Холодное цинкование металла

Холодное цинкование металла – это относительно дешевая и очень действенная технология защиты конструкционных материалов от коррозии. Причем срок службы такого покрытия доходит до 25-30 лет, а способ нанесения сходен с тривиальным окрашиванием поверхностей. И в данной статье мы разберем эту технологию  антикоррозийной защиты во всех подробностях.

Коррозия металла – что это такое?

Коррозия – это естественная реакция металла на контакт с кислородом, который содержится в атмосфере или воде. То есть перед нами классическое окисление, трансформирующее поверхностные слои металла в его же оксиды – ржавчину.

Но оксиды различных металлов обладают совершенно непохожими свойствами. Например, оксид железа («классическая» ржавчина) несет только деструктивные последствия, нивелируя и поверхностную прочность, и саму целостность металлоконструкции. В свою очередь, оксиды алюминия и цинка приносят только пользу, образуя на поверхности данных металлов тонкую и прочную пленку, защищающую и от дальнейшего (глубинного) окисления, и от прочих «неприятностей».

Именно поэтому цинк, алюминий, титан, хром и ряд других металлов считаются «нержавеющими». То есть тонкая оксидная пленка, появляющаяся после контакта «чистого» вещества из этой группы с кислородом, способна защитить металл от дальнейшей коррозии.

Причем подобное качество можно трансплантировать и «черным» металлам – чугунам и сталям. Для этого нужно либо «подмешать» некоторую долю стойкого к коррозии вещества в плавящийся «черный» металл (так получают знаменитую «нержавейку», добавляя в железоуглеродистый сплав 20-25 процентов хрома), либо «покрыть» ржавеющий материал слоем цинка или хрома.

Холодное цинкование металлоконструкций – нюансы процесса

Существует около шести технологических процессов, итогом которых будет образование на поверхности «черной» металлоконструкции антикоррозийного барьера, создаваемого на базе цинка. Причем холодное цинкование – это наименее энергозатратный и наиболее дешевый способ защитить металл от ржавления.

Ведь холодная обработка – это, по большому счету, обычное окрашивание металла, проводимое несколько необычными составами, содержащими цинк и летучую связку.

Причем благодаря необычным свойствам «красящего» состава пористое  защитное покрытие, со временем, трансформируется в непроницаемый барьер, защищающий железо от большинства угроз извне. Ведь после нанесения современные составы не только закрепляются на поверхности черного металла, но и образуют электрохимическую пару «железо-цинк», уплотняющую структуру покрытия.

В итоге современные составы обеспечивают технологии холодной обработки самую высокую результативность, сравнимую с электрохимическим или горячим оцинкованием  металлоконструкции.

Технология холодного цинкования – описание методики

Процесс холодной оцинковки реализуется следующим образом:

• Поверхность металла обезжиривается и очищается от ржавчины пескоструйной машиной. А острые кромки – скругляются.
• ЦНК — цинконаполненная краска – наносится на очищенную поверхность из пульверизатора. Впрочем, возможно и обычное окрашивание – валиком или кистью.
• Распределенное по поверхности металла покрытие принимает форму пористой мембраны. Поэтому после контакта обработанной поверхности с водой, цинк и железо вступают в контролируемую электрохимическую реакцию.
• В процессе электрохимической реакции поры покрытия заполняются солями и оксидами цинка, генерируемого из нанесенной на металл краски. Причем продукты электрохимической реакции заполняют все пустоты (поры) в покрытии.
• После завершения электрохимической реакции пористое покрытие трансформируется в надежный щит, защищающий основной металл от контакта с кислородом и водой.

https://www.youtube.com/watch?v=PmXluqlf_Z4

Причем современные протекторы содержат не менее 94 процентов чистого цинка. Иначе электрохимическая реакция попросту не «стартует». И антикоррозийный протектор останется обычным лакокрасочным покрытием.

Поэтому при покупке  краски для холодного цинкования нужно обратить внимание на плотность продаваемого состава – литр краски-протектора весит не менее 2,2-2,8 килограмма (из-за высокого содержания металла). Обычная краска имеет меньшую плотность – литр стандартного ЛКП весит не более 1-1,8 килограмма.

Преимущества  технологии холодного цинкования и ее недостатки

Описанный выше способ формирования стойкого к коррозии покрытия помимо  дешевизны и скорости реализации обладает целым рядом «вторичных» достоинств, а именно:

• Совместимостью с любыми габаритами металлоконструкции.  То есть холодный метод цинкования можно применять без ограничения по размерам обрабатываемой детали. А вот горячее цинкование возможно лишь в том случае, если металлоконструкция поместится в ванну с расплавленным цинком.
• Мобильностью техпроцесса — защитный слой можно обустроить не только в цеху, но и «по месту», покрыв краской-протектором даже готовую металлоконструкцию.
• Совместимостью со сварочными технологиями – краску протектор можно наносить и на свариваемые заготовки и на сам шов.

Кроме того, протектор обладает высокой адгезией и после завершения электрохимической реакции на «цинковый» барьер можно нанести любое ЛКП.

Ну а серьезный недостаток у такой технологии только один: покрытие легко разрушается под действием даже небольшой механической нагрузки. Кроме того, целостность покрытия может нарушить и линейная деформация, спровоцированная заметными нагрузками. Проще говоря: «холодно» оцинкованный лист достаточно сильно согнуть и на линии деформации покрытия уже не будет.

Какие составы для холодного цинкования применяются сегодня?

Современные краски-протекторы можно использовать и в процессе формирования пленочного покрытия, и во время его реставрации. Причем на рынке «антикоррозийных» и реставрационных используются как импортные составы, так и неплохие отечественные аналоги. Впрочем,  далее по тексту мы рассмотрим несколько образцов только отечественных протекторов. Ведь с учетом колебаний валютного курса российские составы обойдутся дешевле импортных протекторов.

Состав для холодного цинкования Гальванол

Этот протектор разрабатывался российским НПЦ «Антикоррозионная Защита», выпускающем помимо «Гальванола» еще один интересный продукт – «Алинол» — защитное ЛКП на базе алюминиевой пудры.

При этом оба продукта российской компании можно использовать даже без предварительной очистки металлоконструкции от ржавчины. А уровень влажности воздуха во время окрашивания может быть любым. Словом, «Гальванол» можно использовать везде и практически в любую погоду (рекомендуемый температурный режим – от -30 до 80 градусов Цельсия).

Ну а после нанесения покрытие «Гальванол» может выдержать температурные колебания в диапазоне от -60 до 150 °С. Причем готовое покрытие, перешедшее в фазу монолитного барьера, выдерживает не только высокие температуры, но и воздействие крайне агрессивных сред, к которым можно отнести морскую воду, соли металлов, спирты и  слабые кислоты.

Поэтому «Гальванол» рекомендован к применению и в нефтегазовом секторе, и в автомобилестроении, и в судостроении. А в производстве металлоконструкций этот состав могут потеснить лишь немногие конкуренты. Ведь «Гальванол» соответствует всем требованиям, которые предъявляет к антикоррозийному покрытию ГОСТ 15150-69.

Физически «Гальванол» представляет собой жидкий состав, в который входит электролитический цинк и малая доля летучего связующего вещества. Поэтому данный протектор поставляется в герметичных емкостях и не имеет верхнего предела сроков хранения.

Нанесение состава «Гальванол» возможно как с помощью распылителя (рекомендуемый вариант), так и посредством кисти или валика. Протектор наносится на защищаемую поверхность в один-два слоя, распыляемых из 2-миллиметровой дюзы пульверизатора под давлением 3 атмосферы.

После нанесения покрытие высыхает за  10-50 минут. Причем время «застывания» зависит от внешней температуры. Так, при -30 °С «Гальванол» высыхает около часа, а при 50-60 °С – за 10-15 минут. Поэтому послу окрашивания это протектор подсушивают с помощью строительного фена.

В завершение стоит отметить высокую совместимость данного состава с полимерными, каучуковыми, эпоксидными и прочими красящими или грунтующими составами.

Стоимость покрытия «Гальванол» зависит от расфасовки – 40-килограммовая банка стоит около 14 000 рублей, а аэрозольный баллончик на 500 грамм – 430 рублей.

Цинконол — холодное цинкование металла полимерной грунтовкой

Протектор Цинконол – это полиуретановая грунтовка, содержащая не менее 94 процентов электролитического цинка (в порошке). Причем после нанесения эта грунтовка твердеет на воздухе, превращаясь в сплошную корку, защищающую металл от возможного контакта с влагой и кислородом.

Состав «Цинконол» можно использовать и в виде самостоятельного протектора и в паре с защитными эмалями, повышающими прочностные характеристики антикоррозийного протектора в агрессивных условиях. Но даже без дополнительных защитных составов протектор «Цинконол» гарантирует сохранность металлоконструкции, приобретающей (после обработки) устойчивость к атмосферному кислороду, парам кислот, щелочам, нефтепродуктам, морской и пресной воде, а равно и к высоким температурам.

В итоге полимерная грунтовка «Цинконол» может использоваться в любых климатических условия. Причем сфера применения этого протектора самая широкая: от судостроения до возведения резервуарных металлоконструкций в сельском хозяйстве.

Технология нанесения состава «Цинконол» предполагает обязательную очистку грунтуемой поверхности от грязи, ржавчины и жира. Причем производитель грунтовки рекомендует использовать пескоструйную обработку с последующим обезжириванием растворителем.

Нанесение состава осуществляется с помощью пульверизатора. Причем отстоявшуюся грунтовку принято разводить смесью, состоящей из осушенного сольвента (3/4 от общего объема) и пропиленметилацетата (1/4 от общего объема).

Грунтовка наносится в сухое и теплое время года — температура не может быть менее 5 градусов Цельсия, а дождь ил снег – исключаются абсолютно. При этом защищаемая  металлоконструкция грунтуется 2-3 слоями, высушиваемыми в течение 60 минут.

Рекомендуемый расход материала килограмм на 4-5 квадратных метров площади внешней или внутренней поверхности защищаемой металлоконструкции. Цена 12-килограммовой банки состава «Цинконол» – 5000-5500 рублей.