«Горячий» способ нанесения покрытий

«Горячим» способом — погружением металла в расплав — как правило, наносятся покрытия цинка, олова, алюминия и ряда сплавов (и малого ряда керамических эмалей). Защищается от коррозии этими методами в основном сталь. Так как набор подходящих для этого метода расплавов весьма ограничен, то на универсальность метод не претендует.

Преимущество его — высочайшая производительность. Покрытие, толщиной до долей миллиметра, формируется за считанные секунды. Поэтому комплекс оборудования для покрытий из расплавов хорошо вписывается в современные непрерывные технологические линии.

Недостатком метода является не слишком высокая равномерность покрытия. При цинковании деталей погружением толщина слоя на отдельных участках из-за наплывов колеблется от номинала в 5−50 мкм до 0,2 мм и более. Методов четкого регулирования толщины покрытия и его качества для этого метода в принципе нет. Однако для рулонного листового проката отработка и стабилизация режима нанесения обеспечивает весьма высокое качество покрытия.

Фактически при взаимодействии жидкой фазы расплава с твердой фазой поверхности стали, последовательно происходят процессы смачивания, термодиффузии и кристаллизации сплава покрытия. Первые два процесса очень зависят от состояния покрываемого металла, поэтому, аналогично электролитическим методам, требования к исходной чистоте его поверхности очень высоки. Пока технологические цепочки включают дополнительные ванны и процессы — обезжиривания, травления, промывки и флюсования покрываемого металла, однако есть тенденция упрощения этого процесса максимальным сохранением исходной чистоты его поверхности.

Горячеоцинкованная сталь (лист, трубы и детали) является наиболее массовой продукцией мировой металлургии, защищенной от коррозии. Типовая скорость процесса сейчас составляет более 100 м/мин при ширине ленты более 1500 мм. Автоматизированные скоростные технологические линии горячего покрытия листовой стали, сплавами на основе цинка работают в России на НЛМК (оборудование «Nippon Steel», «Sundwig», «Stein Heurtey»), Северстали и ММК (оборудование «Danieli»). Комплект такого оборудования сложен и дорог (около $ 50 млн. на мощность 100 000 тонн в год), поэтому часто на комбинатах используется (как база для модернизации) различное имеющееся оборудование.

Многочисленные сообщения о новых сплавах для горячего цинкования со значительными преимуществами чаще всего носят рекламный характер. Исследования долговременной коррозионной стойкости при огромных вариациях состава окружающей среды — крайне дороги и сложны. Однако уже практически подтверждены лучшие свойства и преимущества цинковых сплавов с Al, Si легированием.

На первом этапе развития массовой технологии горячего цинкования результатом высокой производительности были более низкие цены.

Рисунок 3.

В последнее время ввиду роста качества (и антикоррозионных свойств) цена горячеоцинкованного листа заметно подросла. По данным MEPS, в начале 2002 года вообще произошла малая «революция»: среднемировые цены на горячеоцинкованный лист стали выше, чем на лист, покрытый электролитически.

Российские предприятия чаще выпускают оцинковку по российскому ГОСТу (толщиной от 0,5 до 2,5 мм) на базе х/к рулонов. Европейские и американские стандарты шире, частично освоены ориентированным на экспорт НЛМК и включают тонкую оцинкованную полосу (толщиной менее 0,4 мм), тонкие покрытия (до 10 мкм) и цинкование г/к листа. Отметим, что в России также производится ограниченный сортамент стойких строительных оцинкованных труб объемом около 30 тыс. тонн в год.

Недостатком применения готового оцинкованного проката является незащищенность отрезных кромок, отверстий, сварочных швов и т. д. Полная защита возможна при горячем цинковании готовых металлоконструкций и деталей, однако этот рынок в России (по сравнению с США, ЕС и т. д.) начал развиваться только в последние годы. Спрос на толстостенные оцинкованные профили (толщиной от 2,5 мм), конструкции и детали для строительства, энергетики, железных дорог и т. д. весьма велик.

Технология полного цинкования конструкций не является непрерывной, но более производительна, чем электролитическая. Качество обеспечивается полным соблюдением технологии процесса (начиная от очистки детали), и весьма высоко. На российском рынке сейчас заметна защищенная от коррозии продукция компаний «Агрисовгаз», «Энергомаш», «Восток-ЦМ» (всего до активных 20 фирм), обрабатывающих конструкции размером до 10 м и более.

Все виды технологий горячего цинкования еще не закрыли все свои сферы применения, поэтому весьма перспективны в России. К примеру, алюмооцинкованный колесный диск «Жигулей» вдвое дешевле и прочнее дюралевого. Но простота этих методов защиты обманчива. Полная подготовка поверхности и жесткость соблюдения режимов приближают их к области высоких технологий, но обеспечивают надежную многолетнюю защиту от коррозии для типовых российских условий.

И заключение по вопросам цинкования. Активно рекламируемые в России покрытия типа «Zinga» и другие (порошок цинка в массе лака, краски и т. д.), термодиффузионные покрытия деталей и конструкций (в засыпной массе порошка цинка и в термокамере) принципиально обеспечивают худшее качество покрытия и коррозионной защиты, чем при горячем или электролитическом цинковании по отлаженным промышленным технологиям. Первый метод никак не гарантирует принципиально важный электроконтакт цинка со сталью, а второй лучше проводить выдержкой детали в расплаве (большая температура и чистота среды дадут лучшие результаты по диффузии).