Металл с уверенностью можно назвать скелетом современного мира, ведь он широко используется в различных отраслях – от строительства до электроники. Однако и у него есть свои слабые места, прежде всего коррозия. Бесспорно, прогресс не стоит на месте и сейчас существуют надежные способы защиты от негативного внешнего воздействия. Об одном таком методе – цинковании – и расскажут эксперты компании «УралКомплектМ».
Начнем с того, что же такое коррозия (или, по-простому, ржавчина). Причина ее появления – химическая реакция на границе среды и металла, зачастую – окисление (воздействие кислорода). Основная опасность коррозии – ее способность разъедать структуру металла, что сказывается на его прочности и долговечности. В итоге элемент из металла (например, свая) полностью разрушается. Поэтому ученые и практики потратили немало времени и сил, чтобы найти защитный состав, позволяющий сберечь металлические детали. И такой рецепт был найден – цинкование, которое уже на протяжении многих лет является одним из самых эффективных способов защиты от коррозии.
Цинкование (или оцинковка), как видно из названия, представляет собой нанесение тонкого слоя цинка на поверхность изделия из металла (например, стали). Почему именно цинк был выбран для защиты, а не другие подобные химические элементы? Во-первых, это довольно распространенный и не самый дорогой металл, дефицит которого вряд ли возникнет. Во-вторых, цинк не подвержен коррозии и обладает достаточной прочностью. В-третьих, цинк отличается высокой температурой плавления – примерно 420 градусов Цельсия, что существенно ниже аналогичного показателя для железа. В-четвертых, цинк обладает отрицательным электрическим потенциалом, благодаря чему при возникающих электрохимических реакциях выступит в роли анода, что защитит стальные элементы от электрохимической коррозии.
Перейдем к способам цинкования. Самый простой из них, известный уже на протяжении многих лет – горячее цинкование. В этом случае изделия из стали погружают в расплавленный цинк, а затем аккуратно вынимают обратно. В итоге на деталях образуется довольно плотный слой цинка (40-80 микрон), который отличается прочностью. Однако для появления равномерного слоя поверхность изделия должна быть очищена, а также офлюсована (покрыта специальным составом, защищающим от окисления до момента погружения в цинк). Кроме того, при таком способе сложно выполнить оцинковку изделий с резьбой: в этом случае может образоваться наплывы, что нежелательно для тех же винтов или болтов. Также не все детали могут быть оцинкованы подобным методом: свои ограничения накладывают размеры специальных ванн.
Такого недостатка лишено холодное цинкование. В этом случае на изделия при помощи пульверизатора наносятся электролитические растворы (цинкнол, цинотан, цинотерн). Подобный способ позволяет обеспечить надежное нанесение защитного состава, который отличается хорошей адгезией. Другое преимущество такого метода – простота: он не требует сложного оборудования и серьезных подготовительных работ, достаточно только очистить металл от загрязнений и поверхностной коррозии, выполнять такие работы можно и на открытом воздухе. Из недостатков стоит отметить не самый привлекательный внешний вид: изделие будет матово-серого цвета.
Внешнюю эстетичность обеспечивает следующий способ цинкования – гальванический. В этом случае через ванну с электролитом проводится электрический ток, анодом служат цинковые пластины, а в роли катода выступают изделия из стали. Цинк растворяется в электролите под воздействием электрического тока, в результате чего его ионы оседают на элементе. Образовавшаяся пленка помимо внешнего вида отличается равномерной толщиной. Однако получившееся покрытие – довольно тонкое (всего от 4 до 20 микрон) и склонно к истиранию. Но самый серьезный риск – вероятное получение “водородной хрупкости”, то есть снижения прочности из-за взаимодействия с водородом в ходе процесса оцинковки.
Чтобы избежать подобного эффекта, можно воспользоваться термодиффузным цинкованием. Оно базируется на эффекте диффузии, то есть проникновения одного химического элемента в другой. Это относится и к цинку, который может проникать в поверхностные слои того же железа, образуя сплав. Подобный процесс обеспечивается высокой температурой (от 300 до 400 градусов Цельсия) и наличием электрического потенциала, а также пониженным давлением (0,1 атмосферы) в специальном вращающемся контейнере, где и происходит диффузия. В итоге получается очень прочное покрытие, устойчивое к коррозии.
В последние годы популярность получил новый способ – газотермическая оцинковка. Тонкая проволока из цинка подается к специальной горелке, плавится и затем оседает на изделии. В целом это похоже на горячее цинкование, однако есть и одно существенное отличие – при газо-термической оцинковке получается пористое покрытие, которое требует дополнительной окраски. Это, пожалуй, единственный минус такого покрытия. Зато оно отличается хорошей адгезией и высокой прочностью.
Итак, мы убедились, что цинкование представляет собой эффективный способ защиты металла от коррозии. При этом прогресс не стоит на месте и методы цинкования регулярно совершенствуются.
