Коррозия – бич современности, ежегодно уносящая 10% «жизней» всего металлического «населения» планеты и десятки миллиардов долларов. На помощь стальным и железным собратьям, как пионер, всегда готов прийти цинк. На сегодняшний день 40% производства цинка идет на защиту стали от коррозии. Метод цинкования выбирается, исходя из условий службы и физико-химических свойств защитного слоя. Какое счастье для сегодняшней промышленности, что цинк, известный еще древним и выпавший на время из общечеловеческих знаний, заново был открыт в 1721 г. саксонским врачом, металлургом и химиком Иоганном Фридрихом Генкелем.
Холодное цинкование
Метод относительно молодой, современный, придуманный «в пику» горячему цинкованию в 80-ые годы XX века, учеными Уральского Отделения РАН. Суть: металлоизделия, крепеж окрашивают цинковым порошком с высокой дисперсией, в итоге доля защитного металла в продукте: 89-93%. Обработку производят в диапазоне от 5 до 40 °C. Тем самым обеспечивается защита металлоизделий от воздействия кислот, щелочей, нефтепродуктов, масел, вредных паров, воды. После «холода» изделия приобретают серебристый цвет.
Способ прост и технологичен. Из минусов: низкая устойчивость к сколам, ударам, важность обеспечения гигиеничных условий труда, меньшая надежность. Применяется, обычно, когда не подходят иные способы: для недвижимых объектов, восстановления поврежденных поверхностей, оцинкованных ранее. Холодное цинкование работает при любых температурах (тропики, субтропики, умеренный климат), нанесение покрытия производится по месту, а срок эксплуатации превышает горячий метод в три-четыре раза. С другой стороны, если горячий обеспечивает срок службы от 65 до 120 лет, зачем 260-480 лет? Через такое время наверняка изобретут более действенные способы.
Технология: цинком просто «красят» металл с помощью кисточек, валиков или распылителя, позволяющего ускорить процесс и обработать труднодоступные места. Метод хорошо зарекомендовал себя при оцинковке нефтяных фитингов, арматуры ЛЭП, дорожных ограждений, труб, деталей авто, мебельной фурнитуры и др.
Гальваническое цинкование
С детства братья Якоби соревновались друг с другом, и когда Карл решил стать математиком, Мориц в пику решил добиться успехов в физике. Карл быстро пошел в гору, юное дарование возглавило кафедру в Кенигсбергском университете. Старший брат по хорошему завидовал младшему, упорно трудился над своим шансом. Озарение снизошло в 1834 году, когда он создал первый в мире электродвигатель. Изобретательская слава начала обгонять братскую и уже через год Морица Германа приглашают на русскую службу в Дерптский университет (Сейчас — Тартуский, Эстония). Теперь Мориц Герман до самой кончины стал Борисом Семеновичем, и считал Россию – второй Отчизной. Николай I лично потребовал внимательнейшего отношения к изобретениям ученого, а курировать применение изобретений на флоте поручили самому Ивану Федоровичу Крузенштерну, «человеку и пароходу». Именно на русской службе Якоби-старший создал телеграфный аппарат, печатающий буквы, а в 1838 году открыл целую науку — гальванопластику. Первооткрыватель нашел массу применений найденному способу, распространив по всей империи. Таким образом, например, выполнены многие скульптурные композиции в Исаакиевском соборе. Теперь и Борис Семенович оказался обласкан фортуной, получив премию Демидовых в размере 25 тысяч рублей, что по нынешним меркам составляет примерно 250 миллионов, и золотую медаль на Парижской выставке, где явился одним из создателей международной системы единиц, СИ.
Сегодня изобретение выдающегося русского физика применяется повсеместно. Гальванопластика стала частью гальванотехники, и ее пока не может вытеснить ни литье, ни модная ныне 3D-печать. Гальваностегия, один из подразделов гальванотехники – осаждение металла электрохимическим методом на другой металл, обеспечивающее наибольшую гладкость, точность, эстетичность. Способ, построенный на электролизе, подходящ для проводников и изоляторов. Толщина гальванического слоя меньше 20-30 микрон, так как полностью избавиться от жировых и окисных пленок не удается даже в процессах промывки и травления. Существует гальваническое золочение, серебрение, хромирование, никелирование, но один из самых экономичных способов защиты от ржавчины – это цинкование.
По технологии стальные изделия, крепеж, другие детали погружают в электролитную ванну и пропускают постоянный ток. Цинк, как анод, оседает на катодной стали или железе. Серьезный недостаток метода — потребность в дорогих очистных сооружениях, так как отходы сильно токсичны
Термодиффузионное цинкование
В 1900-ом Купер-Коулс Шерард предложил способ цинкования, который сначала все пропустили мимо ушей, и оценив лишь 90 лет спустя, назвали по имени творца – шерардизация. Если цинк нагреть до 450-600 °C, то он диффундирует в поверхностный слой стали и образует прочное сцепление — адгезию или микросплав особопрочной структуры. Но здесь необходимо соблюсти меру. При температурах выше 600 °C процесс ускорится в разы, но в итоге в цинковом слое образуются дефекты, что резко снизит коррозионную устойчивость. В обратном случае, когда температуры ниже 450 °C, появляются зоны без цинка и возникает неравномерность по толщине, т.е. коагуляция.
Термодиффузионное превосходит горячее цинкование по следующим параметрам:
- Изделия обрабатываются в герметичных емкостях, соответственно, технология чиста экологически и нет надобности в дополнительных очистках;
- Итоговое покрытие гладкое, беспористое и обладает отличной адгезией;
- Напыление четко повторяет форму изделий, что важно при заполнении труднодоступных мест (отверстий, резьб, внутренних полостей и т.п.);
- Отходы производства не нуждаются в утилизации.
По сравнению с гальваникой термодиффузионное цинкование более коррозионно стойкое и не подвержено водородному охрупчиванию.
Недостатки:
- Малая производительность, ограниченная емкостями.
- Вредные аэрозоли в цинковой пыли.
Обычно шерардизацию применяют, когда необходим слой цинка выше 15 микрон (максимум метода — 110 микрон). Технология аналогична горячему методу, но вместо ванны с расплавленным цинком используется контейнер — печь барабанного типа, равномерно вращающаяся. Через 4 часа детали, крепеж готовы. Обычно, термодиффузионное цинкование применяется, когда необходимо соблюсти высокие требования к внешнему виду и толщине покрытий, поэтому данный вид цинкования лучше применять на мелком крепеже (шурупы, гайки, шайбы), тогда как горячему цинкованию отдать на откуп крупные детали (болты, винты, шпильки). Тем самым шерардизация обеспечит большую однородность покрытия и меньший расход цинка. Данный вид покрытия требует обязательной пассивации, т.е. перехода поверхностного слоя металла в неактивное состояние, когда и образуется протекторная пленка.
В России термодиффузионное цинкование больше всего любит ОАО «РЖД», еще в 2003 году подведомственный Департамент электрификации и электроснабжения выпустил инструкцию, где подробнейшим образом прописано, как наносить цинк на крепежные детали, арматуру, контактную сетку, в т.ч. концевики фарфоровых изоляторов.
Таким образом, цинк, получивший название от «цинкен» — остатков в ретортах при алхимических опытах, стал практически незаменимым элементом в деле спасения металлов от воздействия внешней среды и машин, от которых подчас зависят людские жизни.
Компания Траив-комплект осуществляет продажу и доставку анкеров оцинкованных, дюбелей оцинкованных, заклёпок оцинкованных.