Каков процесс цинкования стали?

Цинкование – это процесс нанесения на сталь защитного цинкового покрытия для предотвращения коррозии. Наиболее распространенным промышленным методом является непрерывное горячее цинкование- погружением, при котором стальные полосы или готовые детали очищают, флюсуют и погружают в расплавленный цинк, так что на поверхности образуется металлургически связанный слой цинка. Поскольку цинк корродирует преимущественно, чем сталь, покрытие защищает основной металл и как барьер, и как жертвенный анод. В этой статье шаг за шагом объясняется процесс, обозначения покрытий, используемые в международной торговле, и факторы, определяющие срок службы.

Зачем гальванизировать сталь?

Голая сталь ржавеет, когда влага и кислород достигают ее поверхности. Цинковое покрытие прерывает этот процесс двумя способами:

Барьерная защита: плотный слой цинка физически отделяет сталь от атмосферы.

Защитная (катодная) защита: на царапинах и порезанных кромках, где обнажена сталь, цинк корродирует в большей степени, чем сталь, поэтому открытая область остается защищенной до тех пор, пока поблизости присутствует цинк.

Этот двойной механизм делает цинкование одной из самых экономичных-эффективных систем защиты от коррозии конструкционной стали, типичный срок службы которой-без обслуживания измеряется десятилетиями в большинстве атмосферных сред.

Процесс горячего-оцинкования погружением, шаг за шагом

1. Подготовка поверхности

Качество цинкового покрытия практически полностью зависит от чистоты поверхности. Сталь сначала проходит через щелочную ванну обезжиривания для удаления масел, смазок и волочильных составов, затем травление в разбавленной соляной или серной кислоте для удаления прокатной окалины и ржавчины. После каждого химического этапа полоску промывают водой.

2. Флюсование

Перед погружением сталь покрывают флюсом, обычно раствором хлорида цинка и аммония. Флюс предотвращает окисление очищенной поверхности между травлением и погружением и способствует смачиванию стали расплавленным цинком.

3. Покрытие горячим-оказанием

Подготовленную сталь погружают в ванну с расплавленным цинком, температуру которой поддерживают примерно 450 градусов (около 840 градусов по Фаренгейту). Железо и цинк вступают в реакцию на границе раздела, образуя серию слоев интерметаллического сплава цинка-железа, покрытых слоем относительно чистого цинка. Эта металлургическая связь отличает горячее-цинкование погружением от краски или других поверхностных покрытий.

4. Снятие и контроль веса покрытия.

Когда полоса выходит из ванны, газовые ножи (воздушные или азотные очистители) удаляют излишки цинка с поверхности и точно контролируют толщину конечного покрытия. Затем покрытие охлаждают, а в случае листовой продукции можно подвергнуть легкой обработке или другой окончательной обработке.

5. Проверка

Вес покрытия проверяют взвешиванием образца до и после растворения слоя цинка (испытание в тройной-точке), а адгезию покрытия проверяют испытаниями на изгиб. Линии непрерывного производства контролируют толщину покрытия в режиме онлайн с помощью датчиков.

Вес покрытия и обозначения согласно ASTM A653/A653M

Листовые оцинкованные изделия характеризуются маркой основного металла и обозначением покрытия. ASTM A653/A653M, стандартная спецификация для стального листа, оцинкованного-покрытием методом горячего-погружения, определяет обозначения покрытия, указывающие минимальный общий вес покрытия на обеих поверхностях.

G-60: минимальный общий вес покрытия 0,60 унции/фут² (около 183 г/м²) с обеих сторон вместе взятый, что обычно соответствует толщине покрытия около 0,40 мил (10 мкм) на каждую сторону.

G-90: минимальная общая масса покрытия 0,90 унции/фут² (около 275 г/м²), примерно 0,60 мил (15 мкм) на сторону.

G-110, G-140, G-165 и G-185 обозначают все более тяжелые покрытия для более агрессивных сред.

В метрической системе общепринятыми обозначениями являются Z180, Z275 и Z350, где число означает общую массу покрытия в г/м². Одно и то же физическое покрытие можно заказать в любой системе; ASTM A653/A653M является руководящим стандартом для обозначения дюймов-фунтов, в то время как ISO 1461 охватывает покрытия, нанесенные горячим-оцинкованием на готовые изделия из железа и стали, а GB/T 2518 регулирует стальные листы с непрерывным-цинковым-покрытием в Китае.

Другие методы цинкования

Помимо непрерывного-нанесения покрытия методом погружения на листы и полосы, используется несколько сопутствующих процессов:

Периодическое (общее) горячее-цинкование погружением в соответствии со стандартом ISO 1461: готовые конструкции, такие как опоры электропередач и поручни, очищаются, покрываются флюсом и погружаются в расплавленный цинк.

Электрогальванизация: цинк наносится электролитически, в результате чего получается более тонкое и гладкое покрытие, используемое в основном для автомобильных кузовных панелей, где важна адгезия краски.

Термическое напыление цинка: расплавленный или порошкообразный цинк распыляется на большие конструкции, которые невозможно окунуть.

Шерардизация: мелкие детали обрабатываются цинковой пылью при повышенной температуре для образования диффузионного покрытия.

Срок службы и защита от коррозии

Срок службы оцинкованного покрытия зависит от толщины покрытия и агрессивности окружающей среды. Как правило, цинк корродирует со скоростью примерно 1 мкм в год в мягкой сельской атмосфере и быстрее в промышленной или морской среде. Таким образом, покрытие G-90 обеспечивает десятилетия защиты в большинстве случаев использования внутри внутренних водоемов. Данные о скорости коррозии опубликованы в стандарте ISO 9223 и связанных с ним стандартах, которые классифицируют атмосферную коррозию и позволяют инженерам выбирать массу покрытия в течение расчетного срока службы.

Общие приложения

Оцинкованная сталь используется везде, где требуется длительный срок службы и низкие эксплуатационные расходы: каркасы зданий, обшивка крыш и стен, опоры электропередач и опоры, дорожные ограждения, сельскохозяйственные постройки, воздуховоды HVAC, электрические шкафы и баки трансформаторов. В электротехнической промышленности баки для трансформаторного масла часто изготавливаются из оцинкованной или защищенной от коррозии стали,-чтобы выдерживать эксплуатацию на открытом воздухе.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между покрытием Г-60 и Г-90?

Оба обозначения определены в ASTM A653/A653M как минимальная общая масса покрытия на обеих поверхностях. G-90 (0,90 унций/фут², около 275 г/м²) примерно на 50 % тяжелее, чем G-60 (0,60 унций/фут², около 183 г/м²), и обеспечивает пропорционально более длительный срок службы в той же среде.

Защищает ли цинкование порезы и царапины?

Да. Поскольку цинк является анодным по отношению к стали, открытая сталь на кромках порезов и царапинах надежно защищена окружающим цинковым покрытием. Эта характеристика самовосстановления-является ключевым преимуществом перед системами окраски.

Почему сталь очищают перед погружением?

Цинк не смачивает сталь, замасленную или окалину. Обезжиривание, травление и флюсование обеспечивают химически чистую поверхность,-свободную от оксидов, благодаря чему расплавленный цинк может реагировать со сталью и образовывать непрерывную металлургическую связь.

Какова температура ванны с расплавленным цинком?

Линии непрерывного-погружного погружения работают при температуре около 450 градусов. Более высокие температуры ускоряют образование хрупких слоев сплава цинка-железа, поэтому температура ванны контролируется в узком диапазоне.

Можно ли красить оцинкованную сталь?

Да, при соответствующей подготовке поверхности, например, очистке и подходящей грунтовке. Дуплексная система цинкования и покраски обеспечивает гораздо более длительный срок службы, чем любая из систем по отдельности, и широко используется для конструкций с повышенной-видимостью.

Как выбрать правильную плотность покрытия?

Массу покрытия выберите из категории коррозионной активности места установки (ISO 9223) и требуемого расчетного срока службы. Более тяжелые покрытия, такие как G-140 или G-185, предназначены для морской и промышленной атмосферы, а G-60 или G-90 подходят для большинства внутренних и сельских применений.