Оцинкование стальной проволоки

Оцинкование стальной проволоки представляет собой процесс покрытия ее поверхности защитным слоем цинка. Полученная в результате применения такой технологии конечная продукция пользуется повышенным спросом на рынке метизов и находит широкое применение во многих сферах промышленного производства, начиная со строительной отрасли, включая сельское хозяйство, и заканчивая транспортными предприятиями. Сегодня на долю оцинкованной проволоки приходится примерно третья часть от всего объема производства подобных длинномерных изделий. Сформированное покрытие, наряду с защитой механической, обеспечивает еще и электрохимическую защиту.

Методы

Требования к процедуре оцинкования прописаны в ГОСТе P 58078-2018. В нем же указаны и методы ее проведения:

погружение в емкость, в которой находится расплавленный цинк. Этого элемента в сплаве должно содержаться не меньше 50%. Добавками чаще всего служат никель (Nі), олово (Sn) и алюминий (Аl);
контакт с растворенным в воде электролитом.

Рассмотрим эти способы более подробно.

Горячее оцинкование

Так коротко называется первый из вышеуказанных способов. Последовательность его этапов представлена на рисунке.

goryachee ocynkovanie.jpg

Обезжиривание. Это очень важный этап. От него зависит качество оцинковки в целом. Обезжиривание предполагает удаление с поверхности проволоки пятен масла и других загрязнений. Для этого применяется специальный реагент. Его тип определяется физико-химическими свойствами подлежащей удалению субстанции. Обработка выполняется при температуре, не выходящей за пределы 60°C≤Т≤80°C. По завершении обезжиривания поверхность проволоки тщательно промывается.
Травление. Суть данного этапа – очистка поверхности длинномерного изделия от оксидов железа – ржавчины и окалины. Обработка производится с использованием соляной кислоты (НСl) с концентрацией (обозначение «С»), принимающей значение из диапазона 120 г/л ≤С≤210г/л. Чтобы минимизировать риск водородного насыщения и ограничить степень воздействия на металл основы и удалять при этом исключительно гидроксилы и оксиды, рекомендуется добавлять специальные вещества – ингибиторы.
Промывка после этапа травления. Цель проведения этой операции – удаление солей и нейтрализация оставшихся следов кислоты.
Флюсование. Выполняется для решения триединой задачи: обеспечение высокого уровня смачиваемости поверхности проволоки расплавленным цинком; защита пассивированной пленкой флюса металла основы от дальнейшего возможного оксидирования; растворение окислов железа (Fе₃О₄, Fе₂О₃, FеО), вновь сформировавшихся в ходе промывки.
Концентрация применяемого флюса колеблется в пределах 400 г/л≤С≤600г/л. Его компонентами являются следующие вещества: NН₄Сl – хлорид аммония и ZnСl₂ – это хлорид цинка.
Сушка. Выполняется путем нагрева до температуры, приближающейся к отметке 100°C. Цель ее проведения – испарение с поверхности влаги. Это предотвратит выплескивание жидкого цинка паром воды, когда изделие будет помещаться в печь.
Оцинкование. Включает следующие фазы:

- погружение. Скорость погружения играет важную роль. Если она очень низкая, поверхность металла освободится от пленки флюса. Тогда не исключено повторное окисление. Слишком быстрое погружение обусловит захват с поверхности оставшихся частичек солей, а флюсу не хватит времени, чтобы расплавиться. В результате образуются дефекты;
- пребывание в расплаве. Продолжительность этой фазы (параметр «t») принимает значение из диапазона 3 мин.≤t≤10 мин.;
- извлечение из ванны. Скорость этой фазы оказывает влияние на окончательную толщину защитного слоя. Ее подбор должен осуществляться с учетом одновременно двух факторов: способность цинка к растеканию и скорость его отвердевания.
Охлаждение. Данный этап осуществляется путем помещения изделия с уже отвердевшим цинковым покрытием в емкость с водой, либо просто под отрытым небом на территории завода.

Стоит отметить один важный момент. На современных металлургических комбинатах устанавливается оборудование удаления сухих мелких частичек из-под укрытий ванн – т.н. система аспирации. Работая совместно с вытяжным кожухом, смонтированным на грузозахватном приспособлении – траверсе перемещения –, она гарантирует стабильную и постоянную вытяжку паров вещества НСl – соляной кислоты. Таким образом обеспечивается надежная защита всех технологических агрегатов от воздействия коррозии, возникающей по причине образования этих самых паров.

Гальваническое оцинкования

По сравнению с вышеописанной технологией гальваническое оцинкование дешевле и проще. Толщина защитного слоя (обозначение «Т»), формируемого этим методом, изменяется в диапазоне 6,0 мкм≤Т≤40,0 мкм. Коротко рассмотрим его этапы.

Травление. Удаляются оксиды железа – ржавчина, а также окалина – с поверхности стальной проволоки. Операция проводится в соляной кислоте.
Промывка. В результате поверхность металла освобождается от вещества НСl.
Обезжиривание. Это – важнейший этап. От качества его выполнения зависит степень сцепления наносимого защитного слоя с металлом основы. Например, для удаления жиров, имеющих минеральное происхождение, в частности, масел данного типа, используются органические растворители. Иного подхода нужно придерживаться при работе с жирами животного либо растительного происхождения. Тогда нужно применять растворы солей металлов щелочной группы.
Промывка. Проводится с целью удаления обезжиривающих химических соединений.
Сушка.
Собственно, гальваническое цинкование проволоки. В основе данной технологии находится принцип, в соответствии с которым работает гальваническая пара.

Функцию анода выполняет цинковая пластина, а в качестве катода выступает металл проволоки, которая с помощью специальных приспособлений протягивается по емкости с солевым раствором цинка (электролитом). После подключения источника питания через раствор начинает протекать электрический ток. Активные частицы – катионы и анионы – поляризуются. Защитный слой на поверхности проволоки формируют положительно заряженные ионы Zn²⁺, осаждающиеся на катоде, подключенном к минусовой клемме источника питания.
Контроль. Согласно положениям ГОСТа P 58078-2018 конечная продукция подлежит испытаниям на предмет степени сцепления защитного слоя с ее поверхностью. Для этого проволока спирально навивается по условиям конкретного теста. При этом на покрытии не должны образовываться трещины и надломы. В целом же, к качеству сформированного защитного слоя предъявляются особые требования. Ведь он придает стальной проволоке новые свойства. Поэтому рассмотрим этот вопрос более подробно.

Требования к сформированному покрытию

Прежде всего, производителю необходимо контролировать массу защитного слоя.

Масса покрытия

В ГОСТе P 58078-2018 прописаны требования к минимальной массе цинка, которая должна присутствовать на единице площади поверхности длинномерного метизного изделия в зависимости от класса покрытия. В размещенной ниже таблице, содержащей числовые показатели этого параметра, диаметр проволоки отображен в миллиметрах.

Диаметр проволоки (d)	Класс покрытия
Диаметр проволоки (d)	А×3 грамм/м²	D, грамм/м²	С, грамм/м²	В, грамм/м²	АВ, грамм/м²	А, грамм/м²
8,2≤d≤10,0	900,0	80,0	110,0	____	____	300,0
5,2≤d<8,2	870,0	80,0		____	____	290,0
4,4≤d<5,2	840,0	70,0		150,0	220,0	280,0
3,8≤d<4,4	825,0	60,0		135,0	220,0	275,0
3,2≤d<3,8	795,0	60,0	105,0		210,0	265,0
2,8≤d<3,2	765,0	50,0	100,0		195,0	255,0
2,5≤d<2,8	735,0	45,0	95,0	125,0	185,0	245,0
2,15≤d<2,5	690,0	45,0	90,0	125,0	170,0	230,0
1,85≤d<2,15	645,0	40,0	85,0	115,0	155,0	215,0
1,65≤d<1,85	615,0	30,0	80,0	100,0	145,0	205,0
1,4≤d<1,65	585,0	30,0	75,0	100,0	135,0	195,0
1,2≤d<1,4	540,0	25,0	70,0	90,0	125,0	180,0
1,0≤d<1,2	------		60,0	80,0	115,0	165,0
0,9≤d<1,0			55,0	70,0	110,0	155,0
0,8≤d<0,9		20,0	50,0	70,0	100,0	145,0
0,7≤d<0,8			45,0	60,0	90,0	130,0
0,6≤d<0,7			40,0	60,0	80,0	115,0
0,5≤d<0,6			35,0	50,0	70,0	100,0
0,4≤d<0,5		15,0	30,0	40,0	55,0	85,0
0,32≤d<0,4			25,0	30,0	30,0	60,0
0,25≤d<0,32			25,0	30,0	30,0	45,0
0,2≤d<0,25			20,0	20,0	20,0	30,0
0,15≤d<0,2		10,0	------	15,0	------	------

Класс покрытия, в обозначении которого первой идет литера «А», относится, чаще всего, к толщине защитного слоя готового длинномерного изделия. Обозначения с последней литерой «В» используют в отношении тех классов покрытий, которые обычно получаются (но бывают и исключения) после процедуры волочения, выполняемой по завершении оцинкования. Буквами «С» и «D» обозначаются стандартизованные классы покрытий, характеризующиеся малой массой и получающиеся, как правило (не считая исключений), горячей оцинковкой с финишной зачисткой поверхности.

Последовательностью символов А×3 обозначается очень толстое защитное покрытие. Под таковым понимается цинковый слой с массой на единицу площади, превышающей данный показатель покрытия класса «А». Важную роль в этом обозначении играет цифра. Она показывает кратность превышения.

Оценка уровня сцепления покрытия с основой

Выше было сказано, что этот показатель определяется навивкой проволоки по условиям конкретного теста с последующим визуальным анализом состояния покрытия. В ГОСТе P 58078-2018 сформулирована такая рекомендация: наматывать длинномерное изделие следует на стержень с диаметром, идентичным этому параметру самого тестируемого объекта.

Чтобы сделать вывод об уровне сцепления защитного слоя с металлом основы, нужно сравнить окончательный внешний вид поверхности проволоки с изначальным. Для этого необходимо использовать размещенные в данном нормативном документе изображения. Ниже они представлены в порядке убывания качества по критерию «уровень сцепления покрытия с основой».

В категорию брака будет выведено длинномерное металлическое изделие, кусочки покрытия которого можно отделить обычным трением пальцев.

Испытание защитного слоя погружением

Суть способа достаточно проста: отрезок проволоки один либо несколько раз погружается на определенный временной интервал в насыщенный раствор вещества с химической формулой СuSО_{4 –} Эта субстанция, называемая сульфатом меди, растворяет присутствующий в покрытии цинк. В итоге появляется возможность обнаружить места с нарушением целостности защитного слоя.

Испытание погружением – единственный способ выявить имеющиеся у покрытия существенные дефекты по параметру «равномерность». Причем, не только радиально направленной, но и любой иной. Подобные дефекты могут наблюдаться даже, когда требования к массе оцинковки, приходящейся на единицу поверхности, выполняются.

Реактивы

В ГОСТе P 58078-2018 детально раскрывается вопрос о подготовке сульфата меди:

исходный материал – кристаллы вещества СuSО₄▪5Н₂О;
его квалификация – «чистый для анализа»;
состав – на один литр деионизованной воды комнатной температуры (20° +/- 2°) 314 грамм медьсодержащей соли серной кислоты.

Готовить раствор нужно на холоде. Для ускорения этого процесса опускается использование следующих приемов:

кристаллы вещества СuSО₄▪5Н₂О измельчают, после чего растворяют, но не все сразу, а отдельными частями, добавляя небольшие порции воды;
порции раствора с полностью растворенными частями соли объединяют в одном контейнере и тщательно перемешивают. Свидетельством факта, что раствор поучился насыщенным, собственно, чего и нужно добиться, является присутствие на дне емкости небольшого количества нерастворенной соли.

Заключительный этап подготовки раствора – его нейтрализация. Выполняется он путем добавления химически чистого окисла меди (СuО) в пропорции один грамм на один литр раствора. Чтобы получился пригодный к использованию реактив, этой смеси нужно дать отстояться на протяжении 24 часов. Перед непосредственным применением раствор подвергается декантированию.

Испытуемый образец

Испытание проводится на отрезке проволоки, длина которого равна примерно 0,25 метра. Выпрямлять его можно вручную, но так, чтобы не остались явные искривления. Перед испытанием кусок длинномерного метиза проходит следующие этапы обработки:

обезжиривание с использованием любого подходящего растворителя;
промывка водой, обязательно дистиллированной;
протирание х/б-тканью.

Обезжиренную проволоку нужно удерживать за конец, который погружению в ходе испытания подвергаться не будет, а оставшиеся на ней следы химических соединений (например, фосфатов либо хроматов) и процесса коррозии подлежат удалению. Делать это нужно в два этапа:

Испытуемый отрезок длинномерного метиза погружается на 15 секунд в серную кислоту 0,2-процентной концентрации.
Тщательная промывка дистиллированной водой.

Процедура испытания

Проводится испытание в стеклянной колбе, внутренний диаметр которой должен быть не меньше 8 см. В нее наливается приготовленный ранее раствор так, чтобы его высота была не ниже 100 мм. Температуру раствора нужно поддерживать в диапазоне 20° +/- 2°. Продолжительность погружения в него испытуемого образца может составлять 30секунд, если это прописано в условиях тестирования. Но стандартное значение данного временного интервала – 60 секунд.

Погруженный отрезок проволоки удерживается вертикально. Его сегмент, находящийся в растворе, не должен соприкасаться со стенками колбы и, наоборот, должен пребывать в неподвижном состоянии. Каждое погружение завершается удалением любых осевших, но не прилипших частиц элемента Сu. Делается это путем легкого прикосновения х/б-ткани под не очень сильной струей воды.

Погружения выполняются:

до обнаружения на испытуемом участке длинномерного метиза покрытия, в основе которого находится металлическая медь, либо
по достижении их количества, указанного в соответствующей таблице ГОСТа P 58078-2018.

В категорию брака относят образец, если на его погружаемом конце появился участок длиной до 2,5 см с медным налетом.

Заключение

Оцинкование по непрерывной технологии обеспечивает возможность проводить одновременно обработку до 50 нитей. Это свидетельствует о высокой производительности современного оборудования. Но она достигается при работе с проволокой, диаметр которой равен либо больше 0,25 мм. Когда оцинковываются длинномерные метизы с меньшим значением этого показателя, нередко происходит разрыв нити, вследствие чего производственный цикл часто останавливается. Намоточные приспособления должны вращаться со скоростью, соответствующей производительности технологической линии.

Товары каталога:

	Саморез со сверлом DIN 7504 К без шайбы для соединения металлических профилей
	Дюбель (анкер) рамный металлический
	Анкерный болт с кольцом
	Талреп крюк-кольцо DIN 1480
	Саморез с пресс-шайбой со сверлом РМЗ ТУ 7811-7356 BY 012