Aký je proces galvanizácie ocele?

Galvanizácia je proces nanášania ochranného zinkového povlaku na oceľ, aby sa zabránilo korózii. Najbežnejšou priemyselnou metódou je kontinuálne žiarové zinkovanie-, pri ktorom sa oceľový pás alebo vyrobené diely čistia, tavia a ponoria do roztaveného zinku tak, aby sa na povrchu vytvorila metalurgicky spojená vrstva zinku. Pretože zinok koroduje prednostne ako oceľ, povlak chráni základný kov ako bariéra aj ako obetná anóda. Tento článok vysvetľuje proces krok za krokom, označenie náterov používané v medzinárodnom obchode a faktory, ktoré určujú životnosť.

Prečo galvanizovať oceľ?

Holá oceľ hrdzavie, keď sa na jej povrch dostane vlhkosť a kyslík. Zinkový povlak prerušuje tento proces dvoma spôsobmi:

Bariérová ochrana: hustá zinková vrstva fyzicky oddeľuje oceľ od atmosféry.

Obetná (katodická) ochrana: na škrabancoch a rezných hranách, kde je oceľ odkrytá, zinok koroduje prednostne pred oceľou, takže exponovaná oblasť zostáva chránená, pokiaľ je v blízkosti prítomný zinok.

Tento duálny mechanizmus robí z galvanizácie jeden z nákladovo najefektívnejších{0}}systémov ochrany proti korózii pre konštrukčnú oceľ s typickou-bezúdržbovou životnosťou meranou desaťročiami vo väčšine atmosférických prostredí.

Proces žiarového-zinkovania ponorom krok za krokom

1. Príprava povrchu

Kvalita zinkového povlaku závisí takmer výlučne od čistoty povrchu. Oceľ najprv prechádza alkalickým odmasťovacím kúpeľom, aby sa odstránili oleje, mastnoty a ťažné zmesi, a potom morením v zriedenej kyseline chlorovodíkovej alebo sírovej, aby sa odstránili okuje a hrdza. Po každej chemickej fáze sa prúžok opláchne vodou.

2. Fluxovanie

Pred ponorením sa oceľ potiahne tavivom, typicky roztokom chloridu zinočnato-amónneho. Tavidlo zabraňuje oxidácii čisteného povrchu medzi morením a máčaním a podporuje zmáčanie ocele roztaveným zinkom.

3. Poťahovanie za horúca-máčaním

Pripravená oceľ sa ponorí do kúpeľa roztaveného zinku udržiavaného na približne 450 stupňov (asi 840 stupňov F). Železo a zinok reagujú na rozhraní a vytvárajú sériu vrstiev intermetalickej zliatiny zinok{3}}železo, ktoré sú prekryté vrstvou relatívne čistého zinku. Toto metalurgické spojenie je to, čo odlišuje žiarové zinkovanie-od náteru alebo iných povrchových náterov.

4. Stiahnutie a kontrola hmotnosti povlaku

Keď pás opúšťa kúpeľ, plynové nože (vzduchové alebo dusíkové stierače) odstraňujú prebytočný zinok z povrchu a presne kontrolujú konečnú hrúbku povlaku. Povlak sa potom ochladí a v prípade listových výrobkov môže prejsť svetlom alebo inou konečnou úpravou.

5. Kontrola

Hmotnosť povlaku sa overuje vážením vzorky pred a po rozpustení zinkovej vrstvy (trojitá-bodová skúška) a priľnavosť povlaku sa kontroluje skúškami ohybom. Nepretržité výrobné linky monitorujú hrúbku náteru online pomocou meradiel.

Hmotnosť povlaku a označenie podľa ASTM A653/A653M

Výrobky z pozinkovaného plechu sú opísané triedou základného kovu a označením povlaku. ASTM A653/A653M, štandardná špecifikácia pre oceľový plech, pozinkovaný-potiahnutím za horúca-, definuje označenia povlakov, ktoré uvádzajú minimálnu celkovú hmotnosť povlaku na oboch povrchoch.

G-60: minimálna celková hmotnosť povlaku 0,60 oz/ft² (asi 183 g/m²) na oboch stranách spolu, čo zvyčajne zodpovedá hrúbke povlaku asi 0,40 mil (10 µm) na stranu.

G-90: minimálna celková hmotnosť náteru 0,90 oz/ft² (približne 275 g/m²), približne 0,60 mil (15 µm) na stranu.

G-110, G-140, G-165 a G-185 označujú postupne ťažšie nátery pre korozívnejšie prostredia.

Z metrického hľadiska sú bežné označenia Z180, Z275 a Z350, kde číslo predstavuje celkovú hmotnosť náteru v g/m². Rovnaký fyzický náter je možné objednať pod ktorýmkoľvek systémom; ASTM A653/A653M je riadiacim štandardom pre palcové-librové označenia, zatiaľ čo ISO 1461 pokrýva žiarovo pozinkované povlaky na vyrobených železných a oceľových výrobkoch a GB/T 2518 upravuje súvislý žiarovo pozinkovaný{11}} plech v Číne.

Iné metódy galvanizácie

Okrem kontinuálneho{0}}poťahovania plechu a pásov ponorením za tepla sa používa niekoľko súvisiacich procesov:

Dávkové (všeobecné) žiarové zinkovanie{0}}ponáraním podľa ISO 1461: vyrobené konštrukcie, ako sú prenosové veže a zábradlia, sa čistia, tavia a namáčajú do roztaveného zinku.

Elektrogalvanizácia: zinok sa nanáša elektrolyticky, čím vzniká tenší a hladší povlak používaný hlavne na panely karosérií automobilov, kde je dôležitá priľnavosť laku.

Tepelné striekanie zinkom: roztavený alebo práškový zinok sa nastrieka na veľké konštrukcie, ktoré sa nedajú máčať.

Šerardizácia: malé časti sa pri zvýšenej teplote omieľajú so zinkovým prachom, aby sa vytvoril difúzny povlak.

Životnosť a ochrana proti korózii

Životnosť pozinkovaného povlaku závisí od hrúbky povlaku a korozívnosti prostredia. Ako praktické pravidlo platí, že zinok koroduje rýchlosťou približne 1 µm za rok v miernej vidieckej atmosfére a rýchlejšie v priemyselnom alebo morskom prostredí. Povlak G-90 preto poskytuje desaťročia ochrany vo väčšine domácich aplikácií. Údaje o rýchlosti korózie sú publikované v ISO 9223 a súvisiacich normách, ktoré klasifikujú atmosférickú korozívnosť a umožňujú inžinierom vybrať hmotnosť náteru pre návrhovú životnosť.

Bežné aplikácie

Pozinkovaná oceľ sa používa všade tam, kde sa vyžaduje dlhá životnosť a nenáročná údržba: stavebné rámy, strešné a stenové oplechovanie, prenosové veže a inžinierske stožiare, diaľničné zvodidlá, poľnohospodárske budovy, vzduchotechnické potrubia, elektrické kryty a transformátorové nádrže. V elektrotechnickom priemysle sa nádrže na transformátorový olej často vyrábajú z galvanizovanej ocele alebo ocele inak chránenej proti korózii-, aby vydržali vonkajšie použitie.

FAQ

Aký je rozdiel medzi povlakom G-60 a G-90?

Obe označenia sú definované v ASTM A653/A653M ako minimálna celková hmotnosť náteru na oboch povrchoch. G-90 (0,90 oz/ft², približne 275 g/m²) je zhruba o 50 % ťažší ako G-60 (0,60 oz/ft², približne 183 g/m²) a poskytuje úmerne dlhšiu životnosť v rovnakom prostredí.

Chráni pozinkovanie rezné hrany a škrabance?

áno. Pretože zinok je anodický voči oceli, odkrytá oceľ na rezných hranách a škrabancoch je obetavo chránená okolitým zinkovým povlakom. Táto samoliečiaca vlastnosť je kľúčovou výhodou oproti náterovým systémom.

Prečo sa oceľ pred ponorením čistí?

Zinok nezmáča zaolejovanú alebo ošúchanú oceľ. Odmasťovanie, morenie a tavidlo zaisťujú chemicky čistý povrch bez oxidu-, takže roztavený zinok môže reagovať s oceľou a vytvárať súvislé metalurgické spojenie.

Akú teplotu má kúpeľ roztaveného zinku?

Kontinuálne horúce-linky fungujú pri približne 450 stupňoch . Vyššie teploty urýchľujú tvorbu krehkých vrstiev zliatiny zinku-železa, takže teplota kúpeľa je riadená v úzkom okne.

Môže byť pozinkovaná oceľ lakovaná?

Áno, s vhodnou prípravou povrchu, ako je čistenie a vhodný základný náter. Duplexný systém galvanizácie plus farba poskytuje oveľa dlhšiu životnosť než ktorýkoľvek z týchto systémov samostatne a je široko používaný pre vysoko-viditeľné konštrukcie.

Ako si vyberiem správnu hmotnosť náteru?

Hmotnosť náteru vyberte z kategórie korozívnosti miesta inštalácie (ISO 9223) a požadovanej projektovanej životnosti. Ťažšie nátery ako G-140 alebo G-185 sú určené pre morské a priemyselné prostredie, zatiaľ čo G-60 alebo G-90 pokrýva väčšinu interiérových a vidieckych aplikácií.