|
Описание процесса
Гальванизация – наиболее распространенный метод нанесения цинковых покрытий на изделия из железа и стали. Особенно часто он применяется для повышения коррозионной устойчивости готового изделия или создания основы для лакокрасочныхпокрытий. Противокоррозионная защита железа и стали обеспечивается не только изолирующим действием сплошного цинкового покрытия, но также в значительной степени благодаря его роли как анода при электрохимических реакциях, во время которых коррозия как бы «отводится» от поверхности основного металла, поражая восновном цинковый слой. Покрытие из цинка является в данном случае так называемым жертвенным анодом.
Коррозия цинка создает плотную и стойкую карбонатную пленку, препятствующую дальнейшему разъеданию.
Когда очищенная и флюсованная деталь погружается в расплавленный цинк при температуре приблизительно 450*C, в результате реакции соприкосновения цинка с поверхностью изделия образуется сплав цинка с железом. При температуре 450°C (обычная температура
гальванизации) реакция между железом и цинком, как правило, имеет во времени параболический характер, т.е. идет сначала быстро, а затем замедляется. Поэтому слой цинка довольно быстро достигает определенной толщины, после чего значительного увеличения уже не происходит. Исключение составляют случаи обработки изделий из высококремнистой стали, при которой данная реакция носит во времени линейный характер, что дает возможность достигать очень значительной толщины покрытия.
Очистка и промывание кислотой – важные подготовительные этапы, предшествующие особому виду обработки, известному как
флюсование. Существует три вида
флюсования:
-
Старое сухое флюсование – Детали промываются в соляной кислоте и высушиваются без сполоскивания. Соли кислоты на поверхности изделия действуют как флюс во время обработки в расплавленной цинковой ванне.
-
Сухое флюсование – После промывания кислотой детали обрабатываются во флюсовой ванне и высушиваются пред погружением в цинковую ванну. Обычно флюс создается на основе хлорида цинк-аммония с концентрацией примерно 30%.
-
Влажное флюсование – После промывания детали сразу переносятся в цинковую ванну, в которой образуется покров расплавленного флюса на цинковой поверхности. Покров обычно состоит из хлорида цинк-аммония со вспенивающимидобавками, увеличивающими его толщину и уменьшающими поверхностное натяжение.
В промышленности по выпуску изделий методом цинкования различаются три вида данного процесса:
-
Горячее цинкование погружением
-
Непрерывное горячее цинкование
-
Непрерывное нанесение электролитического покрытия.
При обычном горячем цинковании обрабатываемые изделия после
флюсования погружаются в расплавленную цинковую ванну. Крупные изделия опускаются в ванну при помощи крана, более мелкие – в перфорированных стальных корзинах. Изделие находится в ванне от нескольких минут до получаса, после чего изделие вынимается из ванны, и лишний цинк удаляется. Его можно возвратить в ванну или отправить на утилизацию. В ходе процесса возможны газообразные выделения, поэтому ванны либо снабжаются вытяжными устройствами, либо устанавливаются в хорошо вентилируемых помещениях. Вытяжной воздух очищается рукавными фильтрами.
Обычно используется цинк хорошего промышленного качества (98.5%) с небольшой долей свинца (чуть более 1%, т.к. свинец растворяется в расплавленном цинке примерно до 1%). Избыточный свинец выделяется на дне ванны и предотвращает приставание к нему шлака (пастообразного сплава цинка с железом в отношении 25:1), что облегчает периодическое удаление последнего. В очень небольших количествах (0.005%) часто присутствует алюминий, делающий покрытие более блестящим и ровным.
Сразу после извлечения из цинковой ванны изделие быстро охлаждают, удаляя тем самым лишний флюс (если применялся флюсовый покров). Это предотвращает образование пятен и упрощает дальнейшую обработку.
При непрерывном горячем цинковании поверхность стального листа очищается и пропускается через специальную печь с восстановительной газовой средой для очистки и обжига. Затем стальной лист, не входя в контакт с воздухом, сразу подается в ванну для цинкования. Это предотвращает повторное окисление и исключает необходимость флюсования. Поскольку поверхность уже нагрета до определенной температуры, большая часть тепла, необходимого для ванны, поступает от материала. Концы отдельных рулонов стального листа автоматически свариваются друг с другом перед подачей в печь, и таким образом обеспечивается непрерывность процесса. Скорость, с которой лист проходит через ванну для цинкования, такова, что покрытие состоит в основном из цинка, а не из сплавов цинка и железа. После выхода листа из ванны лишний цинк удаляется газовыми «ножами». Затем несколько остывший уже лист охлаждается в воде и высушивается. После этого можно выполнять любую обработку поверхности для придания ей требуемых свойств и внешнего вида. Лист разрезается на куски необходимой длины и снова сворачивается в рулоны. Рулоны оцинкованной стали – это весьма ценная продукция, поэтому их всегда предохраняют от окисления нанесением хроматного слоя, слоя смазки, полиэтиленовой оберткой, прокладочной бумагой или всеми этими средствами одновременно. Рулоны хранятся под кровлей, обычно в
помещениях с контролируемой температурой и влажностью воздуха.
Отходы
При поверхностных возмущениях жидкости в ходе процесса в результате окисления цинка с захватом его частиц образуется цинковая зола. Поэтому она представляет собой смесь оксида цинка и захваченных частиц цинка в разных количествах, доходящих до 80%. Окисление происходит также в периоды простоя и увеличивает образование золы. Золу приходится периодически удалять и различными методами снова получать из нее цинк. Это методы основаны на использовании цилиндра, неподвижного или вращающегося тигля. Эффективность их применения может достигать 50%.
Оба вида горячего цинкования требуют применения вытяжных систем с очисткой вытяжного воздуха специальными фильтрами с извлечением из них цинка.
Уходящие в отходы потери при непрерывном горячем
цинковании ничтожно малы по сравнению с объемом дополнительных потерь при обработке и хранение материалов. Более подробное рассмотрение проблемы отходов и выделений, получаемых в процессе
цинкования, можно найти в предварительном отчете об оценке риска. металла. |
