Cynkowanie ogniowe

Cynkowanie polega na nakładaniu warstwy cynku na powierzchnię elementów metalowych w celu zabezpieczenia ich przed korozją. Powłoka cynku może być nakładana różnymi metodami. Najczęściej stosuje się cynkowanie ogniowe i cynkowanie galwaniczne. 

Cynkowanie ogniowe i cynkowanie galwaniczne - różnice

Różnica między operacją cynkowanie galwaniczne, a cynkowaniem ogniowym jest bardzo duża. Wybór metody nakładania powłoki cynkowej ma ogromny wpływ na właściwości cynkowanych elementów po zakończeniu procesu. 

Cynkowanie galwaniczne to proces nakładania powłoki cynkowej w wyniku procesu opierającego się na elektrolizie w odpowiednich roztworach, gdzie źródłem energii jest prąd elektryczny.  Powłoka cynkowa uzyskana dzięki cynkowaniu galwanicznemu jest cienka i gładka, przez co mniej odporna na uszkodzenia.

 Cynkowanie galwaniczne pozwala za to na zabarwienie powłoki już podczas procesu cynkowania – finalnie można wykonać proces cynkowania na czarno lub cynkowanie na żółto lub oliwkowo. Szczególnie istotne jest to w przypadku cynkowania elementów wyposażenia wnętrz czy elementach ozdobnych stosowanych w ogrodach czy meblach miejskich

Cynkowanie ogniowe polega na zanurzeniu elementu pokrywanego w ciekłym cynku. Proces cynkowania ogniowego zachodzi w wysokiej temperaturze. Powłoki cynkowe  tak uzyskane charakteryzują się wysoką odpornością, mają lepsze właściwości ochronne i wyższą trwałość.

Cynkowanie ogniowe stali

Cynkowanie ogniowe stali polega na wytworzeniu stopu żelaza z cynkiem na powierzchni stali, dzięki czemu powłoka cynku chroni stal,  jest przy tym trwała i odporna na działanie środowiska oraz uszkodzenia mechaniczne. Stop żelaza z cynkiem nawet po uszkodzeniu powłoki zabezpiecza wyrób przed korozją, dlatego cynkowanie stali jest takie efektywne.

W przypadku cynkowania ogniowego na przebieg cynkowania składa się kilka etapów. Najpierw przedmiot jest dokładnie oczyszczany za pomocą szlifowania, piaskowania lub obróbki wibrościernej. W efekcie tego powierzchnia jest wolna od śladów korozji, zanieczyszczeń, starych powłok. 

Następnie stosowane jest odtłuszczanie powierzchni metalu z zatłuszczeń powstałych w trakcie procesu produkcji, podczas transportu czy podczas przechowywania. Czyszczenie i odtłuszczanie wykonuje się w nieorganicznych roztworach o odczynie alkalicznym, kwaśnym i neutralnym.

Potem wykonuje się trawienie materiału w celu pozbawienia jego powierzchni zgorzeliny i resztek korozji. Trawienie polega na zanurzeniu elementu w kwasie solnym lub  fluorowodorowym.

Stal poddaje się w dalszej kolejności topnikowaniu. Proces ten wykonuje się w kąpieli w roztworze wodnym chlorku cynku i chlorku amonu. Na skutek reakcji z kąpielą powierzchnia stali pozbawiona jest nawet śladowych ilości tlenków. Ostatnim etapem przygotowań do cynkowania jest suszenie w temperaturze do 150 ᵒC. 

Przygotowane tak elementy stalowe zostają zanurzone w stopionym cynku poddanym  działaniu temperatury około 450 ᵒC. Podczas zanurzenia elementu w kąpieli dochodzi do dyfuzji cząstek cynku i stali, a w efekcie wytworzenia się warstwy składającej się z różnorodnych warstw stopowych cynku i żelaza.

Żelazo i cynk szybko wchodzą w reakcję, co skutkuje powstaniem na stalowej powierzchni wielu warstw ich stopu. Warstwa bezpośrednio przylegająca do elementu stalowego oznaczana γ ma grubość około 1 µm i jest stopem żelaza i cynku o zawartości ok. 25% żelaza. Powyżej znajduje się warstwa δ, która zawiera mniej bo 10% żelaza. Następnie występuje warstwa określana jako ζ o zawartości ok. 6% żelaza i widocznych metalicznych kryształach. Na samej górze znajduje się warstwa prawie czystego cynku. 

 Zazwyczaj proces cynkowania ogniowego trwa przez kilka minut. Element prefabrykowany wyjmowany jest z kąpieli cynkowej po zakończeniu reakcji. W skutek reakcji pomiędzy żelazem a cynkiem dochodzi do powstania wytrzymałej powłoki cynku na powierzchni stali.

Cynkowanie ogniowe jest wydajne, gdyż rozgrzany do wysokich temperatur cynk z łatwością pokrywa wszystkie dostępne miejsca elementu. Powstaje na nich gruba i wytrzymała warstwa ochronna cynku. Po zakończeniu reakcji i wystudzeniu ogniowa powłoka cynkowa trwale zabezpiecza stalowy element przed oddziaływaniem wilgoci i pary wodnej zawartej w powietrzu.

Powłoka ochronna powstała w wyniku zastosowania technologii cynkowania ogniowego skutkuje powstaniem odpornej na korozję, zabezpieczającej warstwy ocynku, która dodatkowo dobrze znosi niekorzystne działania czynników atmosferycznych - deszczu, słońca i mrozu, co chroni stal przed złymi warunkami środowiska. Cynkowanie to proces, który ma zastosowanie do ochrony stali przed korozją. Powłoka cynkowa chroni stal przez wiele lat i nie wymaga konserwacji. Niektórzy producenci gwarantują trwałość powłoki ochronnej powstałej w wyniku cynkowania ogniowego na ponad 40 lat! 

Trudnością wynikającą z zastosowania procesu jest fakt, że cynkowany detal musi mieć zainstalowane uchwyty, które umożliwią zanurzanie i wynurzanie go z kadzi wypełnionej gorącym cynkiem, jednak wielu konstruktorów potrafi odpowiednio wkomponować uchwyty w konstrukcji detalu, czyniąc je niewidocznymi dla oka. Elementy o skomplikowanych kształtach wymagają poprawy powierzchni, gdyż cynkowanie ogniowe nie gwarantuje uzyskania jednolitej grubości, możliwe są zacieki i zgrubienia, które po wyschnięciu zastygają na powierzchni elementu, co często nastręcza problemów.  

Powłoka cynku chroni stal w różnych warunkach środowiska

Ochrona jaką daje ogniowa powłoka cynkowa, zależna jest od grubości warstwy jaką tworzy cynk i od warunków środowiskowych, w których dany element jest używany.

Istnieje specjalna skala warunków środowiskowych, która pozwala określić długość ochronnego działania warstwy cynkowej. W przypadku warstwy ocynku o grubości 70 μm na elemencie pracującym w środowisku, w którym panuje kategoria korozyjności C1, (zagrożenie korozją jest znikome - zamknięte, klimatyzowane pomieszczenia), powłoka ochronna ocynku może wytrzymać powyżej 100 lat.

Inaczej wygląda sytuacja, ten sam element metalowy umieści się w środowisku bardzo wymagającym, w którym kategoria korozyjności wynosi C5 (duża wilgotność, agresywna atmosfera, duże zasolenie). Wówczas ocynk może wytrzymać od 8 do 17 lat.

Metody tworzenia szczególne wytrzymałej powłoki cynku.

Dlatego w wielu gałęziach przemysłu stosuje się dodatkowe zabezpieczenie warstwy cynkowej przez nałożenie powłoki malarskiej lub przez zastosowanie procesu pasywacji. Oba sposoby polegają na nałożeniu dodatkowej powłoki na ocynkowany element, która z kolei chroni warstwę ocynku. Przydatne jest to szczególnie w wymagających warunkach środowiskowych.

Cynk można pomalować specjalną farbą, która wykazuje dodatkowe właściwości ochronne. Można wtedy uzyskać także różne efekty kolorystyczne. 

Z kolei pasywacja polega na naniesieniu na ocynk dodatkowej warstwy pasywnej składającej się z tlenku i wodorotlenku cynku. Zabezpiecza to cynk przed dalszą korozją szczególnie w agresywnym środowisku.

Zalety cynkowania ogniowego to wysoka wydajność, szczególnie w przypadku produkcji masowej i odporność ocynku. 

Wadą może być koszt cynkowania ogniowego który jest wyższy niż w cynkowaniu galwanicznym i deformacje materiału spowodowane przez wysoką temperaturę.

Usługa cynkowanie ogniowe / ocynk ogniowy

Zapraszamy do skorzystania z ofert na usługę cynkowanie ogniowe zamieszczonych w serwisie MetalTop. Oferty małych i dużych firm z naszego systemu można sortować wg parametrów technicznych procesu, lokalizacji, dogodnego terminu tak aby znaleźć partnera najlepiej spełniającego Państwa potrzeby. Zapraszamy do skorzystania z Systemowego Parku Technologicznego MetalTop!