Горячее цинкование: технология и метод покрытия металлоконструкций по ГОСТ. Как происходит, толщина покрытия, преимущества метода

Главная >>
ГОСТы >>
Лист ГОСТы >>

Листовая и рулонная холоднокатаная сталь, оцинкованная горячим способом в агрегатах непрерывного цинкования, предназначенная для холодного профилирования, под окраску, для изготовления штампованных деталей, посуды, тары и других металлических изделий, производится по ГОСТ 14918-80.

Сталь тонколистовая оцинкованная (ОЦ) подразделяется:

по назначению на группы:
ХШ — для холодной штамповки,
ХП — для холодного профилирования,
ПК — под окраску (дрессированная),
ОН — общего назначения;

по способности к вытяжке (сталь группы ХШ):

Н — нормальной вытяжки,
Г — глубокой вытяжки,
ВГ — весьма глубокой вытяжки;

по равномерности толщины цинкового покрытия:

Hli — с нормальной разнотолщинностью,
УР — с уменьшенной разнотолщинностью.

По согласованию потребителя с изготовителем оцинкованная сталь может изготовляться:

КР — с узором кристаллизации,
МТ — без узора кристаллизации.

Оцинкованную сталь изготовляют:

шириной от 710 до 1800 мм включительно;
толщиной от 0,5 до 2,5 мм включительно.

В зависимости от толщины покрытия оцинкованная сталь делится на три класса в соответствии с указанными в таблице.

Преимущества горячего цинкования

Преимущества использования метода горячего цинкования:

Возможность добраться до мельчайших элементов и зазоров;
Полученные покрытия устойчивы к механическим повреждениям, истиранию, эрозии и ударам;
Технология горячего цинкования — это явление диффузии, заключающееся в проникновении атомов цинка во внешний слой стали в расплавленном цинке;
Покрытие, полученное в процессе горячего цинкования, имеет слоистую структуру;
Состоит из сплавов железо-цинк и слоя чистого цинка, а наличие слоев сплава делает цинковое покрытие неразрывно связанным со стальной подложкой;
Цинковое покрытие обладает антикоррозийными свойствами;
Цинковое покрытие защищает сталь на долгие годы и не требует ухода;
Эстетическая ценность;
Возможность нанесения лакокрасочного или только покрытия краской (так называемая дуплексная система).

Горячее цинкование: преимущества и практические тонкости

Горячая оцинковка применяется более 250 лет, и по-прежнему это наиболее дешевый и эффективный способ защиты металлических изделий от коррозии.

Известно, что изделия из черных металлов ржавеют очень быстро, из-за чего толщина их несущего каркаса становится гораздо меньше расчетной, что нередко является причиной разрушения всей конструкции, порой влекущее трагичные последствия.

Горячее оцинкование защитит изделия из черных металлов и оборудование от коррозии и позволит эксплуатировать их в течение положенного срока. Обычно оцинкованные изделия служат 25−30 лет.

Что такое горячее цинкование

Горячее цинкование происходит путем погружения подготовленного для этого процесса продукта в цинк (Zn), нагретый до температуры примерно 450-500 градусов.

Результатом такой ванны является создание толстого слоя цинка как снаружи, так и внутри изделия — толщина цинка, например, в велосипедных стойках составляет от 40 до 110 мкм — на практике 1,5 мкм хватает примерно на 1 год.

Перед ванной рекомендуется предварительная обработка, которая используется для очистки стальных элементов от загрязнений, таких как: ржавчина, сварочный шлак, смазка или масла.

Через несколько минут (время, необходимое железу и цинку для завершения реакции между ними) сталь вынимают из ванны с цинком. Оцинкованная горячим способом поверхность толще, чем поверхность, полученная методом гальваники.

В результате горячего цинкования получается прочное, прочное и полностью коррозионно-стойкое покрытие, эффективно защищающее стальные детали, в том числе горячеоцинкованную проволоку, прутки и другие металлические изделия.
Этот вид покрытия также устойчив к механическим повреждениям. Оцинковка производится послойно. Все слои чрезвычайно прочны и вместе образуют эффективный защитный барьер, не теряя своих свойств даже в случае локального повреждения.
Этому способствует многослойная структура — внешний слой мягкий и поглощает давление и удары, а внутренний слой твердый и защищает основу от повреждений. Кроме того, горячее цинкование придает стальным элементам особый эстетический вид, так как их соединение дает различные цвета.
Такое возможно из-за разницы в теплоемкости отдельных элементов — детали с меньшей теплоемкостью приобретают металлический блеск, а элементы с большей теплоемкостью становятся серыми.

Первый слой, который появляется на поверхности элемента из оцинкованной стали, — это слой почти чистого цинка — Zn (минимальное содержание железа). Следующие слои — это так называемые слои сплава, то есть Zeta, Delta и Gamma.

Зета-слой содержит около 6% железа (Fe), следующий дельта-слой содержит около 10% железа, а последний гамма-слой представляет собой сплав железа с цинком, который содержит около 25% железа.

Толщина оцинкованного слоя по ГОСТ

Согласно ГОСТ 9.307-89, устанавливающему требованию к покрытиям, нанесённым методом горячего цинкования, их толщина должна составлять от 40 до 200 мкм. Значение толщины для каждой партии изделий определяется исходя из условий эксплуатации и нормативных документов на изделие.

Толщину оцинкованного слоя увеличивают для деталей, которые будут подвергаться агрессивному воздействию химических веществ, механическим нагрузкам, высокой влажности. Так, утолщенное цинковое покрытие применяется для изделий, эксплуатирующихся в промышленных условиях или в тропическом морском климате. Также требуемая толщина покрытия зависит от предполагаемого срока эксплуатации детали. На основании этого подбирается оптимальное значение, которое обеспечит защиту от коррозии на протяжении всего срока службы без перерасхода цинка. Толщину покрытия регулируют изменением длительности и количестве выдержек изделий в цинковой ванне, жидкотекучести расплава.

Горячее цинкование — лучшая защита от коррозии

Защитное покрытие, полученное в результате горячего цинкования, представляет собой высокоэффективную защиту стальных элементов от вредного воздействия коррозионных процессов.

Если только оцинковка сделана правильно, мы получаем практически гарантию, что коррозия не повредит стержни или проволоку. Следовательно, горячее цинкование должно выполняться на основе установленных стандартов, предполагая, среди прочего, что толщина слоя горячего цинкования не может быть менее 40 мкм.

Соблюдение таких стандартов гарантирует эффективность процесса.

Толщина покрытия зависит от следующих факторов:

Толщина стали;
Химический состав стали (в основном влияет содержание фосфора и кремния);
Температура цинковой ванны;
Время, в течение которого элемент находится в ванне с цинком;
Шероховатость поверхности.

Классы толщины цинкового покрытия (ГОСТ 14918-80)

Класс толщины	Масса 1 м2слоя покрытия с двух сторон, г	Толщина покрытия, мкм
П (повышенный)	свыше 570 до 855 включ.	свыше 40 до 60 включ.
1	свыше 258 до 570 включ.	свыше 18 до 40 включ.
2	от 142,5 до 258 включ.	от 10 до 18 включ.

Размеры, предельные отклонения и другие требования к сортаменту должны соответствовать требованиям ГОСТ 19904.

Оцинкованную сталь высшей категории качества изготовляют:

с серповидностью рулонной стали не более 6 мм на 3 м длины;
с плоскостностью ПВ и ПУ и допускаемыми отклонениями толщины по нормам повышенной точности прокатки;
с телескопичностью рулонов при ширине стали до 1000 мм не более 30 мм.

Оцинкованную сталь изготовляют из углеродистой холоднокатаной рулонной стали с качеством поверхности по ГОСТ 16523.

Для цинкования применяют цинк марок Ц0 и Ц1 по ГОСТ 3640 с добавлением в ванну алюминия, свинца и других металлов. Допускается легирование свинцом за счет введения цинка марки Ц2.

Поверхность оцинкованной стали должна быть чистой со сплошным покрытием.

Не допускаются нарушения сплошности покрытия в виде растрескивания на мелких наплывах, расположенных на дефектах стальной основы, классификация и размеры которых предусмотрены ГОСТ 16523.

На листах и полосах с необрезной кромкой не допускаются рванины кромок глубиной, превышающей предельные отклонения по ширине.

Для оцинкованной стали групп ХШ, ХП и ОН допускаются мелкие наплывы (натеки, наслоения), крупинки и неравномерная кристаллизация цинка, следы от перегибов полосы и регулирующих роликов, местная шероховатость покрытия (сыпь), легкие царапины и потертость, не нарушающие сплошность цинкового покрытия, светлые и матовые пятна, неравномерность окраски пассивной пленки.

Для оцинкованной стали группы ПК допускаются темные точки и дорожка (следы) от деформированных мелких наплывов (натеки, наслоения), крупинок и местной шероховатости покрытия (сыпь), матовый и размытый узор кристаллизации цинка, следы от перегибов, полосы, легкие царапины и потертость, не нарушающие сплошность цинкового покрытия, светлые и матовые пятна, неравномерная окраска пассивной пленки.

Примечание.

По требованию потребителя пассивная пленка должна иметь равномерную окраску.

Уменьшенная разнотолщинность цинкового покрытия (УР) должна быть:

для класса П — не более 16 мкм;
для класса 1 — не более 10 мкм;
для класса 2 — не более 4 мкм.

Оцинкованную сталь высшей категории качества изготовляют с разнотолщинностью цинкового покрытия для стали групп ХШ, ХП и ПК:

класса П — не более 12 мкм;
класса 1 — не более 8 мкм;
класса 2 — не более 3 мкм.

Пруток и проволока горячеоцинкованные

Благодаря горячему цинкованию стальные прутки и проволока становятся очень устойчивыми к коррозии.

Использование таких элементов сегодня очень широко и включает, среди прочего, производство:

Панелей и сеток для ограждений;
Технические сетки,
Фильтры;
Стропы для подвесных элементов;
Вешалки;
Ручки ведра;
Колючая, пастушья и мелованная проволока;
Ограды.

Горячее цинкование или гальваническое воздействие

Горячеоцинкованные и гальванические покрытия различаются по свойствам, обусловленным течением отдельных технологических процессов.

Электрооцинкованные изделия характеризуются гладким, однородным, но очень тонким цинковым покрытием от 3 до 6 мкм.

Слой гальванического цинка, к сожалению, намного тоньше, чем покрытие, полученное путем горячего цинкования, что делает полученную антикоррозионную защиту менее устойчивой к механическим повреждениям и погодным условиям, как в случае изделий, оцинкованных горячим способом.

Дополнительным недостатком электролитического цинкования является эффект Клетки Фарадея, благодаря которой изделие не оцинковывается в труднодоступных местах (внутренние углубления изделия, сварные швы). Этой проблемы нет в обработке горячим цинком, когда пруток или проволока, детали и инструменты полностью погружаются в расплавленный цинк и он проникает во все поры.
Этот метод не позволяет проводить оцинковку плотно закрытых профилей из-за высокой температуры, поскольку вызывает расширение воздуха внутри материала и его разрыв. Однако повреждений можно избежать, проделав в профиле очень маленькие отверстия.

Хотя цена горячего цинкования немного выше, этот вид цинкования более выгоден из-за его гораздо большей механической прочности и устойчивости к коррозии, потому что продукт должен служить нам долгие годы без дополнительных финансовых затрат.

Чем холодное цинкование выгоднее горячего

Нам предлагают разные способы защиты металла от коррозии: холодное цинкование, горячее, гальваническое, газо-термическое, термодиффузионное и прочие. Каждый способ имеет свои плюсы и минусы.

Как понять, какой способ оптимален для вас и ваших металлических конструкций? Холодное и горячее цинкование – наиболее актуальные и распространенные.

В этой статье мы расскажем, что для вас окажется выгоднее – горячее цинкование или холодное.

Что такое цинкование?

Цинкование — нанесение на металл слоя цинка для защиты металла от коррозии.

При контакте металла и цинка возникает электрохимическая реакция. Цинк утрачивает свои электроны и расходуется первым, не давай коррозии образовываться на металле, до тех пор пока не истощится. Уже начавшийся процесс ржавления останавливается. Этот способ назван катодной или активной защитой.

Кроме этого, цинковое покрытие дает еще пассивную (барьерную) защиту, образовывает на поверхности плотную пленку. Пленка не пропускает влагу и кислород к защищенному железу. Все виды цинкования (нанесения цинка) дают металлу активную и пассивную защиту.