Что такое гальванизация? - определение, методы, процесс

Что такое гальванизация?

Гальванизация или оцинковка — это процесс нанесения защитного слоя цинка на сталь или железо для предотвращения ржавчины. Наиболее распространенным методом является горячее цинкование, при котором детали погружаются в ванну с расплавленным горячим цинком.

Гальванизация — один из самых распространенных способов защиты металла от коррозии. Более тонкий слой цинка наносится на более толстый основной металл, чтобы защитить его от окружающей среды.

В следующий раз, когда вы будете в машине, обратите внимание на дорожные знаки и фонарные столбы, мимо которых вы проезжаете. Многие из них немые, серебристого цвета. Это «серебро» на самом деле является цинковым покрытием.

Сторонники оцинкованной стали, которую можно использовать, например, для строительства или ремонта стальных конструкций, получают выгоду от более низких затрат на техническое обслуживание и ремонт благодаря ее особым свойствам.

Без защиты сталь со временем ржавеет из-за атмосферных условий. Степень ржавчины зависит от среды, в которой находится изделие. Ржавчина — это оксид железа (обычно красный), который образуется в результате реакции восстановления и окисления железа и кислорода в присутствии воды или влаги.

Существуют методы защиты, такие как покраска или пластиковое покрытие, но эти методы имеют недостатки. При повреждении части стали ржавеют, а защитный слой отваливается, что делает эти виды защиты непостоянными и ненадежными.

Одним из лучших способов защиты стальных материалов от коррозии является горячее цинкование. При горячем цинковании все поверхности материала погружаются в расплавленный цинк и полностью покрываются им. Коррозия цинка очень медленная, что увеличивает срок его службы и защищает основной металл.

Как гальванизация защищает основной металл под ним?

1. Цинковое покрытие предотвращает попадание коррозионно-активных веществ, таких как кислота (например, кислотные дожди), на металл под ним.
2. Гальванизация защищает от ржавчины. Если покрытие поцарапано, цинк все равно легче «пожертвует» своим анодом, чем основным металлом, защищающим его от ржавчины.
3. Цинк защищает металл, подвергаясь коррозии быстрее, чем основной металл. Иногда в оцинкованный металл добавляют специальный ингредиент под названием «хромат», от которого он еще быстрее подвергается коррозии. Может показаться, что это не то, что вам нужно, но имейте в виду, что цинк выветрится из металла, что защитит металл под ним от ржавчины.

Узнайте больше о том, как и почему металлы ржавеют, в нашем блоге:Что такое ржавчина металлов?

Зачем гальванизировать?

Оцинковка металла лишь придает ему антикоррозийные свойства. Без защитного цинкового покрытия металл оставался бы открытым для элементов и потенциально окислялся бы и подвергался коррозии намного быстрее. Оцинкованная сталь — это недорогая альтернатива таким материалам, как аустенитная нержавеющая сталь или алюминий, для предотвращения коррозии.

Как происходит гальванизация Работа?

Оцинковка может защитить металл несколькими способами. Сначала создается защитное покрытие, защищающее металл от окружающей среды.

Слой цинка предотвращает воздействие воды и влаги, а также других элементов в воздухе на сталь под ним. Если цинковое покрытие будет достаточно глубоко поцарапано, металл будет оголен и подвержен коррозии.

Гальванизация также может защитить металл с помощью процесса, известного как «гальваническая коррозия». Гальваническая коррозия возникает, когда два металла с разным электрохимическим составом контактируют друг с другом с существующим электролитом, таким как соленая вода.

В зависимости от атомной структуры двух металлов один металл является анодом, а другой — катодом.

Анод корродирует быстрее самого себя, а катод корродирует медленнее самого себя. Цинк используется в гальванике, потому что он имеет сродство к аноду, когда вступает в контакт со многими различными типами металлов.

Поскольку цинковое покрытие, контактирующее с основным металлом, обычно является анодом, оно замедляет коррозию основного металла или катода.

Различные методы цинкования

Существует несколько различных процессов цинкования металла:

1. Горячее цинкование

Горячее цинкование включает погружение железа или стали в ванну с расплавленным цинком для создания коррозионно-стойкого многослойного покрытия из сплава цинка и железа и металлического цинка. Когда сталь погружается в цинк, происходит металлургическая реакция между железом в стали и расплавленным цинком.

Эта реакция представляет собой процесс диффузии, поэтому покрытие формируется перпендикулярно всем поверхностям и имеет одинаковую толщину по всей детали.

Процесс горячего цинкования используется с 1742 года и обеспечивает длительную, не требующую технического обслуживания защиту от коррозии по разумной цене в течение десятилетий. Несмотря на то, что горячее цинкование использовалось для защиты стали в течение многих поколений, процесс цинкования постоянно развивается благодаря новым технологиям и творческой химии.

Три основных этапа процесса горячего цинкования:подготовка поверхности, цинкование и последующая обработка, каждый из которых обсуждается подробно. Процесс изначально прост, что является решающим преимуществом перед другими методами защиты от коррозии.

Ржавчина и коррозия дорого обходятся владельцам собственности и налогоплательщикам. Обветшавшие здания, дороги, мосты и т. д. ремонтировать дорого, а без надлежащей защиты от коррозии часто приходится проводить техническое обслуживание или, в худшем случае, конструкцию приходится восстанавливать.

Перед лицом стремления к устойчивому развитию определение долговечных конструкций, которые не требуют особого обслуживания с течением времени, обеспечивает как экологические, так и экономические преимущества.

2. Предварительное цинкование

Этот процесс очень похож на горячее цинкование, но выполняется на сталелитейном заводе, как правило, на материалах, которые уже имеют определенную форму. При предварительном цинковании листовой металл прокатывается в процессе очистки, аналогичном процессу горячего цинкования. Затем металл пропускают через ванну с горячим жидким цинком, а затем вытягивают.

Одним из преимуществ этого процесса является то, что по сравнению с горячим цинкованием большие рулоны листовой стали могут быть быстро оцинкованы с более ровным покрытием. Недостатком является то, что после начала производства предварительно оцинкованного металла остаются оголенные, непокрытые участки.

Это означает, что когда длинный рулон листового металла разрезается на меньшие размеры, края, где разрезается металл, остаются свободными.

3. Гальваническое цинкование

В отличие от предыдущих методов, при гальванике не используется ванна с расплавленным цинком. Вместо этого в этом процессе используется электрический ток в растворе электролита для переноса ионов цинка на основной металл. При этом положительно заряженные ионы цинка электрически восстанавливаются до металлического цинка, который затем осаждается на положительно заряженном материале.

Также можно добавить более мелкую зернистость, чтобы обеспечить гладкое цинковое покрытие стали. Подобно предварительному цинкованию, электроцинкование обычно применяется непрерывно к рулону листового металла.

Некоторыми преимуществами этого процесса являются равномерное покрытие и точная толщина слоя. Однако покрытие обычно тоньше, чем цинковое покрытие, полученное методом горячего цинкования, что может привести к снижению защиты от коррозии.

Что такое горячее цинкование? Подробнее

Горячее цинкование (HDG) — это процесс покрытия стали путем погружения ее в ванну с расплавленным цинком. Горячее цинкование включает три основных этапа; Подготовка поверхности, цинкование и осмотр.

Горячее цинкование является разновидностью цинкования. Это процесс покрытия железа и стали цинком, когда металл погружают в ванну с расплавленным цинком при температуре около 450 °C (842 °F), сплав с поверхностью основного металла.

В атмосфере чистый цинк (Zn) вступает в реакцию с кислородом (O2) с образованием оксида цинка (ZnO), который затем вступает в реакцию с диоксидом углерода (CO2) с образованием карбоната цинка (ZnCO3), в основном тускло-серого, довольно прочного материала, который делает сталь под многими Защищает от дальнейшей коррозии.

Оцинкованная сталь широко используется в тех случаях, когда требуется коррозионная стойкость без затрат на нержавеющую сталь, и считается лучшей с точки зрения стоимости и срока службы. Его можно определить по рисунку кристаллизации на поверхности.

1. Подготовка поверхности

Когда готовая сталь поступает на завод по цинкованию, ее подвешивают на проволоке или размещают на стеллажной системе, которую можно поднимать и перемещать в процессе с помощью мостовых кранов. Затем сталь проходит серию из трех этапов очистки; Обезжиривание, травление и флюс.

Обезжиривание удаляет грязь, масло и органические остатки, а кислая травильная ванна удаляет прокатную окалину и оксид железа. Последний этап подготовки поверхности — флюс — удаляет все оставшиеся оксиды и покрывает сталь защитным слоем, предотвращающим дальнейшее образование оксидов перед цинкованием.

Правильная подготовка поверхности имеет решающее значение, поскольку цинк не вступает в реакцию с загрязненной сталью.

2. Гальванизация

После подготовки поверхности сталь погружают в расплавленную (830 F) ванну, содержащую не менее 98% цинка. Сталь опускается в котел под углом, чтобы воздух мог выходить из трубчатых форм или других карманов, а цинк мог проходить внутрь, поверх и через всю деталь.

При погружении в котел железо в стали вступает в металлургическую реакцию с цинком, образуя ряд интерметаллических слоев цинк-железо и внешний слой из чистого цинка.

3. Осмотр

Завершающим этапом является проверка покрытия. Очень точное определение качества покрытия может быть достигнуто с помощью визуального осмотра, поскольку цинк не вступает в реакцию с грязной сталью, в результате чего на детали остается участок без покрытия. Кроме того, для проверки соответствия толщины покрытия требованиям спецификации можно использовать магнитный толщиномер.

Преимущества горячего цинкования

Горячее цинкование дает ряд преимуществ для стали, которую оно защищает. Металлургически связанные слои цинково-железного сплава не только образуют барьер между сталью и окружающей средой, но и защищают сталь католически.

Из-за катодной защиты, которую предлагает цинк, гальваническое покрытие жертвует собой, чтобы защитить нижележащую сталь от коррозии.

Прочно прилипающее покрытие с прочностью сцепления около 3600 фунтов на квадратный дюйм также чрезвычайно устойчиво к истиранию, поскольку интерметаллические слои тверже, чем основная сталь. Но даже если покрытие повреждено, жертвенный эффект цинка защищает открытую сталь на расстоянии до ¼ дюйма.

В дополнение к катодной защите, которую обеспечивает горячее цинкование, покрытие обладает рядом других свойств, обеспечивающих длительный срок службы.

Во-первых, реакция в гальваническом котле представляет собой процесс диффузии; Это означает, что покрытие растет перпендикулярно поверхности и гарантирует, что все углы и края имеют по меньшей мере такую ​​же толщину, как и плоские поверхности. Кроме того, полное погружение в цинковую ванну обеспечивает полное покрытие стали, в том числе внутренней части полых конструкций.

Наконец, цинковое покрытие естественным образом образует на поверхности непроницаемый для продуктов коррозии слой, так называемую цинковую патину. Патина, катодная защита, полное покрытие и все эти другие свойства обеспечивают длительный срок службы горячеоцинкованной стали без обслуживания.

Сколько времени занимает процесс цинкования?

Типичное время погружения составляет около четырех или пяти минут, но оно может быть больше для тяжелых предметов с высокой тепловой инерцией или если цинку необходимо проникнуть внутрь помещения.

После извлечения из ванны цинкования слой расплавленного цинка удаляется поверх слоя сплава. Часто это остывает, чтобы показать яркий блестящий вид оцинкованных изделий.

Постобработка

Обработка после процесса цинкования может включать закалку в воде или охлаждение на воздухе. Условия в цехе цинкования, такие как температура, влажность и качество воздуха, не влияют на качество гальванического покрытия.

Напротив, они имеют решающее значение для хорошего качества окраски. Последующая обработка оцинкованных изделий не требуется, а для улучшения эстетики или дополнительной защиты в крайне агрессивных средах можно наносить краску или порошковое покрытие. Можно использовать химические конверсионные покрытия и другие барьерные системы, чтобы свести к минимуму появление пятен при хранении во влажном состоянии.

Как можно использовать оцинкованный металл?

Оцинкованные металлы используются повсеместно!

Кузова автомобилей и многих велосипедов изготавливают из оцинкованных металлов. Некоторые трубы для питьевой воды до сих пор изготавливают из оцинкованной стали. Холоднокатаный листовой металл также часто оцинковывается.

Гайки, болты, инструменты и провода всех видов теперь оцинковываются, потому что это дешевый процесс, который определенно помогает увеличить срок службы металла!

В частности, оцинкованная сталь часто используется в современных зданиях со «стальным каркасом». Оцинкованная сталь также используется для создания таких конструкций, как балконы, веранды, лестницы, лестницы, дорожки и многое другое.

Оцинкованный металл — отличный выбор, если ваш проект будет жить снаружи после его завершения. Заборы, крыши, пешеходные дорожки — отличный выбор для оцинкованного металла!

Преимущества цинкования металла

• Самая низкая начальная стоимость. Первоначальная стоимость цинкования ниже, чем многие другие обычно используемые защитные покрытия для стали. Стоимость нанесения трудоемких покрытий, таких как покраска, выросла намного больше, чем стоимость заводских операций, таких как цинкование.
• Меньший объем обслуживания/самые низкие долгосрочные затраты. Даже в тех случаях, когда первоначальная стоимость цинкования выше, чем у альтернативных покрытий, цинкование почти всегда является самым дешевым в долгосрочной перспективе (поскольку оно служит дольше и требует меньше обслуживания). Кроме того, техническое обслуживание вызывает проблемы и увеличивает затраты, когда конструкции расположены в удаленных районах, а также когда речь идет о остановке завода или нарушении производства.
• Долгая жизнь. Ожидаемый срок службы оцинкованных покрытий на типичных элементах конструкции намного превышает 50 лет в большинстве сельских районов и от 20 до 25 лет даже в суровых городских и прибрежных условиях.
• Надежность. Цинкование выполняется в соответствии со стандартом Австралии/Новой Зеландии 4680 и применяется стандартная минимальная толщина покрытия. Срок службы и эффективность покрытия надежны и предсказуемы.
• Самое прочное покрытие. Оцинкованное покрытие имеет уникальную металлургическую структуру, обеспечивающую исключительную стойкость к механическим повреждениям при транспортировке, монтаже и эксплуатации.
• Автоматическая защита поврежденных участков. Оцинкованные покрытия корродируют преимущественно сталь, обеспечивая катодную или протекторную защиту небольших участков стали, подвергшихся повреждению. В отличие от органических покрытий, небольшие поврежденные участки не нуждаются в подкраске.
• Полная защита. Каждая часть оцинкованного изделия защищена, даже углубления, острые углы и труднодоступные места. Никакое покрытие, нанесенное на конструкцию или изделие после завершения строительства, не может обеспечить такую ​​же защиту.
• Простота проверки. Оцинкованные покрытия легко оценить на глаз, и можно использовать простые методы неразрушающего контроля толщины. Процесс цинкования таков, что если покрытия кажутся прочными и непрерывными, они являются прочными и непрерывными.
• Более быстрое время возведения. Когда элементы из оцинкованной стали получены, они готовы к использованию. Не нужно тратить время на подготовку поверхности, покраску и осмотр. Когда сборка конструкции завершена, она сразу же готова к использованию или к следующему этапу строительства.
• Полное защитное покрытие можно нанести за несколько минут; Процесс цинкования не зависит от погодных условий

Часто задаваемые вопросы.

Что такое гальванизация?

Гальванизация — это процесс покрытия металла, при котором железная часть покрывается тонким слоем цинка. Цинковое покрытие изолирует поверхность детали от окружающей среды, предотвращая окисление и атмосферные воздействия.

Что такое горячее цинкование?

Горячее цинкование — это процесс погружения железа или стали в ванну с расплавленным цинком для получения коррозионно-стойкого многослойного покрытия из цинково-железного сплава и металлического цинка. Процесс изначально прост, что является явным преимуществом перед другими методами защиты от коррозии.

Что такое реакция гальванизации?

Гальванизация — это процесс покрытия металла, при котором железная часть покрывается тонким слоем цинка. Цинковое покрытие изолирует поверхность детали от окружающей среды, предотвращая окисление и атмосферные воздействия.

Что такое процесс цинкования?

Горячее цинкование – это процесс погружения железа или стали в ванну с расплавленным цинком для получения коррозионно-стойкого многослойного покрытия из цинково-железного сплава и металлического цинка.

Почему это называется оцинковкой?

«Гальванизация» — термин, использовавшийся в 19 веке для описания применения электрошока. В 1836 году Сорель во Франции получил первый из многочисленных патентов на процесс покрытия стали путем ее погружения в расплавленный цинк после предварительной очистки. Он дал этому процессу название «гальванизация».

Что такое цинкование металла?

Оцинкованный металл – это металл, подвергшийся процессу цинкования, который представляет собой процесс защиты от коррозии железа или стали, при котором основа покрывается цинком для предотвращения ржавчины.

Что такое цинкование железа?

Цинкование — это процесс покрытия железа или стали цинком для обеспечения большей защиты от коррозии железной или стальной основы. Процесс цинкования листового железа был разработан одновременно во Франции и Англии в 1837 году.

Что такое цинкование в технологии?

Наиболее распространенным процессом горячего погружения для промышленного применения является цинкование, которое относится к покрытию цинком железа или стали для защиты от ржавчины. Это чрезвычайно универсальное и простое средство защиты от коррозии строительных материалов, подвергающихся воздействию атмосферных условий.

Кто открыл гальванику?

Название «гальванизация» впервые было применено к процессу, изобретенному Станисласом Сорелем. В 1836 году он запатентовал процесс очистки стали и последующего покрытия ее цинком путем погружения в расплавленный цинк.

Для чего используется цинкование?

Цинкование – один из самых распространенных способов защиты металла от коррозии. Он включает в себя нанесение тонкого слоя цинка на более толстый основной металл, что помогает защитить его от окружающей среды. В следующий раз, когда вы будете в машине, обратите внимание на уличные знаки и фонарные столбы, которые вы проезжаете.

Является ли гальванизация химическим изменением?

Гальванизация — это физическое изменение, так как цинк наносится только на поверхность без образования нового вещества.

Какие изделия оцинкованы?

Вот семь предметов, о которых вы, вероятно, не знали, что они оцинкованы.

• Гвозди, гайки, болты и винты. Ржавые гвозди, гайки, болты и винты могут привести к структурным или механическим повреждениям.
• Электроника.
• Строительные проекты.
• Трубопровод.
• Оборудование для игровых площадок.
• Транспорт/автомобилестроение.
• Проволочный трос.

Как гальванизация предотвращает ржавление?

Цинкование – это метод защиты от ржавчины. Железный или стальной предмет покрывают тонким слоем цинка. Это предотвращает попадание кислорода и воды к металлу под ним, но цинк также действует как жертвенный металл. Цинк более активен, чем железо, поэтому он окисляется в большей степени, чем железный объект.

Как производится оцинкованная сталь?

Подготовленные изделия оцинковывают погружением в расплавленный цинк. При погружении в ванну для цинкования стальная поверхность полностью покрывается расплавленным цинком, который вступает в реакцию со сталью, образуя ряд слоев цинково-железного сплава.

Что такое холодное цинкование?

Термин «холодное цинкование» является скорее маркетинговым термином, чем реальным процессом. Холодное цинкование — это просто покраска куска стали краской с высоким содержанием цинка. Не требуется никаких резервуаров или подготовки, кроме оборудования, которое вам понадобится для окраски любого другого материала (струйные инструменты, распылители или валики и т. д.).

Как цинк предотвращает ржавление?

Сплавы цинка сочетаются с другими металлами и химически активны. На воздухе образует тонкую серую оксидную пленку (патину), препятствующую более глубокому окислению (коррозии) металла. Устойчивость металла к коррозии является важной характеристикой при его использовании.

Каковы компоненты цинкования?

Общий состав оцинкованной стали, обеспечивающий приемлемое покрытие, должен содержать углерод менее 0,25 %, фосфор менее 0,05 % и марганец менее 1,3 %.

Что такое оцинкованный гвоздь?

Оцинкованные гвозди, как наиболее часто используемые гвозди, покрыты цинковым покрытием в качестве защитного барьера, чтобы избежать ржавчины и коррозии. По сравнению с другими антикоррозионными покрытиями, такими как хром, цинковое покрытие имеет расходуемый анод.

Является ли гальванизация применением реакции смещения?

Наиболее распространенным методом является горячее цинкование, при котором детали погружаются в ванну с расплавленным горячим цинком. Коррозия – это процесс коррозии или разъедания. Реакция замещения — это реакция, при которой атом или набор атомов замещается другим атомом в молекуле.

Что такое ржавчина, как она образуется?

Ржавчина — это оксид железа, обычно красновато-коричневый оксид, образующийся в результате реакции железа и кислорода в каталитическом присутствии воды или влаги воздуха.

Является ли оцинкованная сталь черной или цветной?

Железо и сталь являются двумя наиболее распространенными типами металлов, которые оцинковываются. Однако это не единственные типы металлов, которые могут подвергаться такой обработке. Большинство черных металлов можно оцинковывать, тогда как большинство цветных металлов гальванизировать нельзя.

Жесть оцинкована?

Олово нельзя оцинковывать, но иногда его сплавляют с другими металлами для предотвращения коррозии. Жесть – это процесс покрытия тонкого стального листа погружением его в расплавленный металл или осаждением электролита для получения прочного, прочного металла, не вызывающего коррозии и нетоксичного.

Автомобили оцинкованы?

Большая часть стали, используемой в современных автомобилях, является высококачественной, и они оцинкованы еще до того, как станут автомобилем. Предварительно не оцинкованные кузова покрывают погружением, чтобы обеспечить тщательное покрытие защитным цинком.

Как подготовить сталь к цинкованию?

Подготовка поверхности перед горячим цинкованием:первый химикат представляет собой ванну для обезжиривания, которая удаляет с металла органические загрязнения, такие как грязь, жир и масло. Следующим используемым химическим веществом является травильная кислота, которая удаляет прокатную окалину и ржавчину (оксиды) со стали.