Технологический процесс горячего цинкования

Технологический процесс горячего цинкования

Технологический процесс горячего цинкования — это закономерная последовательность технологических операций по предварительной подготовки металлической поверхности перед оцинковкой, цинкования, финишной обработки . Качество цинкового покрытия напрямую зависит  от тщательного соблюдения технологического процесса горячего цинкования.

Технологический процесс горячего цинкования. Предварительный этап

1.   Загрузка металлоизделий

Обрабатываемые детали закрепляются на специальном транспортном приспособлении (траверсе) при помощи проволоки. Для различных по габаритным размерам изделий используется проволока определенной толщины. Обязательным условием при горячем цинковании является наличие на каждом обрабатываемом изделии технологических отверстий для крепежа.

Схема участка горячего цинкования

 

Технологический процесс горячего цинкования - схема участка

2. Технологический процесс горячего цинкования. Обезжиривание

Процесс предварительной подготовки перед горячим цинкованием включает в себя удаление с обрабатываемой поверхности органических (жировых) и неорганических (пыль, стружка) загрязнений.

Обезжиривание изделий может производиться:

· химическим способом,

· электрохимическим методом,

· путем термической обработки (отжиг).

Химическое и электрохимическое обезжиривание производятся в водных растворах, содержащих щелочь (натр едкий), тринатрийфосфат, жидкое мыло. Поверхностно — активные вещества вводят в рабочий раствор для уменьшения коэффициента сцепления масла и жировых загрязнений с обрабатываемой поверхностью.

Состав и режим химического обезжиривания горячего цинкования

• Натр едкий – 25 г/л,
• Сода кальцинированная – 50 г/л,
• Тринатрийфосфат – 15г/л,
• Жидкое стекло – 3 г/л.
Температура рабочего раствора находится в диапазоне от 80 до 90 ° С.

Альтернативой щелочного обезжиривания при горячем цинковании может служить кислотное удаление жировых пленок и неорганических загрязнений. Основным компонентом рабочего раствора является фосфорная кислота. Рабочая температура технологической операции – 40 ÷ 50 ° С.

Электрохимическое обезжиривание

Состав рабочего раствора такой же, как и при химическом обезжиривании.

Температура электрохимического процесса – 70 ÷80 ° С.

Плотность тока – 2 ÷ 5 А/дм2.

ЭХО активно используется для удаления травильного шлама.

Недостатком электрохимического обезжиривания является:

· наводораживание поверхностного слоя, потому закаленные тонкостенные детали не следует обрабатывать таким способом;

· низкая рассеивающая способность (сложнопрофильные, рельефные изделия не очищаются должным образом в глубоких канавках и впадинах).

 

3. Промывка

Для удаления остатков щелочного раствора, эмульсии и других остаточных продуктов, обрабатываемые изделия тщательно промывают сначала в промывке с горячей водой, а затем в холодной проточной воде.

Следы коррозии, термическую окалину можно удалить с обрабатываемой поверхности, применяя

· химическую обработку — травление,

· механический способ.

 

4. Травление

При химическом удалении загрязнений с металлической поверхности в процессе горячего цинкования используются кислотные составы:

• 18 ÷ 22 % — ный водный раствор серной кислоты,
• 20 ÷ 25 % — ный водный раствор соляной кислоты.

Каждый травильный состав обладает определенными специфическими свойствами.

При химической обработке в серной кислоте термическая окалина удаляется на 15 ÷ 20 % от основного объема, при травлении в соляной кислоте этот показатель увеличивается до 40 ÷ 50%.

После травления в кислотном соляном растворе поверхность имеет более гладкую текстуру, чем после обработки в серном растворе.

Травление обрабатываемого изделия в серной кислоте может привести к повреждению матричной основы («растравливанию»). Для устранения этой проблемы используют специальные ингибиторы.

Химическая обработка в соляной кислоте практически не наводораживает поверхностный слой изделия.

Для травления в серной кислоте рабочий раствор необходимо нагреть до 60 ÷ 80 °C.

Себестоимость состава травления в соляной кислоте выше, чем в серном растворе.

Отработанную серную кислоту можно использовать в дальнейшем для других технологических нужд.

Механический метод очистки

Сущность метода —  воздействие на обрабатываемую поверхность мелких, дисперсионных частиц под высоким давлением.

Оборудование для очистки – дробеструйный агрегат, дробеметный аппарат.

 5. Промывка

Промывка производится в проточной воде. Служит для удаления травильного раствора и остатков химического воздействия. Температура технологической операции – 25 ÷ 30°C.

6. Флюсование

Заключительная подготовительная операция перед цинкованием. Флюсование предназначено для химического удаления

• образовавшихся после травления металлических оксидов и солей с обрабатываемой поверхности,
• солей с поверхности расплавленного цинка в местах соприкосновения при погружении изделия в рабочий раствор,
• для улучшения параметра смачиваемости обрабатываемой поверхности расплавленным цинком при погружении (путем снижения коэффициента поверхностного натяжения цинкового расплава).

Операция по нанесению флюса может проходить двумя способами.

1. Расплавленное флюсование («мокрый» способ). Флюсовый слой находится непосредственно на зеркале расплава цинка. Обрабатываемое изделие перед оцинковкой проходит сначала безводный расплавленный флюсовый слой, а затем погружается в рабочий цинковый расплав.
2. Флюсование в специальном водном растворе с последующей сушкой. После такого способа обработки на металлической поверхности образуется слой «сухого» флюса.

Флюсовая смесь состоит из солей хлористого цинка и хлористого аммония.

Состав и режим флюсования

• раствор хлористого цинка (водный) – 150 ÷ 300 г/л.
• раствор (водный) хлористого аммония — 100 ÷ 150г/л.
Температура обработки – 60 °C.

 7.     Сушка

Сушка офлюсованных изделий позволяет решить ряд технологических вопросов.

  1. Получение на обрабатываемой поверхности равномерного флюсового слоя.
  2. Подогрев изделия перед оцинковкой облегчает нагрев рабочей ванны цинкования, улучшая технологические параметры процесса.
  3. После сушки образуется плотная солевая пленка на обрабатываемой поверхности, которая предохраняет изделия от окисления перед цинкованием.

Сушку производят в специальных камерах. Для ускорения процесса и улучшения качества обработки сушильные камеры оснащают системой рециркуляции горячего воздуха.

Продолжительность обработки и температурный режим зависят от массы обрабатываемых изделий.

Оптимальная температура поверхности после сушки находится в диапазоне от 120 до 150°C, при таком нагреве флюс не разлагается, сохраняя технологические свойства.

Горячее цинкование

1.     Цинкование — технологический процесс горячего цинкования

При горячем цинковании обрабатываемое изделие погружают в цинковый расплав (450°C). Погружение деталей в рабочий раствор производится на большой скорости, чтобы предотвратить возможность дополнительного окисления обрабатываемой поверхности.

Скорость извлечения изделий из рабочего расплава невелика. Это дает возможность излишкам расплава стечь обратно в ванну цинкования. Чтобы получить равномерное покрытие по всей длине, на поверхности обрабатываемой детали должны присутствовать дополнительные технологические отверстия (для улучшения оттока излишков расплава).

Толщина цинкового слоя напрямую зависит от

• времени выдержки в цинковом расплаве,
• температуры цинкового расплава,
• скорости извлечения детали после оцинковки.

Tехнологический процесс горячего цинкования. Финишная обработка

1.     Охлаждение

Обработанное изделие после оцинковки имеет температуру поверхности ~ 450°C. Охлаждение до комнатной температуры может производиться:

• на открытом воздухе,
• в специальной ванне с чистой водой.

2.    Разгрузка металлоизделий

Оцинкованные изделия снимаются со специального транспортного приспособления (траверсы).

Путем шлифования убираются застывшие излишки цинкового расплава.

Контролируемые параметры технологического процесса горячего цинкования — это толщина цинкового покрытия и внешний вид изделия.Готовые изделия после технологического процесса горячего цинкования пакетируются для последующей транспортировки.