Горячее цинкование
Горячие цинковые покрытия занимают второе место по объему цинковальных производств, а по качеству и долговечности этот тип покрытий является, на сегодняшний момент, одним из лучших.
Ограничения:
- на изделиях, имеющих скрытые полости, «карманы», замкнутые полости и элементы резьбы;
- для обеспечения свободного входа и выхода расплава цинка, а также подготовительных растворов для обезжиривания, травления, флюсования и промывки, необходимо предусматривать на металлоизделиях технологические отверстия, что ведет к усложнению технологии изготовления изделий и их удорожанию;
- к марке стали, подлежащей горячему цинкованию, т.е. принимаются металлоконструкции, изготовленные только из стали, содержащей углерод не более 0,24%.
Технология горячего цинкования состоит из двух этапов:
Подготовка поверхности к горячему цинкованию, заключается в следующем:
- обезжиривание - материал погружается в горячий раствор (45 - 50 С) фосфорной кислоты;
- травление: материал погружается в холодный раствор HCl (10 - 15%) и FeCl2 (время травления 1,5 - 2,0 часа);
- промывка: материал погружается в воду;
- флюсование: материал погружается в горячий раствор (35 - 40 °С) хлорида цинка и аммония (двойная соль);
- сушка: траверсы с флюсованными материалами помещаются в камеру предварительного разогрева (70 - 90 °С), с рециркуляцией горячего воздуха, обеспечивающего полное высушивание материала - в сушильную камеру на две позиции;
ГОСТ 9.402 регламентирует степень очистки цинкуемой поверхности металлоконструкций от окалины и ржавчины.
Собственно цинкование металла, которое осуществляется погружением в ванну с горячим цинком подготовленного сухого изделия, на поверхности которого образуется Fe-Zn сплав, который и предохраняет от коррозии.
Во время подготовительных операций нужно иметь в виду, что на качество цинкования большое влияние оказывает тщательность удаления окалины, ржавчины. С этой целью обычно применяют травление в серной или соляной кислотах с последующей промывкой в горячей и холодной воде.
Флюсование предназначено для удаления продуктов реакции железа с травильными растворами, окислов, а также для улучшения смачиваемости поверхности расплавленным цинком. Различают два способа флюсования и цинкования — мокрое и сухое.
При мокрой операции цинкования и флюсования совмещаются в одной ванне таким образом, что изделие при погружении его в ванну с расплавленным цинком проходит через слой флюса, находящегося на поверхности цинка. Флюсом служит смесь расплава солей хлористого цинка (44,6 части по массе) и хлористого аммония (55,4 части), в которую добавляют различные органические и неорганические вещества: древесные опилки, отруби, глицерин и др., поддерживающие активность флюса.
При сухом цинковании флюс находится в отдельной ванне. В этом случае в качестве флюса используют один хлористый цинк, иногда с небольшой добавкой хлористое го аммония. После обработки в указанном составе изделия перед цинкованием предварительно высушивают при температуре 150...200° в специальных шкафах (камерах) до полного испарения влаги.
Применение того или другого метода флюсования зависит от конкретных условий производства и требований к получаемому покрытию.
При этом нужно иметь в виду, что цинкование по мокрому способу имеет следующие преимущества по сравнению с сухим:
- меньшую потребность в площадях;
- низкие капиталовложения;
- ограниченное образование цинковой золы;
- высокое травящее действие флюса, позволяющее исправлять дефекты обезжиривания и травления.
К недостаткам относятся:
- уменьшенная полезная площадь зеркала ванны из-за необходимости установки в ней флюсовой коробки;
- повышенное выпадение гарт-цинка;
- пониженное содержание алюминия в цинковом расплаве, способствующее образованию твердых, малопластичных цинковых покрытий.
При сухом способе цинкования уменьшается расход цинка на 30...50% по сравнению с мокрым цинкованием, могут быть получены более пластичные покрытия, уменьшается количество дефектов по флюсовым включениям. В то же время для получения качественных покрытий потребуются более тщательная подготовка поверхности стали (обезжиривание и травление), постоянный контроль содержания алюминия в расплаве цинка, необходимость частых анализов и корректировок состава флюса.
Перед погружением изделий в цинковый расплав поверхность расплава должна быть очищена от золы, нагара, окислов и других загрязнений. Время погружения должно быть минимальным. Во время цинкования детали необходимо перемещать до полного удаления воздуха, остатков флюса и обеспечения контакта жидкого цинка по всей площади деталей.
Продолжительность выдержки в расплаве включает время, необходимое для нагрева изделия до температуры расплава и для выкипания флюса. Детали извлекают из расплава по прекращении бурления цинка.
Толщина и равномерность цинкового покрытия во многом зависят от условий выгрузки изделий. При быстрой выгрузке могут образоваться толстые неравномерные слои покрытия. После цинкования изделия охлаждают в воде при 80...90°.
Ванны горячего цинкования изготавливают из стальных листов толщиной 25...50 мм с минимальным содержанием углерода и кремния. Емкость ванн зависит от размеров цинкуемых изделий.