Оцинкованная сталь: типы, применение и ключевые преимущества

Что такое оцинкованная сталь?

Оцинковка — производственный процесс, при котором на сталь или железо наносится покрытие из цинка для защиты и предотвращения ржавления. Существует несколько процессов оцинковки, но самый распространенный и используемый метод — горячая оцинковка (hot-dip galvanizing).

Оцинкованная сталь среди самых популярных типов стали благодаря своей длительной долговечности, сочетающей прочность и кузнечность стали с коррозионной защитой цинково-железного покрытия. Цинк защищает базовый металл, выступая барьером для коррозионных элементов, и жертвенная природа покрытия обеспечивает долговечный и высококачественный стальной продукт.

Эта универсальность делает её применимой к различным проектам и отраслям: сельское хозяйство, солнечная энергетика, автомобилестроение, строительство и др. Ниже мы даем подробное описание процесса оцинковки, различных методов, преимуществ и использования в этих отраслях.

Этапы процесса оцинковки:

• Сталь очищается в обезжиривающем растворе
• После очистки сталь décapée (пропускается) через ванну с разбавленной горячей серной кислотой
• Сталь затем флюсуется в водном растворе (обычно хлорид цинка-аммония)
• После флюса сталь оцинковывается путем погружения в ванну с расплавленным цинком
• После этого сталь инспектируют на однородность и полноту покрытия

Как оцинковывают сталь?

Существует несколько методов оцинковки металла. Наиболее распространенный — процесс горячей оцинковки. Этот метод создает красивый толстый слой цинка на базовом металле, делая его экстра-устойчивым к коррозии. В основном горячее погружение не жертвует структурной целостностью металла, но некоторые очень высокопрочные стали могут страдать от водородной хрупкости.

Сталь для кузовов автомобилей также оцинкована, но так как потом наносятся слои декоративной краски, используют другой процесс оцинковки. Это потому, что цинковый слой от горячего погружения слишком толстый и вызывает проблемы с адгезией краски.

Вместо этого автомобили используют процесс электрооцинковки. Раствор соли (физиологического раствора) и цинка помещается в ванну, и сталь или базовый металл погружается внутрь. Через ванну пропускают электрический ток, и цинк связывается с базовым металлом!

Специальная форма оцинковки, называемашераридизированием (Sherardizing), используется для создания цинкового покрытия на железе или медных изделиях. Создана металлургом Шерардом Осборном Купер-Коулсом и запатентована около 1900 года.

Металлические детали для оцинковки помещают в закрытый вращающийся барабан вместе с цинковым порошком и иногда наполнителем вроде песка. Барабан затем нагревают до 500 °C. При температурах выше 300 °C цинк превращается в пар, и этот пар проникает в металл, вращающийся внутри барабана.

Этот процесс также называют «сухой оцинковкой», потому что жидкости не используются.

Вероятно, так оцинкованы многие мелкие детали вокруг вашего дома, вроде саморезов, гайок и болтов. Этот процесс не использует водород, поэтому водородная хрупкость не может возникнуть при этом методе.

Каковы преимущества оцинкованной стали?

Многие отрасли используют оцинкованную сталь в первую очередь из-за широкого спектра преимуществ, включая:

• Низкая начальная стоимость по сравнению с большинством обработанных сталей. Кроме того, оцинкованная сталь сразу готова к использованию при поставке. Не требует дополнительной подготовки поверхности, инспекций, покраски/покрытий и т.д., экономя компании расходы.
• Долгий срок службы. При оцинковке промышленная сталь служит более 50 лет в средних условиях и более 20 лет при тяжелом воздействии воды. Обслуживание не требуется. Повышенная долговечность готового изделия также повышает его надежность.
• Жертвенный анод гарантирует, что любой поврежденный участок стали защищен окружающим цинковым покрытием. Неважно, полностью ли участок стали экспонирован; цинк все равно корродирует первым. Покрытие корродирует преференциально по отношению к стали, создавая жертвенную защиту поврежденных зон.
• Сопротивление ржавлению от цинкового покрытия. Железо в стали невероятно склонно к ржавлению, но добавление цинка действует как защитный буфер между сталью и любой влагой или кислородом. Оцинкованная сталь очень защитна, включая острые углы и впадины, которые не могли быть защищены другими покрытиями, делая её устойчивой к повреждениям.

Где используется оцинкованная сталь?

Оцинкованные металлы везде! Кузова автомобилей и многие велосипеды сделаны из оцинкованных металлов. Некоторые трубы для питьевой воды всё еще из оцинкованной стали. Холоднокатаный лист также часто оцинковывают. Гайки, болты, инструменты, проволока всех видов теперь оцинкованы, потому что процесс дешевый и повышает срок службы металла!

Оцинкованная сталь, в частности, часто используется в современных «стальных каркасных» зданиях. Также для создания конструкций: балконов, веранд, лестниц, лестниц, переходов и многого другого. Оцинкованный металл идеален, если ваш проект будет на улице после завершения. Заборы, крыши, открытые переходы — все отличные варианты для оцинкованного металла!

Ветро- и солнечная энергетика

Солнечные проекты должны иметь непрерывный рабочий процесс после установки, и любые ремонты/обслуживание приводят к прерыванию сервиса (т.е. потере выручки). Поэтому горячеоцинкованные стали популярны в солнечных проектах для коррозионной защиты.

Также популярны за «экологическую» дружественность, потому что не производят выбросов и обеспечивают десятилетия без обслуживания. Например, часто используются в сельском хозяйстве, потому что оборудование подвержено легкой коррозии, создавая спрос на более жесткое, устойчивое оборудование.

Горячеоцинкованная сталь обеспечивает коррозионную защиту, которая может длиться десятилетиями, даже в суровой среде сельского хозяйства.

Автомобильная промышленность

Хотя до 1980-х использовалась только в люксовых моделях, использование цинкпокрытых кузовов для автомобилей теперь норма в автопроизводстве. «Body-in-white» (кузов в белом) автомобиля составляет около 80% кузова, все из оцинкованной стали.

Сопротивление ржавлению оцинкованной стали также хороший маркетинговый инструмент для автопрома, потому что может давать «антикоррозийные гарантии» клиентам.

Строительная промышленность

Будь то жилое или коммерческое, долговечность оцинкованной стали сделала её популярной более столетия в строительстве. Также выбирают за эстетику: «блеск», который дает оцинкованная сталь, придает современное ощущение и популярен в современных архитектурных дизайнах.

Также используется не только для крупных конструктивных элементов, но и для заборов, водостоек, перил, труб, столбов и многого другого.

Телекоммуникационная промышленность

Телефонные линии — не легкая работа по обслуживанию; они высоки и часто труднодоступны. Горячеоцинкованную сталь можно использовать на телефонной проводке и оборудовании, что снижает риск повреждений и необходимость обслуживания вообще.

Какие металлы можно оцинковать?

Железо и сталь — два самых распространенных типа металлов, которые оцинковывают. Однако они не единственные металлы, способные получить это покрытие.

Большинство черных металлов можно оцинковать, в то время как большинство неметаллов (нечерных) не могут быть оцинкованы. Если вы не уверены, ферристый металл или нет, магнит поможет. Если магнит притягивается — ферристый металл. Если не притягивается — неметалл (неферристый).

Каковы преимущества оцинкованного металла?

Оцинковка в основном выполняется для предотвращения ржавления или коррозии основного металла. Когда слой цинка добавляется на лист металла, сам цинк будет ржаветь или корродировать. Хотя это может звучать негативно, это на самом деле позитивно.

Поскольку цинк ржавеет или корродирует, он предотвращает или замедляет ржавление или коррозию более дорогого и жизненно важного металла. Это помогает защитить ваш более важный источник металла от повреждающих эффектов ржавления и коррозии.

Помощь в замедлении или защите от ржавления и коррозии может продлить срок службы вашего металла и уменьшить объем необходимого обслуживания.

Другое главное преимущество оцинкованного металла — цинковое покрытие долговечно. Можно купить много продуктов и герметиков для защиты металла от ржавления и коррозии. Многие из этих покрытий стираются за пару лет из-за воздействия погоды. Цинк может длиться до 50 лет, что избавляет от необходимости снова покрывать металл в будущем.

Есть ли недостатки у оцинкованного металла?

Один из крупнейших недостатков оцинкованного металла — процесс оцинковки помогает скрывать дефекты, изъяны и проблемы с металлом. Таким образом, вы можете пропустить проблемы с металлом, требующие немедленного ремонта или обслуживания.

Другой недостаток — покрытие не всегда гладкое. Когда используется внутри труб, это может приводить к застреванию предметов на шершавой поверхности, что ведет к засорам и препятствиям внутри трубы.

Оцинкованная сталь против нержавеющей стали: что лучше выбрать?

Оцинкованная сталь стоит почти столько же, сколько необработанная конструкционная сталь. Нержавеющая сталь стоит в 4–5 раз дороже оцинкованной и необработанной конструкционной стали. Ниобиевые сплавы еще дороже.

Оцинкованная сталь покрыта тонким слоем цинка, защищающим от коррозии. Обычно используется в гвоздях, винтах, болтах, гайках и других крепежах. Оцинкованная сталь обычно хорошо выдерживает воздействие воды, пока это не соленая вода.

Нержавеющая сталь, с другой стороны, получается добавлением хрома в расплавленную сталь. Благодаря прочности и сопротивлению ржавлению, нержавейка — основной металл в строительстве. Нержавейка не боится воды, даже соленой, поэтому отлична для морских сред.

Стоит избегать нержавейки, если есть шанс, что две детали могут соприкоснуться. Трение может стереть покрытия и заставить две детали свариться вместе. И не используйте нержавейку около бассейнов или мест с воздействием хлора. Хлор деградирует покрытие металла и вызывает ржавление.

Какой вид стали выдерживает лучше?

Изучая характеристики этих двух типов стали, видите, что они очень различаются. Оба типа применимы к огромному спектру продуктов, но один всегда будет лучшим выбором.

Есть ситуации, когда нужно избегать нержавейки. Этот продукт выдерживает соленую воду, но быстро деградирует при воздействии хлорированной воды. Также нужно избегать конструкций, где две нержавеющие детали создают трение друг о друга. Они могут свариться вместе.

Настолько хороша оцинкованная сталь, есть ситуации, когда её выбор требует дополнительных соображений. Обычно сталь должна сваркиваться до оцинковки, а не после. Сварка стали после оцинковки сжигает защитный слой цинка в шве. Может понадобиться оцинковать оцинкованную сталь после сварки для защиты стыка.

Если вы строите ракету, которая отправит Космические силы на Марс, вам, вероятно, понадобится нержавеющая сталь. Также нужна нержавейка для контракта на строительство океанической подводной лодки. Но для большинства наземных применений стали на суше вашим самым экономичным выбором, с точки зрения затрат на материалы, труд и срок службы проекта, будет оцинкованная сталь.