Покрытие металла цинком своими руками

Цинкование в домашних условиях – доступный способ защиты металлов

Покрытие изделий из металла цинком – наиболее простой, распространенный и дешевый метод защиты от коррозии. Цинкование в домашних условиях характеризуется легкой и доступной технологией.

1 Цинкование как способ коррозийной защиты металлов

В мировой практике из антикоррозийных металлических покрытий наиболее широко применяют цинковые. Это обусловлено относительно небольшой стоимостью цинка и достаточно высокой эффективностью получаемой защиты от внешней среды. В тоже время, технологический процесс нанесения покрытия, называемый цинкование, характеризуется низкими затратами. В атмосфере цинк взаимодействует с кислородом, в результате чего на его поверхности образуется тонкая оксидная пленка, предохраняющая защищаемый металл от губительных воздействий внешней среды. Способов цинкования металлических деталей несколько:

• горячий;
• газо-термическое напыление;
• термодиффузионный;
• холодный;
• гальванический.

Выбирают метод цинкования, исходя из условий последующего использования изделия и желаемых свойств защитного слоя. Для одной детали может применяться несколько видов покрытия. Чтобы результат был качественным во всех случаях, важен правильный подбор толщины покрытия из цинка, зависящий от температуры и времени процесса. Следует помнить, что оцинкованная металлическая деталь не должна подвергаться каким-либо механическим воздействиям.

2 Технологии различных методов цинкования

Горячее – покрытия наносят погружением в емкость с расплавленным цинком, температуру которого поддерживают в интервале 460–4800 °С. Горячецинковые покрытия по долговечности, качеству – одни из лучших, а по объему производства находятся на 2 месте. Технологический процесс энергозатратен и сложен в плане обеспечения экологической безопасности, что обусловлено использованием химических способов подготовки поверхности и наличием расплавленного цинка.

Газо-термическое напыление – порошкообразный или проволочный цинк расплавляют и напыляют в газовом потоке на металл обрабатываемой детали. Этот метод оптимален для антикоррозионной защиты крупногабаритных металлических конструкций, которые не умещаются в гальваническую или с расплавом цинка ванну. Частицы расплавленного цинка ударяются о поверхность изделия и, деформируясь, образуют пористое («чешуйчатое») покрытие, которое, как правило, требует обработки порозаполнителем (лакокрасочным материалом). Комбинированное покрытие не теряет защитных качеств в различных средах (атмосфера, вода морская и пресная) 30 лет и более.

Термодиффузионное (шерардизация) – цинковое покрытие получают за счет проникновения атомов цинка в железную подложку с образованием железноцинкового сплава, имеющего сложную структуру. Эффект достигается благодаря тому, что атомы цинка при температурах свыше 2600 °С переходят в паровую фазу. Процесс проводят в замкнутом объеме муфелей или реторт, заполненных обрабатываемыми деталями и порошковой цинкосодержащей смесью. Технологию используют, когда необходимо получить слой цинка толще 15 мкм (обычно 25–110 мкм). Метод экологически безопасен. Покрытие беспористое, с высокой адгезией, защитная способность выше, чем у полученного гальваническим методом в 3–5 раз, и сопоставима со стойкостью горячецинкового.

Гальваническое – обеспечивает создание очень гладкого и точного покрытия, которое наносят при электрохимическом воздействии. Метод применим не только для электропроводящих материалов, но также и для неэлектропроводящих. Получаемое покрытие равномерное, точного размера, декоративного вида, блестящее, толщина, как правило, не превышает 20–30 мкм. Технология – цинковые пластины и обрабатываемую конструкцию погружают в резервуар с электролитом, а затем подключают к источнику постоянного тока. В процессе электролиза анод из цинка растворяется, а его молекулы оседают на поверхности изделия. Электрохимический метод связан с образованием опасных отходов.

Холодное – окраска изделий из металла грунтами, насыщенными высокодисперсным порошкообразным цинком (в готовом покрытии содержится 89–93 % цинка). Метод отличается высокой технологичностью, является самым простым, в настоящее время широко распространен. Очень эффективен для изделий, конструкций, которые нельзя обработать иным способом – закрепленные линии передач, трубы, элементы нефтяной аппаратуры, железнодорожных путей, дорожных ограждений, фурнитуры для мебели и прочие стационарные, неподвижные, труднодоступные объекты. «Холодное» покрытие может прослужить дольше, чем «горячее», в 3–4 раза. Недостатки – относительно низкая стойкость к различным механическим воздействиям и высокие требования к санитарно-гигиеническим условиям работы маляров из-за применения органических растворителей.

Все приведенные методы применяются в промышленных масштабах. Последние 2 можно реализовать самостоятельно с соблюдением необходимых мер безопасности.

3 Гальваническое цинкование в домашних условиях

Цинкование в домашних условиях – процедура, требующая большой точности и аккуратности. Источником тока может служить зарядное устройство на 2–6 А, 6–12 В или автомобильный аккумулятор. Для изготовления электролита, теоретически, можно использовать любую соль, способную растворяться в воде. Однако на практике проще сделать раствор соли цинка. Его состав:

• 200 г сернокислого цинка;
• 50 г сернокислого аммония или магния;
• 15 г уксуснокислого натрия;
• 1 л воды.

Можно воспользоваться аккумуляторным электролитом (водный раствор серной кислоты), в который необходимо поместить цинк. Когда реакция прекратится, кислота преобразуется в соль, а цинк останется. Если раствор кислоты окажется чрезмерно концентрированным, то на дне появится осадок (кристаллический сульфат цинка). Раствор в этом случае слегка разбавляют водой. Важно помнить, что электролит – опасный яд, с которым следует работать крайне осторожно и в защитной одежде. Помещение, где ведутся работы, должно хорошо проветриваться.

Подбирают посуду из винипласта или стекла. Когда деталь небольшая, то подойдет даже литровая банка. Предусматривают возможность прикрепления на ней изделия и электрода из цинка. Электролит процеживают и заливают в емкость. Деталь, предназначенную для цинкования, необходимо тщательно очистить и обезжирить. Сделать это надо как можно лучше, чтобы цинк лег ровно и прочно. Затем деталь на 2–10 секунд опускают в раствор, после чего сразу промывают под проточной водой. Эту процедуру называют химическим активированием. После этого приступают к анодированию изделия.

Цинковый электрод изготавливают из куска цинка, для чего в нем просверливают отверстие и подвешивают его на медной проволоке. Электрод должен соответствовать следующим требованиям:

• площадь поверхности сопоставима с площадью изделия;
• форма плоская и удобная для размещения в емкости.

Для подключения к источнику питания используют медные провода. Минус подводят к детали, а плюс к цинковому электроду, который «растворится», а на изделии образуется слой цинка. Время обработки – 10–40 минут.

4 Параметры домашнего гальванического цинкования

Самым сложным в работе является подбор режима цинкования. От него зависит качество покрытия детали. На нее либо осядет цинковый порошок, беспрепятственно удаляемый тряпкой, или прочный слой, который долго прослужит.

Факторы, определяющие добротность покрытия:

1. Плотность тока – величина силы тока, поделенная на площадь поверхности изделия. Должна быть 0,5–10 А на 1 квадратный дециметр (оптимально 1,5 А/дм 2 ). Регулятором напряжения добиваются не слишком бурного протекания реакции. Если с поверхности изделия пузырьки будут идти чрезмерно активно, то покрытие получится неровным и слабым.
2. Температура электролита должна быть комнатной (18–25 °С).
3. Плотность электролита – варьируется в широком диапазоне (от нуля и до величины растворимости солей цинка).
4. Геометрия изделия – у детали сложной формы, в зависимости от удаления различных ее фрагментов от цинкового электрода, может быть существенная разница в толщине покрытия разных участков (слабое покрытие в углублениях, а на острой кромке образуются наросты).

Исходя из выше описанного, целесообразно расстояние до электрода увеличить, использовать 2 цинковых анода, деталь покрутить, поэкспериментировать. Цинкование возможно проводить в 2 или 3 слоя с сопутствующим удалением образовавшихся наростов.

5 Холодное цинкование своими руками

Холодное цинкование – нанесение покрытия в виде краски. В этой формулировке заложен основной смысл используемого материала – это не краска, содержащая цинк, а именно этот металл в виде краски.

Для холодного цинкования на рынке можно найти большое множество материалов от различных производителей. У многих составов иногда основные характеристики (содержание цинка, к примеру) варьируются в широких пределах. Соответственно, эффективность их применения тоже может меняться. Некоторые составы очень требовательны к качеству подготовки поверхности металла, у других недостаточная сила адгезии с деталью, и они легко отслаиваются, какие-то обладают низкой эластичностью и покрываются паутиной трещин, есть такие, которым нужен фирменный растворитель, для нанесения ряда материалов требуется специальное оборудование, бывают не совместимые с финишными покрытиями.

Все предлагаемые материалы включают два компонента, поставляемых в отдельных упаковках – цинковый порошок и связующий жидкий компонент. Перед применением оба вещества смешивают согласно нормативам, указанным в документах на краску. Пропорции «порошок»-«связующее» бывают от 1:1 до 3:1. Средство наносят при температуре 5–40 °С и влажности воздуха 30–98 %. Во время работ и после их проведения помещение тщательно проветривают. Необходимо использовать средства индивидуальной защиты.

Хорошо зарекомендовал себя российский материал Гальванол, обладающий оптимальными характеристиками:

• содержание мелкодисперсной химически чистой цинковой пудры 96 %;
• быстро сохнет – до нанесения следующего слоя требуется выждать 30 минут;
• можно наносить любым способом (погружением, валиком, кистью, краскопультом и так далее);
• можно окрашивать любыми ЛКМ, возможно нанесение полимерных покрытий;
• допустимо нанесение на ржавчину;
• возможно наносить на влажный металл и при отрицательных (до -35 °С) температурах;
• растворим доступными растворителями (ксилол, сольвент).

Гальванол настолько технологичен и прост в нанесении, что позволяет высокоэффективно защищать чугун, сталь и железо даже в обычных домашних условиях.

6 Основные требования к холодному цинкованию дома

Важная составляющая холодного цинкования металла – жидкий цинк предварительно перемешивают. Из-за большой плотности составы сильно раcслаиваются и непосредственно перед использованием их необходимо тщательно перемешать до получения однородной массы, жидкости. Кроме того, чем качественней подготовлен к нанесению покрытия металл, тем долговечней будет защитный цинковый слой. Поэтому лучше всего произвести механическую зачистку детали с последующим обезжириванием.

Оцинковка, нанесенная на такое изделие в 2 слоя, прослужит минимум 10 лет. Очередной слой делают всего через 30 минут после предыдущего. Перед нанесением финишных покрытий и ЛКМ необходимо выдержать 24 часа (чтобы остатки растворителя полностью улетучились). Холодное цинкование, своими руками проведенное с соблюдением технологии и инструкции по применению состава, по качеству и надежности не уступает фабричному исполнению.

Источник

Технология холодного цинкования металла своими руками.

Цинкование является одним из самых эффективных способов защиты металлических конструкций от коррозии. Известны несколько методик, с помощью которых достигается результат, начиная от электрохимического осаждения и заканчивая газо-термическим напылением. Однако самым популярным и простым является холодное цинкование металла – способ, подходящих для обработки деталей любого размера, выгодный и доступный даже для использования в домашних условиях.

Принцип метода

Результатом становится образование высыхающей краской прочного покрытия. Причём, защита металла получается не только физической, предотвращающей механическое воздействие, но и катодной, препятствующей развитию коррозии за счёт снижения потенциала.

Методика характеризуется такими особенностями:

С помощью данной методики защищаются конструкции мостов, трубы, элементы железнодорожных путей и дорожных ограждений. Кроме того, цинкование обеспечивает защиту баков, резервуаров и нефтепроводов. А одной из самых популярных сфер применения способа является обработка деталей легкового и грузового транспорта.

Составы холодного цинкования, видео:

Отличия от горячего цинкования

Методика холодного цинкования имеет ряд отличий от горячего способа, делающих её более популярной. Одним из главных плюсов является возможность решения проблем с коррозией качественно и безопасно. К остальным достоинствам относят:

• Принцип нанесения цинкосодержащего состава. При горячем способе металлоконструкции погружают в заполненную цинковым сплавом ёмкость, ограничивающую размеры детали. Крупные предметы удобнее обрабатывать холодным методом, напоминающим покраску;
• Температуру, при которой наносится состав для холодного цинкования – не больше 40 градусов, то есть более чем в 10 раз меньше по сравнению с горячим методом. В большинстве случаев подходят даже стандартные комнатные условия;
• Возможность регулирования качества покрытия. Так, при использовании горячей методики исполнитель работ регулирует только температуру, получая практически непредсказуемый результат. Холодное цинкование требует аккуратности, но позволяет получить более эстетичный вид.

Преимущества холодной обработки металла дополняются меньшей стоимостью работ. А единственным минусом можно назвать только увеличение времени на их выполнение. Зато холодное цинкование своими руками может проводиться даже в домашних условиях – без использования специализированного оборудования и специальных условий.

Процесс цинкования

Процесс обработки металлоконструкции по технологии холодного цинкования требует подготовить поверхность перед нанесением защитного состава. По ГОСТу эта подготовка состоит из следующих этапов:

1. В первую очередь поверхность промывается для удаления с неё загрязнений;
2. Применяется гидроабразивный, гидродинамический или пескоструйный метод, благодаря которым металл приобретает требуемую степень шероховатости, а окалина и ржавчина удаляются;
3. Если использовались первые два метода, конструкция просушивается;
4. Выполняется ручная очистка металла с удалением острых кромок, варочных брызг и углов;
5. Конструкция очищается от пыли с помощью сжатого воздуха.

Степень обезжиривания контролируется ГОСТ 12.2.052 , запылённость – по ISO 8502-3 . Шероховатость проверяется компаратором или профилометром и сравнивается со значениями из ISO 8503-1 .

Особенности нанесения

Когда поверхность подготовлена, а её качество проверено, начинается сам процесс. Для получения качественного результата технология холодного цинкования металла предусматривает поддерживание определённой температуры воздуха в зоне выполнения работ. Она должна превышать величину точки росы не меньше, чем на 3°С , что позволяет избежать появления на металле влаги и, соответственно, снижения качества защиты и уменьшения её эксплуатационного срока.

Защитное покрытие наносится в несколько слоёв, каждый следующий – только после полного высыхания предыдущего. Способ нанесения может быть безвоздушным или пневматическим. Требующие полосовой окраски элементы отделываются с помощью валиков и кистей. А после выполнения работы проводится проверка качества покрытия – для этого пользуются специальными измерительными устройствами и визуальным методом.

Популярные материалы для цинкования

Холодное цинкование выполняют с применением различных материалов, которые выбирают в зависимости от целого ряда факторов. К популярным составам, подходящим и для промышленного использования, и для выполнения работ в домашних условиях, относят:

• препарат «Гальванол» , обладающий неплохой адгезией с изделиями из чёрных металлов и отличающийся лёгкостью нанесения, возможностью использования в температурном диапазоне –30°C – +50°C и цинкования даже ржавых поверхностей;
• «Цинотан» , применяющийся для обработки ёмкостей для хранения нефтепродуктов, труб и резервуаров системы ГВС, опор ЛЭП и гидросооружений;
• краска для холодного цинкования «АнтикорЦинк™» , отличающаяся устойчивостью к нефтепродуктам, растворителям, пресной и морской воде, высокой адгезией к поверхности металла, механической прочностью и неплохими эстетическими характеристиками;
• «Мастер АК-100» – состав, подходящий для защиты от коррозии автомобильных деталей, включая элементы кузова, строительных и железнодорожных конструкций и опор для линий электропередач;
• «Цинотерм» – раствор, применяющийся в комплексе с любыми лакокрасочными материалами, что позволяет не только защитить металл, но и изменить цвет его поверхности;
• «ЦВЭС» – краска, особенности состава которой (включение в неё цинкового порошка и этилсиликата) позволяют применять её для повышения защитных свойств легированной стали.

А при выборе конкретного средства следует обращать внимание на их цену и указанные характеристики типа эксплуатационного срока, времени высыхания до подходящего для нанесения следующего слоя уровня прочности и температурного диапазона использования.

Имеет значение и такой параметр, как содержание в материале цинка, находящийся в пределах 85–96%. В то время как срок эксплуатации может достигать 10 лет, период высыхания – от 0,5 до 6 часов, а цена обработки 1 кв. м поверхности начинается с 55–60 руб.

Технология холодного цинкования, видео:

Особенности выполнения работ в домашних условиях

Благодаря простоте методики и отсутствию особых условий, цинкование металла своими руками выполнить легче, чем воспользоваться другими вариантами обработки металла. При подготовке состава следует учесть, что он представляет собой не обычную краску, а, скорее, разновидность жидкого цинка. А её хранение выполняется в двух формах – в виде цинкового порошка и жидкого связующего компонента.

Также обязательно учитывается, что прочность получившегося покрытия во многом зависит от его подготовки. Аккуратно выполненная механическая зачистка металла и последующее обезжиривание позволяют увеличить эксплуатационный срок защитного слоя в несколько раз. А нанесение специальных составов не в один, а в 2–3 слоя обеспечит защиту на протяжении, минимум, 10 лет без необходимости дополнительной обработки.

При работе в домашних условиях рекомендуется наносить слои с промежутком не меньше 30 минут – но и не больше часа. Температура окружающей среды должна быть в пределах 5–40 градусов, что позволяет выполнять работы практически в любое время года, на улице или в помещении.

Если цинкование происходит внутри постройки (гаража или мастерской), следует обеспечить хорошее проветривание. А перед тем как наносить на оцинкованное покрытие финишную отделку и лаки желательно выдержать не меньше 24 часов , обеспечивая окончательное схватывание состава.

Правильно выполненное холодное цинкование в домашних условиях позволяет получить защиту металлической поверхности не хуже, чем результат фабричной обработки металлоконструкции. Для этого следует соблюдать все условия процесса. Хотя они и так простые по сравнению с другими методиками. А внешний вид защищаемого металла получается вполне эффектным, даже если исполнитель работ никогда не занимался цинкованием раньше.

Источник