Процесс горячего цинкования: Технология горячего цинкования металла – метод покрытия оцинковкой металлоконструкций
alexxlab | 20.05.2023 | 0 | Разное
Горячее цинкование: Как это работает
Такие материалы, как железо и сталь, склонны вступать в реакцию с воздухом и влагой, присутствующими в окружающей среде, что приводит к образованию ржавчины. Горячее цинкование защищает железные и стальные заготовки от ржавления и увеличивает срок их службы.
Но что именно представляет собой горячее цинкование, и какие процессы включает в себя?
Горячее цинкование – это тип процесса цинкования, при котором железные или стальные заготовки погружаются в ванну с расплавленным цинком, поддерживаемым при температуре около 450 °C. Верхний слой основного металла вступает в реакцию с расплавленным цинком и создает защитный слой на заготовке.
В этой статье представлено подробное руководство по горячему цинкованию, а также его преимущества и ограничения. В конце мы также обсудим разницу между горячим и холодным цинкованием.
Что такое горячее цинкование?
Защитный слой, образующийся при горячем цинковании, затем подвергается окислению с образованием оксидного слоя, который при воздействии окружающей среды превращается в карбонатный слой.
Как правило, гальванизация стальных заготовок выполняется после завершения любой необходимой термической обработки, например, отжига стали.
Гальванизация может выполняться различными методами, такими как электролиз, термическая диффузия или метод горячего цинкования.
Горячее цинкование идеально подходит для обработки крупногабаритных деталей и поэтому широко используется в промышленности.
Процесс состоит из четырех этапов: этап подготовки поверхности, этап цинкования, этап последующей обработки и этап контроля.
Этап 1: Подготовка поверхности
Начальным этапом является подготовка поверхности стальных или железных объектов, подлежащих гальванизации.
Этот этап включает в себя различные процессы, такие как обезжиривание, кислотное травление и флюсование, для улучшения качества поверхности заготовки, что обеспечивает надлежащую гальванизацию.
Обезжиривание
Заготовки погружаются в ванну для обезжиривания, где они промываются для удаления грязи, пыли и масляных отложений с их поверхности.
Кислотное травление
После обезжиривания заготовки погружают в ванну для кислотного травления, где их промывают для удаления оксидов железа и сглаживания шелушащихся поверхностей (или заусенцев, образовавшихся при обработке).
Флюсование
Наконец, заготовки погружают в раствор флюса, обычно содержащий 30 % хлорида цинк-аммония при температуре 65-80°C (338-353 K).
Это позволяет удалить все оставшиеся окислы и нанести защитный слой для предотвращения дальнейшего окисления.
Это самый важный этап подготовки поверхности, поскольку тщательная очистка от окислов обеспечит гладкое и равномерное осаждение цинка на железные или стальные заготовки.
Шаг 2: Гальванизация
После подготовки поверхности заготовки наступает время начать процесс гальванизации.
Заготовки погружаются в вану с расплавленным цинком, поддерживаемую при температуре около 450 °C (723 K).
Как правило, они погружаются в ванну под углом, чтобы пузырьки воздуха выходили из полых частей заготовки.
При погружении в ванну для цинкования железо или сталь вступает в реакцию с цинком, образуя многочисленные интерметаллические слои цинк-железо, причем внешний слой состоит из чистого цинка.
Эта реакция происходит очень быстро на начальных этапах, во время которых образуется первичное покрытие, после чего она начинает замедляться, и толщина покрытия постепенно увеличивается.
Погружение обычно занимает от четырех до пяти минут. Однако время погружения увеличивается по мере увеличения размера объекта.
После извлечения предметов из чайника для цинкования цинковое покрытие сначала окисляется до оксида цинка, который вступает в реакцию с углекислым газом в воздухе и образует слой карбоната цинка, дополнительно предотвращающий коррозию.
Шаг 3: Последующая обработка
Последующая обработка – это дополнительный этап, на котором оцинкованную заготовку либо закаливают в воде, либо дают ей остыть под принудительным воздействием холодного воздуха от компрессора.
Закалка обеспечивает самую быструю скорость охлаждения, повышая при этом твердость заготовки, в то время как воздушное охлаждение обеспечивает более дешевую альтернативу со сравнительно меньшей твердостью.
Оцинкованные объекты могут быть окрашены или покрыты дополнительным покрытием для повышения их эстетической ценности и обеспечения дополнительного защитного слоя.
Шаг 4: Контроль
Этап контроля включает в себя визуальную проверку оцинкованных заготовок, чтобы определить, были ли они полностью оцинкованы или нет.
Помимо визуального контроля, заготовки также проверяются магнитным толщиномером и неразрушающим ультразвуковым контролем для обеспечения равномерности толщины покрытия.
Весь процесс горячего цинкования занимает около двенадцати часов.
Преимущества горячего цинкования:
Горячее цинкование обладает различными преимуществами, что делает его одним из наиболее предпочтительных методов гальванизации в различных отраслях промышленности.
Устойчивость к коррозии
Защитный слой, образующийся в процессе ГГЦ, защищает железные и стальные заготовки от износа, вызванного ржавлением поверхности.
Даже если это покрытие стирается или царапается, оставляя часть поверхности железа или стали открытой, цинк, будучи более реакционноспособным, окисляется, образуя защитный оксидный слой на поверхности.
Горячее цинкование – это экологически чистый процесс с низким углеродным следом, который приводит к минимальному образованию токсичных паров или вредных отходов.
Кроме того, этот процесс увеличивает срок службы заготовок, что приводит к уменьшению количества отходов и даже позволяет использовать переработанные железо, сталь и цинк.
Эстетичный внешний вид
Защитное покрытие, полученное в результате горячего цинкования, имеет блестящий и гладкий вид, что повышает эстетическую ценность изделия.
Коммерческие конструкции, такие как столбы освещения или опоры зданий, являются одними из распространенных примеров, в которых используется горячее цинкование для достижения блестящей поверхности с увеличенным сроком службы.
Быстрый процесс
Процесс горячего цинкования занимает около 12 часов (для больших заготовок), что относительно меньше, чем другие процессы нанесения слоев, такие как порошковая окраска или окраска распылением.
Гибкость применения в строительстве
По сравнению с бетонными столбами, использование оцинкованных железных или стальных столбов обеспечивает гибкость при проектировании инфраструктуры, поскольку их можно легко сваривать, соединять болтами или сращивать для формирования сложных конструкций.
Экономичность
Стоимость процесса горячего цинкования относительно дешевле по сравнению с другими процессами нанесения слоев, такими как порошковое покрытие или электростатическое напыление.
Кроме того, защитный слой предохраняет заготовку от воздействия неблагоприятных условий окружающей среды, что приводит к минимальным требованиям к техническому обслуживанию и дальнейшему снижению общей стоимости.
Ограничения горячего цинкования:
Опасно при неосторожном обращении
Процесс горячего цинкования включает в себя работу с расплавленными цинковыми ваннами и растворами для обработки поверхности, содержащими агрессивные химикаты, такие как кислоты, а также тяжелые предметы и конструкции.
Эти химикаты могут раздражать дыхательную систему при вдыхании и вызывать сыпь на коже при контакте.
Расплавленные растворы и горячие предметы могут вызвать ожоги, которые могут оказаться смертельными, а неправильное обращение с тяжелыми заготовками может привести к несчастным случаям и поставить под угрозу жизнь оператора.
Поэтому при проведении процесса горячего цинкования следует применять соответствующие протоколы безопасности, такие как ношение защитного снаряжения, соблюдение безопасного расстояния при работе с тяжелыми заготовками и т.д.
Высокая стоимость
Несмотря на то, что процесс горячего цинкования относительно дешевле, чем многие другие процессы нанесения слоев, первоначальные и текущие затраты на него непосильны для любителей и небольших производств.
Оборудование, необходимое для процесса горячего цинкования, занимает значительную площадь и требует сертификации и обучения перед началом работы, что делает его непрактичным для любителей.
Восприимчивость к износу
Оцинкованный слой может быть поврежден при воздействии абразивных веществ, в результате чего может быть поврежден основной материал.
Ограниченное применение
Процесс горячего цинкования ограничен железными и стальными заготовками.
Использование этого процесса для нанесения покрытия на другие материалы приведет к образованию неоднородного слоя, который легко удаляется.
Таким образом, применение процесса горячего цинкования ограничено.
Разница между горячим и холодным цинкованием:
| Горячее цинкование | Холодное цинкование |
| Подготовка поверхности интенсивная | Подготовка поверхности простая |
| Осаждение цинка через расплавленный раствор | Осаждение цинка через электролиз |
| Слой цинка более плотный | Слой цинка менее плотный |
| Более равномерный слой цинка | Менее равномерный слой цинка |
| Экологически чистый процесс | Образуются токсичные отходы электролита |
| Сравнительно дорогой процесс | Сравнительно дешевый процесс |
| Применяется на изделиях любого размера | Применяется на изделиях малого и среднего размера |
Горячее цинкование включает в себя несколько этапов обработки поверхности, в то время как при холодном цинковании требуется только кислотное травление и обезжиривание поверхности железного или стального изделия.
При холодном цинковании оцинковываемая конструкция помещается в качестве анода в электролит с солью цинка, после чего на поверхность конструкции посредством электролиза осаждается слой цинка.
С другой стороны, горячее цинкование предполагает погружение заготовки в ванну с расплавленным цинком для формирования защитного покрытия.
В результате горячего цинкования образуется плотный и равномерный слой цинка, в то время как слой, образующийся при холодном цинковании, сравнительно тонкий и легко царапается.
Горячее цинкование является экологически безопасным, в то время как утилизация токсичных отходов электролита, образующихся при холодном цинковании, оказывает негативное воздействие на окружающую среду.
Первоначальные и текущие затраты на холодное цинкование сравнительно ниже, чем на горячее цинкование, что делает его более приемлемым для любителей и небольших производств.
Горячее цинкование обычно используется для крупных конструкций.
Хотя горячее цинкование может использоваться и для небольших изделий, холодное цинкование оказывается сравнительно более экономичным процессом для малых и средних изделий.
Часто задаваемые вопросы связанные с горячим цинкованием:
Можете ли вы покрасить горячеоцинкованную стальную заготовку?
Да, вы можете покрасить оцинкованную стальную заготовку горячим цинкованием. Этот дополнительный слой краски защитит от коррозии и ржавчины, одновременно повышая эстетическую ценность оцинкованной заготовки.
Какую температуру может выдержать оцинкованная сталь?
Оцинкованная сталь может выдерживать температуру примерно до 350°C (623 K), при превышении которой сплав цинка и железа начинает плавиться.
Заключение:
Горячее цинкование идеально подходит для повышения коррозионной стойкости железных и стальных изделий.
Из-за высоких первоначальных инвестиций этот метод лучше всего подходит для цинкования больших заготовок, что делает его идеальным для таких отраслей, как автомобилестроение, судостроение, строительство и т. д.
Если вы ищете более дешевую альтернативу для гальванизации небольших заготовок, то холодное цинкование должно стать вашим основным методом.
Однако горячее цинкование обеспечивает различные преимущества перед холодным цинкованием, и поэтому вы можете выбрать профессиональные услуги горячего цинкования, чтобы получить высококачественный оцинкованный продукт.
Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «Анодированный алюминий: Всё что нужно знать» и «Черные и цветные металлы: различия и области применения».
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
О методе горячего цинкования металла
Горячее цинкование, является процессом погружения сварных стальных изделий в ванну, содержащую расплавленный цинк. Этот процесс по своей сути простой, но при этом обеспечивающий явные преимущества по сравнению с другими методами защиты от коррозии. В то время как сталь вступает в металлургическую реакцию с расплавленным цинком, образуется плотно скрепленный сплав, который обеспечивает превосходную защиту стали от коррозии.
Информация по прочности, долговечности, стоимости и коррозионной стойкости указанная в данном разделе применима только к горячему цинкованию. Важно понимать, что не все цинковые покрытия одинаковы, таким образом, применение любой из представленной информации о горячем цинковании к цинковым покрытиям образованных другими методами не является точным и не рекомендуется к применению.
Для того, чтобы понять метод горячего цинкования металла и его эволюцию, имеет смысл начать с самого истока, с 79 года нашей эры.
79 лет до н.э
Первые записи об использовании цинка в строительстве, которые можно было бы считать зарождением цинкования.
1742 год
Первая зарегистрированная история цинкования, когда Поль Жак Малуин, французский химик, представил в Королевской академии наук несколько экспериментов связанных с покрытием железа, расплавленным цинком.
1772 год
Луиджи Гальвани, тезка гальванизации, исследовал электрохимический процесс, который происходит между металлами во время экспериментов по электрофизиологии.
1801 год
Алессандро Вольта способствовал исследованиям по гальванизации, когда он обнаружил электрический потенциал между двумя металлами, создавая первый в мире химический источник тока.
1829 год
Майкл Фарадей обнаружил жертвенное действие цинка в ходе эксперимента с участием цинка и соленой воды.
1837 год
Французский инженер Станислас Сорель получил патент на процесс цинкования.
1850 год
Британская промышленность стала потреблять 10000 тонн цинка в год для производства оцинкованной стали.
1870 год
Соединенные Штаты были немного позади и в 1870 г. был открыт первый завод цинкования. В то время, сталь вручную погружали в ванну с цинком.
2000 год
Достижения в области металлургии и технологии изготовления ванн, повысили эффективность процесса и устойчивости покрытия.
Cегодня
На сегодняшний день более 10 млн.
тонн цинка ежегодно потребляется в мире. Для горячей оцинковки стали потребляется – более 2 млн. тонн для обработки методом окунания и более 5 млн.тонн для непрерывного процесса оцинкования. Цинкование встречается почти в каждой крупной отрасли, где используется сталь. Коммунальная, химическая, энергетическая, автомобильная и транспортная промышленность, только некоторые из областей, которые исторически широко используют цинкование для защиты от коррозии. Они продолжают делать это сегодня. Метод горячего цинкования имеет доказанную и возрастающую историю успеха в бесчисленных применениях по всему миру.
Другие системы защиты от коррозии | Американская ассоциация гальванистов
Дом ” Инспекционный курс » Процесс цинкования » Другие системы защиты от коррозии
Существует много других типов систем защиты от коррозии, таких как покрытие стали маслом, смазкой, смолой, асфальтом, полимерными покрытиями или красками или коррозионно-стойкими материалами, такими как нержавеющая и атмосферостойкая сталь, расходуемые аноды, гальванические системы и системы подаваемого тока .
Это одни из наиболее часто используемых материалов и систем защиты от коррозии, которые иногда используются в сочетании со сталью, оцинкованной горячим способом. Большинство этих материалов основаны на барьерной защите, в то время как некоторые из них полагаются на катодные свойства, чтобы противостоять коррозии стали. Наиболее эффективной системой, обеспечивающей как барьерную, так и катодную защиту, является горячее цинкование.
В дополнение к системам и материалам, перечисленным выше, существует множество других цинковых покрытий, используемых для защиты от коррозии. Многие люди используют гальванику для описания всех этих покрытий, но каждое из них имеет свои уникальные характеристики и характеристики. Эти покрытия имеют несколько применений в зависимости от их свойств и соответствующей толщины. Защита от коррозии, обеспечиваемая цинковым покрытием, прямо пропорциональна толщине покрытия. Наиболее часто используемыми покрытиями являются горячее цинкование, металлизация, краска с высоким содержанием цинка, непрерывный оцинкованный лист и гальваническое покрытие.
Металлизация
Металлизация – это общее название метода напыления металлического покрытия на поверхность неметаллических или металлических предметов. Этот процесс осуществляется путем подачи цинка в форме проволоки или порошка в нагретый пистолет, где он расплавляется и распыляется на покрываемую поверхность с использованием дымовых газов и/или вспомогательного сжатого воздуха для обеспечения необходимой скорости. Ограничения этого процесса включают сложность достижения углублений, полостей и полых пространств, а также достижение однородной толщины покрытия и более высокую стоимость.
Краска с высоким содержанием цинка
Краска с высоким содержанием цинка наносится на чистую сухую стальную поверхность кистью или распылителем и содержит органическое или неорганическое связующее.
Существует ряд красок с высоким содержанием цинка, поскольку они могут содержать различные уровни цинка в сухой пленке и связующих материалах. Более подробно эти покрытия будут рассмотрены далее в этом курсе.
Непрерывное цинкование
Процесс непрерывного цинкования представляет собой процесс горячего погружения, при котором стальной лист, полоса или проволока очищаются, травятся и флюсуются на технологической линии длиной примерно 500 футов (154 м). и бег со скоростью от 100 до 600 футов в минуту (от 30 до 185 м в минуту). В этом процессе гальванический котел содержит небольшое количество алюминия, который подавляет образование сплавов цинка и железа, в результате чего покрытие состоит в основном из чистого цинка. Процесс термообработки после цинкования, известный как гальванический отжиг, также может использоваться для получения полностью легированного покрытия. Гальваноотжиг обычно заказывают те, кто хочет покрасить цинковую поверхность, потому что наличие слоев сплава на стальной поверхности способствует адгезии краски.
Фотография установки непрерывного цинкования показана на F 9.0009 рис. 9 , а общая установка установки показана на рис. 10 .
Гальваническое покрытие
Процесс гальванопокрытия или цинкового покрытия имеет тусклый серый цвет, матовую поверхность и тонкое покрытие толщиной до одного мила (25 мкм). Это очень тонкое покрытие ограничивает использование оцинкованных изделий только в помещении. В спецификации ASTM B633 перечислены классы покрытий из оцинкованной стали: Fe/Zn 5, Fe/Zn 8, Fe/Zn 12 и Fe/Zn 25, где Fe представляет собой железо, а Zn представляет собой цинк, а число указывает на покрытие. толщина в микронах. Основными областями применения этого типа покрытия являются винты, пластины выключателей света и другие небольшие изделия или крепежные детали.
Что такое горячее цинкование | Горячее цинкование Frontier
СЛУЖБА ГАЛЬВАНИЗАЦИИ В БУФФАЛО, НЬЮ-ЙОРК
Горячее цинкование погружением, согласно Американской ассоциации гальванистов, определяется как процесс погружения изготовленной стали в котел или чан, содержащий расплавленный цинк.
Этот процесс помогает защитить металл от коррозии. Это один из самых эффективных способов защиты стали и металла от ржавчины. Расплавленный цинк создает барьер, который не позволяет влаге соприкасаться с металлом, что предотвращает образование ржавчины.
Для получения дополнительной информации о процессе нанесения покрытия на металл и его преимуществах щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную горячему цинкованию погружением. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы получить услуги по защите от коррозии и альтернативные варианты порошкового покрытия в Буффало, штат Нью-Йорк.
Процесс горячего цинкования погружением
Первым шагом в процессе защиты стали является полная очистка поверхности любого предмета, подлежащего горячему цинкованию погружением. Это важно, поскольку расплавленное цинковое покрытие не образует полной металлургической связи с изделием, если оно загрязнено.
Сталь пройдет ряд этапов очистки, включая обезжиривание, травление и флюсование. Этап обезжиривания помогает удалить грязь, масло и другие остатки, а этап травления помогает удалить прокатную окалину и оксид железа. Флюсирование помогает удалить любые оставшиеся оксиды, оставшиеся на поверхности после завершения первых двух шагов. Перед цинкованием сталь покрывается защитным слоем для предотвращения дальнейшего образования оксидов.
После того, как сталь подготовлена, ее погружают в ванну с расплавом цинка не менее 98% под углом для предотвращения образования воздушных карманов. Железо в стали металлургически реагирует с цинком, создавая цинковое покрытие. После этого деталь осматривают, чтобы убедиться, что она была должным образом покрыта и защита от ржавчины завершена.
Защита от ржавчины и защита от коррозии
Коррозия, также известная как ржавчина, может стоить компании тысячи долларов на ремонт. Коррозия может привести к растрате природных ресурсов, дорогостоящим ремонтам, сбоям в работе и может повлиять на безопасность рабочих.
Для проектов, подверженных суровым погодным условиям, необходимо покрывать сталь для защиты от коррозии. При выборе наилучшего способа борьбы с коррозией стали горячее цинкование является лучшим вариантом для защиты от ржавчины. Горячее цинкование используется более 100 лет для защиты от коррозии, потому что оно недорогое, универсальное, устойчивое, долговечное и т. д. Обеспечение защиты от коррозии продлит срок службы вашего оборудования.
Если вы ищете способ защитить свое оборудование от коррозии, вам необходимо инвестировать в горячее цинкование. Горячее цинкование может использоваться в суровых условиях и обеспечивает долговечность без обслуживания в течение многих лет. Позвоните нам сегодня, чтобы узнать, как горячее цинкование может защитить ваше оборудование от коррозии. Мы с гордостью предлагаем услуги по защите от ржавчины в Буффало, штат Нью-Йорк, и его окрестностях.
Преимущества горячего цинкования: защита стали, защита от коррозии и многое другое
Горячее цинкование погружением обеспечивает ряд преимуществ, в том числе:
- Создает барьер между сталью и окружающей средой: Цинкование стали создает покрытие между сталью и внешней средой.
Вода, ветер, соль, мусор и другие потенциальные вещи, которые могут повредить сталь, должны быть удалены.
Вода, ветер, соль, мусор и другие потенциальные вещи, которые могут повредить сталь, должны быть удалены.
- Делает поверхность устойчивой к истиранию: Горячее цинкование устойчиво к истиранию и даже в случае царапин или выемок продолжает защищать от коррозии.
- Обеспечивает полное покрытие стали: Оцинкованная сталь полностью покрывает каждый дюйм стальной поверхности, обеспечивая полную защиту.
- Обеспечивает длительный срок службы без технического обслуживания: Оцинкованная сталь не требует ежегодного распыления, повторного покрытия или чего-либо еще.
Свяжитесь с нами
Если вы ищете альтернативные варианты защиты стали, защиты от ржавчины или порошкового покрытия в районе Буффало, штат Нью-Йорк, свяжитесь с нашей командой сегодня. Мы можем обсудить с вами варианты горячего цинкования, чтобы создать продукт с защитой от коррозии.