Инжиниринг

Оцинковать — значит защитить

Директор по развитию компании «Гальваника» из Твери Владимир Белов рассказывает читателям «Умнпро» об особенностях цинкования и других видах защитных покрытий, получаемых гальваническим способом, а также о возможностях своего предприятия на профильном рынке.
5 декабря 2019

Все более широкое применение в обрабатывающих отраслях промышленности новых мате-риалов — пластиков, композитов, керамики — вовсе не означает автоматического снижения спроса на металлы, остающиеся основным материалом не только в машиностроении, энергетике и строительстве, но и в наиболее трендовом сегодня IT-сегменте. Как известно, одно из существенных ограничений для металлов — их подверженность коррозии, для борьбы с которой разрабатываются различные способы обработки, защитные покрытия, сплавы. Одним из эффективных и распространенных способов защиты металлических конструкций и компонентов является цинкование. Известны шесть основных способов нанесения цинка на металлические, а также на пластиковые поверхности, из них, пожалуй, наибольшей востребованностью пользуется гальванический. Директор по развитию компании «Гальваника» из Твери Владимир Белов рассказывает читателям «Умнпро» об особенностях цинкования и других видах защитных покрытий, получаемых гальваническим способом, а также о возможностях своего предприятия на профильном рынке.

Цинкование: достоинства и недостатки

— Владимир, какие защитные покрытия наиболее востребованы у промышленных предприятий?

— Пожалуй, что цинкование — самый распространенный тип защитных антикоррозийных покрытий после классического окрашивания. Оцинкованные изделия и конструкции встречаются повсеместно. На улице — это фонарные столбы и дорожные заграждения, в зданиях — это колонны и перекрытия, в магазинах — тележки, крючки и вешалки для товаров. Оцинкованные элементы есть в узлах и механизмах различных машин, авиационной, железнодорожной технике и т.д. Мы производим цинкование гальваническим способом на металлоизделия и металлоконструкции. В зависимости от назначения изделий им необходимы определённые свойства, например, коррозионная стойкость или термостойкость, электропроводимость или, наоборот, электроизоляционные свойства, для этого и нужны различные покрытия. Наша компания, помимо гальванического цинкования, оказывает услуги по химическому фосфатированию, химическому оксидированию, обезжириванию и травлению металлических изделий. Обезжиривание и травление —это предварительные операции, бывает, что необходимо подготовить детали для дальнейших операций, снять коррозию, обезжирить, убрать следы масла. В целом обезжиривание и травление входят в основной цикл большинства видов гальванической обработки: сначала мы обезжириваем детали, промываем их, затем травим в кислоте, убирая окалину и ржавчину, и только потом обрабатываем, нанося различные покрытия.

— Наряду с гальваническим цинкованием есть ещё несколько технологий покрытия металла цинком, каждая из них имеет свои плюсы и минусы. Рас-скажите о достоинствах и недостатках известных вам методов.

— Цинкование, вне зависимости от способа его нанесения, высоко востребовано, в том числе компаниями с мировым именем. Конечно, в большинстве случаев для защиты металлических изделий применяют горячее цинкование, этот метод распространён в основном на крупных заводах. По этой технологии детали, после предварительной подготовки, погружаются в ванну с расплав-ленным цинком. Толщина цинкового покрытия составляет порядка 30-100 мкм, при этом слой неравномерный, местами рыхлый, но прочность и надежность защитного покрытия достигается, в первую очередь, за счет его большой толщины.

Однако горячее цинкование не под-ходит для миниатюрных или резьбовых деталей. Резьбы попросту заплывают, их приходится нарезать заново.

Холодное цинкование — это, по сути, покраска изделий цинкосодержащими эмалями и грунтами.

Гальванический метод позволяет наносить более однородный слой цинка без трещин и подтёков. Такое покрытие, на вид блестящее и гладкое, обладает приятным серебристым или золотистым цветом и отличной сцеп-кой с основным металлом. Однако ив нашем методе есть свои минусы, к примеру, нанести цинк гальваническим способом на детали сложной конфигу-рации непросто, во внутренних полостях, закрытых углах могут возникнуть непокрытые участки и приходится перепокрывать, иногда не один раз.

Метод термодиффузионного цинкования основан на явлении диффузии молекул металла, протекающей при относительно высокой температуре (400— 450°). В поверхностный слой обрабатываемого изделия диффузируют молекулы легирующего элемента — цинка. В результате применения такой технологии на поверхности металлической детали формируется однородный цинковый слой. Хороший метод, но довольно дорогой, учитывая стоимость энергии.

Толстый слой покрытия — это не всегда надежно

— Как происходит процесс цинкования гальваническим методом?

— Детали находятся в электролите, на цинковые аноды подаётся электрический ток, мельчайшие частицы цинка отделяются от анодов и осаживаются на деталях, образуя защитный слой.

На нашем предприятии имеются большие ванны для цинкования изделий размером до 3,5 метров, а также ванны для обработки метизов. Для погружения крупных и средних деталей в химический раствор используем специальные металлические подвесы, а для метизов — вращающиеся установки.

— Какова толщина цинкового покрытия при гальваническом методе?

— Толщина цинкового покрытия, нанесённого гальваническим способом, может быть от 3 до 35 мкм, при этом при толщине 25 мкм и выше гальвано-покрытия по своей защитной способности сопоставимы с более толстыми(30-100мкм), но крайне неоднородны-ми по структуре, составу и толщине покрытиями, полученными способом горячего цинкования. Соответственно, слой гальванического покрытия тоньше, чем после горячего способа на-несения, но разрушается он гораздо медленнее. Несомненным преимуществом гальванического покрытия является то, что его можно наносить на резьбовые изделия, например, болты, гайки, винты, шпильки, оси и многие другие. На резьбовые изделия обычно наносят не более 6 мкм. При большей толщине покрытия есть риск того, что резьбу придётся нарезать заново.

— Как правильно приготовить электролит? И долго ли служат химические растворы для гальванической обработки?

— При нанесении гальванического покрытия металлоизделий главное— правильно приготовленный рабочий раствор, то есть электролит. Приготовление электролита — весьма трудоемкий и сложный процесс, эту работу должен выполнять квалифицированный и опытный персонал. Производится расчёт по фор-мулам, в определённой последовательности добавляются различные реагенты, часть из которых в сухом виде перед за-правкой предварительно растворяется. Проверяется электролит в лаборатории, на основании полученных данных корректируется раствор. Со временем электролит теряет свой химический состав и нуждается в корректировке. При правильной эксплуатации, своевременной чистке и корректировке электролит может служить на протяжении нескольких лет. Если электролит безвозвратно испорчен, его необходимо утилизировать.

— Сколько времени требуется на гальваническую обработку металлических изделий? Расскажите, как устроен производственный процесс покрытия металлов на вашем предприятии.

— В среднем каждый технологический процесс занимает около двух часов, всё зависит от вида покрытия и степени загрязнения исходных изделий.

Процесс гальванического цинкования происходит на специальной линии, включает в себя подготовительные операции, промежуточные промывки, нанесение покрытия в электролите и заключительную сушку изделий. Перемещаются детали на «подвесках» изванны в ванну с помощью подъемных механизмов. Для каждой операции подбираются свои режимы: время на-хождения в растворе, его температура, плотность электрического тока. В рабочий электролит попадают уже очищенные детали, где на них под действием электрического тока осаждается цинк, образуя защитный слой. В окончании процесса детали сушатся, и мы получаем готовое цинковое покрытие.

Стадионы и станки

— Владимир, вашему бизнесу уже девять лет. Каким образом вы выбрали именно эту нишу?

— История нашей компании начиналась с заброшенного гальванического участка, находившегося в собственности тверского предприятия «Центросвармаш», в 2010 году завод перестал им пользоваться. Мой компаньон и я решили взять его в аренду и восстановить. На первых порах основными заказчиками компании «Гальваника» были АО «РИТМ» ТПТА, АО «Центросвармаш» и небольшие предприятия, производящие детали для АО «ТВЗ». Через год мы выкупили оборудование, которое позволяло производить химическое оксидирование и цинкование метизов. Ещё через год освоили новое покрытие —химическое фосфатирование. В начале2014 года запустили линию цинкования для крупногабаритных деталей длиной до 3,5 метров. За девять лет мы смогли развиться из маленького участка в самостоятельное предприятие с достой-ной репутацией. На сегодняшний день количество заказов значительно увеличилось. Заказчики — предприятия из Москвы, Московской области и других регионов ЦФО. «Гальваника» работает для целого ряда отраслей и направлений: машиностроения, станкостроения, электротехники, строительства, нефте— и газодобычи. Через широкую сеть субподрядчиков наши покрытия доходят до «Росатома», предприятий ОПК. Мы участвовали в обработке закладных деталей для российских стадионов, принимавших чемпионат мира по футболу в 2018 году.

— Планируете расширять спектр своих услуг или наращивать производственные мощности?

— Это обязательное условие для успешного развития компании. Диверсификация производства позволяет значительно расширить клиентскую базу, а использование современных CRM систем — эффективно ею управлять. В наших планах — создание линий по анодированию алюминия, термодиффузионному цинкованию, нанесению защитного покрытия олово-висмут. Одним из перспективных на-правлений для нашей компании может стать нанесение защитных покрытий на пластик.