Что такое оцинкованное железо

Цинкование металла – это технологический процесс, суть которого заключается в нанесении на поверхность металлических деталей специального цинксодержащего состава. Данная процедура призвана предупредить образование окислов и ржавчин, что благоприятно влияет на срок службы металлоконструкций любого типа. Цинкование можно осуществить не только в производственных условиях, но и своими руками. В статье подобно изложены различные методики цинкования металла.

Суть и назначение процесса цинкования металла

Цинк является основным компонентом специальной химической смеси, которой принято покрывать изделия из металла во избежание развития коррозионных процессов. Повышенная влажность, воздействия механического характера, химические реакции – все это может спровоцировать окисление поверхности металла, однако оцинкованные изделия гораздо меньше подвержены коррозии.

Цинк и металл в симбиозе образуют гальваническую пару, где цинк принимает на себя все барьерные функции и, следовательно, вступает в различные формы взаимодействия с факторами окружающей среды.

Поверхность изделия будет сохранять свой первоначальный вид до тех пор, пока не разрушится полностью верхний цинковый слой. В местах, где цинк подвергается наиболее сильному воздействию, под влиянием молекул воды и кислорода образуется защитный слой гидроксида, который также сохраняет целостность металла.

Цинкование алюминия и других видов металлов происходит с использованием разных методов, однако наибольшее влияние на эффективность результата данной процедуры оказывает класс толщины цинкового слоя, который определен по ГОСТ 14918-80.

Класс толщины Масса м2 площади покрытия (с двух сторон), г Толщина цинкового слоя, мкм
Повышенный (П) От 570 до 855 От 40 до 60
1 От 258 до 570 От 18 до 40
2 От 142,5 до 258 От 10 до 18

Классы цинкового покрытия П и 1 чаще всего используются в условиях сложной климатической обстановки повышенной влажности и перепадов температур.

Свойства и преимущества оцинкованных покрытий

Существенным преимуществом оцинкованных покрытий является длительность срока их службы. Если говорить о различных технологиях оцинковывания как об этапе подготовки деталей к окрашиванию, то сразу можно отметить следующие достоинства процедуры:

  • износостойкость и длительность службы окрашиваемого покрытия;
  • низкая себестоимость в сравнении с ценой на окрашивание без предварительного цинкования за срок до 25 лет;
  • простые требования к изделиям из металла.

Цинкование металла осуществляет не только барьерную и защитную, но и электрохимическую защиту верхних слоев обработанных изделий.

Цинкование с фосфатированием

Цинкование с фосфатированием принято использовать для обработки цветных металлов. В результате процедуры на верхнем слое детали из металла образуются фосфаты цинка, марганца или железа, которые являются малорастворимыми элементами, что усиливает барьерные и электроизоляционные качества обрабатываемых поверхностей.

Цинкование с фосфатированием можно применять в отношении следующих видов металлов:

  • чугуна;
  • кадмия;
  • низколегированных углеродистых сталей;
  • меди;
  • цинка;
  • алюминия.

Металлические предметы, оцинкованные посредством фосфатирования, могут использоваться даже в условиях тропиков. Они не подвержены воздействию нагретых материалов, смазочной органики (масел), бензола, толуола и всех газов за исключением сероводорода.

Способы и методы цинкования

Для укрепления металлических поверхностей широко распространены такие виды цинкования:

  • горячее;
  • холодное;
  • гальванизация;
  • термодиффузионное цинковое покрытие;
  • напыление под воздействием термических газов.

При выборе технологии цинкования металла нужно отталкиваться от предназначения изделия и способов его эксплуатации. Заранее необходимо определить класс толщины цинкового слоя, так как от этого зависит весь технологический процесс, включая настройку производных температур.

Изделия из металла, на которых уже присутствует цинк, не стоит подвергать механическим воздействиям, так как можно нарушить целостность защитного покрытия.

Горячее цинкование

Горячее цинкование стали имеет широкую известность, но применяется несколько реже, чем другие способы распределения цинка по поверхности металлоконструкций. Несмотря на эффективность горячей технологии, она является крайне опасной для окружающей среды и живых организмов. Горячий способ подразумевает использование агрессивных химикатов для подготовительных процедур и горячего жидкого цинка для дальнейшего покрытия.

Сталь цинкуется горячим методом в 2 этапа:

  1. Подготовительные меры.
  2. Процесс цинкования.

Подготовка изделий также делится на следующие друг за другом производственные стадии:

  1. Зачистка и обезжиривание поверхности.
  2. Травление с помощью кислот.
  3. Промывание деталей.
  4. Флюсование (вычленение из металла солей и оксидов).
  5. Просушка.

После завершения этапа 1 деталь погружают в специальный резервуар с расплавленным цинком, после чего начинает формироваться тонкий защитный слой из железа и цинка. Далее изделие подвергается продуванию, которое призвано обеспечить полное высыхание изделия, а также удаление лишних образований.

Недостаток данного метода оцинковывания металла заключается в ограничении габаритов обрабатываемых изделий размерами резервуара.

Холодное цинкование

Метод холодного цинкования заслуженно считается самым применяемым. Причинами тому являются высокая результативность и простота применения. Способ не требует наличия профессионального оборудования, что позволяет осуществлять цинкование у себя дома.

Для холодного цинкования потребуется специальный цинковый состав (например «Цинокол») и малярный инструмент (кисть, валик). Смесь включает от 86% цинка, благодаря чему защитное покрытие образуется сразу после нанесения состава на металлическую поверхность.

Если конфигурация поверхности не позволяет нанести цинковую смесь малярным инструментом равномерно, применяют краскопульт – устройство для распыления различных материалов.

Холодный метод цинкования не имеет аналогов, если речь идет о нанесении или восстановлении защитного слоя металлоконструкций, в отношении которых невозможно применить иные способы цинкования (например, уже смонтированное оборудование, леса или трубы). Также такой метод является лучшим решением для проведения ремонтных работ.

Холодный способ цинкования можно производить в широком температурном диапазоне, при этом защитный покров сохраняет гибкость и устойчивость к различным повреждениям.

Читайте также:  Антенна на 300 каналов т2

Гальванический метод

Во время гальванического цинкования на верхний слой металла оказывается воздействие электрического и химического характера одновременно. Результатом является не только максимально точная толщина барьерного слоя, но и идеально гладкая структура.

Гальванизация сопровождается высокой адгезией элементов металла и цинка, соединенных на молекулярном уровне. Можно достичь не только максимально равномерного цинкового покрытия по всей площади детали, но и придать ему декоративный вид.

Процесс электрохимической гальванизации происходит так:

  • пластины или другие объекты из металла погружаются в специальную электролитическую жидкость;
  • объект обработки подключается к источникам тока с разными зарядами;
  • разность потенциала заставляет материал разрешаться, после чего молекулы цинка начинают подниматься к поверхности изделия, образуя тем самым защитный слой.

Цинкование металлоконструкций гальваническим методом позволяет воссоздать неповторимый декоративный узор, контролируя при этом толщину барьерного слоя.

Главный недостаток процедуры – высокая стоимость, которая складывается из цен на электроэнергию, состав электролита, оборудование и другие производственные элементы.

Термодиффузионное покрытие цинком

Суть термодиффузионной технологии (ТТ) в том, что объект цинкования и сухой цинксодержащий порошок кладутся в специальный контейнер, который герметизируется и подвергается воздействию очень высокой температуры (до 2 500 градусов по Цельсию). Атомы цинка, содержащиеся в сухой смеси, преобразуются в газ, что упрощает их диффузионное проникновение в верхний слой деталей из металла.

Как правило, данную технологию применяют в случае необходимости создания защитного слоя свыше 15 мкм.

Подготовка самих деталей происходит по стандарту. Термодиффузионный метод, как и другие технологии, обладает рядом положительных и отрицательных черт.

  • безопасность и экологичность;
  • возможность контролировать толщину цинковой наслойки;
  • высокое качество защитного покрытия без образования пор;
  • после процедуры не остается специфических отходов, нуждающихся в особом виде утилизации;
  • можно осуществить цинкование изделий даже со сложной геометрической конструкцией.
  • наличие налета на оцинкованных деталях, отсутствие зеркального блеска;
  • образование цинковой пыли в окружающей среде;
  • средний уровень производительности;
  • цинкование может получиться неравномерным.

Газотермическое напыление цинка

Напыление подходит для металлических крупногабаритных пластин или металлоконструкций, в отношении которых очень тяжело применять другие технологии.
Процесс цинкования напылением: в условиях газовой среды цинк в виде сухого порошка распыляют по всей поверхности металлоконструкции. На фоне высоких температур молекулы цинка и металла при столкновении образуют чешуйки, поры и неровности, поэтому обрабатываемая деталь нуждается в дальнейшей покраске.

Как отличить оцинкованный металл от обычного

Оцинкованная и обычная нержавеющая сталь имеют разную себестоимость, поэтому стоит знать, как их различить в условиях не всегда честного современного рынка.

  1. На глаз. Оцинкованная сталь, как правило, имеет характерные радужные разводы. Также обычный металл имеет более матовую поверхность. Если на металле нет кристаллических декоративных узоров, то цинковое покрытие имеет зеркальный блеск.
  2. Магнит. Оцинкованные поверхности обладают более сильными электромагнитными свойствами, что можно проверить с помощью обычного магнита.
  3. Спектральный анализ. Требуется специальное оборудование, определяющее химический состав стали, но данный способ считается наиболее точным и надежным.
  4. Химический метод. Соляная кислота вступает с цинком в химическую реакцию, при которой начинается выделяться водород. Достаточно небольшого количества соляной кислоты.

При покупке оцинкованной стали рекомендуется выбрать надежного и ответственного поставщика, что избавит от проблем с определением подлинности металла и наличия у него цинкового покрытия.

Простой способ цинкования в домашних условиях

Самым легким способом самостоятельного цинкования металла является холодный метод. Однако многих интересует именно гальванический способ из-за формирования декоративных узоров на верхних слоях детали.

Подготовка электролита

Электролитом может стать любой раствор, в котором содержится цинк:

  • хлорид цинка (ZnCl);
  • соляная кислота (HCL);
  • ZnSO4 (результат травления серной кислоты H2SO4).

При травлении необходимо быть максимально осторожным, так как во время химической реакции выделяется взрывоопасный газ Н2.

Получение цинкового состава

Чтобы осуществить гальваническое цинкование металла дома, необходимо иметь цинк. Если говорить о подручных средствах, то цинк можно найти:

  • в солевых батарейках (индекс L);
  • в металлических оцинкованных деталях;
  • в советских предохранителях.

А можно купить чистый цинк в радиомагазинах или на авторынках.

Подготовка к нанесению покрытия

Чтобы качественно оцинковать стальные детали, необходимо грамотно подготовить материалы:

  1. Нужно взять пластиковую или стеклянную тару, которая выступит в качестве ванны с электролитом, и установить держатели для анода и катода.
  2. Если в электролите заметны кристаллы соли, то использовать его нельзя. Растворить их можно, добавив дистиллированной воды.
  3. Анодом может выступить пластинка из цинка с подключенным к ней «+» зарядом. Чем больше площадь пластины, тем равномернее будет ложиться цинк на катоде. Чем больше анодов, тем больший участок покроется цинком за раз.
  4. Катод – это деталь, которая требует обработки (отрицательный заряд). На нее будут укладываться молекулы цинка. Необходимо подготовить металл к процедуре цинкования: очистить от коррозии, обезжирить и активировать, поместив в раствор кислоты. Необходимо расположить катод равно удаленно от всех источников положительного заряда.
  5. Источником электрического питания может выступать любой аккумулятор или блок питания. Чем выше будет напряжение, тем более ускоренно пройдет процесс гальванизации. Если используется автомобильный аккумулятор, в схему необходимо добавить другие потребители тока (например, лампочку накаливания).

Нанесение цинковой пленки

После всех подготовительных процедур останется только включить источник электрического питания и поместить катод в электролит. Не стоит допускать бурного кипения электролита: необходимо снизить силу тока, добавив в схему потребители электроэнергии. Чем дольше происходит процесс гальванизации, тем толще будет защитный слой цинка на поверхности обрабатываемой детали (катода).

Если у вас имеется опыт цинкования металла в домашних или промышленных условиях, вы можете поделиться им в комментариях.

Люди с далёких времён научились обрабатывать металл. Каждое десятилетие появлялись новые усовершенствования этого процесса. В итоге улучшались качества железа: прочность, эластичность, устойчивость к деформации и повышенное сопротивление погодным условиям. И пару столетий назад появился новый вид — оцинкованное железо. Этот вид сырья получился посредством нанесения на поверхность сплавы цинка с алюминием или свинцом. Сейчас цинкование становится основным и более практичным видом обработки металлопроката из-за прочности материала и возможности его использования в сфере повышенной влажности.

Читайте также:  Понижающий трансформатор на схеме

Применение

Наиболее часто из оцинковки делают:

  • Уголок — лёгкий и прочный материал. По большей части используется на птицефабриках в корпусных рамах для клеток. Вследствие этого конструкция имеет повышенный срок исполнения.
  • Труба — применяется редко для производственных целей.
  • Сетка рабица — подходит для быстрого возведения ограждения большой протяжённости из-за лёгкости, прочности и удобности при установке.
  • Листовой прокат — имел огромный спрос в сфере отделки больших охладительных установок, в военной промышленности и для кровельных работ.

Существует ещё тысяча вариантов назначения этого вида металла (пищевая промышленность, медицина, мелкий быт), но перечислять всё не имеет смысла. Описанное выше является основным направлением в использовании оцинковки.

Но некоторое время назад началось усовершенствование и этого вида материала, что дало ещё больший заказ на продукцию. Если раньше оцинкованное кровельное железо применялось в основном на масштабных предприятиях, то сейчас этот модернизированный материал доступен каждому. Большинство людей, проживающих в частных секторах, ставят заборы из листовой оцинковки и накрывают крыши.

Виды железа оцинкованного

Листовое оцинкованное железо в это время имеет много маркировок и особенностей. Но есть только два главных вида:

  • Гладкий лист с цинково-алюминиевой защитой — лёгкие по весу, но очень прочные и эластичные листы, защищённые от внешней коррозии. Для дополнительной защиты можно нанести на него слой краски. Не рекомендуется наносить эмаль, потому что начнёт образовываться отставание верхнего слоя вместе с цинковым напылением.
  • Оцинковка с полимерным защитным покрытием — этот вид материала более практичен тем, что не требует окрашивания и никаких воздействий для защиты. Поверх цинка имеется оксидная плёнка, затем все грунтуется и в заключение наносится слой полимерных веществ (полиэстер, акрил или пластизол).

Практичность такого материала состоит в простой обработке (сверление, сгибание). Большая площадь покрывается за очень короткое время. Покрытые полимерами листы имеют красивый декоративный вид и срок службы составляет больше десяти лет. Устойчивость к морозам и проливным дождям.

Отрицательным качеством при использовании оцинковки в кровельных работах является то, что при покрытии почти всегда приходится обрезать листы и линии среза в короткое время начинают покрываться коррозией. А также возможна небольшая деформация, которая приводит к разрушению защитного слоя. Шум — даже мелкий дождь будет создавать громкие барабанящие звуки, поэтому рекомендуется использовать звукоизоляционные панели при внутренней отделке дома. Летом при высокой температуре металл сильно накаляется.

Характеристики оцинкованных листов

Часто для сырья используют холоднокатаную рулонную сталь с повышенным содержанием углерода. Качество этой поверхности штампуется ГОСТ 16523–89 , при котором ширина листа 710—1800 мм, а толщина 0.5—2.5 мм. Это стандартный размер листа оцинкованного железа, которое получается вследствие погружения стали в слав цинка с алюминием.

Наилучшим выбором в настоящее время является гофрированная оцинковка, длинна листа достигает десяти метров и называется профнастилом. Повышенную прочность такому материалу даёт ребро жёсткости. Сейчас весь гофрированный прокат производится с полимерным защитным покрытием, что даёт возможность надолго забыть о дополнительной обработке металла. Вследствие этой характеристики кровля будет выглядеть очень красиво, и снежные наплывы будут легче сползать в весеннее время. Этот вид оцинковки менее подвержен деформации от мелких природных факторов и выдерживает намного больше нагрузку чем предшествующие варианты кровельных листов.

Существует ещё одна разновидность профнастила — металлочерепица, имеющая более плоскую форму за счёт меньшего ребра жёсткости. Но по физическим характеристикам ни в чём не уступающая своему брату, а даже превосходящая по декоративной красоте.

Малые аспекты при монтаже оцинковки

При монтаже листов оцинкованного железа происходит разрушение целостности защитного полимерного и цинкового покрытия. Поэтому места, где обрезался и сверлился материал рекомендуется замазать герметиком для металла и нанести слой краски. Ни в коем случае не стоит использовать эмаль — под воздействием перепадов температуры она просто отшелушится, что даст свободу налёту коррозии.

Следует запомнить, что листовую стандартную оцинковку лучше всего клепать фальцевым швом — это даст дополнительную устойчивость из-за соединения друг с другом всех листов. Но предпочтительнее всего использовать гофрированный прокат — прочнее, красивее и требует меньших затрат времени и сил.

Современное строительство подразумевает использование только надёжных и качественных материалов. К ним относятся листы железа с особыми покрытиями. Речь идёт об оцинкованном нанесении на металлическую поверхность, такие изделия называют стальной металлопрокат.

Перед инженерами стояла задача создать такой материал, который бы отличался устойчивостью к коррозии, был лёгким, надёжным и экономичным. Покрывают листы железа либо с одной стороны, либо с обеих. Толщина нанесения цинкового слоя будет зависеть от места применения (чем выше влажность, тем оцинковка должна быть толще).

Виды и характеристики

Оцинкованное железо – это вид металлопроката или обычный стальной лист, покрытый защитным слоем от воздействия влаги и кислорода. Производство данного материала – довольно трудоёмкий процесс. Цинк наносят на железные листы двумя способами: горячим и холодным. Первый способ очень схож с обычным нанесением краски. Второй же включает в себя технологию гальванизации. Для строительства чаще всего используют листы с горячим нанесением цинка.

Оцинкованный лист между собой различается слоем нанесения цинка:

  • Нормальная разнотолщинность (НР);
  • Уменьшенная разнотолщинность (УР).

По типу назначения оцинковку разделяют на:

  • Профилирование холодного образца (ХП);
  • Для покраски (ПК);
  • Для холодной штамповки (ХШ);
  • Универсальные, общего назначения (ОН).

Какими же основными характеристиками обладает данный материал?

  1. Толщина основного металлического слоя. Чаще всего горячему способу оцинковки подвергаются листы толщиной от 0,5 до 3 мм. Самая популярная толщина железной основы – это 0,35-0,45 мм. Если материал будет получать значительные нагрузки, то в этом случае толщина должна быть не менее 1 мм, для перфорации используют листы толщиной от 1,5 до 2,5 мм.
  2. Защитный слой, его толщина и равномерность нанесения. Внешнее покрытие из цинка имеет свойство со временем истончаться или изнашиваться. Потому, чем толще слой, тем дольше материал будет служить. По ГОСТу различают три класса нанесения цинкового слоя. Листы для кровли (профнастил) должен соответствовать II классу.
Читайте также:  Ремонт пилкодержателя электролобзика своими руками

Назначение

Области применения рассматриваемого материала очень широки. Прежде всего, оцинкованный лист служит отличным эксплуатационным элементом. Ему можно придавать разные формы из-за того, что он легко поддаётся монтажу. Его можно сгибать, резать, покрывать краской и так далее. В качестве отделке данный металлопрокат просто незаменим.

На строительных и промышленных объектах практически все изделия сделаны из оцинковки. К примеру, водосточные трубы или абсолютно все системы для транспортировки жидкостей, кузова для автомобилей, всевозможные профильные образцы.

Наверное, нет ни одной отрасли человеческой деятельности, где бы не использовался металлический профиль. Части или элементы оцинковки можно встретить везде: начиная с бытового применения, заканчивая крупными строительными сооружениями. Статистика гласит, что популярность такого изделия, как металлочерепица побила рекорды продаж.

Оцинкованный рулонный материал является основой для изготовления следующих изделий:

  • Стандартный профилированный настил имеет разнообразное покрытие. Оно может иметь стандартный слой цинка или защитно-декоративное напыление с использованием различных полимеров.
  • Ленты стального образца (штрипсы). Они выполняют роль вспомогательного материала во время возведения конструкций. Для производства используют низколегированную сталь. Штрипсы наделены особой эластичностью, гибкостью и пластичностью. Нарезаются шириной в 4 мм, они обладают высокими антикоррозийными свойствами.
  • Штакетники из металлического профиля. Чаще всего во время производства используют тонколистовую сталь, в профилях края загнуты, а в гофрах выполняются специальные выштамповки. Пользуются особой популярностью, потому что легко монтируется и транспортируются.
  • Водопроводные трубы. Из-за того, что вода в трубопроводах подаётся под давлением, то само изделие должно выдержать не только давление, но и воздействие окисления. Чаще всего используют трубы стальные. Нельзя сказать, что они дешёвые, но и не сильно ударят по бюджету. Зато длительный срок эксплуатации будет обеспечен.
  • Разнообразный монтажный профиль. Они служат ведущими элементами во время возведения металлоконструкций. Изготовляются на автоматизированных профилегибочных линиях при помощи метода холодной закатки, имеют низкое содержание углерода.
  • Элементы фальцевой кровли. Во время строительства новой крыши или же ремонта используют специальные настилы (картины). Чаще всего картины изготавливают из легированной стали, её легко укладывать, резать и гнуть.
  • Всевозможные изделия для водоснабжения и канализации. Во время установки вентиляции или вентиляционных шахт также используют оцинкованную сталь. В процессе кровельного перекрытия листы применяют для различного добора (отлива, пороги, отвесы и так далее).
  • Закаточные и крепёжные элементы. Для того чтобы соединения (кронштейны, узлы, крепежи) были надёжными, используют оцинкованный материал. Листы активно применяют для всех покрытий под открытым небом или где влажность воздуха выше нормы.

Достоинства и недостатки

Оцинкованное железо обладает рядом преимуществ:

  • Длительный эксплуатационный срок. Минимальный срок использования от 10 лет. В зависимости от назначения листы покрывают разной толщиной цинка.
  • Уникальность совмещения металлов. Слой цинка прекрасно взаимодействует с металлической основой, во время использования материал не трескается, не отслаивается, не лопается и не скалывается.
  • Стойкость к изнашиванию увеличивается в несколько раз. Испытания показали, что покрытие часто более прочное, нежели металлическая основа. А если их совместить то, изделие отлично противостоит абразивному износу и нагрузкам механического характера.
  • Абсолютная экологичность. Цинк является природным материалом и потому не выделяет вредных токсинов, если сравнивать с высокотоксичными полимерами. Потому его можно активно применять в жилых помещениях. Вода его не растворяет, а значит, он не влияет на качество питьевой воды.
  • Высокая диффузия. Когда производится работа с оцинкованными листами, места срезов обладают уникальным свойством «затягиваться». Это же касается и царапин, сколов и выработок.
  • Эстетический вид. Многие потребители видят в матовом цинковом покрытии особую привлекательность. Подобный лист является великолепной основой для различных изделий, его можно покрывают чем угодно.
  • Демократичная цена. Нельзя сказать, что данный материал очень дешёвый, но его может позволить купить каждый. Если сравнивать с нержавейкой, то оцинковка – это соотношение «цена-качество».

Значительных недостатков нет, но недочёты стоит отметить:

  • Рассматриваемый металлопрокат тяжело поддаётся сварке. Прежде чем провести эту работу, части элементов надо подготовить.
  • Перед нанесением краски листы надо обработать по специальной технологии. Их надо как бы закалить. Во время эксплуатации слой цинка истончается.

Стоит отметить, что проблема коррозии металлических конструкций стояла давно. На поверхности железа под воздействием кислорода образуется рыхлая и объёмная субстанция, называемая ржавчиной. Что самое плохое, если процесс запущен, его невозможно остановить. А вот предотвратить можно с помощью специальных покрытий, таких, как олово, цинк, алюминий.

Без особого покрытия металлические элементы прослужат только несколько лет, ущерб от их использования может быть значительным. Они не выдерживают локальные нагрузки, что в итоге приводит к разрушению. Встал вопрос о том, чтобы как-то ограничить доступ кислорода к поверхности железа. Самый легкодоступный способ – это нанесение краски. Достигнуть антикоррозийного эффекта можно будет только на некоторое время.

В ходе нескольких экспериментов было решено наносить слой цинка. Он послужил прекрасной преградой для воды и кислорода, создавая вакуум между поверхностью листа слоем цинка. Цинк отлично взаимодействует с металлом, его молекулы постепенно перемешивается с молекулами железа и получается единый материал. На данный момент производитель предлагает широкий выбор металлопроката, как по качеству, так и по цене.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector