Цинковые покрытия

Цинковые противокоррозионные покрытия нашли наибольшее применение среди металлических покрытий в связи с довольно высокими защитными свойствами цинка в нейтральных и слабощелочных средах, а также вследствие относительной простоты и невысокой стоимости его нанесения. Цинк наносят на стальную поверхность конструкций, изделий и деталей электроосаждением, погружением в расплав, газотермическими методами (электродуговым и газопламенным распылением) и термодиффузионным методом.

Выбор того или иного метода нанесения определяется требованиями к защите, эксплуатационными факторами, условиями нанесения и экономическими аспектами.

Гальваническое цинковое покрытие получается электрокристаллизацией в ванне с раствором цинкового электролита, при этом его толщина не превышает 40-60 мкм. Этот метод обычно используется для геометрически простых и небольших деталей. Удобен для мелких деталей в барабанах или для непрерывного покрытия листов и проволоки.  Преимуществом электроосаждения является возможность нанесения заданной толщины слоев с высокой точностью. Недостатком является вредность и непривлекательность производства, необходимость устройства дорогостоящих очистных сооружений.

Горячее цинкование в расплаве применяется для получения толстых, более долговечных покрытий. Это наиболее распространенный метод – около 40% мирового производства цинка затрачивается на горячее цинкование для стальных конструкций и изделий. Сущность горячего способа состоит в том, что изделие, прошедшее ряд подготовительных операций, погружается в расплав цинка с температурой 450-460˚С.

Размер изделия, которое подвергается обработке, ограничивается размером ванны, однако техника двойного погружения (сначала одним концом, затем другим) позволяет обрабатывать изделия длиной до 30м.

Преимущество процесса распыления цинка состоит в том, что оборудование компактно, переносного типа и может быть использовано в любом месте на больших и малых конструкциях. Толщину можно регулировать в пределах от 50 до 500 мкм. Используются обычно методы электродугового или газопламенного распыления, при котором цинк в виде проволоки или порошка расплавляется под действием электрической дуги или пламени газовой горелки и с помощью сжатого воздуха напыляется на поверхность защищаемой конструкции. Защищаемая поверхность перед нанесением должна быть очищена путем абразивной обработки и обдувки чистым сжатым воздухом. Процесс неудобен для окраски внутренних полостей или изделий сложной формы. Они получаются пористыми, но при необходимости поры могут заполняться различными пропитками или нанесением поверх цинка лаков и красок.

Термодиффузионные покрытия получаются в результате контакта при температуре 350-400˚С защищаемого  изделия с шихтой, состоящей из смеси цинковой пыли с мелким песком или кремнеземом. Они отличаются равномерностью на изделиях сложной формы, поэтому предпочтительны в том случае, когда требуется определенный допуск по размеру или окраска полых деталей. Слои получаются твердые с высоким сопротивлением истиранию.
Имеются две основные причины широкого применения цинковых покрытий. Первая – высокая природная стойкость цинка в атмосферных условиях, и вторая – его анодное поведение по отношению к стали. Во втором случае цинк, находящийся на поверхности стали, растворяется, защищая при этом основной металл.

Скорость коррозии цинка в атмосфере зависит от ее агрессивности и составляет от 2 мкм/год для сельской местной до 10 мкм/год в морской и промышленной атмосфере. Цинковые покрытия проявляют высокие защитные свойства в морской воде, где скорость коррозии изменяется в диапазоне 10-25 мкм/год в зависимости от температуры, солености, различных загрязнений. Скорость коррозии резко возрастает при высоких скоростях потока, например, в трубопроводах. При скорости воды 3 м/с коррозионные потери могут составить до 50 мкм/год.

В таблице представлены данные по скорости коррозии в различных типах атмосферы.

Скорость коррозии и долговечность цинковых покрытий