесса и температурным режимом.

Если вы применили цинкование металла в домашних условиях, такое изделие нельзя подвергать дальнейшей механической обработке. В противном случае защитный слой исчезнет и работу придется повторить.

Основные способы цинкования

Если вам необходимо защитить металлические изделия, стоит применить один из вариантов цинкования. Если в точности следовать технологии, у вас получится стойкая к коррозии поверхность. Выделяют следующие виды цинкования:

• горячее цинкование;
• холодное цинкование;
• газо-термическое напыление;
• термодиффузионный метод;
• гальванический метод.

Подбирая метод цинкования металла, важно руководствоваться желаемым эффектом. Не менее важно учитывать, в каких условиях планируется применять полученное изделие. Для одной детали можно использовать различные варианты обработки.

Подобный вариант покрытия металла цинком предполагает погружение детали в емкость, в которой находится расплавленный цинк. При этом важно поддерживать температурный режим на уровне 460-480 градусов. По долговечности и качеству это один из самых оптимальных вариантов. Данный метод находится на втором месте по получаемому объему производства.

Подобное оцинковывание отличается сложным с технологической точки зрения процессом. Он опасен и с экологической точки зрения, т. к. приходится взаимодействовать с расплавленным цинком.

Холодное цинкование представляет собой окраску металлических изделий при помощи грунтов, насыщенных цинком в порошкообразной форме. Когда покрытие будет готово, содержание в нем цинка дойдет до 89-93%. Данный вариант оцинкования связан с использованием высокотехнологичного процесса. Он широко используется благодаря своей простоте. Холодное цинкование создает поверхность, которая будет служить в несколько раз дольше по сравнению с предыдущим методом.

На видео: как получить цинковый порошок.

Газо-термическое

В данном случае расплавляют цинк, имеющий порошкообразную или проволочную форму. Затем его наплавляют на металлический элемент в газовом потоке. Данный способ часто применяется, чтобы защитить большую конструкцию, не помещающуюся в специальной ванне с раствором цинка. Полученное покрытие не теряет своих свойств в течение 30 лет и имеет высокий класс.

Термодиффузионное

Такая технология цинкования металла позволяет получить прочное покрытие благодаря тому, что в железную подложку проникают атомы цинка. В результате получается сплав со сложной структурой. Эффект получается благодаря высокой температуре, которая превышает 2600 градусов. Это экологически безопасный метод, имеющий высокий класс устойчивости.

Гальваническое

Гальваническое цинкование создает не только прочное, но и гладкое гальваническое покрытие. Гладкие и блестящие металлические изделия не требуют в большинстве случаев дополнительной обработки. Кроме того, при данном методе есть возможность после обработки подвергать металл сварке.

Все представленные методы широко используются в заводских условиях. Для цинкования металла своими руками применяется холодный или гальванический способ. При соблюдении технологии получается качественное покрытие с высокими защитными свойствами.

Особенности гальванического метода

При самостоятельной работе часто используется электрохимический метод или холодное цинкование. Это связанно с тем, что данные способы просты в использовании. Электрохимическое цинкование требует тщательной подготовки поверхности. Она заключается в предварительной очистке поверхности и ее обезжиривании. Предмет протравливают кислотой и промывают водой.

Электролитом может выступать раствор любой соли, в которой есть цинк. Подобное электролитическое цинкование создает надежную и долговечную защиту. Полученный раствор перед применением необходимо процедить.

Если вы хотите использовать технологию гальванического цинкования металла, необходимо сделать специальный аппарат. Его можно выполнить из источника постоянного тока, у которого сила тока составляет 2-6 А, а напряжение 6-12 В.

Осуществляя цинкование в домашних условиях, необходимо учитывать, что качество и толщина покрываемого изделия окажут влияние на такие факторы:

• геометрические параметры изделия;
• сложность представленной формы;
• плотность и температуру используемого раствора с электролитом;
• плотность тока, которая приходится на единицу покрытия обрабатываемой детали.

Цинкование в домашних условиях

Гальваническое цинкование можно выполнить в домашних условиях. Это простая процедура, но она требует высокой точности исполнения и большой аккуратности. Вам потребуется источник тока, в качестве которого можно применить автомобильный аккумулятор. Но можно воспользоваться и зарядным устройством на 6-12 В и 2-6 А.

Теоретически для приготовления электролита подойдет любая соль, которая может раствориться в воде. Но с практической точки зрения необходим специальный раствор цинка.

Вам потребуется следующий состав для электролита:

• магний или сернокислый аммоний – 50 г;
• сернокислый цинк – 200 г;
• 1 литр воды;
• уксуснокислый натрий – 15 г.

В данном случае гальваническое цинкование будет проведено лучшим образом. Но вы можете использовать аккумуляторный электролит, представленный водным раствором с серной кислотой. В него добавляют цинк до прекращения реакции. Затем цинк остается, а кислота переходит в состояние соли. На дне образуется осадок, если у вас получится слишком концентрированный раствор кислоты. В данном случае необходимо добавить воды.

Электролиты относят к категории опасных ядов. Из-за этого с ними следует работать очень осторожно и только в защитной одежде. Работу выполняйте в помещении, которое можно хорошо проветрить.

Прибегая к гальванической оцинковке, отдайте предпочтение посуде из стекла или винипласта. Если деталь небольшая, можно воспользоваться литровой банкой. При гальванике должна быть возможность закрепления изделия к емкости. Электролит заливают в емкость после процеживания.

Изделие предварительно обезжиривают, чтобы цинк покрыл поверхность ровным и прочным слоем. После этого его помещают в раствор и держат до 10 секунд. После этого его нужно хорошо промыть в чистой воде. Данный процесс называют химическим активированием. Затем начинается анодирование стального предмета.

Для цинкования деталей необходимо применение цинкового электрода. Его делают из имеющегося куска цинка. В нем необходимо просверлить отверстие подходящего размера. Затем в него продевают медную проволоку, на которой он и подвешивается. Для этого у электрода должна быть не только плоская, но и подходящая для удобства форма. А поверхность поверхности должна быть примерно той же, что и площадь у самого изделия.

Используйте провода из меди для подключения к источнику питания. Следите, чтобы плюс был подведен к цинковому электроду. При этом минус подводится к самому изделию. Период воздействия составляет от 10 до 40 минут. Таким образом получится цинковое покрытие, у которого будет высокий класс.

Данная технология гальванического цинкования металла заключается в том, что на поверхность наносят состав, имеющий вид красящего состава. В результате, используется не краска с цинком, а металл, представленный в форме краски. В качестве цинкователя используется большое количество материалов, которые выпускают современные производители. Но состав цинка в них меняется, от чего будет зависеть качество готовой поверхности.

Если вы планируете цинкование своими руками, обратите внимание на предложенную инструкцию производителя. У многих смесей есть серьезные требования к предварительной подготовке.

Оцинковка металла производится продуктом, который включает две составляющих – цинковый порошок и связующую жидкую смесь. Их продают вместе, но поставляют в отдельных емкостях. Прежде чем использовать продукт, отдельные компоненты необходимо смешать в соответствии с инструкцией.

Состав наносят при температурном режиме 5-40 градусов и при режиме влажности от 30 до 98 %. Проводите работы исключительно в хорошо проветриваемом помещении, используя индивидуальные средства защиты.

Таким образом, вы можете защитить стальные изделия от коррозии, используя простое оборудование для цинкования металла. При соблюдении простой технологии получается качественное покрытие, обеспечивающее хорошую защиту от процессов коррозии. А поверхность приобретает высокие декоративные характеристики.

Покрытие металла цинком своими руками (2 видео)

Технология выполнения цинкования в домашних условиях

Метод цинкования – один из самых распространенных для создания надежной защиты для металла от коррозии. Он отличается простотой и дешевизной. Поэтому такой способ обработки можно выполнять в домашних условиях, для чего необходимо лишь соблюдать определенные условия.

Цинкование как распространенный способ коррозийной защиты металлов

При создании качественных и долговечных металлических покрытий чаще всего применяют именно технологию цинкования. Это объясняется невысокой стоимостью расходных материалов и отличным результатом. Само цинкование происходит по простейшей технологии. Для ее осуществления не нужны дополнительные расходы и много усилий, что позволяет проводить подобную обработку в домашних условиях.

Цинковое покрытие формируется в результате того, что цинк вступает в реакцию окисления с кислородом, находящимся в составе воздуха. В последующем на поверхности обрабатываемого металла образуется прочная защитная пленка, которая ограждает его от негативного воздействия внешней среды.

Цинк является более активным металлом, чем железо или сталь. Поэтому он в первую очередь взаимодействует с кислородом и водой, предотвращая коррозию. Даже если на поверхности изделий из металла присутствует хоть часть покрытия, оно защищает его от разрушения.

Проведение цинкования в домашних условиях

Технологический процесс цинкования подразумевает под собой осаждение катионов металла на аноде. Подобная химическая реакция протекает в ванне с электролитом при воздействии электрического тока.

Где найти электролит

В качестве электролита можно использовать любой раствор солей цинка. Самыми популярными и легкодоступными считаются хлорид цинка и соляная кислота. Также электролит с необходимыми свойствами можно получить методом травления цинка в серной кислоте. Эту реакцию следует проводить очень осторожно. Она сопровождается выделением большого количества тепловой энергии и взрывоопасного водорода.

Как получить цинк

Для цинкования в домашних условиях необходимо подготовить цинк, который можно получить следующими способами:

• используя обычные солевые батарейки;
• плавкие предохранители времен Советского Союза;
• любые детали с цинковым покрытием;
• чистый металл, который можно найти в соответствующих магазинах, где продаются химические реактивы.

Подготовка к выполнению процедуры

Для создания качественного металлического покрытия следует выполнить несколько подготовительных операций:

• подготавливают гальваническую ванну. Ее роль может выполнять любая стеклянная или пластиковая тара;
• устанавливают штативы для анода и катода;
• электролит не должен содержать в составе нерастворенные кристаллы соли, для чего дополнительно вводят дистиллированную воду;
• роль анода выполняет цинковая пластина. Чем больше ее площадь, тем качественнее получится покрытие;
• к аноду присоединяется плюс от источника питания. Данных элементов при желании может быть несколько;
• к катоду присоединяется минус. На его поверхности будут осаждаться частицы цинка;
• катод должен быть очищен от ржавчины и любых загрязнений. Перед обработкой его дополнительно окунают в раствор кислоты;
• катод должен находиться на одном расстоянии от анода, чтобы получилось равномерное покрытие со всех сторон;
• в качестве источника питания применяют любой аккумулятор или блок питания с постоянным током на выходе;
• чем больше сила тока и вольтаж, тем быстрее будет происходить реакция и тем рыхлее получится защитная пленка;
• при использовании автомобильного аккумулятора в цепь включают лампочку накаливания до 20 Вт для снижения силы тока.

Технология создания цинковой пленки

Для создания качественного защитного покрытия на поверхности металла после проведенных подготовительных операций источник тока подключают к сети, а катод окунают в гальваническую ванну. Данный процесс должен проходить без бурного кипения. Если такое наблюдается, можно заподозрить слишком большую силу тока в системе. Чтобы снизить ее, в электрическую цепь присоединяют несколько дополнительных потребителей.

Постепенно на поверхности катода будет формироваться металлическое покрытие. Чем дольше протекает этот процесс, тем больше будет толщина защитного слоя на металле.

Популярные методы

Существует много эффективных химических способов выполнения цинкования, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В любом случае созданное покрытие будет служить долго, если не подвергать его механическим воздействиям и правильно выбрать толщину защитного слоя с учетом особенностей эксплуатации изделий.

Горячий метод

Данный способ цинкования является одним из самых эффективных. После проведения подобной обработки удается создать надежное покрытие, которое надолго остается на поверхности металлических изделий. Недостатком горячего метода является его вредность для окружающей среды.

Для выполнения данной обработки необходимо придерживаться следующей технологии:

• подготовка. Поверхность металла обезжиривают, проводят травление;
• после выполнения подготовительных процедур деталь промывают и высушивают;
• изделий из металла опускают в емкость с цинковым раствором.

Такой метод цинкования не подходит для обработки больших по площади деталей и требует определенной подготовки, поиска подходящих емкостей.

Холодный метод

Данный метод обработки подразумевает окраску металлоизделий специальными смесями. Они содержат в составе цинк, что позволяет в кратчайшие сроки сформировать на поверхности надежное покрытие. Наносят такую краску обычным способом – валиком, кистью, краскопультом. Такой метод обработки идеален для деталей, которые невозможно покрыть защитным слоем обычным горячим цинкованием.

Гальваническое цинкование

Такое цинкование в домашних условиях проводится с применением электрохимических воздействий на металл. При его выполнении на поверхности металла образуется тонкая защитная пленка, которая эффективно защищает металл от внешнего негативного воздействия.

Для обработки изделие помещают в специальную емкость, где находится цинковая пластина. После этого подводится электричество. Именно оно переносит частицы цинка с пластин на поверхность обрабатываемых изделий.

Основным недостатком данного метода называют его дороговизну. Также в процессе обработки металла остаются опасные яды, которые требуют специальной утилизации.

Термодиффузионное цинкование

При выполнении термодиффузионного цинкования создается среда, которая характеризуется наличием высоких температурных показателей. Примерно при +2600°С цинк расщепляется на мелкие частицы, которые оседают на поверхности металлических изделий. Основным преимуществом данного метода цинкования является то, что в результате его выполнения образуется особенно толстый защитный слой.

Процесс нанесения защитного покрытия на изделия из металла осуществляется в специальной камере закрытого типа. Вначале на поверхность детали наносится порошковый цинк, после чего она подвергается нагреву. Данная технология применяется исключительно в промышленных условиях. Дома ее использовать очень сложно, дорого и небезопасно.

Преимуществом термодиффузионного цинкования называют его безопасность для окружающей среды. Создаваемое покрытие имеет значительную толщину, что обеспечивает отличные защитные качества.

Газотермическое цинкование

Нанесение цинка осуществляется при помощи интенсивного газового потока. После выполнения подобной обработки поверхность обязательно окрашивают. Несмотря на особенности подобной технологии, она обеспечивает высокое качество и долгий срок службы обрабатываемых деталей.

Видео по теме: Цинкование металла в домашних условиях

Способы цинкования металла

Железо и сталь — это материал из которого изготовлен скелет современной технологической цивилизации. Но — увы! — и у стальной основы нашей цивилизации есть свое уязвимое место. Оно называется коррозия, от которой железо и сталь не имеют той естественной защиты, какой является оксидная пленка для многих цветных металлов — олова, цинка или алюминия.

Сталь нуждается в защите от коррозии — и лучшей защитой для нее будет цинкование. (или оцинковка). Оцинкованный лист прослужит гораздо дольше обычного стального.

Почему именно цинк?

Прежде всего потому, что цинк достаточно распространен и недорог, сам по себе коррозии практически не поддается, плавится при не очень высокой температуре (около 420 градусов, что гораздо ниже температуры плавления железа), обладает приемлемой прочностью. И при этом — что важно! — имеет стационарный электрический потенциал -0,76 В., то есть гораздо более отрицательный, чем у железа.

Благодаря этому своему свойству, цинк, даже при нарушении целостности покрытия и под воздействием электролитов, будет в возникающих электрохимических реакциях играть роль анода. То есть станет медленно растворяться, защищая этим от электрохимической коррозии стальную основу конструкции. В общем — даешь цинковые покрытия! Вот только какими способами их наносить? Это достаточно интересный вопрос, поскольку способов таких несколько — и у каждого из них есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим их…

Горячее цинкование

Это самый, на первый взгляд, простой и надежный метод создания цинковой пленки на изделиях их чугуна и стали: эти предметы просто погружают в расплав цинка, а потом вынимают уже покрытыми слоем цинка толщиной от 40 до 80 микрон — то есть достаточно плотным и износостойким.

Однако не все так просто: для того, чтобы цинковая пленка надежно «зацепилась» на поверхности черного металла, эта поверхность должна быть тщательно очищена и офлюсована (то есть покрыта составом, который должен предотвратить ее окисление до соприкосновения с расплавом цинка, и обеспечить надежную адгезию цинковой пленки).

При этом нужно иметь в виду, что расплавленный цинк застывает довольно быстро и может поэтому образовывать наплывы до 1 мм. толщиной, что нежелательно в тех случаях, когда на поверхность оцинкованных изделий есть резьба. Кроме того, сама технология накладывает ограничения на размеры изделий, которые мы хотим оцинковать таким способом — они не могут быть больше, чем ванны с расплавом цинка (а они не могут очень большими по определению).

Холодный метод цинкования

В отличии от горячего цинкования, его холодный вариант никак не связан с размерами цинкуемых деталей и поверхностей, поскольку он состоит в нанесении на них электролитических растворов цинка в различных летучих жидкостях. Такие растворы (гальванол, цинотан, цинотерн, цинкнол) наносятся на стальную поверхность из пульверизатора: растворитель высыхает, а цинковое покрытие остается — причем «садится» оно на поверхность стали очень надежно, с высокой адгезией. При этом покрываемую поверхность не нужно флюсовать, ее достаточно просто очистить от ржавчины и грязи.

Холодный метод цинкования хорош своей простотой

и применимостью для работ на открытом воздухе. Но внешний вид покрытой таким способом стали будет просто матово-серым без металлического блеска.

Поэтому холодное цинкование лучше всего использовать как «покрытие под покраску».

Гальванический метод цинкования

Зато гальванический метод цинкования придает оцинкованой поверхности чрезвычайно привлекательный вид.

Он состоит в том, что через ванну с электролитом течет ток, причем анодом служат цинковые пластины, а катодом — изделия из стали. Под действием тока цинк растворяется в электролите, и его ионы оседают на железе. В результате получается тонкая (от 4 до 20 микрон) пленка, которая не только защищает сталь от коррозии, но и придает поверхности эстетичный внешний вид. Поверхность, покрытая гальваническим цинком может приобрести (в зависимости от своей толщины) сине-голубой, светло-серый или матово-белый металлический блеск. Главными достоинствами такого покрытия будет равномерность его толщины по всей покрываемой поверхности.

Но за этими плюсами идут и свои минусы: тонкое и красивое гальваническое покрытие будет не стойким к истиранию, а увеличение его толщины будет чревато тем, что сталь в процессе гальваники может приобрести заодно и т.н. «водородную хрупкость». Тем не менее, гальваническое цинкование. в силу своей малой себестоимости очень часто используется для антикоррозионной защиты разных видов крепежа, металлических изделий и декоративных элементов.

Термодиффузное цинкование

Главного недостатка гальванического цинкования — «водородной хрупкости» позволяет избежать технология термодиффузионного цинкования.

Она основана на том, что цинк при определенных условиях может испаряться с поверхности цинксодержащего порошка и проникать в поверхностные слои железа, так что в результате образуется сложный сплав цинка с железом.

Такая диффузия становится возможной при

высокой (от 290 до 400 градусов) температуре и наличии электрического потенциала, при котором стальные изделия являются анодом.

Процесс термодиффузии производится во вращающемся контейнере при пониженном давлении (0,1 атмосферы) в восстановительной водородной атмосфере. На термодиффузное цинкование каждой партии крепежных метизов требуется от 90 до 180 минут.

В результате эти детали приобретут мышино-серый цвет — но вместе с ним и повышенную прочность поверхности и отменную устойчивость к коррозии ( в 3-5 раз лучшую, чем при гальваническом цинковании и в полтора-два — чем при горячей оцинковке).

При этом равномерность покрытия будет идеальной, а про адгезию такого покрытия говорить и смысла нет — оно просто «сливается» с черным металлом, так что отделить ее от него просто невозможно. Конечно, внешний вид оцинкованных таким способом метизов, большого эстетического удовольствия не доставляет, но от болтов, гаек, пружин и шурупов особой красоты и не требуется.

Недостаток же у термодиффузного цинкования только один, но существенный — в силу особенностей технологии применять ее можно только в отношении небольших по размеру предметов.

Газо-термическая оцинковка

В последнее время все более широко начинает использоваться еще один вариант нанесения цинкового покрытия — газо-термический. В этом случае цинк в виде тонкой проволоки или порошка подается к соплу специальной горелки, расплавляется в потоке раскаленного газа и мельчайшими каплями оседает на поверхность стального или чугунного изделия.

В принципе, такой метод можно было бы считать разновидностью горячего цинкования, если бы только капли расплавленного цинка, ударяясь о поверхность металла не деформировались, создавая «чешуйчатое» пористое покрытие.

Такое покрытие требует дополнительного слоя краски для заполнения микропор в слое цинка.

Это, конечно, недостаток, но зато такие комбинированные покрытия отличаются отличной адгезией и обладают устойчивостью в самых неблагоприятных условиях эксплуатации (в морской воде, частых атмосферные осадках, кислой среде и т.д.), где они могут сохраняться до 30 лет.

Видео по теме: