Холодное цинкование: защита металла от коррозии

Хорошо известно, что наиболее длительную (до 25-50 лет) защиту стали от коррозии обеспечивают цинковые покрытия. Однако нанесение их традиционными методами, такими, например, как горячее цинкование или электрохимическое осаждение, на крупногабаритные металлоконструкции технически трудноосуществимо и на практике не используется.
В сравнении с традиционными методами наиболее доступным, дешевым, а иногда и единственно возможным оказывается метод холодного цинкования, то есть нанесение на подготовленную поверхность способами, применяемыми для таких материалов, как краска ПФ-115, специального цинксодержащего состава, в результате чего образуется покрытие, обладающее такими же антикоррозионными свойствами, как и покрытие, полученное методом горячего цинкования.



Горячо — холодно
При нанесении на железо (сталь) цинк защищает его как по барьерному (изоляционному) типу (что более характерно для горячего цинкования, где цинк сразу образует сплошное влагонепроницаемое покрытие), так и по электрохимическому (протекторному) типу, где цинк, в присутствии влаги выполняя роль анода по отношению к железу, расходуется для его защиты, а образующиеся при этом соединения цинка “залечивают” дефекты покрытия, предотвращая коррозию железа.
Протекторный тип защиты более характерен для холодного цинкования, особенно в стадии первоначального формирования покрытия, так как оно имеет определенную пористую структуру, через которую возможен доступ влаги к поверхности стали, приводящий к образованию электрохимической пары цинк — железо. В процессе дальнейшей эксплуатации происходит уплотнение структуры покрытия и переход его защитного действия от протекторного к барьерному.
Таким образом, покрытие, полученное методом холодного цинкования, по истечении определенного времени, зависящего от условий эксплуатации (в основном влажности), защищает сталь по тому же механизму, что и покрытие, нанесенное горячим способом.
Дальнейшее действие цинка по электрохимическому типу защиты (как и для горячеоцинкованных поверхностей) происходит только тогда, когда по тем или иным, в том числе механическим причинам, нарушается целостность нанесенного покрытия и влага проникает к поверхности стали.
Согласно стандартам ISO 3549 (DIN 55969) составы для холодного цинкования, обеспечивающие активную электрохимическую защиту по всей поверхности (повсеместную и свободную передачу электронов как между частицами цинка внутри покрытия, так и от частиц цинка к поверхности стали), должны содержать в сухом покрытии не менее 94% чистого цинка с размером частиц 12- 15 мкм или не менее 88% цинка с размером частиц 3-5 мкм.
Более высокие концентрации цинка увеличивают защитное антикоррозионное действие покрытия, а использование “атоминизированной” (5 мкм) цинковой пудры, при прочих равных условиях, способствует повышению адгезии (за счет облегчения междиффузионного взаимодействия цинка и железа), эластичности, снижению пористости покрытия и получению более гладкой (менее шероховатой) поверхности.
Цинкнаполненные (цинксодержащие) краски, не отвечающие вышеуказанному стандарту, не относятся к составам для холодного цинкования и не образуют электропроводного цинкового покрытия, адекватного по свойствам и срокам эксплуатации с горячеоцинкованным, проблема только в том, что купить эмаль можно только на специализированных фирмах. Цинк, присутствующий в них, выполняет роль специального (в том числе цветообразующего) пигмента, усиливающего лишь барьерную (пленочную) защиту за счет своего окисления и “закупоривания пор” в слое краски, чего нельзя сказать про краски, в которых содержится алюминиевый порошок.

Просто и
эффективно

Использование метода холодного цинкования эффективно как для получения
самостоятельного покрытия и предварительного грунтования, так и для
межоперационной
защиты стали и ремонта ранее оцинкованных поверхностей.

Применение метода имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с
горячим
цинкованием:

отсутствие ограничений по размерам цинкуемых поверхностей;

возможность производить подготовку поверхности на месте;

возможность легко сваривать конструкции, покрытые составами
для холодного
цинкования;

возможность на месте оцинковывать сварные швы;

легкость в ремонте, в том числе нарушенных (при
транспортировке и монтаже)
участков цинкового покрытия;

отсутствие необходимости демонтажа, транспортировки к месту
цинкования
и обратно и последующего монтажа конструкций; возможность цинкования в
широком диапазоне температур — от –20 до +40 °С;

возможность получения эластичного покрытия, выдерживающего
как механическую
деформацию, так и термическое расширение и сжатие в широком диапазоне
температур;

высокая степень сцепления других ЛКМ, в том числе порошковых
красок
с оцинкованной поверхностью;

возможность оцинковывать собственными силами и любым способом
(погружением
в состав, кистью, валиком, распылителем).

Уже сегодня составы для холодного цинкования, как самостоятельно,
так
и в системах покрытий, успешно используются на практике в Украине и
за ее пределами. В частности, при защите от коррозии мостовых
сооружений,
тоннелей, строительных металлоконструкций, элементов городской
инфраструктуры,
столбов освещения, опор ЛЭП, металлических кровель, резервуаров,
фасадов
и арматуры зданий и др. Пользователи отмечают эффективность метода,
его простоту, относительно невысокую стоимость и весьма быструю
эксплуатационную
окупаемость.

На месте и по месту

Особые возможности открываются для применения этого метода для
антикоррозионной
защиты светопроникающих конструкций, фасадных систем, даже
металлических
профилей, используемых во внутренних полостях металлопластиковых
конструкций.

На фото в начале статьи показано новое здание Национального театра в
Пекине, которое спроектировано и построено европейскими фирмами, а
покрытие
несущих металлоконструкций и ажурного крепления фасадных
светопроникающих
элементов (почти 90% всей площади поверхности здания) выполнено методом

холодного цинкования. Метод применяют для строительства парников,
заданий
производственного и общественного назначения. В Украине уже есть опыт
применения холодного цинка для строительства и ремонта самых
ответственных
сооружений, включая ЧАЭС, мостовые переходы, шлюзные ворота и многое
другое, т.е. там, где практически невозможно нанести защиту в заводских

условиях, или где “штатное” покрытие нарушено от времени или в процессе

изготовления.

Внедрение в практику современных и перспективных методов
антикоррозионной
защиты, в частности таких, как холодное цинкование, позволит резко
сократить
ущерб, приносимый в результате коррозии металлов, который в промышленно

развитых странах достигает 5% национального дохода.