Galvanizace kovů: podstata a účel procesu. Různé technologie pro zinkování kovů. Výhody pozinkovaných kovových konstrukcí. Proces galvanizace kovu doma.
Galvanizace kovů je technologický proces, jehož podstatou je nanášení speciální kompozice obsahující zinek na povrch kovových dílů. Tento postup má zabránit tvorbě oxidů a rzi, která příznivě ovlivňuje životnost kovových konstrukcí jakéhokoli typu. Galvanické zinkování lze provádět nejen ve výrobních podmínkách, ale také vlastníma rukama. Článek podobně nastiňuje různé způsoby galvanizace kovu.
- 1 Podstata a účel procesu galvanizace kovů
- 2 Vlastnosti a výhody pozinkovaných povlaků
- 2.1 Galvanizace s fosfátováním
- 3.1 Žárové zinkování
- 3.2 Studené zinkování
- 3.3 Galvanická metoda
- 3.4 Tepelně difúzní zinkový povlak
- 3.5 Plynové žárové stříkání zinku
- 5.1 Příprava elektrolytu
- 5.2 Příprava složení zinku
- 5.3 Příprava na nátěr
- 5.4 Aplikace zinkového filmu
Podstata a účel procesu galvanizace kovů
Zinek je hlavní složkou speciální chemické směsi, která se používá k povlakování kovových výrobků, aby se zabránilo rozvoji korozních procesů. Vysoká vlhkost, mechanické vlivy, chemické reakce – to vše může vyvolat oxidaci kovového povrchu, avšak pozinkované výrobky jsou mnohem méně náchylné ke korozi.
Zinek a kov v symbióze tvoří galvanický pár, kde zinek přebírá všechny bariérové funkce, a proto vstupuje do různých forem interakce s faktory prostředí.
Povrch výrobku si zachová svůj původní vzhled až do úplného zničení vrchní vrstvy zinku. V místech, kde je zinek vystaven nejsilnějšímu nárazu, se pod vlivem vody a molekul kyslíku vytvoří ochranná vrstva hydroxidu, který zároveň zachovává celistvost kovu.
Galvanizace hliníku a jiných druhů kovů se provádí různými metodami, avšak největší vliv na účinnost výsledku tohoto postupu má třída tloušťky vrstvy zinku, která je stanovena podle GOST 14918-80.
Třída tloušťky Hmotnost m2 plochy pokrytí (obě strany), g Tloušťka vrstvy zinku, mikrony Zvýšená (P) Od 570 po 855 Od 40 po 60 1 Od 258 po 570 Od 18 po 40 2 Od 142,5 po 258 Od 10 po 18 Zinkový povlak třídy P a 1 se nejčastěji používá v náročných klimatických podmínkách, vysoké vlhkosti a teplotních změnách.
Vlastnosti a výhody galvanizovaných povlaků
Významnou výhodou pozinkovaných povlaků je jejich dlouhá životnost. Pokud mluvíme o různých technologiích galvanizace jako fázi přípravy dílů pro lakování, můžeme okamžitě zaznamenat následující výhody postupu:
- odolnost proti opotřebení a životnost lakovaného povlaku;
- nízké náklady ve srovnání s cenou lakování bez předběžného zinkování po dobu až 25 let;
- jednoduché požadavky na kovové výrobky.
Kovové zinkování zajišťuje nejen bariérovou a ochrannou, ale také elektrochemickou ochranu horních vrstev zpracovávaných výrobků.
Zinkování s fosfátováním
Zinkování s fosfátováním se běžně používá pro zpracování neželezných kovů. V důsledku tohoto postupu se na horní vrstvě kovové části tvoří fosforečnany zinku, manganu nebo železa, což jsou špatně rozpustné prvky, což zvyšuje bariérové a elektroizolační vlastnosti ošetřovaných povrchů.
Fosfátové zinkování lze aplikovat na následující typy kovů:
- litina;
- kadmium;
- nízkolegované uhlíkové oceli;
- měď;
- zinek;
- hliník.
Fosfátované pozinkované kovové předměty lze použít i v tropických podmínkách. Neovlivňují je zahřáté materiály, mazací organické látky (oleje), benzen, toluen a všechny plyny kromě sirovodíku.
![Proces fosfátování zinkováním]()
Způsoby a metody zinkování
Pro zpevnění kovových povrchů se široce používají následující typy galvanizace:
- teplejší;
- Studený;
- galvanizace;
- tepelně difúzní zinkový povlak;
- stříkání pod vlivem tepelných plynů.
Při výběru technologie zinkování kovů je nutné vycházet z účelu výrobku a způsobů jeho provozu. Předem je nutné určit třídu tloušťky zinkové vrstvy, protože na tom závisí celý technologický postup včetně nastavení derivačních teplot.
Kovové výrobky, na kterých je již zinek přítomen, by neměly být mechanicky namáhány, protože by mohla být narušena celistvost ochranného povlaku.
žárové zinkování
Žárové zinkování oceli je široce známé, ale používá se poněkud méně často než jiné způsoby distribuce zinku po povrchu kovových konstrukcí. Navzdory účinnosti horké technologie je extrémně nebezpečná pro životní prostředí a živé organismy. Horká metoda zahrnuje použití drsných chemikálií pro přípravné postupy a horkého tekutého zinku pro další povlakování.
Ocel je žárově zinkována ve 2 stupních:
- přípravná opatření.
- proces zinkování.
Příprava produktu je také rozdělena do následujících výrobních fází:
- Čištění a odmašťování povrchů.
- Leptání kyselinami.
- Mytí dílů.
- Fluxování (izolace solí a oxidů z kovu).
- Sušení.
Po dokončení fáze 1 je díl ponořen do speciální nádrže na roztavený zinek, načež se začne tvořit tenká ochranná vrstva železa a zinku. Dále je produkt podroben foukání, které je navrženo tak, aby zajistilo úplné vysušení produktu, stejně jako odstranění přebytečných útvarů.
Nevýhoda tohoto způsobu galvanizace kovů spočívá v omezení rozměrů zpracovávaných výrobků rozměry nádrže.
Pozinkováno za studena
Metoda studeného zinkování je zaslouženě považována za nejpoužívanější. Důvodem je vysoká účinnost a snadné použití. Metoda nevyžaduje profesionální vybavení, které umožňuje zinkování doma.
Pro zinkování za studena budete potřebovat speciální složení zinku (například Zinokol) a malířský nástroj (štětec, váleček). Směs obsahuje od 86% zinku, díky kterému se okamžitě po nanesení kompozice na kovový povrch vytvoří ochranný povlak.
Pokud konfigurace povrchu neumožňuje nanášení zinkové směsi lakovacím nástrojem rovnoměrně, používá se airbrush – zařízení pro nástřik různých materiálů.
![Pozinkováno za studena]()
Metoda zinkování za studena nemá obdoby, pokud jde o nanášení nebo obnovu ochranné vrstvy kovových konstrukcí, u kterých nelze použít jiné metody zinkování (například již instalované zařízení, lešení nebo potrubí). Tato metoda je také nejlepším řešením pro opravy.
Galvanické zinkování za studena lze provádět v širokém teplotním rozsahu, přičemž ochranný povlak zůstává pružný a odolný vůči různým poškozením.
Galvanická metoda
Při galvanickém zinkování je vrchní vrstva kovu vystavena jak elektrickým, tak chemickým účinkům současně. Výsledkem je nejen co nejpřesnější tloušťka bariérové vrstvy, ale také dokonale hladká struktura.
Galvanizace je doprovázena vysokou adhezí kovových a zinkových prvků spojených na molekulární úrovni. Je možné dosáhnout nejen nejrovnoměrnějšího zinkového povlaku po celé ploše dílu, ale také mu dodat dekorativní vzhled.
Proces elektrochemické galvanizace probíhá následovně:
- desky nebo jiné kovové předměty jsou ponořeny do speciální elektrolytické kapaliny;
- objekt zpracování je připojen k proudovým zdrojům s různými poplatky;
- potenciální rozdíl způsobí, že se materiál rozloží, po kterém začnou molekuly zinku stoupat k povrchu produktu, čímž se vytvoří ochranná vrstva.
Galvanické zinkování kovových konstrukcí galvanickou metodou umožňuje znovu vytvořit jedinečný dekorativní vzor při kontrole tloušťky bariérové vrstvy.
![Galvanická metoda]()
Hlavní nevýhodou postupu jsou vysoké náklady, které se skládají z cen elektřiny, složení elektrolytu, zařízení a dalších výrobních prvků.
Tepelně difúzní povlak se zinkem
Podstatou technologie tepelné difúze (TT) je, že galvanizační předmět a suchý prášek s obsahem zinku jsou umístěny ve speciální nádobě, která je utěsněna a vystavena velmi vysoké teplotě (až 2 stupňů Celsia). Atomy zinku obsažené v suché směsi se přeměňují na plyn, což usnadňuje jejich difúzní průnik do vrchní vrstvy kovových dílů.
![Tepelně difúzní povlak se zinkem]()
Zpravidla se tato technologie používá, pokud je potřeba vytvořit ochrannou vrstvu nad 15 mikronů.
Příprava samotných dílů probíhá dle normy. Metoda tepelné difúze má stejně jako ostatní technologie řadu kladných i záporných vlastností.
- bezpečnost a šetrnost k životnímu prostředí;
- schopnost řídit tloušťku vrstvy zinku;
- vysoce kvalitní ochranný povlak bez tvorby pórů;
- po proceduře neexistuje žádný specifický odpad, který by vyžadoval zvláštní druh likvidace;
- je možné provádět zinkování výrobků i se složitým geometrickým provedením.
- přítomnost plaku na pozinkovaných částech, nepřítomnost zrcadlové úpravy;
- tvorba zinkového prachu v prostředí;
- průměrná výkonnostní úroveň;
- pozinkování může být nerovnoměrné.
Žárové stříkání zinkem
Nástřik je vhodný pro kovové velkorozměrové desky nebo kovové konstrukce, u kterých je velmi obtížné aplikovat jiné technologie.
Proces galvanizace stříkáním: v prostředí plynu je zinek ve formě suchého prášku nastříkán na celý povrch kovové konstrukce. Na pozadí vysokých teplot tvoří molekuly zinku a kovu při kolizi vločky, póry a nepravidelnosti, takže obrobek potřebuje další lakování.![Žárové stříkání zinkem]()
Jak odlišit pozinkovaný kov od obyčejného
Pozinkovaná a obyčejná nerezová ocel mají různé náklady, a proto se vyplatí vědět, jak je na dnešním ne vždy férovém trhu rozlišit.
- Přibližně. Pozinkovaná ocel má zpravidla charakteristické duhové skvrny. Také běžný kov má matnější povrch. Pokud na kovu nejsou žádné krystalické dekorativní vzory, pak má zinkový povlak zrcadlový povrch.
- Magnet. Pozinkované povrchy mají silnější elektromagnetické vlastnosti, které lze zkontrolovat běžným magnetem.
- Spektrální analýza. K určení chemického složení oceli je zapotřebí speciální zařízení, ale tato metoda je považována za nejpřesnější a nejspolehlivější.
- Chemická metoda. Kyselina chlorovodíková vstupuje do chemické reakce se zinkem, při které se začíná uvolňovat vodík. Stačí malé množství kyseliny chlorovodíkové.
Při nákupu pozinkované oceli se doporučuje vybrat si spolehlivého a zodpovědného dodavatele, čímž odpadnou problémy s určením pravosti kovu a zda má zinkový povlak.
Snadný způsob, jak zinkovat doma
Nejjednodušší způsob samogalvanizace kovu je metoda za studena. Mnozí se však zajímají o galvanickou metodu kvůli vytváření dekorativních vzorů na horních vrstvách součásti.
Příprava elektrolytu
Jakýkoli roztok obsahující zinek se může stát elektrolytem:
- chlorid zinečnatý (ZnCl);
- kyselina chlorovodíková (HCL);
- ZnSO4 (výsledek leptání kyselinou sírovou H2SO4).
Při leptání je nutné být co nejopatrnější, protože při chemické reakci se uvolňuje výbušný plyn H2.
Získání složení zinku
Chcete-li provádět galvanické zinkování kovu doma, musíte mít zinek. Pokud mluvíme o improvizovaných prostředcích, pak lze nalézt zinek:
- v solných bateriích (index L);
- v pozinkovaných kovových dílech;
- v sovětských pojistkách.
A čistý zinek koupíte v prodejnách rádií nebo autobazarech.
Příprava nátěru
Pro správné zinkování ocelových dílů je třeba řádně připravit materiály:
- Musíte vzít plastovou nebo skleněnou nádobu, která bude fungovat jako lázeň s elektrolytem, a nainstalovat držáky pro anodu a katodu.
- Pokud jsou v elektrolytu viditelné krystaly soli, nelze jej použít. Můžete je rozpustit přidáním destilované vody.
- Anodou může být zinkový plech s připojeným nábojem „+“. Čím větší je plocha desky, tím rovnoměrněji bude zinek uložen na katodě. Čím více anod, tím větší plocha bude pokryta zinkem najednou.
- Katoda je část, kterou je třeba zpracovat (záporný náboj). Vejdou se na něj molekuly zinku. Pro postup zinkování je nutné kov připravit: očistit od koroze, odmastit a aktivovat umístěním do kyselého roztoku. Katodu je nutné umístit stejně daleko od všech zdrojů kladného náboje.
- Zdrojem elektrické energie může být jakákoli baterie nebo napájecí zdroj. Čím vyšší napětí, tím rychlejší bude proces galvanizace. V případě použití autobaterie je třeba do obvodu přidat další spotřebiče proudu (například žárovku).
Aplikace zinkového filmu
Po všech přípravných postupech zbývá pouze zapnout zdroj energie a umístit katodu do elektrolytu. Neměli byste dovolit rychlé vaření elektrolytu: je nutné snížit proudovou sílu přidáním spotřebitelů elektřiny do okruhu. Čím déle proces galvanizace trvá, tím silnější bude ochranná vrstva zinku na povrchu obrobku (katody).
Pokud máte zkušenosti s domácím nebo průmyslovým zinkováním kovů, můžete se o ně podělit v komentářích.
![tinkování]()
Galvanizace je povlakování různých kovových povrchů vrstvou zinku na ochranu proti korozi. Skutečnost, že galvanizace je nejúčinnější metodou v boji proti rzi, byla objevena již dávno, před více než 200 lety. Při provádění výzkumu různých metod to bylo zinkování, které vykazovalo dlouhodobější výsledky – více než 50 let kovy potažené vrstvou zinku nerezaví.
Od té doby používají antikorozní specialisté galvanizaci různými způsoby. Zpočátku to bylo žárové zinkování, poté galvanické, difúzní, plynodynamické. Ale v 80. letech XNUMX. století došlo v této oblasti k určitému průlomu, objevila se nová metoda – studené zinkování.
Zinkování za studena je nejpohodlnější, nejhospodárnější a nejtrvanlivější způsob nanášení zinkového povlaku. Spočívá v potažení připraveného kovového povrchu kompozicí s velmi vysokým (96-98%) obsahem zinku a také různými přísadami. Směs pro zinkování za studena lze nanášet běžným štětcem nebo válečkem přímo na místě, kde bude konstrukce použita, to znamená, že se nemusí nikam přepravovat. Výsledkem takové ochrany je absence koroze po dobu 25-50 let a kovy chráněné studeným zinkováním korodují 3x pomaleji než ty chráněné jinými metodami, a to i přes stejný zinek ve složení (podle studií Fulmerova centra). Co je to tajemství?
Jak zinkový povlak funguje?
![]()
Železo při interakci s vlhkostí a kyslíkem oxiduje. V tomto případě se na povrchu vytvoří křehký volný film, který postupně přechází v rez. Taková nespolehlivá ochrana nadále umožňuje vlhkosti a kyslíku proniknout hluboko do žehličky a zničit ji. Ale zinek, cín a hliník při interakci s vlhkostí a kyslíkem tvoří odolný film, který zabraňuje další destrukci. Proto se tenká vrstva těchto kovů používá k ochraně jiných kovů, které jsou náchylnější ke korozi.
Zinek vyniká mezi touto skupinou odolných kovů tím, že poskytuje další ochranu před vlhkostí a kyslíkem, i když je povlak poškozen, zatímco ochrana cínu nebo hliníku se oslabuje, pokud je narušena celistvost vrstvy nebo dokonce začíná podporovat korozi.
Zinek chrání kovy dvěma způsoby najednou – bariérovou (pasivní) a katodickou (nazývanou také aktivní, obětní nebo elektrochemická).
Katodická ochrana znamená, že zinek, když je aplikován na železo, s ním tvoří galvanický pár, ve kterém železo je méně aktivní kov a zinek je aktivnější. Při kontaktu s vlhkostí a kyslíkem reaguje zinková anoda jako první, daruje své elektrony k boji proti korozi a železná katoda přijímá elektrony, je chráněna a zůstává prakticky nedotčena rzí. Ochranný proces pokračuje až do úplného vyčerpání zinkové vrstvy Jedna vrstva 40-60 mikronů vystačí na 10-25 let.
Dva způsoby ochrany najednou, které se navzájem nahrazují, jsou pro kovy velmi užitečné od prvního dne provozu. Faktem je, že jakýkoli povlak s kompozicí není 2% vzduchotěsný, ale má vady a póry. Zinkový povlak může také umožnit průchod určitého množství kyslíku během počátečního použití. To pak chrání kovy před korozí pomocí ochranné nebo elektrochemické metody. Během provozu se struktura povlaku zhutní, sloučeniny zinku jsou zcela rozpuštěny a působí bariérová ochrana jako u žárového zinkování. Pokud je narušena celistvost povlaku (škrábance, mechanické poškození, koroze chemikáliemi), pak opět převezme práci katodická ochrana.
Nejen zinek – aneb proč zinkování za studena chrání déle?
![zashita_zinkom]()
V praxi je zinkový povlak nejspolehlivější a nejodolnější. Jeden zinkový povlak se však liší od druhého. Můžete si koupit barvu se zinkem a správně ji nanést, ale ochrana nevydrží desítky let. Protože zinek přidaný do barvy takto fungovat nebude. Takovou dlouhodobou ochranu (25-50 let) poskytují pouze směsi pro zinkování za studena. Proč je zinkování za studena odolnější než jiné metody zpracování zinku?
Studené zinkování poskytuje stejné ochranné vlastnosti jako jiné metody, jako je žárové zinkování. Na rozdíl od nich je však mnohem jednodušší aplikovat na místě, kde se používají konstrukce, stojí méně a vydrží déle.
Směsi pro zinkování za studena obsahují 96 % nebo více zinku s čistotou 99,995 %. Tedy téměř 100% bez příměsí! A čím vyšší je koncentrace zinku a jeho čistota, tím déle povlak vydrží. To umožňuje, aby „studený“ povlak korodoval co nejpomaleji ve srovnání s jinými metodami galvanizace. Částice zinku v kompozici jsou chráněny pryskyřicemi – to dále zvyšuje ochranné vlastnosti povlaku. Navíc minimální velikost částic (od 12-15 mikronů do 3-5 mikronů v různých složeních) a jejich oválný tvar tvoří silné elektrochemické spojení s kovem. Díky tomu ani škrábance a poškození povrchu povlaku nevedou k odlupování a zachovává si vynikající přilnavost. To dokážou pouze aktivní povlaky s katodovou ochranou. Ale to prostě nátěry, do kterých je přidán zinek, nedokážou.
I tak osvědčený způsob zinkování, jako je žárové zinkování, je o něco horší než zinkování za studena. Protože při žárovém zinkování se používají kompozice s obsahem zinku 80-85% s čistotou až 98%. Neexistují žádné pryskyřice, které by chránily zinek, protože nesnesou zahřátí až na 400 °C a přesto ztratí své ochranné vlastnosti. Navíc ne každou konstrukci lze rozebrat, převézt a umístit do horké zinkové lázně.
Jak dlouho vydrží zinková ochrana aplikovaná za studena?
Životnost povlaků nanášených studeným zinkováním se liší v závislosti na provozních podmínkách a tloušťce vrstvy a také na stupni čištění kovového povrchu. Znečištěná atmosféra, vliv různých chemikálií, benzínu, solí, alkálií a ropných produktů může mírně urychlit vyčerpání nátěru. Životnost nátěrů používaných v exteriéru je vždy kratší než při šetrnějším použití v interiéru.
Podmínky garantované výrobcem pro kompozici zinkování za studena Bariéra-zinek:
Závislost tloušťky vrstvy a životnosti Bariérového zinkového povlaku:
- 40 mikronů: 7-10 let;
- 60 mikronů: 10-20 let;
- 80 mikronů: 14-25 let;
- 100 mikronů: 18-25 let;
- 120 mikronů: více než 20 let.
Stojí za zmínku, že toto jsou podmínky garantované výrobcem. Skutečná životnost nátěru je 1,5-2,5 krát delší než záruční doba. Životnost takového nátěru lze navíc vždy kdykoli prodloužit přidáním další vrstvy a jejím zesílením.
Naše webové stránky také představují další základní nátěry obsahující zinek, které poskytují spolehlivou a trvanlivou ochranu kovu před korozí. Například Barrier-Grunt je jednosložkový antikorozní základní nátěr se zinkem pro ochranu kovu v různých prostředích (půda, voda, atmosféra).
Máte otázky ohledně výběru kompozice? Kontaktujte zastoupení ve vašem městě:
v Petrohradě: +7 (812) 603-41-53, +7 (921) 927-58-47
v jiných městech: 8 (800) 707-53-17
e-mail: info@terazinc.ru
