Galvanizace kovů, technologie, druhy, postup

Škody způsobené korozí kovů v průmyslových zemích dosahují 5 % národního důchodu. K ochraně kovových dílů před korozí po dlouhou dobu (minimálně 25 let) se používají nátěry s vysokým podílem zinku. Typickými aplikačními metodami jsou galvanizace nebo žárové zinkování. Ale ne vždy jsou ziskové a někdy nejsou vůbec proveditelné.

Žárové zinkování probíhá ve speciální dílně, kde jsou přivezené díly ponořeny do lázní roztaveného zinku zahřátého na 460°C (40°C nad jeho bod tání). Ne každý design nebo výrobek se do těchto van hodí; ale ne každý se dá rozebrat a pak zase složit. I když se to všechno podaří překonat, bude to vyžadovat další výdaje. Navíc: některé kovy a oceli se znatelně roztahují při teplotách, které způsobí deformaci a poškození výrobku namísto jeho ochrany.

Kompozice pro zinkování za studena, jak název napovídá, nevyžadují ohřev kovů a jsou vhodné pro ochranu konstrukcí a výrobků jakékoli velikosti. Navíc je lze aplikovat přímo na místě, kde se nacházejí – což je zvláště důležité, když konstrukce nelze demontovat nebo je demontáž nákladná. To je důvod, proč galvanizace za studena doplnila tradiční metody a poskytla stejné ochranné účinky dostupnějším, pohodlnějším a levnějším způsobem.

Jak tedy tato metoda funguje a proč je tak dobrá v ochraně proti korozi?

Studené zinkování: definice a princip činnosti

Galvanizace za studena je aplikace ochranné kompozice s obsahem zinku vyšším než 95 %. Kompozice se nanášejí na připravený kovový povrch jako běžné barvy (štětcem, válečkem, stříkací pistolí) přímo v místě produktu. Tvoří odolný povlak, který chrání před korozí a některými dalšími škodlivými jevy; například změny teploty nebo pronikání chemikálií. Metoda je snadno použitelná, ale není o nic méně účinná než jiné, obtížně implementovatelné metody ochrany.

Proč je zinek ve formulacích?

Skutečně: čistý zinek je stříbřitě bílý kov, za normálních podmínek dosti křehký. Jak může něco chránit? A je to pravda: kompozice pro galvanizaci za studena obsahují nejen zinek, ale mají vysoký obsah (od 94%) a čistotu (ne více než 1–2% nečistot, mezi nimiž by neměly být žádné kovy).

Aplikace takové kompozice na jiný kov však ve skutečnosti chrání před korozí, a to dvěma způsoby najednou:

— Při reakci zinku se vzduchem vzniká na jeho povrchu oxid, reaguje-li s vodou, tvoří hydroxid. Tento tenký, ale odolný film zabraňuje dalšímu rozvoji oxidace hlouběji do podkladového kovu. (Rez netvoří na povrchu železa souvislý film: mezi jednotlivými krystaly hydratovaného oxidu železitého jsou velké mezery, díky nimž je železo náchylné k postupné korozi.) Za normálních podmínek tato metoda neumožňuje přístup kyslíku a vlhkosti. proniknout do kompozice, proto se nazývá pasivní nebo bariérová . I v mírně kyselém prostředí je zpomalena koroze čistého zinku díky vysoké hodnotě přepětí vývoje vodíku na zinku (~1 V). Když však zinek obsahuje setiny procenta kovových nečistot, které mají nižší přepětí (například měď a železo – 0,6 a 0,5 V), rychlost interakce zinku s kyselinami se stonásobně zvýší; proto musí být ve formulacích velmi čistý.

— Elektrochemický potenciál zinku je znatelně nižší než u železa (–760 a –440 mV). Proto se při vytváření páru železo stává katodou a zinek hraje roli anody: vzdává se elektronů a reaguje jako první, čímž chrání železo. Pasivace oceli nastává v důsledku alkalizace: ionty zinku se vzdaly elektronů a staly se aktivnějšími, reagují s oxidem uhličitým ze vzduchu a vytvářejí hustou vrstvu nerozpustného uhličitanu zinečnatého. „Hojí“ defekty povlaku, brzdí další rozvoj koroze a zabraňuje jejímu dalšímu vzniku. Tato metoda se nazývá aktivní nebo katodická.

Po určitou dobu po aplikaci (v závislosti na provozních podmínkách) má povlak stále porézní strukturu a umožňuje průchod kyslíku do železa. Během této doby povlak chrání železo aktivním, katodickým způsobem (což je typičtější pro žárové zinkování, kde zinek okamžitě vytvoří souvislý povlak odolný proti vlhkosti). Poté se struktura povlaku zhutní a přestane propouštět vlhkost a vzduch. Od tohoto okamžiku je aktivována pasivní bariérová ochrana. Pokud je však narušena celistvost povlaku (objeví se vady, škrábance, praskliny), aktivní ochrana bude opět fungovat.

V čem jsou kompozice pro zinkování za studena lepší než běžné barvy a barvy obsahující zinek?

Běžné barvy neobsahují zinek. Hliník a cín také poskytují podobné ochranné vlastnosti; ale jejich trvanlivost je nižší než u zinku a jejich cena je vyšší. Proto je zinek optimální v kompozicích pro zinkování za studena.

Ne každá barva obsahující zinek je však vhodná pro ochranu proti korozi. Někteří nebudou schopni zaručit ani jeden způsob ochrany.

Podle normy ISO 3549 (DIN 55969) složením pro zinkování za studena není barva, ale zinek s přídavkem polymerů a pojiv, poskytující aktivní elektrochemickou ochranu po celém povrchu (širokorozsáhlý a volný přenos elektronů mezi částicemi zinku uvnitř povlaku a od částic zinku k povrchu oceli). Aby k tomu došlo, musí obsahovat alespoň 94 % zinku a jeho čistota by měla dosahovat 100 %.

Kromě toho by částice zinku v tomto složení neměly být větší než 12–15 mikronů, nebo ještě lépe 3–5 mikronů. Druhá možnost (mikronizovaný prášek nebo prach) umožňuje 88 % zinku, pomáhá zvýšit přilnavost (usnadněním interdifúzní interakce zinku a železa) a elasticitu, snižuje poréznost povlaku a získává hladší povrch.

Pokud barva takové parametry nemá, pak se nejedná o kompozici pro zinkování za studena. Zinek v nich přítomný působí jako speciální (včetně barvotvorného) pigmentu, který svou oxidací a „ucpáváním pórů“ v hlavní vrstvě laku zesiluje pouze bariérovou (filmovou) ochranu.

Výhody a výzvy studeného zinkování

Studené zinkování má ve srovnání s jinými metodami řadu nepopiratelných výhod:

• Neexistují žádná omezení velikosti produktu;
• Výrobky a konstrukce není nutné rozebírat a přepravovat na místo zpracování;
• Po potažení je možné svařování;
• Hotové svary můžete zinkovat;
• Poškozenou oblast můžete rychle galvanizovat;
• Použitelné v rozsahu od –20 do +40 °C;
• Vytvořený ochranný povlak je elastický: nepraská a nedeformuje se ani pod vlivem vysokých nebo nízkých teplot;
• Vysoká přilnavost (1 bod: ne více než 5 % odlupování z celkové plochy nátěru) s kovovým povrchem as konečnými nátěry (laky a barvy);
• Použití metody vlastními silami: bez zapojení specialistů as dostupnými nástroji (štětec, váleček, rozprašovač, ponoření do vany);
• Cena je znatelně nižší a úspora (provozní návratnost) větší.

Metoda má také potíže, které jsou nevýhodou výhod:

• Je nutná pečlivá příprava povrchu;
• Je nutné přísně dodržovat technologický postup;
• Je obtížné zakrýt vnitřní dutiny a těžko dostupná místa.

Pro vysokou přilnavost a dodatečnou trvanlivost nátěru je nutná pečlivá příprava povrchu. Všechny metody vyžadují dodržování technického procesu: pouze vysoce kvalitní práce zaručuje dlouhou a spolehlivou ochranu. A k ošetření vnitřních dutin a těžko dostupných míst výrobků se začaly vyrábět kompozice pro zinkování za studena ve formě sprejů a byly používány speciální nástavce pro stříkací pistole.

Vzhledem ke své kompatibilitě se svařováním, mobilitě technologického procesu a schopnosti zpracovávat konstrukce libovolné velikosti se zinkování za studena používá k ochraně mostů a viaduktů, nádrží, přístavních a hydraulických konstrukcí, sloupů elektrického vedení a osvětlení, komůrkových stožárů, silnic svodidla, stavební kování, sestavy a díly karoserií a vlaků, potrubí, průmyslová zařízení, stavební kovové konstrukce, ploty, brány, střešní krytiny a drobné kovové výrobky.

Způsob aplikace směsí pro zinkování za studena

Technologický proces studeného zinkování je natolik jednoduchý, že jej ve většině případů zvládnete sami – bez zapojení specialistů.

— Příprava povrchu: odstranění starých nátěrů, čištění, odmaštění. Pro lepší přilnavost je důležité povrch zdrsnit pískováním nebo kovovými kartáči.

— Příprava kompozice: rozmixujte vrtačkou s nástavcem nebo mixérem do hladka.

— Nanášení materiálu: štětcem, válečkem, stříkací pistolí nebo máčením v lázni.

— Naneste požadovaný počet vrstev a schnutí vrstvy po vrstvě od 10 do 40 minut.

— Kontrola kvality nátěru: neměl by mít průchozí póry, bubliny nebo viditelné poškození.

— Konečné vytvrzení před uvedením do provozu.

Přehled kompozic pro zinkování za studena

V oblasti protikorozní ochrany již byly rozpoznány všechny výhody metody studeného zinkování. Proto vám nabízíme naše produkty:

AKTERM Zinek – složení pro zinkování za studena

Složení studené zinkování, jehož základem je 96% zinek.

• Má elektrochemickou ochranu kovů a pasivní ochranný účinek.
• Porovnejme ochranné vlastnosti s metodami žárového a galvanického zinkování.
• Vhodné pro povrchy venku nebo uvnitř větraných prostor.
• Lze aplikovat na tenký kov.
• Rychle schne.
• Nepraská.
• Životnost – až 40 roky.

AKTERM Zinc PRO – Zinko-epoxidový základní nátěr

Zinkový základní nátěr AKTERM Zinc Pro je dvousložkový nátěrový a lakový materiál ve formě suspenze mikronizovaného zinkového prachu v epoxidovém filmotvorném činidle a amid-aminovém tvrdidle.

• Kombinuje aktivní (katodovou) a pasivní (filmovou) ochranu.
• Poskytne spolehlivou ochranu konstrukcí venku v podmínkách vysoké vlhkosti, ve slané a mořské vodě, v přítomnosti alkálií a paliv a maziv.
• Lesklá povrchová úprava odolná proti chemikáliím a nárazům.
• Účinně chrání lodě, pobřežní stavby, mosty, elektrárny, kolejová vozidla, zařízení ropných rafinérií a celulózek a papírenských závodů.
• Životnost – až 25 roky.

Dnes bylo vytvořeno velké množství metod ochrany proti korozi. Jejich cílem je zajistit, aby se pomocí speciálních roztoků nebo látek na povrchu kovových výrobků objevil tenký ochranný film, který zabraňuje kyslíku a produktům přítomným v agresivním prostředí dostat se ke kovu. Galvanizace kovových povrchů je jednou z nejúčinnějších metod prevence vzniku korozivního plaku.

Proces galvanizace kovů

Galvanizace kovů je postup nanášení tenké vrstvy zinku na povrch kovového výrobku. Tento kov je vynikající pro vytváření řešení, která jsou určena k ochraně proti korozi. Patří do kategorie odolných vůči vlivu agresivního prostředí. Tento způsob ochrany kovových povrchů před usazeninami rzi dodává ošetřenému povrchu:

• pevnost a tvrdost,
• odolnost vůči změnám teploty,
• odolnost vůči vlivům agresivního prostředí,
• delší životnost,
• schopnost nepodléhat oxidaci.

Cena galvanizace kovu

Poznámka: Galvanizace kovových povrchů je levný postup. Cena pozinkování se u nás odvíjí od jeho druhu a množství zpracovávaného materiálu. Průměrná cena je od 16000 30000 rublů za pět tun. Tato částka může dosáhnout XNUMX XNUMX rublů.

Dnes je galvanizace poměrně oblíbeným postupem. Jeho působení je založeno na skutečnosti, že se na povrchu kovu pod vlivem slitiny zinku objeví tenký film, který celý povrch pokrývá. Zabraňuje tvorbě koroze na kovu, která ničí strukturu kovu a činí kovové výrobky nepoužitelnými.

Působením kyslíku a kapalných látek vzniká na povrchu kovu korozivní film. Kov se stává poréznějším a kyslík proniká do jeho hlubších vrstev, což vede k růstu koroze. Na povrchu žehličky se objevuje povlak rzi, díky čemuž je kovová konstrukce náchylnější k průchodu vzduchu. Oxidační proces probíhá po dlouhou dobu. Film ze slitiny zinku neumožňuje pronikání kyslíku do hlubokých vrstev kovů. Díky tomu se proces jejich oxidace stává nemožným.

Technologie galvanizace kovů

Technologie galvanizace kovů zahrnuje kompletní potažení všech typů kovových výrobků zinkovým filmem. Tento postup vyžaduje speciální vybavení vyrobené z materiálů, které odolají agresivnímu prostředí.

Galvanizace kovových povrchů se provádí v několika fázích:

V této fázi dochází k práci s materiálem. K tomu se nejprve odmastí a z povrchu se odstraní různé nečistoty. Poté se kov leptá pomocí kyselého prostředí. Nejčastěji používaným roztokem je kyselina sírová. V důsledku toho se na kovu objeví oxidový film. Je nezbytný pro nejlepší přilnavost zinku a zpracovávaného kovu. Poté se odstraní všechny zbytky kyselin a povrch se důkladně vysuší.

• Proces depozice slitiny zinku.

Tato fáze zahrnuje aplikaci zinkového filmu na vysušený kovový povrch. K tomu se zinek taví v lázni o teplotě minimálně 450 stupňů Celsia. Teprve poté se tam ponoří kovový výrobek, který je třeba zpracovat. Procedura trvá několik minut.

V této fázi se hotový produkt suší při teplotě místnosti.

V důsledku postupu se na kovovém povrchu vytvoří hustý film. Díky tomu je odolnější a tvrdší.

Galvanizace kovových výrobků se provádí ve specializovaných lázních. Musí být vybaveny zařízením pro připojení elektrického proudu v případě potřeby. Jejich objem se může lišit. Každá taková lázeň však může pojmout velké množství malých kovových výrobků pro zpracování.

Galvanizační vany se dělí na:

• malé stavby,
• středně velké konstrukce,
• velkorozměrové konstrukce.

Druhy zinkování kovů

V moderním světě se galvanizace používá k ošetření kovových povrchů. Slouží především k ochraně proti korozi. Různé kovy vyžadují různé metody tohoto procesu. To je způsobeno skutečností, že ne všechny kovy jsou schopny za určitých podmínek přilnout k zinku.

Hlavní metody galvanizace kovu jsou prezentovány následujícími způsoby:

Zinkování kovů za studena

Tato metoda se liší od všech ostatních tím, že nevyžaduje speciální lázeň. Roztok zinkové slitiny se nanáší stejným způsobem jako jakýkoli nátěr.

Žárové zinkování kovů

Tento postup zahrnuje spuštění kovového produktu do lázně ze slitiny zinku pro zpracování. Proces zinkování probíhá pod vlivem mírného tepla. To umožňuje rovnoměrnější aplikaci roztoku na povrch.

Galvanické zinkování kovů

Tato metoda se vyznačuje tím, že celý postup probíhá pod vlivem elektrického proudu. Kov padá do roztoku elektrolytu a je připojen elektrický proud, který dodává malé napětí.

Tepelné difúzní zinkování kovů

Spočívá v nanesení slitiny zinku libovolné tloušťky na kovový povrch. Určuje si to zákazník. Pro postup se používají speciální nádoby.

Tabulka 1. Srovnání zinku s ostatními kovy.

Teplota tání 650 °C. Hliník je odolný vůči atmosférické korozi v důsledku tvorby hustého oxidového filmu na jeho povrchu. Nejdůležitější vlastností hliníku je jeho nízká hustota – 2,7 g/cm3 oproti 7,8 g/cm3 u železa a 8,94 g/cm3 u mědi. Má dobrou tepelnou a elektrickou vodivost. Dobře se ovládá pod tlakem.

Používá se v elektrotechnickém průmyslu pro výrobu proudových vodičů, v potravinářském a chemickém průmyslu. Používá se jako odkysličovadlo při výrobě oceli, pro hliníkování dílů pro zvýšení jejich tepelné odolnosti. V čisté formě se používá jen zřídka kvůli nízké pevnosti – 50 MPa.

lesklý neželezný kov s namodralým nádechem, podobný měrné hmotnosti jako železo. Je poměrně tvrdý (o jeden méně než diamant), ale křehký.

Je poměrně tvrdý, ale přesto křehký. Teplota tání 1910 °C. Odolný vůči oxidaci v atmosféře a vodě. Kyselina dusičná ho nerozpouští. Postupně se rozpouští v roztocích kyseliny chlorovodíkové a sírové, aktivněji však v silné kyselině chlorovodíkové. Chrom je poměrně odolný proti oděru.

Ve své čisté formě je chrom široce používán pro dekorativní a antikorozní nátěry jiných kovů. V průmyslu je chrom široce používán pro výrobu vysoce pevných legovaných chromových ocelí.

červený kov, při rozbití růžový

má vysokou tažnost a odolnost proti korozi, vysokou elektrickou a tepelnou vodivost (100% čistá měď standard, poté 65% hliník, 17% železo), stejně jako odolnost proti atmosférické korozi

Umožňuje jeho použití jako střešního materiálu pro kritické budovy

lehký kov stříbřitě bílé barvy.

má vysoký bod tání, nízkou tepelnou vodivost a špatné vlastnosti proti tření, ale snadno se kuje a lisuje. Při zahřátí na 500 °C na vzduchu neoxiduje a při vyšších teplotách se na jeho povrchu vytvoří silný ochranný film.

Z titanu a jeho slitin se proto vyrábí potah nadzvukových letadel, kompresorů proudových motorů, v konstrukci turba – lopaty a turbínové kotouče atd. Z plechového titanu je možné vyrobit (svařováním argonem) lehké tlumiče pro automobily, které nezreziví a nevyhoří.