Подробное объяснение горячего-оцинкования погружением и электроцинкования (холодного цинкования).

Полное название покрытия горячим-погружением — это покрытие горячим погружением, которое относится к методу погружения металлического материала с покрытием в другие жидкие металлы или сплавы с более низкими температурами плавления для нанесения покрытия. Основным материалом подложки для нанесения покрытия горячим-погружением является сталь, поэтому температура плавления металла в материале покрытия должна быть намного ниже, чем у стали, иначе это повлияет на материал подложки.

Материал покрытия
Обычные металлы покрытия включают цинк (температура плавления 419,5 градусов), алюминий (температура плавления 658,7 градусов), олово (температура плавления 231,9 градусов) и свинец (температура плавления 327,4 градусов).

Горячее-цинкование погружением, также известное как цинкование, представляет собой метод получения металлического покрытия на стальных компонентах путем погружения их в расплавленный цинк.

Процесс горячего-цинкования погружением

Этот процесс включает образование сплава железа-цинка между железной подложкой и самым внешним слоем чистого цинка. Образование слоя железо-цинкового сплава на поверхности стальной детали во время горячего-цинкования погружением обеспечивает прочную связь между железом и слоем чистого цинка. Кратко процесс можно описать следующим образом:

Когда железная заготовка погружается в расплавленный цинк, на границе раздела сначала образуется твердый раствор цинка и -железа (кубический-центрированный по телу). Это кристалл, образующийся в результате растворения атомов цинка в твердом состоянии основного металла железа; два атома металла сплавлены вместе, и сила притяжения между атомами относительно невелика.

Поэтому, когда цинк достигает насыщения в твердом растворе, атомы двух элементов, цинка и железа, диффундируют друг в друга. Атомы цинка, диффундирующие в железную подложку, мигрируют в базовой решетке, постепенно образуя сплав с железом.

Железо, которое диффундирует в расплавленный цинк, образует интерметаллическое соединение FeZn13 с цинком, которое оседает на дне ванны горячего цинкования, образуя цинковый шлак.

Когда стальной компонент удаляется из расплавленного цинка, на поверхности образуется слой чистого цинка. Этот слой представляет собой гексагональный кристалл с содержанием железа не более 0,003%.

Реальный процесс цинкования поверхности стальных труб (на примере стальных труб)

Solid iron dissolves ->Iron combines with zinc to form an iron zinc alloy compound, producing an iron zinc alloy layer ->Внешняя сторона слоя железо-цинкового сплава соединена со слоем чистого цинка. После охлаждения слой чистого цинка кристаллизуется и соединяется со стальной подложкой на внутренней стороне слоя цинка. Таким образом, процесс горячего-цинкования погружением – это, главным образом, процесс формирования оцинкованного слоя за счет диффузии.

Защитное действие оцинкованного покрытия на стальную поверхность

Полное покрытие,-долговременная защита
При целости оцинкованного слоя скорость коррозии самого цинка крайне мала, что позволяет продлить срок службы стали в 15-30 раз. Оцинкованный слой металлургически связан с подложкой, полностью и прочно покрывает поверхность и устойчив к механическим повреждениям.

Пожертвуйте анодной защитой при частичном повреждении.
Если покрытие частично повреждено, оголенная стальная основа и цинк образуют первичную батарею во влажной среде. Цинк, как анод (с более отрицательным потенциалом), преимущественно корродирует, чтобы защитить сталь в качестве катода, что известно как защита «жертвенного анода».

Адгезия важнее толщины
Оцинкованный слой часто подвергается коррозии со стороны слабого соединения. Если адгезия плохая, даже если покрытие толстое, оно быстро подвергнется коррозии и выйдет из строя, подобно «эффекту короткой доски деревянных бочек». Таким образом, общая адгезия является ключевым фактором, влияющим на срок службы защиты.

Горячее-оцинкование обеспечивает стальной основе следующую-3-кратную защиту от коррозии:

Слой горячего-оцинкования может обеспечить следующую тройную защиту от-коррозии стальной основы:

Защита изоляционного слоя
Двумя важными свойствами изоляционного защитного слоя являются его адгезия к металлам и собственная износостойкость. В этом отношении горячее-цинкование погружением обеспечивает твердый, связанный с металлом изоляционный слой, который может полностью покрыть поверхность стали и изолировать ее от агрессивных сред.

Защита слоя продуктов коррозии
Продукты коррозии, образующиеся на поверхности слоя горячего-оцинкования, будут вызывать объемное расширение, блокируя прерывистые зазоры, вызванные избирательным растворением покрытия, тем самым препятствуя дальнейшей коррозии покрытия и снижая скорость коррозии оцинкованного слоя в агрессивных средах окружающей среды.

Электрохимическая защита
На любых небольших участках, подверженных случайным повреждениям, таким как удары или царапины, из-за отрицательного потенциала цинка по сравнению с железом, слой горячего-оцинкования предпочтительно подвергается коррозии в качестве защитного анода, обеспечивая катодную защиту стали.

Преимущества процесса горячего-оцинкования погружением

По сравнению с другими методами защиты-коррозии металлов, горячее-цинкование погружением имеет беспрецедентные преимущества с точки зрения электрохимической защиты, плотности покрытия, долговечности покрытия, отсутствия ухода за покрытием, адаптации к форме и размеру стальных деталей и высокой эффективности производства.

Сталь, оцинкованная горячим-погружением, имеет такие преимущества, как формуемость, свариваемость, окрашиваемость и хорошая пластичность. Технология горячего-оцинкования погружением все больше развивается в направлении крупномасштабного-дешевого-производства.

Толщина оцинкованного слоя и срок службы

Поскольку срок службы оцинкованного слоя в основном зависит от его толщины, его поверхность легко проверить на целостность и яркость, а с помощью магнитного толщиномера можно удобно и точно измерить соответствие толщины требованиям стандартов.

Испытания на воздействие атмосферы показывают, что слой горячего-оцинкования толщиной 86 мкм имеет срок службы 13 лет в тяжелых промышленных зонах, 50 лет в морской среде, 104 года в пригородных районах и 30 лет в городских районах.

Как правило, срок службы оцинкованного слоя с цинковым покрытием плотностью 600 г/м² составляет 20-50 лет,-без обслуживания. У неоцинкованных стальных листов с цветным-покрытием, используемых в строительстве, срок службы составляет 3-5 лет, а у стальных листов с цветным покрытием с оцинкованной подложкой - 20-30 лет.

Электрогальванизация, широко известная как «холодное цинкование» или «водное цинкование»; Он использует электрохимические методы для использования слитков цинка в качестве анодов, при которых атомы цинка теряют электроны и растворяются в электролите в ионном состоянии. Стальные материалы действуют как катоды, где ионы цинка восстанавливаются до атомов цинка и осаждаются на поверхности стали, образуя однородный, плотный и хорошо связанный слой осаждения металла или сплава.

Схема процесса гальваники цинка (серебристый-белый/синий-белый)

Различная толщина покрытия

При горячем-цинковании обычно образуется более толстый слой цинка, обычно более 40 мкм и даже до 200 мкм и более. Слой горячего-оцинкования обычно в 10–20 раз толще слоя электрогальванического цинкования.

Электрогальванизированные покрытия очень тонкие, примерно 3–15 мкм, при весе покрытия всего 10–50 г/м².

Различный вес цинкового покрытия

Вес цинкового покрытия листов горячего-оцинкования не может быть слишком низким, обычно он составляет минимум 50–60 г/м² с обеих сторон и максимум 600 г/м². Электрогальванизированные листы могут иметь очень тонкий слой цинка, минимум 15 г/м², но для получения более толстого покрытия требуется очень низкая скорость производственной линии, что не соответствует технологическим характеристикам современных производственных линий. Максимум обычно составляет 100 г/м². Из-за этого производство электрооцинкованного листа существенно ограничено.

Различная микроструктура покрытия

Листы, оцинкованные горячим-погружением, имеют слегка хрупкий составной слой между покрытием из чистого цинка и стальной основой. Покрытие из чистого цинка во время кристаллизации в основном образует цинковые блестки, покрытие является однородным и не-пористым.

При электрогальванизации атомы цинка осаждаются только на поверхности стального листа и прикрепляются к поверхности стальной полосы под действием физических сил. В нем много пор, что делает его очень восприимчивым к точечной коррозии, вызываемой агрессивными средами. Таким образом, листы,-оцинкованные методом погружения, более устойчивы к коррозии-, чем листы, оцинкованные электролитически.

Различные процессы термообработки

Для изготовления листов горячего-оцинковки обычно в качестве сырья используются холоднокатаные-листы. Отжиг и горячее-цинкование погружением выполняются непрерывно на линии цинкования. Стальную полосу нагревают, а затем за короткий период охлаждают, что в некоторой степени влияет на ее прочность и пластичность. Его характеристики штамповки уступают характеристикам аналогичных холоднокатаных листов, прошедших обезжиривание и отжиг на профессиональной производственной линии.

В качестве сырья для электро-оцинкованных листов используются холодно-листы, что в основном обеспечивает те же характеристики обработки, что и холоднокатаные-листы. Однако сложный процесс также увеличивает производственные затраты.

Разный внешний вид

Поверхность слоя горячего-оцинкования шероховатая и блестящая, а в тяжелых случаях появляются цинковые блестки;

Электро-оцинкованный слой гладкий и матовый (грязный).

Различная сфера применения и процесс

Горячее цинкование подходит для крупных компонентов и оборудования; Горячеоцинкованный стальной лист сначала травят для удаления оксида железа с поверхности стальной трубы. После травления его очищают в водном растворе хлорида аммония или хлорида цинка или в резервуаре со смешанным водным раствором хлорида аммония и хлорида цинка, а затем отправляют в резервуар для горячего-погружения.

Электрогальванизация подходит для небольших деталей. Используя гальванический раствор, нанесите положительные и отрицательные электроды на стальную пластину и гальванический раствор соответственно.

обзор

Горячее цинкование имеет хорошую укрывистость, плотное покрытие и отсутствие примесей. Он имеет преимущества равномерного покрытия, сильной адгезии и длительного срока службы. Горячее цинкование имеет лучшую устойчивость к атмосферной коррозии, чем гальваническое цинкование основного металла.

Метод гальванического покрытия для изготовления оцинкованных стальных листов имеет хорошие эксплуатационные характеристики, но покрытие тоньше, а коррозионная стойкость не так хороша, как у стальных листов, оцинкованных горячим-погружением; Количество цинка, нанесенного на гальванизированный оцинкованный лист, очень мало, оно оцинковывается только на внешней стенке трубы, тогда как горячее-покрытие наносится как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхность трубы.