Гальваническое цинковое покрытие
Гальванический способ нанесения цинкового покрытия на сегодняшний день является самым доступным и популярным методом защиты изделий из углеродистых сталей и чугуна от коррозии. В сравнении с другими методами цинкования (ссылка), он характеризуется декоративным видом, прочностью, равномерностью покрытия, возможностью контролировать толщину цинкового слоя и невысокой стоимостью. К недостаткам можно отнести относительно небольшую толщину цинкового слоя (до 30 мкм), ограниченные размеры ванн цинкования (до 3 м) и слабую устойчивость в средах повышенной агрессивности (до 96 часов в камере соляного тумана).
Тем не менее, данный метод цинкования успешно зарекомендовал себя для множества изделий из стали и чугуна по целому ряду областей применения: от крепежа и фурнитуры до пешеходных ограждений. Гальванический способ цинкования широко применяется для защиты большинства строительного инструмента и оборудования: крепежа, различных расходников, кронштейнов, цепей, тросов, карабинов, хомутов и даже инвентарной опалубки. Гальваника широко применяется в бытовой, хозяйственной и водогазопроводной сферах, в электротехнике и машиностроении. Популярна она и в сельском хозяйстве для защиты конструкций, различных ёмкостей, ёмкостей, поддонов и т.д. Отличные декоративные характеристики в совокупности с антикоррозионными свойствами делают оцинковку доступной альтернативой изделиям из дорогостоящей нержавеющей стали.
Гальванические покрытия способны значительно продлить срок службы самым разным деталям и конструкциям при незначительных вложениях. Например, окрашенные детали, в силу отсутствия цинковой электрохимической защиты, имеют антикоррозионную защиту лишь барьерного характера. При повреждении лакокрасочного слоя коррозионные процессы начнутся незамедлительно и будут уже необратимы. Такое изделие быстро выходит из строя и требует ремонта или замены. Цинк — электрохимически препятствует коррозии, а поэтому оцинкованные детали не так зависимы от механических повреждений, как окрашенные. Более того, некоторые оцинкованные изделия могут подвергаться сварке, ковке и даже небольшой гибке — при полном сохранении своих защитных свойств.
Особой популярностью пользуется услуга гальванического цинкования метизов и различного резьбового крепежа. При данном методе цинкования защитный слой покрывает болтовые соединения прочной равномерной плёнкой: это позволяет гайкам легко свинчиваться с резьбы без разрушения цинкового слоя. Приятный металлический блеск гальванического покрытия с цветной пассивацией смотрится не хуже нержавейки, а по цене обойдётся на порядок дешевле! Всё это делает цинк самым популярным методом защиты углеродистых сталей и чугуна от коррозии в мире: он идеально подходит для большинства металлоизделий, пригоден для грубой эксплуатации (включая транспортировку) и прекрасно сочетается с дополнительной обработкой грунтовками и лакокрасочными материалами.
Способ нанесения цинкового слоя при гальванчиеском методе
Метод гальванического цинкования заключается в формировании на поверхности металлических изделий тонкой защитной цинковой плёнки, которая образуется под действием электрического тока в ванне с электролитом и цинковыми анодами. Технологически, данный процесс представляет собой ряд последовательных операций (операционных ванн), включающих предварительную подготовку металлоизделий, непосредственно цинкование, пассивацию и сушку. Все операции контролируются точным электрооборудованием и квалифицированным персоналом в соответствии с требованиями, производственными нормативами и техническими условиями.
Очистка поверхности основного металла от загрязнений, остаточных масел и следов ржавчины обеспечивает максимальную электрохимическую активность и гарантирует прочную адгезию цинка на молекулярном уровне.
После нескольких циклов травления и промывок, металлическая деталь погружается в ванну с кислотным электролитом и цинковыми анодами. Цинковые аноды (насыпные или в виде пластин) подключаются к положительному источнику постоянного тока, а цинкуемая металлическая деталь — к отрицательному. При возникновении электрического тока в электролите начинает протекать сложная электрохимическая реакция, при которой положительно заряженные атомы цинка стремятся к поверхности отрицательно заряженной детали. Оседая на ней, положительно заряженные катионы цинка получают от источника питания отрицательный заряд и, восстановив свой электродный потенциал до нейтрального, образуют твёрдый цинковый слой. Данный процесс будет продолжаться пока в гальваническом элементе присутствует электрический ток и цинковый анод не будет полностью израсходован.
Толщина цинкового слоя при гальваническом методе составляет от 6 до 30 мкм, полностью контролируема и может с высокой точностью регулироваться с помощью силы тока, напряжения и времени обработки (имеет значение также состав электролита и рабочие температуры). Данное обстоятельство является одним из ключевых преимуществ электрохимического цинкования, в частности, для крепежа с резьбовыми соединениями при строгих требованиях к свинчиваемости.
Гальваническое цинкование мелких деталей
Единовременное цинкование массы рассыпчатых и мелкосортных крепёжных изделий осуществляется на наших линиях при помощи специальных роторных барабанов, которые погружаются в технологические ванны и обеспечивают равномерное электрохимическое покрытие мелких деталей без образования наплывов и склеивания. Такой способ нанесения цинкового покрытия имеет значительное преимущество, в частности, в сравнении с горячим методом нанесения цинкового слоя.
После цинкования все детали подвергаются обязательной пассивации (хроматированию), при которой, активный к окислению, поверхностный слой цинка переходит в неактивное состояние за счёт образования на поверхности нерастворимых соединений с хромом. Такая защитная плёнка (до 1 мм) способна в 5-6 раз увеличить срок службы металлоизделий в сравнении с безпассивационным цинкованием. Состав пассивирующего реактива может содержать различные блескообразующие и цветовые добавки. Особой популярностью пользуется радужная пассивация, которая не только более устойчива к коррозии, но и обладает способностью к самовосстановлению.
Контроль и управление технологическими процессами и условиями, включая химический состав реактивов, напряжение и силу тока, скорость оседания ионов цинка на поверхность изделия и т.д., осуществляется при помощи электронных датчиков и контроллеров в режиме реального времени на полностью автоматизированной линии итальянского производства. Качество цинкового слоя для каждой партии в обязательном порядке контролируется лаборантом в соответствие с нормативами ГОСТ 9.302-88.
Свойства покрытия
Наиважнейшей защитной функцией, которую выполняют все цинковые покрытия без исключения, является анодная. При контакте цинка с углеродистой сталью образуется гальваническая связь (гальванопара), в которой более электроотрицательный цинк жертвует свои электроны в пользу железа, препятствуя окислительным реакциями при взаимодействии с влагой и кислородом. Примечательно, что данный процесс будет продолжаться до полного истощения цинкового слоя: анодная защита позволяет слою цинка толщиной 40 мкм в среднем расходоваться в течение 10 лет в средах средней агрессивности. Таким образом, даже при небольшом повреждении защитного слоя оцинкованные металлоизделия могут прослужить много лет без признаков образования коррозии.
Помимо анодной защиты, цинковый покрытия обладают также отличными барьерными характеристиками. При окислении цинка на поверхности образуется тонкая гидроксидная плёнка, которая при взаимодействии с углекислым газом из атмосферы образует слой карбоната цинка. Этот прочный серый матовый налёт не растворяется в воде и значительно замедляет коррозионные процессы.
Качество гальванического покрытия
На качество гальванического цинкового покрытия влияет множество факторов, включая исполнение требований к цинкуемым изделиям, составу сплава, технологические условия и тщательную предварительную подготовку. Для оценки механической и коррозионной стойкости покрытия значительную роль играет его микроструктура и образование железоцинковых фаз на поверхности деталей (интерметаллиды). Нашими лаборантами анализируется состав металла, устанавливается концентрация в сплаве углерода, кремния, марганца, серы, фосфора и прочих примесей. Анализируется поверхностная структура металла, его шероховатость, неровности и пористость. Практика показала, что все эти характеристики оказывают существенное влияние на степень адгезии цинка и его устойчивость к механическим воздействиям.
Микроскопический анализ образцов осаждённого цинка позволяет выявить топографию защитного слоя, размер зерна и однородность роста кристаллов при разных условиях процесса. Для каждого изделия индивидуально подбираются оптимальные значения силы тока, напряжения, температуры и времени осаждения частиц для формирования равномерного распределение цинка без микротрещин, более крупного зерна и прочных металлических связей между частицами покрытия и основным металлом. Несбалансированные значения напряжения и состав отложений в электролите могут существенным образом сказаться на твёрдости цинкового покрытия и его коррозионной устойчивости. Это чрезвычайно важно, в частности, для обеспечения высокой износоустойчивости гальванических цинковых покрытий к абразивному износу резьбового крепежа из углеродистой стали.
Таким образом, гальванические покрытия нанесённые в промышленных условиях с полным автоматизированным циклом обработки, программно-аппаратным контролем и аналитической лабораторией отличаются высокой прочностью и износоустойчивостью. Даже в средах средней агрессивности наши детали служат многие годы без следов образования ржавчины. Производственные возможности и режим работы 24/7 позволяют нам выполнять заказы на цинкование изделий габаритами до 3 метров практически любых объёмов и в кратчайшие сроки.