Процесс погружения в цинк в горячем цинковании: подробное описание

Процесс погружения в цинк в горячем цинковании: подробное описание

Погружение в расплавленный цинк — основной и ключевой этап горячего цинкования металлоконструкций. Именно здесь происходит металлургическая реакция между сталью и цинком, формирующая многослойное антикоррозионное покрытие с катодной защитой. Процесс требует строгого контроля, чтобы обеспечить равномерность, адгезию и отсутствие дефектов.

Основные характеристики процесса погружения

1. Параметры цинковой ванны

- Температура расплава: 445 – 460 °C (оптимально 450 – 455 °C для баланса текучести и скорости реакции).

- Ниже 445 °C — повышенная вязкость, толстое покрытие с наплывами.

- Выше 460 °C — ускоренная реакция, избыточный рост интерметаллических слоев, повышенный расход цинка.

- Состав цинка: не менее 98,5 – 99,99 % Zn (марки Ц0, Ц1 по ГОСТ 3640 - 94).

- Добавки: алюминий (0,005 – 0,02 %) для блеска и контроля толщины; иногда никель, свинец или олово для специальных эффектов.

2. Время погружения

- От 3 – 5 минут для мелких и тонкостенных изделий до 30 – 60 минут (и более) для массивных конструкций с толстой сталью (>20 мм).

- Зависит от: химического состава стали (кремний и фосфор ускоряют реакцию), температуры ванны, требуемой толщины покрытия.

3. Технология погружения и извлечения

- Погружение: медленное и равномерное (скорость 1 – 3 м/мин), под углом 30 – 45° для выхода воздуха из полостей и предотвращения брызг.

- Используют краны или автоматизированные подвески.

- Выдержка: полное покрытие изделия цинком; реакция диффузии Fe в Zn.

- Извлечение: медленно (0,5 – 2 м/мин), под углом для стекания излишков и минимизации наплывов.

- Для мелких деталей — центрифугирование сразу после извлечения.

4. Формирование покрытия

- Многослойная структура:

- Внутренние интерметаллические фазы: гамма (Γ), дельта (Δ), дзета (Ζ) — твердые и прочные.

- Внешний слой: эта (Η) — чистый цинк, пластичный и блестящий.

- Толщина: 50 – 200 мкм (регулируется составом стали, временем и температурой; по ГОСТ — минимум 40 – 85 мкм в зависимости от класса).

5. Оборудование

- Цинковые котлы (ванны) из низкоуглеродистой стали или керамики, объемом от 5 до 100 м³.

- Нагрев: газовый, электрический или индукционный.

- Системы фильтрации (удаление шлака — цинковых оксидов и интерметаллидов).

Нормативные требования

Согласно ГОСТ 9.307 - 2021 (Россия и страны ЕАЭС, включая Украину):

- Равномерное покрытие без пропусков, пузырей, наплывов >5 мм.

- Толщина по классам: от 35 мкм (внутренние конструкции) до 200 мкм (агрессивные среды).

- Допускается матовый или блестящий вид, естественные подтеки на краях.

Аналогично ISO 1461, ASTM A123, EN 1090.

Возможные дефекты при неправильном погружении

- Неравномерная толщина или пропуски — из-за быстрого погружения/извлечения или остаточной влаги.

- Наплывы и капли — слишком низкая температура или быстрое извлечение.

- Шелушение — избыточный рост интерметаллидов (реакция Санда — при высоком Si в стали >0,25 %).

- Пузыри и взрывы — остатки влаги после сушки.

На современных заводах горячего цинкования в Украине процесс погружения автоматизирован с датчиками температуры, уровня цинка и скорости движения для максимальной стабильности и безопасности.