ЦИНКОВАНИЕ
Нанесение на поверхность металлических (преим. стальных и чугунных) изделий слоя цинка. Потенциал цинка (— 0,76 в) электроотрицательнее потенциала железа (— 0,44 в), вследствие чего цинковые покрытия хорошо защищают железо и его сплавы от коррозии во влажной среде и в воде при т-ре до 60° С. Толщина цинковых покрытий чаще всего 20 -4- 40 Различают цинкование горячее (наиболее распространенное), электролитическое, металлизацией и диффузионное. Горячее Цинкование подразделяют на флюсовое (мокрое, сухое) и бесфлюсовое.
Мокрое флюсовое цинкование осуществляют после обезжиривания, травления и промывания изделий. По этому способу изделия погружают в ванну с расплавленным цинком (т-ра ~ 450° С) через слой флюса, состоящего из расплава солей ZnCl2 (> 70%) и NH4Cl (т-ра 300—350° С), в к-рый для активности добавляют гликокол, глицерин или др. пенообразующие вещества. По сухому способу изделия Перед нанесением покрытия обрабатывают в отдельной флюсовой ванне. Флюс представляет собой концентрированный водный раствор ZnCl2 и NH4Cl; после обработки в нем изделия сушат при т-ре 150—300° С. Чтобы повысить качество и улучшить внешний вид покрытия, в ванну с расплавом цинка вводят алюминий (ОД—0,3%).
Продолжительность флюсового Цинкования 0,1 — 5 мин, толщина покрытий 20—80 мкм. Флюсовым способом Ц. наносят покрытия на проволоку, трубы, сортовой прокат и тонкие стальные листы, г Перед бесфлюсовым цинкованием изделия подвергают окислительному нагреву до т-ры 470—480° С с образованием на поверхности тонкой окисной пленки, к-рая восстанавливается при последующем отжиге в среде водорода (до 75%) и азота с После отжига очищенные и охлажденные до т-ры 480— 520° С изделия погружают в цинковой расплав при т-ре 450° С.
Широкое применение получил безокислительный нагрев изделий в продуктах неполного сгорания при значительной разности т-р газовой среды (1100—1300° С) и нагреваемого металла (до 700° С). Скорость движения изделий до 3—4 м/сек, продолжительность нагрева 10—15 сек. Бесфлюсовым способом покрытия наносят на стальные полосы (толщиной 0,3— 4,0 мм), используя технологические агрегаты с совмещением термообработки холоднокатаной полосы, нанесения покрытия, а также термической, хим. и мех. обработки. Электролитическое цинкование осуществляют в ваннах с щелочными и кислыми электролитами. Для Цинкования изделий сложной формы применяют щелочно-цианис-тые электролиты, из к-рых получают плотные покрытия с весьма тонкой структурой.
Благодаря хорошей рассеивающей и кроющей способности электролитов покрытие отличается одинаковой толщиной. Состав электролита (в г/л): Zn(CN)2 — 60 ч- 90; NaCN — 20 — 40; NaOH — 50 ч-90; иногда добавляют NaF и свинцовые соли. Т-ра электролита 40—70° С, плотность тока до 10—12 а/дм2, выход по току на катоде до 95%. Для Ц. изделий несложной формы, стальных полос и проволоки применяют кислые электролиты (сульфатные, фтор-боратные, хлоридные и др.). Наибольшее распространение для Ц. изделий получили сульфатные электролиты состава (в г/л): ZnS04 X7Н20 — 200 — 400; NH4Cl 15-30; Al2(S04)3 X 18H20 -30 или NaC2H302 X 3H20 — ~15 с некоторыми добавками (глюкозы, крезола и др.). Для Ц. стальных полос применяют электролит состава (в г/л):ZnS04-7H20 — 400 — 600; Na2S04X10Н2О-60-80; Al2(SO4) Х 18H2O — ~30 с различи, добавками. Плотность тока 50 а/дм2 и более, т-ра электролита до 50° С. Электролитический метод эффективен для нанесения тонких покрытий (5—12 мкм), к-рые получаются равномерными и плотными.
При нанесении поверх слоя цинка полимерных материалов (лакокрасочных, пластмасс) покрытия отличаются достаточной коррозионной стойкостью в _ обычной и промышленной атмосфере. Металлизацию используют, если покрытие нужно нанести на изделие больших размеров и сложной формы, на сооружение или в процессе ремонтных работ. Цинк наносят спец. аппаратами — пистолетами с устройствами для расплавления (напр., газовой горелкой) и соплом для распыления металла. Наносят его слоями, доводя толщину покрытия до 200 мкм. Недостатком этого способа Ц. являются потери цинка от угара и разбрызгивания. Диффузионное Цинкование проводится при высокой т-ре (300—850° С) в основном в порошковых смесях парофазовым методом и в среде водорода или аммиака, а также вакуумным методом. 2 этой целью предварительно очищенные, обезжиренные, подвергнутые давлению, а иногда и флюсованию изделия помещают в муфели с диффузионной смесью из цинкового порошка или цинковой пыли (пусьеры) с примесью (0,5%) др. металлов. К цинковой пыли добавляют хлористый цинк (до 2%), хлористый аммоний или соляную к-ту. Во избежание прилипания цинка к стали в диффу-зионную смесь вводят (до 25%) инерт-ные материалы — окись алюминия, кварцевый песок и др.
При диффу-зионном Ц. на поверхности изделия образуется покрытие, состоящее не из металлического цинка (как при электролитическом осаждении и ме-таллизации), а их железоцинкового сплава, представляющего собой ряд интерметаллических соединений же-леза с цинком и твердые растворы железо цинк. Толщина диффузионного слоя, хим. состав и соотношение фаз зависят в основном от т-ры и продолжительности процесса. Так, при нагреве порошка в токе водорода в течение 5 ч и т-ре 380—480° С толщина слоя увеличивается от 50 до 250 мкм. При горячем Ц. в расплаве цинка покрытие на поверхности изделия состоит из промежуточного диффузионного слоя и слоя относительно чистого цинка, причем промежуточный слой формируется в соответствии с диаграммой состояния железо — цинк, согласно к-рой между железом и цинком последовательно образуются: альфа-фаза — твердый раствор цинка (5%) в железе; гамма-фаза (Fe3Zn10 или Fe6Zn2l); дельта (δ1)-фаза (FeZn7); дзета-фаза (FeZn13) и эта-фаза — тв. раствор железа (0,008%) в цинке . Толщина промеж, слоя и соотношение толщин слоев отдельных фаз зависят от хим. состава стали и цинкового расплава, т-ры ванны и продолжительности процесса. Поскольку промежуточный слой более хрупкий, чем цинковое покрытие, его толщину доводят до миним. значения введением в ванну алюминия (0,2%).
Оцинкованные стальные листы и полосы применяют в жилищном строительстве (напр., для кровли, водосточных труб, различных перекрытий), для изготовления резервуаров, контейнеров, баков и сосудов для масел и др. материалов, в произ-ве товаров широкого потребления (холодильников, стиральных машин и др.). Оцинкованные листы находят применение в произ-ве ж.-д. вагонов, автобусов, троллейбусов, легковых и грузовых автомобилей, вагонеток, кондиционеров и т. п. Оцинкованную проволоку применяют для изготовления канатов, бронированного кабеля, линий связи и т. д. Горячеоцинкованные вод о-и газопроводные трубы используют в жилищном и пром. строительстве, в с. х. и др. Оцинкованный сортовой прокат применяют при изготовлении различных конструкций.
Лит.: Виткин А. И., Тейндл И. И. Металлические покрытия листовой и полосовой стали.
Статья на тему Цинкование