Защита металла от возникновения и развития коррозии является очень актуальным вопросом, решение которого позволяет значительно продлить срок службы металлических изделий, а также сделать их эксплуатацию более надежной. Самым распространенным способом, позволяющим обеспечить такую защиту, является цинкование, подразумевающее нанесение на поверхность металла покрытия, в химическом составе которого может содержаться до 95% цинка. Цинкование металла можно выполнять по различным технологиям, каждая из которых применяется в определенных ситуациях и имеет как достоинства, так и недостатки.
Цинкование получило наибольшее распространение среди других анодных защитных покрытий металлов
Когда выгоднее делать своими руками, чем заказывать услугу
Учитывая, что метод гальванического цинкования дорогостоящий, то в некоторых случаях разумно создать небольшую химическую лабораторию дома и сделать все самостоятельно. Использовать метод в домашних условиях можно:
Детали малого размера после обработки цинком. Фото ЭнергоСталь
- для мелких металлических деталей, размер которых позволит погрузить их в ёмкость с цинковым раствором;
- для декорирования поверхности из металла;
- обработать наиболее уязвимые участки кузова автомобиля или небольшие площади других металлических конструкций.
Как правильно подготовить изделие к процедуре
Суперконденсатор
Предметы, которые подлежат гальванизации, должны иметь очищенную от коррозии и грязи поверхность. Ручной механической очисткой или шлифовальными приборами поверхность зачищается до блеска. Раковины и глубокие необработанные царапины не должны остаться на детали. В противном случае атомы во время гальванизации не смогут образовать хорошей связи и выпадут в осадок. После механической обработки нужно погрузить деталь в сильный щелочной или кислотный раствор. Можно воспользоваться кратковременным изменением полярности на установке. Стальные детали опускают на несколько минут в разогретый до 90 градусов фосфорнокислый натрий. Медь или её сплавы очищают содой или любым моющим средством. Можно также применить фосфорнокислый натрий, но не подогретый.
Что понадобится
Для метода гальванического цинкования в домашних условиях понадобятся следующие приспособления и вещества:
- источник тока. Это может быть зарядное устройство или аккумулятор автомобиля. Параметры его должны быть в пределах от 2 до 6 А и от 6 до 12 В;
- сернокислый цинк – 200 гр.;
- сернокислый аммоний или магний – 50 гр.;
Справка. Исполнители имеют возможность приобрести оснащение для гальванического цинкования, обратившись к сотрудникам компаний, которые представлены в разделе «Где купить оборудование (в кредит, лизинг)».
- уксуснокислый натрий – 15 гр.;
- вода – 1 л.;
- ёмкость, в которую будут погружаться в детали;
- провода для подключения к источнику питания.
Важно. Во время работы обязательно нужно использовать средства защиты (респиратор, резиновые перчатки и вытяжное устройство).
Техника безопасности
Прежде чем начинать процесс гальванизации, не забудьте о технике безопасности. Гальваника своими руками не подразумевает проведения манипуляций, например, на кухне. Речь идет скорее о гараже или сарае, нежилом месте с хорошей вентиляцией, где можно организовать заземление.
Важно! Не отравитесь ядовитыми испарениями! Гальванизация может нанести реальный вред здоровью. Организуйте вытяжку и закройте лицо маской-респиратором.
На руки обязательны плотные резиновые перчатки. Глаза защитите очками. Перед началом манипуляций почитайте специальную литературу. При каких-либо проявлениях недомогания незамедлительно обратитесь к врачу.
Как и что делать
Гальваническое цинкование можно разделить на следующие этапы:
- первоочередно изготавливается раствор в стеклянной емкости подходящего размера;
- раствор цинка нагревают до температуры в пределах от 18 до 25 градусов;
- после этого в раствор погружают аноды, которые подключаются к плюсу на источнике тока;
- на безопасном расстоянии от цинкового раствора закрепляют изделие, которое требуется оцинковать, и подводят к нему «минусовой» провод (катод);
- после этого должен начаться процесс гальванизации, при котором через минусовой провод на изделие оседает цинковый состав.
Важно. Ток не должен превышать 1 А, иначе покрытие будет низкого качества.
Методы обработки в промышленных условиях
Создать дополнительную защиту от коррозии можно несколькими способами, например, покрыть изделия оловом или цинком. Оцинкование материала – довольно простая задача и ее легко можно сделать своими руками. Обработка деталей, например, для машины, защитит поверхность изделий от прямого контакта с воздухом, что предотвращает окисление поверхности. Обработка металла цинком возможна несколькими способами:
- Горячее и холодное цинкование.
- Гальваническое.
- Газо-термическое.
- Термодиффузионное.
При обработке материала одним из этих способов, длительность и температура процесса влияют на толщину формируемого слоя защитной поверхности.
Технология горячего цинкования
Такой способ обработки металла – один из самых эффективных. Цинк долгое время остается на поверхности и надежно защищает от коррозии. Недостаток такой обработки в том, что эта технология вредна для окружающей среды, поскольку материал обрабатывается химическим путем. Цинкование металла горячим способом состоит из нескольких последующих процессов:
- Подготовка. Поверхность деталей необходимо обезжирить, а затем выполнить травление металла.
- Обработка. Деталь для машины после подготовки необходимо промыть и высушить.
- Цинкование. Изделие опускают в бак, где находится расплавленный цинк.
Этот способ обработки, несмотря на его эффективность, обладает существенными недостатками:
- Оцинковка металла требует специального оборудования и емкостей.
- Невозможность обработки изделий больших размеров, например, кузова авто.
Технология холодного цинкования
Оцинковать элементы автомобилей данным способом довольно просто. Обработка поверхности осуществляется при помощи специальной краски, содержащий цинк. Поверхность металла окрашивается краской с цинком обычным методом покраски: кистью, валиком или краскопультом.
Использование порошковой краски, содержащий цинк, и распылителя упрощает цинкование автомобиля. Краскопульт позволяет обработать полностью всю поверхность кузова, в том числе и труднодоступные места. Такой метод чаще всего используется для нанесения защитного покрытия на изделия, которые сложно обработать горячим способом. Кузов авто – именно такой случай. Этот метод также применяется для обработки уже ранее оцинкованного металла.
Технология гальванического цинкования
Гальваническое нанесение цинка подразумевает под собой обработку металла с помощью электрохимического воздействия. Обработка таким методом позволяет добиться на поверхности изделия гладкого и тонкого защитного слоя. Чтобы цинк закрепился на поверхности, например, кузова авто, изделия помещают в специальную емкость, в которой расположена цинковая пластина. После этого в емкость подводится электричество, в результате чего цинк с поверхности пластины переходит на корпус машины, образуя защитный слой.
К недостаткам этого метода относится его дороговизна в сравнении с другими методами нанесения защитного слоя. Кроме этого, такая обработка является грязной и на очистку сточной воды также требуются большие затраты.
Метод газо-термического цинкования
Этот способ нанесения защитного стоя отлично подходит для кузова больших автомобилей, которые невозможно обработать с помощью обычных способов.
Цинк наносится на поверхность кузова авто с помощью сильного газового потока. Применение этого метода требует последующее нанесение краски, поскольку цинк ложится на поверхность неравномерно, не заполняет всю поверхность автомобиля. Но, несмотря на это, такой способ создания защиты обеспечивает надежное покрытие. Оно защищает авто как от воздушного воздействия, так и обеспечивает надежную защиту от коррозии во влажных условиях.
Метод термодиффузионного цинкования
Оцинковка кузова авто данным методом сопряжена с использование высоких температур. При температуре примерно в 2,6 тысячи градусов цинк расщепляется на атомы, которые оседают на деталях машины. Преимущество метода в том, что с помощью него можно добиться толстого защитного слоя.
Процесс нанесения защитного материала на кузов машины осуществляется в специальной закрытой камере. На изделие наносится порошковый цинк, после чего происходит нагрев всей камеры. Это можно осуществить только в промышленных условиях, поэтому выполнить нанесение цинка своими руками дома у вас не получится.
Применение такого метода безопасно для окружающей среды и позволяет провести оцинкование отличного качества. Цинк ложится на поверхность машины толстым слоем, что надежно защитит металлические изделия от коррозии. Недостаток у способа только один – его высокая цена.
Когда выгоднее обратиться к профессионалам, чем делать самому
Для усиления прочности изделия из металла при помощи гальванического оцинкования мощность домашнего оборудования не подойдет. Поэтому, если есть необходимость в укреплении металлических изделий, придании им прочностных характеристик или восстановлении, то в такой ситуации рекомендуется воспользоваться услугами профессионалов. С помощью гальванической оцинковки можно защитить и восстановить кузов автомобиля, но это также лучше доверить профессионалам предприятий из раздела «Где заказать гальваническое цинкование».
Справка. Альтернативами гальваническому методу является горячее цинкование, холодное цинкование, газотермическое, термодиффузионное. Каждый из методов обладает собственными преимуществами и недостатками.
Занявшись гальваническим оцинковыванием в домашних условиях, важно соблюдать все рекомендации и тонкости процесса. Несмотря на то, что он достаточно простой, важно быть точным и все выполнять аккуратно. Качественное покрытие металла цинком требует грамотного подхода.
Материалы, которые чистящие химикаты не могут удалить
Частицы различных материалов или дефекты, присутствующие на подготавливаемом катоде, могут не удаляться с помощью химикатов. К ним относятся следующие позиции:
- остатки сварочного припоя и шлак;
- капли различных смол или их остаточные покрытия;
- глубокие повреждения в виде заусенцев или неровных краёв;
- слои пригоревшего жира или остатки эмалей и красок.
Недопустимо приступать к работе с изделием до полного удаления инородных вкраплений или покрытий.
Гальванический способ
Гальваническая оцинковка подразумевает помещение его (или отдельного его элемента) в емкость с определенным электролитом. Корпус емкости подключается к положительному электроду источника питания, а обрабатываемый элемент — к отрицательному. Глубоко не погружаясь в электрохимические процессы, описать технологию простым языком можно так. Частички цинка, находящиеся в электролите, под воздействием электричества ускоряются и начинают двигаться от анода к катоду, т.е. к кузову, и покрывают его тонким, но сплошным слоем. Технология гальванической оцинковки по праву считается наиболее эффективным способом противостояния коррозии, поскольку деталь покрывается защитным слоем со всех сторон.
Работа с раствором металлического ионного электролита
При гальванизации дома мастеру нужно заранее предопределить, какой химической реакции необходимо добиться. От этого зависят материал, используемый для анода, и состав электролитного раствора. Атомы, которые будут присоединяться к заготовке, должны входить в состав электролита. Следовательно, для получения золотого или серебряного покрытия электролит должен иметь золотую или серебряную основу. В случае покрытий благородными металлами в качестве анода может выступать свинец, но электролит должен периодически обновляться.
Термический термодиффузионный способ оцинковки
Термический способ заключается в помещении обрабатываемого элемента в ванну с горячим цинковым раствором, где под воздействием температуры защита тонким слоем ложится на металл. Отдельные производители автомобилей практикуют нанесение цинка на листы стали, из которой изготавливается кузов, еще в процессе ее проката. Данный способ немного уступает по эффективности гальваническому, однако также служит отличной защитой от ржавчины. Первыми производить автомобили с горячей оцинковкой кузова начали американцы, но уже через несколько лет технология распространилась и на Европу.
Оцинковка дома это несложно
Оцинковать кузов своими руками можно только одним из холодных способов. Для нанесения покрытия гальваническим методом вам понадобится:
- хлорид (ZnCl2) или сульфат (ZnSO4) цинка;
- источник постоянного тока;
- электрод из цинка.
Хлорид получают растворением цинка в соляной, а сульфат – в серной кислоте. Эти реактивы можно купить готовыми. Предпочтение стоит отдать хлориду, поскольку он лучше растворяется в воде. Для сульфата ее надо вскипятить.
Источником постоянного тока послужит аккумулятор или зарядное устройство. Цинковый электрод делают из оболочки круглой батарейки.
Мелкие детали можно поместить в чистую обрезанную пластиковую канистру из-под масла и полностью залить их раствором хлорида цинка, который сыграет роль электролита. Цинковый электрод подключается к плюсовой клемме и опускается в канистру.
На вертикальных поверхностях надо принять меры для того, чтобы электролит не растекался. Машину можно повернуть нужным боком, используя кантователь. Днище цинкуется электродом, который обмотан пористым материалом, стойким к кислоте.
Ручная оцинковка участка кузова
Чтобы не мучиться с подбором ингредиентов, купите готовый набор для домашнего гальванирования. Например, «Цинкор Авто».
Набор Цинкор Авто
Обрабатываемая деталь покрывается светло-серым налетом. Длительность процесса зависит от желаемой толщины наносимого покрытия.
Оцинкованная поверхность обрабатывается раствором соды (нейтрализация кислоты).
Необработанные участки железа, соседствующие с цинковой пленкой, должны быть тщательно загрунтованы и закрашены во избежание начала процесса электрохимической коррозии.
Если в вашем инструментарии есть пескоструйный аппарат, то его можно использовать для нанесения цинкового порошка. На скорости сверхзвука он отлично впечатывается в поверхность защищаемой детали.
Цинкование холодным способом можно провести нанесением состава, сходного по физическим свойствам с обычной краской. Они наносятся на чистые и обезжиренные поверхности.
Отечественный защитный состав «Гальванол» содержит до 96 процентов чистой цинковой пудры. Его можно наносить кистью, валиком, обмакивать деталь полностью или использовать как наполнитель краскопульта.
Зарубежные производители предлагают цинковые спреи в аэрозольных баллончиках. Это, например, составы Zinga, LIQUI MOLY Zink Spray.
Теперь вы знаете, как нанести заветный слой оцинковки на свой автомобиль. Если не будете торопиться, тщательно очистите все поверхности и защитите обработанное место слоем грунтовки и краски, то признаков коррозии не будет несколько лет.
Немного химии
Холодное цинкование заключается в покрытии конструкций слоем цинка, который препятствует взаимодействию железа с атмосферным кислородом.
Цинк – химический элемент группы металлов, серебристо-белого цвета, довольно хрупкий в чистом виде.
В результате этого на поверхности соприкосновения получается оксид цинка, представляющий собой очень прочное, практически нерастворимое химическое соединение, покрывающее конструкцию сплошной пленкой.
Кроме этого, электрохимический потенциал цинка почти вдвое меньше, чем у железа, поэтому в паре с железом цинк будет являться анодом, а железо соответственно катодом.
И в результате электрохимической реакции в присутствии влаги из атмосферы чистый цинк превращается в карбонат цинка.
Карбонат цинка, как и его оксид, очень слабо растворяется, покрывая внешнюю поверхность изделия устойчивой пленкой.
Видео:
Таким образом, цинк обеспечивает защиту металлоконструкций сразу по двум типам: барьерному и электрохимическому.
Особенностью цинкового покрытия является также то, что при повреждении слоя образующийся карбонат цинка «залечивает» дефект, моментально устраняя вероятность коррозии основной конструкции.
Каковы преимущества холодного цинкования
- Простота.
Вы легко осуществите оцинковку своими руками, даже если ранее этим никогда не занимались. К тому же, раствор очень быстро сохнет – в большинстве случаев достаточно получаса. - Универсальность.
Холодное цинкование применяется для обработки труднодоступных деталей. Кроме этого, раствор можно наносить любым удобным для вас способом: валиком, кистью, краскопультом. Некоторые детали небольших размеров можно даже погружать в цинкосодержащий раствор. К тому же, материал взаимодействует с любым растворителем (сольвентом, ксилолом). Помните, что именно этот способ можно использовать для обработки влажного металла. - Долговечность.
Холодная оцинковка держится примерно в три раза дольше, чем термическая обработка.
Основные способы оцинковки
Защитное цинковое покрытие наносится двумя основными способами.
- Горячий. Это заводской метод, когда кузов автомобиля, после очистки кислотами и нанесения флюса, окунают в ванну с расплавленным цинком. Он дорог и сложен, поэтому применяется далеко не всеми автопроизводителями, даже с мировым именем. Такое покрытие наиболее прочное и устойчивое к механическим воздействиям. Им обладают машины брендов Porsche, Volvo с 1975 года, Chevrolet Lachetti, некоторые модели Ford и Opel, а также ВАЗ 2110 (опционально).
- Холодный. В свою очередь, он делится на гальванический и механический. Гальваника – это тоже достаточно надежно, но полностью кузов этим способом цинкуется только на заводах, поскольку связан с применением больших объемов агрессивных веществ – щелочей, кислот, аммиака. Им пользуются производители марок Mercedes, Skoda, Volkswagen, Toyota, Reno Logan. На ограниченных площадях его можно применять и для самостоятельной оцинковки. Механические способы нанесения защитного покрытия (покраска составами, содержащими цинк) наименее надежны, но они просты и дешевы.
