Odporność na korozję pokryć cynkowych

Jeśli zastanawiają się Państwo nad najlepszym sposobem ochrony powierzchni metalowych przed nieubłaganymi siłami korozji, prostym stwierdzeniem, które warto zapamiętać jest „pomyśl o cynku”. Kiedy powłoka cynkowa jest nakładana galwanicznie na powierzchnię metali żelaznych (zawierających żelazo), tworzy ona potężną barierę antykorozyjną – zapewniając jednocześnie szereg innych ważnych korzyści.

Niezwykła skuteczność cynkowania w połączeniu z jego stosunkowo niskim kosztem sprawiła, że stało się ono popularnym wyborem do ochrony powierzchni we wszystkich rodzajach procesów produkcyjnych. Powłoki cynkowe można znaleźć na nakrętkach, śrubach, częściach samochodowych i wielu innych produktach konsumenckich.

Request a Quote for Zinc Plating Now

Cynk: Do czego wykorzystywany jest cynk?

Cynk jest naturalnie występującym pierwiastkiem, obficie występującym w skorupie ziemskiej. Jeśli przypomnisz sobie czasy chemii w szkole średniej, być może pamiętasz, że cynk (Zn) jest jednym z pierwiastków chemicznych wymienionych w układzie okresowym pierwiastków – dokładnie nr 30.

Na długo przed oficjalnym odkryciem i wyizolowaniem cynku jako pierwiastka naturalnego przez niemieckiego chemika Andreasa Marggrafa w 1746 r., rudy cynku były łączone z miedzią w celu wytworzenia mosiądzu. Produkcja metalicznego cynku sięga XIII wieku. W stanie metalicznym cynk jest stosunkowo twardy i kruchy. Charakteryzuje się również niebiesko-białym kolorem.

Cynk jest obecnie czwartym najczęściej używanym metalem na świecie. Prawie połowa produkowanego cynku jest wykorzystywana w procesach cynkowania w celu ochrony stali i żelaza przed rdzewieniem. Polega to na pokryciu powierzchni metalu cienką warstwą cynku w celu stworzenia bariery odpornej na korozję. Stopowanie cynku z miedzią w celu wytworzenia mosiądzu pozostaje szeroko rozpowszechnioną praktyką, stanowiąc drugą pod względem popularności formę wykorzystania cynku.

Jeśli pracują Państwo w produkcji przemysłowej, być może znają Państwo termin „Cynk Komercyjny”. Odnosi się on do specyfikacji wykończenia cynkowego, które jest często stosowane do pokrywania części metalowych. Może on zapewnić podstawową ochronę przed korozją.

Jak cynk powstrzymuje korozję?

Cynk ma naturalną zdolność do tworzenia produktów ubocznych korozji, które mogą znacznie zmniejszyć szybkość korozji metali żelaznych. Te produkty korozji cynku, które są powszechnie określane jako patyna cynkowa, służą jako bariera ochronna na powierzchniach metalowych. Pomagają one chronić przed wilgocią, która może znacznie przyspieszyć proces korozji. W zależności od warunków środowiskowych, cynk może korodować nawet 100 razy wolniej niż inne metale.

Powłoki cynkowe tworzą barierę ochronną przed wilgocią

Można również zapoznać się z pojęciem utleniania, które potocznie nazywane jest rdzą. Występuje ono, gdy żelazo lub stal wchodzi w kontakt z wilgocią zawartą w powietrzu. Żelazo i stal są szczególnie podatne na utlenianie. Pomyśl o tym, co się dzieje, gdy pozostawiasz stalowy lub żelazny metalowy przedmiot na zewnątrz, nie chroniąc go przed deszczem lub śniegiem: powstawanie rdzy jest nieuniknione.

Powłoka cynkowa służy jako metaliczna bariera, która powstrzymuje wilgoć przed dotarciem do powierzchni powlekanego przedmiotu. Jest to ważne nie tylko na zewnątrz, ale również w wielu środowiskach przemysłowych i produkcyjnych wewnątrz pomieszczeń, które sprzyjają powstawaniu utleniania. Wilgoć może przedostać się przez kanały wentylacyjne, a pewne chemiczne atmosfery występujące w niektórych zakładach przemysłowych mogą również sprzyjać korozji powierzchni metalowych.

Cynk służy jako powłoka ofiarna

Co ciekawe, innym powodem, dla którego powłoka cynkowa jest tak skuteczna w powstrzymywaniu korozji, są jej własne właściwości korozyjne. W procesie znanym jako korozja galwaniczna, cynk „ustępuje” metalowi, który chroni. Cynk jest bardziej aktywny elektrochemicznie niż żelazo. Kiedy cynk i stal stykają się ze sobą w roztworze elektrolitycznym – co ma miejsce w procesie cynkowania – cynk służy jako anoda dla stali. Zapobiega to tworzeniu się małych obszarów anodowych i katodowych na powierzchni metalu, co znacznie ogranicza rozwój i rozprzestrzenianie się korozji.

Cynk działa również jako powłoka ofiarna, która chroni stal poprzez cynkowanie. Stal nie koroduje tak szybko, gdy jest pokryta powłoką cynkową, nawet jeśli zadrapanie lub przecięcie wystawi stal na działanie powietrza lub wilgoci. Powłoka cynkowa zawsze najpierw matowieje i koroduje. Można powiedzieć, że powłoka cynkowa „bierze jedną dla drużyny”. Różni się to znacznie od powłok składających się z materiałów takich jak farba lub aluminium, gdzie korodująca stal z czasem podcina powłokę i zmniejsza jej skuteczność.

Proces cynkowania

Proces cynkowania może się różnić w zależności od preferencji firmy zajmującej się wykańczaniem metali, jak również od konkretnego zastosowania cynkowania. Ogólnie rzecz biorąc, proces rozpoczyna się od oczyszczenia powierzchni metalu za pomocą alkalicznego roztworu detergentu w celu usunięcia oleju, innych materiałów lub zanieczyszczeń. Następnie element jest poddawany działaniu roztworu kwasu w celu usunięcia rdzy lub zgorzeliny z powierzchni.

Po oczyszczeniu można rozpocząć właściwy proces cynkowania. Element jest zanurzany w roztworze elektrolitu zawierającym rozpuszczony cynk. Następnie do roztworu wprowadza się prąd stały, który osadza cynk na katodzie – mniej aktywnym chemicznie elemencie lub części, która ma zostać pokryta. Procedura ta znana jest jako elektrodepozycja. Cynk pełni rolę anody, czyli bardziej aktywnego składnika.

Request a Quote for Zinc Plating Now

Jednym z potencjalnych problemów związanych z cynkowaniem galwanicznym jest to, że metal ten może wejść w kontakt z cząsteczkami wodoru podczas procesu platerowania. Może to powodować stan znany jako kruchość wodorowa, w którym uwięziony wodór powoduje osłabienie metalu i może prowadzić do jego pękania. Wypiekanie przedmiotu po pokryciu galwanicznym może rozproszyć wodór w całym metalu, pomagając zminimalizować ryzyko kruchości.

Cynkowanie stelażowe i beczkowe

Metody nakładania powłok cynkowych obejmują wykorzystanie procesów cynkowania stelażowego i beczkowego. W przypadku cynkowania stelażowego, części są mocowane do przyrządu podczas procesu cynkowania, aby utrzymać je w miejscu i zapobiec uszkodzeniom. Cynkowanie bębnowe polega na umieszczeniu części w specjalnie zaprojektowanym naczyniu zawierającym kąpiel galwaniczną. W trakcie procesu cynkowania beczka obraca się powoli w celu pokrycia części.

Ocynkowanie bębnowe jest zwykle najlepszym wyborem dla mniejszych, delikatnych części, które nie wytrzymują wstrząsów wywołanych przez obracającą się beczkę. Z drugiej strony, cynkowanie bębnowe jest zazwyczaj bardziej opłacalne i mniej pracochłonne. Jest to często lepsza opcja dla wielu części jednocześnie.

Zastosowanie chromianowania pozapłytowego

Innym sposobem na zwiększenie właściwości antykorozyjnych cynkowania jest zastosowanie chromianowania pozapłytowego. Chromian jest solą zawierającą połączenie chromu i tlenu. Zanurzenie części ocynkowanych w roztworze dichromianu lub kwasu chromowego w ramach procesu powlekania może sprawić, że będą one mniej podatne na utlenianie. Pomoże to również zapewnić dodatkową korzyść w postaci stworzenia kolejnej odpornej na korozję bariery przed wilgocią.

Używanie uszczelniaczy po obróbce

Innym szeroko stosowanym procesem po cynkowaniu jest zastosowanie uszczelniaczy po obróbce, która ma miejsce po obróbce chromianowej. Uszczelniacze mogą być stosowane na żółte, czarne, czarne tlenkowe (olive drab) lub bezbarwne (niebieskie) powłoki cynkowe. Działanie uszczelniacza polega na utwardzeniu powłoki chromianowej i jednoczesnym zwiększeniu przyczepności do powłoki cynkowej. W połączeniu z chromianowaniem, uszczelniacze mogą również zwiększyć ochronę antykorozyjną nawet o 100 procent.

Badanie odporności na korozję powłok cynkowych

Niektóre zakłady zajmujące się wykańczaniem metali mają możliwość zbadania odporności na korozję powierzchni pokrytej cynkiem po galwanizacji. Zazwyczaj jest to wykonywane w procesie znanym jako badanie w mgle solnej. Z testem mgły solnej, względna wartość ochronna wykończenia może być określona dość łatwo. Wyniki są mierzone w kategoriach liczby godzin potrzebnych do powstania białej rdzy po rozpyleniu.

Typy cynkowania

Różne typy cynkowania można zidentyfikować na podstawie koloru wytwarzanego przez różne formuły. Każdy kolor oferuje inny poziom ochrony antykorozyjnej:

• Żółty cynk – Ten rodzaj powłoki cynkowej jest powszechnie stosowany w przemyśle motoryzacyjnym i oferuje średni poziom ochrony przed korozją.
• Czarny cynk – Czarne powłoki cynkowe są dostępne jako czarny tlenek, który może być w rzeczywistości oliwkowo-ciemny w kolorze, lub jako czysta czarna powłoka. Ten pierwszy rodzaj powłoki zapewnia zazwyczaj nieco lepszą odporność na korozję.
• Cynk bezbarwny lub niebieski – ten rodzaj powłoki oferuje mniejszą ochronę przed korozją, chociaż jest uważany za bardziej przyjazny dla środowiska.
• Cynk kwaśny – cynkowanie kwaśne różni się od innych rodzajów cynkowania, ponieważ nie wprowadza cyjanku do kąpieli galwanicznej. Kluczową zaletą cynkowania kwasowego jest to, że może być ono skuteczne w przypadku podłoży trudnych do pokrycia.

Klasyfikacja rodzajów wykończeń cynkowych

Amerykańskie Towarzystwo Metod Badawczych wprowadziło system klasyfikacji oparty na poziomie ochrony antykorozyjnej, jaki zapewni powłoka cynkowa. Może to być pomocne przy określaniu najbardziej odpowiedniego rodzaju powłoki. Istnieją cztery różne poziomy, począwszy od powłok, które są idealne do łagodnych zastosowań wewnętrznych do powłok, które są bardziej odpowiednie dla ekstremalnych środowisk zewnętrznych. Ogólnie rzecz biorąc, im większa grubość powłoki, tym większa ochrona.

Pokrywanie stopami cynku

Jeśli chodzi o maksymalizację ochrony antykorozyjnej, pokrywanie stopów cynku jest zazwyczaj bardziej skuteczne niż samo pokrywanie cynkiem. Prawdopodobnie najszerzej stosowanym stopem w cynkowaniu galwanicznym jest cynk-kobalt, który może zwiększyć odporność na korozję nawet pięciokrotnie. Stop cynku z kobaltem jest również niezwykle plastyczny – nie traci swojej wytrzymałości nawet po zdeformowaniu lub wygięciu w różne kształty.

Inne powszechnie stosowane stopy cynku to cynk-żelazo, cyna-cynk i cynk-nikiel. Niezależnie od tego, który stop zostanie użyty, zapewni on znacznie lepszą ochronę antykorozyjną niż w przypadku pokrycia samym cynkiem.

Inne ważne zalety cynkowania

Przy rozważaniu cynkowania, ochrona antykorozyjna nie jest jedyną potencjalną zaletą. Inne ważne korzyści obejmują:

• Niskie koszty – Cynk jest znacznie bardziej zasobny i przystępny cenowo niż wiele innych metali używanych do galwanizacji. Jeśli chodzi o ekonomiczne platerowanie, cynk stanowi doskonałą alternatywę.
• Jasne wykończenie – Platerowanie jest czasami stosowane w celu poprawy wyglądu powierzchni metalowej, często w celu zwiększenia atrakcyjności obiektu dla potencjalnych nabywców. Cynkowanie może zapewnić poziom jasności, który jest odpowiednikiem chromu. Poziom jasności może być kontrolowany za pomocą różnych dodatków. Szeroka gama dostępnych kolorów oferuje również dużą elastyczność w wyborze najbardziej odpowiedniego wykończenia.
• Różne wyglądy powierzchni – powłoki cynkowe mogą być produkowane w szerokim zakresie tekstur i wzorów. Z łatwością można uzyskać zarówno gładką, gładką powierzchnię, jak i chropowatą teksturę z migoczącym wzorem.
• Łatwa aplikacja – Powłoki cynkowe są łatwe do nakładania, a proces cynkowania daje w rezultacie osad o niskim naprężeniu, który nie uszkadza podłoża. Ponadto, cynk może być stosowany w szerokim zakresie chemii kąpieli galwanicznych.
• Kompatybilność z różnymi procesami galwanicznymi – Cynk może być stosowany zarówno w procesach galwanicznych typu rack jak i barrel. Oznacza to, że cynkowanie może być stosowane na elementach o różnych rozmiarach i objętości.
• Sprawdza się jako podkład – Jeśli Państwa zastosowania obejmują malowanie lub powlekanie elektroniczne, cynk może być niezwykle skutecznym podkładem ze względu na swoje doskonałe właściwości adhezyjne. Oczywiście, zwiększa on również odporność na korozję malowanych lub powlekanych powierzchni.

Ograniczenia

Jak w przypadku każdego procesu wykańczania metalu, cynkowanie ma pewne ograniczenia. Na przykład, cynk zazwyczaj nie sprawdza się dobrze w wysokich temperaturach. Jego właściwości antykorozyjne zaczynają się znacznie zmniejszać, gdy temperatura osiąga i przekracza 212° F. Jeżeli części nie zostaną odpowiednio wypieczone po pokryciu, kruchość może wystąpić, gdy temperatura przekroczy 500° F.

Wyzwaniem może być również równomierne rozprowadzenie powłoki cynkowej na powierzchni metalu. Przedmioty, które są zamknięte w zamkniętych pomieszczeniach podatnych na wilgoć, mogą sprzyjać szybkiej korozji powierzchni ocynkowanych. Cynk nie jest odporny na działanie zasad i kwasów.

Szeroka gama czynników może wpłynąć na żywotność powłoki cynkowej, w tym skład atmosfery oraz rodzaj i grubość powłoki.

Sharretts Plating Company oferuje szeroki zakres usług cynkowania

SPC jest zaufanym źródłem wielu opłacalnych usług cynkowania wykorzystywanych przez wiele różnych firm i gałęzi przemysłu. Wielu z naszych klientów wybiera cynkowanie jako niedrogą alternatywę dla platerowania metalami szlachetnymi, takimi jak złoto czy platyna.

Oferujemy zarówno procesy cynkowania stelażowego, jak i beczkowego, które zapewniają wiele elastycznych opcji dla naszej bazy klientów. Oprócz cynku, zapewniamy również rozwiązania cynkowo-niklowe dla lepszej ochrony przed korozją.

Nasze usługi cynkowania są poparte prawie 90-letnim doświadczeniem w dostarczaniu niestandardowych rozwiązań w zakresie wykańczania metali. Możemy nawet zapewnić skuteczne opcje cynkowania dla tych trudnych do pokrycia podłoży, które są poza możliwościami wielu naszych konkurentów. To wszystko jest częścią naszego ciągłego dążenia do osiągnięcia pełnej satysfakcji każdego klienta, któremu służymy.

Nie pozwól, aby korozja zebrała swoje żniwo na Twoich metalowych częściach i komponentach. Skontaktuj się z SPC już dziś, aby dowiedzieć się więcej o wielu korzyściach, jakie nasze usługi cynkowania mogą przynieść Twojej firmie. Z przyjemnością umówimy się na niezobowiązującą konsultację w sprawie cynkowania w dogodnym dla Państwa terminie i zapewnimy bezpłatną wycenę naszych usług.