Горячее цинкование

Горячее цинкование является разновидностью гальванизации . Это процесс покрытия железа и стали цинком в ванну с расплавленным , который сплавляется с поверхностью основного металла при погружении металла цинком при температуре около 450 °C (842 °F). При воздействии атмосферы чистый цинк (Zn) реагирует с кислородом ( O ₂ ) с образованием оксида цинка ( ZnO ), который далее реагирует с диоксидом углерода ( CO ₂ ) с образованием карбоната цинка ( ZnCO ₃ ), обычно тускло-серого цвета. , довольно прочный материал, который во многих случаях защищает сталь под ней от дальнейшей коррозии . Оцинкованная сталь широко используется там, где стойкость к коррозии требуется без затрат на нержавеющую сталь , и считается более выгодной с точки зрения стоимости и срока службы. Его можно идентифицировать по рисунку кристаллизации на поверхности (часто называемому «блестками»). ^{[ 1 ]}

Оцинкованную сталь можно сваривать; однако следует проявлять осторожность в отношении образующихся токсичных паров цинка. Оцинкованные пары выделяются, когда оцинкованный металл достигает определенной температуры. Эта температура варьируется в зависимости от используемого процесса гальванизации. По данным Американской ассоциации гальванизаторов, при длительном непрерывном воздействии рекомендуемая максимальная температура для горячеоцинкованной стали составляет 200 °C (392 °F). Использование оцинкованной стали при температурах выше этой приведет к отслаиванию цинка в межметаллическом слое. ^{[ нужна ссылка ]}. Электрооцинкованная листовая сталь часто используется в автомобилестроении для повышения коррозионной стойкости наружных панелей кузова; однако это совершенно другой процесс, при котором достигается меньшая толщина цинкового покрытия.

Как и другие системы защиты от коррозии, цинкование защищает сталь, выступая в качестве барьера между сталью и атмосферой. Однако цинк является более электроположительным (активным) металлом по сравнению со сталью. Это уникальная характеристика цинкования, а это означает, что когда гальваническое покрытие повреждено и сталь подвергается воздействию атмосферы, цинк может продолжать защищать сталь посредством гальванической коррозии (часто в пределах кольцевого пространства толщиной 5 мм, выше которого скорость переноса электронов снижается). .

Процесс

Процесс горячего цинкования приводит к металлургической связи между цинком и сталью с рядом различных железо-цинковых сплавов. Полученную сталь с покрытием можно использовать практически так же, как и без покрытия.

Типичная линия горячего цинкования работает следующим образом: ^{[ 2 ]}

Сталь очищают щелочным раствором. Это удаляет масло/жир, грязь и краску.
Едкий чистящий раствор смывается.
Сталь травят в кислом растворе для удаления прокатной окалины .
Травильный раствор смывают.
, На сталь наносится флюс часто хлорид цинка и аммония, для предотвращения окисления очищенной поверхности под воздействием воздуха. Флюсу дают высохнуть на стали, и он способствует процессу смачивания жидкого цинка и его прилипания к стали.
Сталь погружают в ванну с расплавленным цинком и выдерживают там до тех пор, пока температура стали не уравновесится с температурой ванны.
Сталь охлаждают в закалочной ванне для снижения ее температуры и предотвращения нежелательных реакций вновь образующегося покрытия с атмосферой.

Свинец часто добавляют в ванну с расплавленным цинком для улучшения текучести ванны (таким образом ограничивая избыток цинка в окунаемом изделии за счет улучшения дренажных свойств), помогают предотвратить всплывание шлака , облегчают переработку шлака и защищают котел от неравномерного распределения тепла от горелки. Экологические нормы США не одобряют использование свинца в ванне чайника. Свинец либо добавляется в первичный цинк марки Z1, либо уже содержится в отработанном вторичном цинке. Третий, снижающийся метод — использование цинка низкого качества Z5. ^{[ 3 ]}

Стальную полосу можно подвергать горячему цинкованию на непрерывной линии. Горячеоцинкованная стальная полоса (также иногда свободно называемая оцинкованным железом) широко используется в тех случаях, когда требуется прочность стали в сочетании с устойчивостью к коррозии цинка, например, для кровли и стен , защитных барьеров, поручней, бытовой техники и автомобилей. части тела. Одно из распространенных применений – металлические ведра . Оцинкованная сталь также используется в большинстве систем отопления и охлаждения зданий.

Отдельные металлические изделия, такие как стальные балки или ворота из кованого железа , могут быть подвергнуты горячему цинкованию с помощью процесса, называемого пакетным цинкованием. Другие современные методы в значительной степени заменили горячее погружение для подобных ролей. Сюда входит электрогальванизация , при которой слой цинка осаждается из водного электролита путем гальваники , образуя более тонкую и гораздо более прочную связь.

История

В 1742 году французский химик Поль Жак Малуэн описал метод покрытия железа путем погружения его в расплавленный цинк на презентации во Французской королевской академии .

В 1772 году Луиджи Гальвани , в честь которого была названа гальванизация, открыл электрохимический процесс, происходящий между металлами во время эксперимента с лягушачьими лапками.

В 1801 году Алессандро Вольта продолжил исследования гальванизации, когда обнаружил электропотенциал между двумя металлами, создающий коррозионную ячейку.

В 1836 году французский химик Станислас Сорель получил патент на способ покрытия железа цинком , предварительно очистив его 9%-ной серной кислотой ( H ₂ SO ₄ ) и профлюсировав хлоридом аммония ( NH ₄ Cl ).

Спецификация

Горячеоцинкованное покрытие относительно проще и дешевле наносить, чем органическое лакокрасочное покрытие с эквивалентными характеристиками защиты от коррозии. Британским, европейским и международным стандартом горячего цинкования является BS EN ISO 1461, который определяет минимальную толщину покрытия, наносимого на сталь, в зависимости от толщины стального профиля. Например, стальное изделие с размером сечения более 6 мм должно иметь минимальная толщина оцинкованного покрытия 85 мкм .

Дополнительную информацию о характеристиках и конструкции цинкования можно найти в BS EN ISO 14713-1 и BS EN ISO 14713-2. Долговечность оцинкованного покрытия зависит исключительно от скорости коррозии среды, в которой оно находится. Скорости коррозии для различных сред можно найти в стандарте BS EN ISO 14713-1, где приведены типичные скорости коррозии, а также описание среды, в которой будет использоваться сталь.

См. также

Ссылки

^ ГалвИнфо (август 2011 г.). «GalvInfoNote / Блестки на горячеоцинкованном стальном листе» (PDF) . ГалвИнфо. Архивировано из оригинала (PDF) 2 марта 2014 года . Проверено 27 февраля 2014 г.
^ «Процесс горячего цинкования» . Горячее цинкование V&S. Архивировано из оригинала 23 июня 2013 г. Проверено 30 ноября 2012 г.
^ Европейская комиссия, Справочный документ по наилучшим доступным технологиям в промышленности цветных металлов, декабрь 2001 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
Таблица марок первичного цинка на стр. 15

[galvinfo-1] ГалвИнфо (август 2011 г.). «GalvInfoNote / Блестки на горячеоцинкованном стальном листе» (PDF) . ГалвИнфо. Архивировано из оригинала (PDF) 2 марта 2014 года . Проверено 27 февраля 2014 г.

[2] «Процесс горячего цинкования» . Горячее цинкование V&S. Архивировано из оригинала 23 июня 2013 г. Проверено 30 ноября 2012 г.

[3] Европейская комиссия, Справочный документ по наилучшим доступным технологиям в промышленности цветных металлов, декабрь 2001 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
Таблица марок первичного цинка на стр. 15

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]