Чугунные отливки перед нанесением покрытия

Цинкование чугуна

Цинкование чугуна сложнее, чем стали: в чугуне больше 2,14 % углерода, и часть его лежит свободно — в виде графита, который не принимает цинк. Кислота при травлении уходит в поры литья и обнажает графит, и покрытие ложится пятнами или отслаивается. Поэтому чугунные отливки очищают абразивом, а метод нанесения цинка подбирают под марку чугуна и изделие.

Абразивная очистка до Sa 2.5 вместо кислотного травления
Токовый толчок перекрывает графит при гальванике
Обезводороживание чугуну не требуется

Где нужна защита чугунных изделий от коррозии слоем цинка

Трубы из высокопрочного чугуна — наружное цинкование водопроводных и канализационных труб из ВЧШГ — срок службы в грунте 50–100 лет.
Машиностроение — тормозные суппорты, корпуса поворотных кулаков, элементы мостов, крышки редукторов, блоки цилиндров.
Трубопроводная арматура — чугунные задвижки, затворы, фитинги, фланцы и муфты, работающие в воде и реагентах.
Герметизация литья — при термодиффузии пары цинка проникают в микропоры, и корпус становится герметичным для газов и жидкостей.

Методы цинкования чугуна

Метод	Как идёт процесс	Для каких изделий
Электродуговое напыление	цинк плавят дугой и напыляют сжатым воздухом; сцепление механическое, графит не мешает	трубы из ВЧШГ, крупное литьё; слой 130–200 г/м²
Термодиффузионное (шерардизация)	нагрев с цинковым порошком до 400–450 °C, пары цинка проникают в поры и образуют слой железо-цинк	фитинги, метизы; твёрдость поверхности до 400 HV
Гальваническое	только слабокислый хлоридный электролит, в первые 30 секунд ток в 3–5 раз выше рабочего	точные детали машин и насосов, мелкие фитинги
Горячее	погружение в расплав 450 °C со специальным флюсом и добавками никеля или висмута	ковкий чугун; на сером часто брак — чёрные проплешины

Подробнее о способах: электродуговое цинкование, цинкование электролитом.

Какие чугунные изделия лучше поддаются цинкованию

Оцинкованные фитинги из ковкого чугуна — Фитинги из ковкого чугуна после цинкования

Чугун цинковать сложнее стали: графит на поверхности отливки не принимает цинк, а литейная корка и пригар держат загрязнения, которые не снимает обычное травление. Поэтому перед покрытием отливки очищают дробью или песком до чистого металла. Чем мельче и округлее графит, тем ровнее ложится цинк — отсюда разница между видами чугуна в таблице. Отливки с усадочной пористостью цинкуют осторожно: растворы подготовки остаются в порах и потом выходят пятнами и вздутиями покрытия, поэтому такие детали после травления тщательно промывают и сушат.

Чугун	Форма графита	Цинкование
Высокопрочный ВЧ40, ВЧ50 (ВЧШГ)	шаровидная	лучший вариант: хорошо принимает напыление и термодиффузию
Ковкий КЧ30-6, КЧ35-10	хлопья	поверхность после отжига бедна углеродом — стабильно цинкуется горячим способом
Серый СЧ15, СЧ20	длинные пластины	самый трудный: при точении графит размазывается по поверхности; гальваника только после электрохимического обезжиривания и абразивной очистки

Подготовка чугуна к цинкованию

Без глубокого кислотного травления

В кислоте железо растворяется, а графит и кремний от формовочной земли остаются чёрной «шубой». Кислота впитывается в поры, после цинкования медленно выходит наружу и разрушает слой изнутри — это выпотевание солей.

Дробеструйная очистка

Литейную корку, окалину и размазанный графит снимают стальной колотой дробью или корундом до степени Sa 2.5–3.0. Это единственный способ открыть чистую металлическую основу чугуна.

Короткая активация

Перед ванной чугун на 5–10 секунд погружают в слабую соляную кислоту, иногда с плавиковой: она растворяет диоксид кремния, оставшийся от литейного песка.

Обезводороживание не нужно

Чугун из-за пористой структуры и низкой пластичности не подвержен водородной хрупкости, поэтому прогрев после гальванического цинкования ему не требуется.

Чем цинкование чугуна отличается от цинкования стали

	Сталь	Чугун
Подготовка поверхности	обезжиривание и кислотное травление	абразивная очистка, кислота — только на 5–10 секунд
Гальванический электролит	кислый или щелочной	только слабокислый, щелочной чугун не цинкует
Начало электролиза	рабочий ток	токовый толчок в 3–5 раз выше рабочего
Горячее цинкование	стандартный процесс	нужны особый флюс и добавки в расплав, риск проплешин
Обезводороживание	для высокопрочных сталей обязательно	не требуется

Толщину покрытия и способ защиты от коррозии выбирают по условиям эксплуатации: для арматуры в воде и труб в грунте нужен толстый защитный слой, для точных деталей машин — тонкий гальванический цинк, который не меняет размеров.

Горячее цинкование чугунных отливок

Чугунная решётка после горячего цинкования — Чугунная отливка после горячего цинкования: толстый серый слой с кристаллическим рисунком

При горячем цинковании отливку погружают в ванну с расплавленным цинком при 450 °C. На чугуне процесс идёт хуже, чем на стали: графит выгорает, цинк плохо смачивает поверхность, и на детали остаются чёрные проплешины. Кремний в чугуне ускоряет реакцию с цинком, и слой растёт слишком толстым и хрупким — это эффект Санделина.

Чтобы горячее цинкование чугуна прошло успешно, литьё очищают дробью без кислот, применяют высокоактивный флюс и добавляют в расплав никель или висмут. Стабильнее всего горячим способом цинкуется ковкий чугун — фитинги для труб.

Оборудование для цинкования чугуна

Оборудование	Назначение
Дробемётные и абразивоструйные камеры	удаляют литейный пригар, кварцевый песок и графитовую пыль перед любым способом цинкования
Слабокислые гальванические ванны	хлоридный электролит, выпрямители с импульсным режимом для стартового толчка до 10–15 В
Вращающиеся реторты	герметичные печи-барабаны около 400 °C для термодиффузионного цинкования в цинковой пудре
Установки электродуговой металлизации	напыляют цинк на вращающиеся трубы из ВЧШГ на трубных заводах

Этапы гальванического цинкования чугуна

Чугунные отливки после абразивоструйной очистки — перед цинкованием

1

Абразивоструйная очистка

Дробь снимает литейную корку, песок и графит с поверхности до степени Sa 2.5.
2

Мягкое обезжиривание и активация

Тёплый слабощелочной раствор при 50 °C, затем 5–10 секунд в 1–2-процентной соляной кислоте.
3

Цинкование с толчком

Первые 30–60 секунд — ток высокой плотности, затем рабочий 1–2 А/дм² на 30–60 минут.
4

Промывка и пассивация

Отмывка электролита из пор, осветление в азотной кислоте, пассивация в растворе трёхвалентного хрома.
5

Сушка и герметизация

Сушка тёплым воздухом, замер толщины цинкового слоя; поры часто закрывают водовытесняющей эмульсией или маслом.

Стандарты на цинковые покрытия чугуна

Документ	Что регламентирует
ГОСТ 9.301-86	общие требования к металлическим покрытиям
ГОСТ Р 9.316-2006	термодиффузионные цинковые покрытия
ГОСТ ISO 8179-1-2012	цинковое покрытие труб из высокопрочного чугуна

В технических требованиях к чертежу чугунной детали конструктору стоит прямо указать запрет на кислотное травление. Пришлите чертёж изделия с маркой чугуна и требуемой толщиной покрытия — технолог подберёт метод защиты и посчитает партию.

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 о цинковании чугуна

Почему чугунное изделие трудно оцинковать

Графит в чугуне не принимает цинк, а кислота при травлении уходит в поры и обнажает его. Без абразивной очистки и особого режима покрытие ложится пятнами и отслаивается.

Какой чугун цинкуется лучше всего

Изделия из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) оцинковать проще всего. Труднее всего — серый чугун после токарной обработки: графит размазывается по поверхности.

Нужно ли обезводороживание после цинкования чугуна

Нет. Чугун не подвержен водородной хрупкости, прогрев после гальваники ему не нужен.

Можно ли цинковать чугунный суппорт

Да, гальванически в слабокислом электролите после абразивной очистки. Подробнее — на странице цинкования суппортов.