Сегодня многие металлоконструкции и другие металлические изделия создаются из простых марок углеродистой стали и чугуна. Ведь так дешевле, проще, а иногда и технологически целесообразней.
У конструкций и изделий из углеродосодержащего железа есть один существенный недостаток. Такой металл весьма быстро ржавеет и приходит в негодность. Для защиты металла от ржавчины существует множество способов, одним из которых является цинкование. Обзор расскажет о том, как восстановить цинковый слой.
Цинкование черных металлов на промышленной основе практикуется с середины XIX века. Изначально оцинковка использовалась в судостроении. Цинком покрывалось днище корабля, что позволяло создать эффект катодной защиты.
Но даже оцинкованные металлоизделия со временем приходят в негодность. Износ цинкового защитного слоя происходит под действием как механического износа, так и многих других факторов. Рано или поздно цинковое покрытие нужно будет восстанавливать.
Методы восстановления оцинковки
Чаще всего при создании защитного слоя используется термодиффузионное цинкование. Поверхность углеродистой стали или чугуна насыщается цинком при условии повышенной температуры, около 480 С. Это так называемый метод горячего цинкования.
Температура плавления цинка составляет 419,5 С.
Как понятно, в рамках восстановления цинковой защиты горячий метод использовать не получится. Такой способ ремонта цинкового покрытия не всегда осуществим. Полная оцинковка не выгодна и с экономической точки зрения.
Для термодиффузионного цинкования придется полностью разбирать металлоизделие, обрабатывать его и отправлять в ванну с расплавом цинка.
Куда проще и выгодней проводить локальное восстановление цинковой защиты. То есть металл можно повторно покрыть цинком лишь в тех местах, где начала развиваться коррозия.
Существует 2 основных способа локального обновления оцинковки:
- Электролитическое цинкование
- Покраска цинковой защитой
Метод восстановления оцинковки выбирается в зависимости от особенностей эксплуатации металлоконструкции. На выбор способа обновления цинкового слоя может оказывать влияние и объем работы, а также наличие времени, сил и финансов.
Как восстановить цинковый слой при помощи гальванической пары.
Электролитическое цинкование
Для создания цинковой защиты нередко выбирают электролитический (гальванический) метод. В данном случае оцинковка наносится путем электролиза. Частицы цинка равномерно распределяются по поверхности углеродистой стали (чугуна). Для этого необходимы лишь 3 вещи:
- Цинковый электрод
- Электролит
- Источник электрического тока с проводами
Обновление цинковой защиты происходит по принципу восстановительной электролитической реакции.
Гальваническая оцинковка может быть осуществлена локально, лишь в местах появления ржавчины. В данном случае при создании цинковой защиты нет необходимости погружать металлоизделие в ванну с электролитом. Достаточно будет обернуть цинковый электрод в ткань и смочить тканевую оболочку электролитом.
В роли электролита желательно использовать паяльную кислоту. Это раствор хлористого цинка. Наличие цинка в электролите заметно ускорит восстановительную реакцию оцинковки и повысит качество защитного слоя.
Электрод должен быть цинковым. Такой металл достаточно проблематично раздобыть в быту. Многие мастера используют оболочку от солевой батарейки. Металлическая оболочка состоит из цинка.
Источником электрического тока может выступать любой аккумуляторный блок 12 (В).
Локальное электролитическое цинкование проводится в следующем порядке:
- Вначале подготавливаем металлическую поверхность, на которой проводится восстановление оцинковки. Для этого необходимо убрать ржавчину, обезжирить и высушить металл.
При нанесении оцинковки нужна предельно чистая подложка. От этого зависит надежность и долговечность цинковой защиты.
Лучше всего затереть очаги коррозии наждачной бумагой и протереть места будущей оцинковки спиртом.
- Готовим цинковый электрод. Нужно будет обернуть цинк тканью. Обертка из ткани служит источником электролита.
- Подключаем минус от батареи к металлической подложке, которая будет оцинковываться, а плюс необходимо подключить к цинковому электроду.
- Покрываем электролитом всю поверхность, где нужно создавать защитный цинковый слой.
Процесс электролитической оцинковки протекает весьма быстро. Цинковый слой оптимальной толщины создается буквально за 3-4 прохода.
- Гасим кислотный раствор электролита мыльной водой.
После обсыхания заготовка готова к эксплуатации или дальнейшим этапам защиты. Оцинкованную поверхность можно оставить неокрашенной. Но если соседние участки металлоконструкции покрашены, то целесообразно нанести краску и на только что оцинкованные участки.
Теперь подробнее про методы восстановления оцинковки красящим составом.
Оцинковка при помощи специальной краски
Помимо горячено метода и электролитического цинкования существует еще один способ создания цинковой защиты. Речь идет о холодном цинковании.
Для холодного метода оцинковки применяется специальный красящий раствор. Подобные краски отличаются увеличенной концентрацией цинка. Доля цинкосодержащего вещества в подобных красках достигает 80-90%.
Холодное цинкование является актуальным в тех случаях, когда необходимо восстановить слой цинковой защиты в каких-то труднодоступных местах.
Красящие составы на основе цинка допустимо наносить как кисточкой или валиком, так и распылителем. В некоторых случаях окраску производят погружением заготовки в ванну с красящим составом.
Что еще нужно знать о том, как восстановить цинковый слой.
Как работает и изнашивается цинковая защита
В отличии от углеродистой стали и чугуна цинк при окислении покрывается пленкой, которая предотвращает дальнейшую коррозию металла. Разумеется, аналогичная пленка есть и у алюминия с медью, оловом и серебром. Так почему же нужен цинк.
Дело в том, что цинк имеет минимальную стоимость. Весьма доступной является и сама технология цинкования.
При соблюдении условий эксплуатации, оцинкованное железо будет сопротивляться коррозии и разрушению на протяжении от 20-30 до 50 лет, а иногда и более того! Ни одна краска не сможет качественно защищать металл столь длительное время.
В процессе цинкования железа на поверхности основного металла (углеродистой стали или чугуна) создается защитный слой толщиной от 5-7 до 50-60 (мкм). При горячем цинковании толщина защитного слоя может достигать 120-150 (мкм).
Оцинкованное покрытие связывается с подложкой на молекулярном уровне, надежно предотвращая появление ржавчины и дальнейшее развитие коррозии.
Стоит отдельно заметить, что весьма доступной является и оловянная защита железа. Покрытие оловом называют лужением. Разница между цинком и оловом заключается в степени активности данных металлов. Цинк более активен, что позволяет ему брать первый удар окисления на себя.
Если произойдет повреждение оловянного покрытия, то железо поржавеет намного быстрее обычного. При повреждении же цинкового слоя железо не начнет ржаветь до тех пор, пока рядом находится цинк, который окисляется сильнее и быстрее ферума.
Износ цинкового слоя происходит под влиянием различных факторов:
- Атмосферная и электрохимическая коррозия
- Механические повреждения
- Вибрационная нагрузка
- Температурная деформация
- и пр.
Со временем защитный слой цинка разрушается и истощается. В этом случае некогда блестящая поверхность углеродистого металла начнет покрываться ржавчиной. Чтобы продлить срок службы металлической конструкции или металлоизделия, придется обновить цинковую защиту в местах появления коррозии.
Состав цинкового защитного слоя
В прошлом эталоном цинкующей защиты являлся чистый цинк. Но далеко не всем поверхностям подходит такое покрытие. Оцинкованный слой имеет по большей части неравномерный оттенок, с различными вкраплениями и полутонами. Дополнительно чистый цинковый слой слабо переносит деформацию.
Чтобы сделать цинковую защиту более красивой и эластичной, в оцинковку принято вводить различные добавки.
В цинковый защитный слой добавляют следующие компоненты:
- Алюминий
- Олово
При введении в оцинковку алюминия защитный слой становится намного более эластичным. А олово делает цинковое покрытие более блестящим, с равномерным металлическим оттенком.
Защитным покрытием из цинка, олова и алюминия нередко оснащают тонколистовое железо. Если оцинкованный металлический лист обладает гибкостью и однородным блеском, значит металлоизделие использует улучшенный защитный состав.
