Стальная балка с шероховатым напылённым цинковым покрытием

Электродуговое цинкование

Электродуговое цинкование, или электродуговая металлизация, — газотермическое напыление цинка: дуга плавит две цинковые проволоки, а струя сжатого воздуха распыляет расплав на поверхность со скоростью 100–200 м/с. Металлизация не ограничена размером ванны, даёт защитный слой цинка 100–500 мкм и не перегревает деталь: её поверхность нагревается не выше 100–150 °C.

Слой цинка 100–500 мкм: срок до первого обслуживания 15–25 лет
Деталь не нагревается выше 150 °C — без коробления и отпуска
Нет травления и электролиза — нет водородной хрупкости

Нанесение покрытия электродуговой металлизацией

При нанесении цинкового покрытия две проволоки непрерывно подаются в металлизатор, между их концами горит электрическая дуга с температурой 4000–6000 °C. Струя сжатого воздуха подхватывает расплавленный цинк, дробит его на мелкие капли и переносит на поверхность. Капли ударяются о сталь, сплющиваются и мгновенно застывают, образуя плотное чешуйчатое покрытие.

Для самой детали процесс холодный: воздух охлаждает частицы в полёте, а тепла капель не хватает, чтобы прогреть массивную основу. Поэтому тонкий лист не ведёт, а закалённая сталь не теряет твёрдость.

Применение электродуговой металлизации для антикоррозионной защиты

Стальная балка моста с матовым металлизационным покрытием цинком — Металлизация защищает крупные конструкции, которые не помещаются в ванну

Крупные металлоконструкции — пролёты мостов, корпуса судов, шлюзовые ворота, мачты, резервуары — всё, что не помещается в печь или ванну.
Ремонт цинкового покрытия — восстановление горячего цинка на сварных швах и местах монтажных резов без демонтажа конструкции.
Толстослойная защита — за несколько проходов наращивают 100–500 мкм цинка — защита на 15–25 лет в морской и промышленной атмосфере.
Основа под окраску — шероховатый пористый цинк впитывает грунт: так строят дуплексную систему «цинк плюс лакокрасочное покрытие».

Металлизационные покрытия: цинк, алюминий и их сплавы

Электродуговой металлизацией наносят не только чистый цинк. Для антикоррозионной защиты металлоконструкций в агрессивных средах применяют также алюминий и сплав цинк-алюминий, например ZnAl15. Требования к таким покрытиям задаёт ISO 2063.

Металл покрытия	Где применяют
Цинк (проволока Ц0, Ц1)	протекторная защита стали: цинк разрушается первым и сохраняет основу под царапиной; промышленная и морская атмосфера
Сплав цинк-алюминий ZnAl15	тяжёлый антикор: сочетает протекторное действие цинка и стойкость алюминия
Алюминий	защита в агрессивных средах, в том числе при повышенной температуре

Срок службы покрытия зависит от толщины защитного слоя и категории коррозионной активности среды: при слое 200–300 мкм и запечатывании пор — 15–25 лет и более до первого обслуживания даже в морской атмосфере категории C5 по ISO 12944.

Оборудование для электродуговой металлизации

Оборудование	Назначение
Абразивоструйный комплекс	компрессор, пескоструйный аппарат и абразив (стальная колотая дробь или купершлак) создают шероховатость обрабатываемой поверхности перед напылением
Электродуговой металлизатор	ручной или роботизированный: сводит две проволоки диаметром 2,0 или 2,5 мм, зажигает дугу и распыляет расплав сжатым воздухом
Источник тока	постоянный ток 300–600 А при напряжении 18–30 В для ровного горения дуги и мелкодисперсного покрытия
Механизм подачи проволоки	синхронно и без рывков протягивает проволоку из бухт в металлизатор

Электродуговое, горячее и гальваническое цинкование

Три стальные пластины: металлизация, горячее и гальваническое цинкование — Слева направо: металлизационное, горячее и гальваническое цинковое покрытие

Электродуговая металлизация — единственный из трёх способов, которому не нужна ванна: проволоку плавит электрическая дуга, а сжатый воздух распыляет металл на поверхность. Поэтому покрыть можно ферму, балку или резервуар целиком, в том числе на месте монтажа. Перед напылением поверхность обрабатывают абразивом до нужной шероховатости, без неё слой не держится, а после часто пропитывают лаком или краской, чтобы закрыть поры металлизационного слоя.

	Электродуговое	Горячее	Гальваническое
Способ нанесения	напыление расплава (металлизация)	погружение в расплав цинка	осаждение из электролита под током
Размер изделия	не ограничен	по размеру ванны	по размеру ванны
Толщина слоя	100–500 мкм и больше	десятки микрон	3–30 мкм
Нагрев детали	до 100–150 °C	около 450 °C	15–40 °C
Связь с основой	механическая, нужна шероховатость	сплавной слой цинк-железо	атомарная, нужна чистота поверхности
Водородная хрупкость	нет	возможна после травления	есть, нужен прогрев

Металлизация выгодна для металлоконструкций и толстого слоя. Точный крепёж и мелкие детали с резьбой цинкуют в электролите — см. цинкование электролитом.

Методы газотермического цинкования

Метод	Как плавится цинк	Особенности
Электродуговое напыление	дуга между двумя проволоками	самый производительный: 8–20 кг цинка в час одним металлизатором, прочное сцепление
Газопламенное напыление	пламя пропана или ацетилена с кислородом	медленнее, покрытие более пористое, но не нужен мощный источник тока
Холодное газодинамическое напыление	порошок не плавится, а разгоняется сверхзвуковым потоком газа	плотный слой без пор, но низкая производительность и дорогое оборудование
Плазменное напыление	струя плазмы свыше 10 000 °C	для цинка почти не применяют: он испаряется

Какие материалы цинкуют электродуговым методом

Высокопрочные и закалённые стали классов 10.9 и 12.9, рессорные стали: нет травления и электролиза — нет водородной хрупкости, нет нагрева — нет отпуска
Чугун СЧ и ВЧШГ: графит, который мешает гальванике и горячему цинку, здесь не помеха — нужна тщательная дробеструйная подготовка
Тонколистовой прокат, баки и сварные короба: без ванны с расплавом металл не ведёт
Неметаллы — пластик и бетон: на специальных режимах для экранирующих слоёв и катодной защиты арматуры

Подготовка поверхности к металлизации и запечатывание пор

Стальная поверхность после абразивоструйной очистки перед металлизацией — Перед металлизацией сталь очищают абразивом до шероховатой матовой поверхности

Покрытие после металлизации держится только механически: капли затекают в микровпадины металла и застывают в них. Поэтому поверхность обязательно очищают абразивом до степени Sa 2.5–3.0 по ISO 8501-1 с острой шероховатостью. На гладкой или окисленной стали покрытие отслоится пластом.

Слой содержит 5–15 % микропор, через которые влага может дойти до стали. Поэтому цинк пропитывают силером — жидким эпоксидным, полиуретановым или виниловым грунтом. Он закрывает поры и служит связующим слоем под финишную эмаль.

Этапы нанесения металлизационного покрытия

1

Обезжиривание

Масляные пятна удаляют растворителем: абразив вбил бы масло в поры металла.
2

Абразивоструйная очистка

Стальная колотая дробь или шлак под давлением 7–10 бар снимает ржавчину и окалину до белого металла и создаёт шероховатость; затем обеспыливание.
3

Нанесение цинка

Металлизатор ведут на расстоянии 150–200 мм перекрёстными проходами до проектной толщины. От очистки до напыления — не больше 2–4 часов.
4

Контроль

Толщину замеряют магнитным толщиномером, адгезию проверяют решётчатым или X-образным надрезом либо методом отрыва.
5

Запечатывание пор

Силер пропитывает цинк и готовит его под финишное лакокрасочное покрытие.

Стандарты на газотермические цинковые покрытия

Документ	Что регламентирует
ISO 2063	термическое напыление цинковых, алюминиевых и сплавных покрытий
ГОСТ 9.304-87	газотермические покрытия: общие требования и методы контроля
ISO 8501-1	степень очистки поверхности перед напылением (Sa 2.5–3.0)
ГОСТ 15140	методы определения адгезии покрытия

Доставка готовых деталей и оплата заказа

Доставка

Готовую партию отгружаем транспортной компанией «Деловые Линии». Работаем в первую очередь с предприятиями Уральского федерального округа. Забрать детали можно и самостоятельно — с площадки технопарка в Челябинске, ул. Машиностроителей, 7.

Оплата и документы

Работаем с юридическими лицами: договор и счёт с технопарком — исполнителем работ, без посредников
Стоимость технолог считает по чертежу или эскизу за 3–5 дней
Минимальная сумма заказа — 50 000 ₽
Принимаем в работу материал заказчика

Вопросы об электродуговом цинковании

Какой толщины слой даёт электродуговое цинкование

Обычно 100–500 мкм, а при необходимости и больше: при нанесении толщину набирают несколькими проходами металлизатора и проверяют толщиномером.

Почему после напыления цинк нужно грунтовать

В напылённом слое 5–15 % микропор. Силер закрывает их, чтобы влага не дошла до стали, и служит грунтом под финишную эмаль.

Можно ли так цинковать высокопрочный крепёж

Да. При металлизации нет кислотного травления и электролиза, поэтому водородной хрупкости не возникает, а деталь не нагревается выше 150 °C и сохраняет твёрдость.

Чем металлизация лучше цинконаполненной краски

Расплав застывает за доли секунды, поэтому деталь сразу готова к окраске или работе, без сушки. Слой при этом металлический, а не лакокрасочный.