Cynkowanie ogniowe.

Prezentacja na temat: "Cynkowanie ogniowe."— Zapis prezentacji:

1 Cynkowanie ogniowe

2 Cynkowanie ogniowe wstęp
Cynkowanie ogniowe, czyli pokrycie podłoża stalowego powłoką cynkową poprzez zanurzenie elementu stalowego w kąpieli stopionego cynku, zapewnia długotrwałą ochronę przed korozją. Jest to możliwe dzięki specyficznym właściwościom ogniowej powłoki cynkowej. Tworzy się ona w wyniku dyfuzji cynku w zewnętrzną warstwę stali. W ten sposób powstaje powierzchniowy stop żelazo – cynk. Po wyjęciu ocynkowanego przedmiotu z kąpieli cynkowej, na górnej (zewnętrznej) powierzchni stopu pozostaje warstwa cynku. Stop Fe-Zn zapewnia dużą odporność mechaniczną powłoki oraz chroni przed korozją nawet po uszkodzeniu zewnętrznej warstwy czystego cynku.

3 Cynkowanie ogniowe trwałość czas koszt
Minimalne okresy trwałości w zależności od środowiska: * Obszar śródlądowy, przemysłowy, przemysł ciężki – 20 lat * Wybrzeże, obszar przemysłowy, przemysł ciężki – 20 lat * Obszar śródlądowy, środowisko miejskie, przemysł średni i lekki – 30 lat * Wybrzeże, tereny miejskie i rolnicze – 30 lat * Obszar śródlądowy, tereny rolnicze – 65 lat Wykonanie zabezpieczenia antykorozyjnego: * Cynkowanie ogniowe – do 48h * Malowanie 3-krotne – do 8 dni Cena za usługę cynkowania ogniowego najczęściej ustalana jest na podstawie wagi materiału. Orientacyjny koszt zabezpieczenia antykorozyjnego 1 kg konstrukcji: * Cynkowanie 1,00 zł * 3-krotne malowanie – 0,75 zł

4 Cynkowanie ogniowe trwałość czas koszt

5 Cynkowanie ogniowe rys historyczny
Metoda cynkowania zanurzeniowego stopów żelaza została wynaleziona przez francuskiego chemika Malouina w 1742 roku. Opisał on metodę cynkowania polegającą na zanurzaniu stalowych lub żeliwnych elementów w ciekłym cynku. Brak ekonomicznej metody przygotowania powierzchni sprawił, iż nie zastosowano wówczas cynkowania ogniowego. Na skalę przemysłową metodę wprowadził w 1836 roku w Paryżu inżynier Stanisław Sorel, dzięki odkryciu metody trawienia powierzchni żelaza i stali. Uzyskał on dnia roku patent na zabezpieczenie powierzchni części wykonywanych ze „stali i żelaza” poprzez zanurzanie ich w stopionym cynku, po wcześniejszym oczyszczeniu powierzchni.

6 Cynkowanie ogniowe struktura powłoki
Powłoka powstająca przy zanurzeniu metalu w kąpieli metalicznej ma budowę warstwową. Warstwa zewnętrzna krystalizuje po wyjęciu i wystudzeniu pokrytego wyrobu. Dyfuzyjna warstwa przejściowa ma skomplikowaną budowę, a jej skład fazowy zależy od parametrów procesu metalizacji, składu kąpieli i metalizowanego podłoża. h z Faza d - faza międzymetaliczna o ogólnym wzorze FeZn7 krystalizująca w układzie heksagonalnym o parametrze sieciowym d=1,2815nm c=5,735nm zawierająca 7,6-11,7% Fe, temperatura topnienia C; faza dość gruba i krucha. d Faza G - faza międzymetaliczna o ogólnym wzorze Fe3Zn10 krystalizująca w układzie regularnym przestrzennie centrowanym o parametrze d=0,897-0,9018nm zawierająca ok.. 28% Fe. Faza h - eutektyka zawierająca 0,06-0,008% Fe, temperatura topnienia 419,4 C. Faza z - faza międzymetaliczna o ogólnym wzorze FeZn13 o sieci jednoskośnej, zawierająca 6-6,2% Fe, temperatura topnienia C. Faza a - roztwór Zn w żelazie (ok. 94% Fe). G a Fe

7 Cynkowanie ogniowe struktura i własności mechaniczne powłoki
Wykres twardości mechanicznej wyrażony w skali Vickersa(Hv). Cynkowa powłoka ochronna charakteryzuje się zróżnicowanym zakresem wartości twardości. Typowa stal miękka charakteryzuje się twardością około 160. Warstwy stopowe powłoki są twardsze do około 240, natomiast cynk jest bardziej miękki od stali i warstwy stopowej. Właściwości „plastyczne” cynku sprawiają iż absorbuje on uszkodzenia. W przypadku gdy powłoka jest narażona na mocne uderzenie, warstwy stopowe są często twardsze od samej stali, a więc uszkodzenie może nie mieć żadnego wpływu na powierzchnię stali. Faza h Faza z Faza d Faza G Fe

8 Cynkowanie ogniowe potencjał powłoki
Odpowiednio do składu zmienia się potencjał warstw: h -0,73 V Czym dalej od podłoża, tym niższy potencjał i tym lepsze właściwości protektorujące; im mniej żelaza w międzywarstwie, tym niższy potencjał. z -0,6 V d -0,5 V -0,4 V G -0,2 V a Z „korozyjnego” punktu widzenia najlepiej byłoby, gdyby 2 zewnętrzne warstwy były w odniesieniu do reszty jak najgrubsze (decydują o własnościach ochronnych). Należy pamiętać, iż warstwy dolne decydują o przyczepności powłoki. Fe Potencjały względem SHE

9 Cynkowanie ogniowe praktyczna grubość powłok cynkowych
Praktyczna grubość powłok to mm. Zazwyczaj przedstawia się ją jako masę cynku na powierzchnię ( gzn/m2). 450 gzn/m2 to najczęściej stosowana powłoka. Grubość powłoki cynkowej jest zależna od grubości cynkowanej stali, czasu przebywania wsadu w kąpieli cynkowej, zawartości krzemu i fosforu w cynkowanym materiale. Norma DIN określa minimalne grubości następująco: *stal o gr mm - 55 µm *stal o gr mm - 70 µm *stal o gr. pow. 6 mm - 85 µm Blachy stosowane na pokrycia dachowe ze względu na dodatkową powłokę organiczną pokrywa się cieńszą warstwą cynku gzn/m2

10 Cynkowanie ogniowe jakość otrzymywanych powłok
Parametry cynkowania. Temperatura kąpieli. Czas cynkowania. Szybkość wyjmowania elementów. Studzenie ocynkowanych elementów. Dodatki i zanieczyszczenia w kąpieli cynkowniczej. Skład i rodzaj cynkowanej stali.

11 Cynkowanie ogniowe parametry cynkowania – temperatura kąpieli
Temperatura kąpieli ma wpływ na grubość powłoki. Podwyższenie temperatury może spowodować w zależności od cynkowanego materiału wzrost bądź też spadek grubości. Podwyższenie temperatury wpływa na rozrost warstw stopowych Fe-Zn, zmniejsza zaś grubość warstwy zewnętrznej (przeciwkorozyjnej). Wzrost temperatury cynkowania powoduje zwiększenie rozpuszczalności żelaza z wanny bądź pokrywanego obiektu. Tworzy się „twardy cynk”, który osiada na dnie wanny i co jakiś czas musi być usuwany. Pożądany zakres temp. kąpieli to C Temperatura nie powinna przekroczyć 490C Jeżeli temperatura jest zbyt niska, to występuje efekt schropowacenia (powłoka poszarpana). Zakłady zazwyczaj utrzymują temperaturę kąpieli C

12 Cynkowanie ogniowe parametry cynkowania – czas cynkowania
Wydłużenie czasu cynkowania sprawia, iż otrzymywane powłoki stają cię grubsze. Wydłużenie czasu cynkowania powoduje rozrost warstw stopowych znajdujących się bliżej podłoża oraz zwiększa powstawanie „twardego cynku” w kąpieli. Zazwyczaj czas kąpieli wynosi do około 5 minut. Cynkowany przedmiot zanurza się w roztopionym cynku i czeka, aż jego temperatura osiągnie temperaturę kąpieli. Z tego względu cienkie elementy o małej pojemności cieplnej cynkowane są krócej, elementy o dużych gabarytach a co za tym idzie dużej pojemności cieplnej cynkowane są dłużej.

13 Cynkowanie ogniowe parametry cynkowania – czas i temperatura

14 Cynkowanie ogniowe parametry cynkowania – czas i temperatura

15 Cynkowanie ogniowe parametry cynkowania – czas i temperatura

16 Cynkowanie ogniowe parametry cynkowania – czas i temperatura

17 Cynkowanie ogniowe parametry cynkowania – szybkość wyjmowania elementów, studzenie
Szybkość wyjmowania elementów ma wpływ na wygląd oraz jakość powłoki. W praktyce elementy wyjmowane są z kąpieli z szybkością 2-3 cm/s tak, aby nadmiar cynku swobodnie spływał (brak większych strat). Elementy o małej pojemności cieplnej po wyciagnięciu z wanny cynkowniczej szybko stygną – koniec procesu. W przypadku elementów o dużej pojemności cieplnej stosuje się studzenie wodą, gdyż w innym przypadku będzie następował proces rozrostu warstw dyfuzyjnych

18 Cynkowanie ogniowe dodatki w kąpieli cynkowniczej
Al. – redukuje ZnO do Zn w wannie (ZnO tworzy się w formie kożucha na powierzchni). Otrzymywane powłoki cynkowe są jasne i błyszczące. Tworzy dodatkową cienką warstwę ochronną na powierzchni powłoki. Należy umiejętnie stosować glin jako dodatek, gdyż może nastąpić jego utlenienie do Al2O3, co powoduje mniejszą płynność kąpieli. Sn – wpływa korzystnie na przyczepność i gładkość powłoki cynkowej (połysk). W przypadku nieobecności Al może powodować kruchość. Bi – poprawia płynność powłoki (gęstopłynność). Sb – powłoka ma charakterystyczną postać „kwiatu” (efekt wizualny). Ni, Ti, Bi, Sn, V – zapobiegają rozrostowi warstw stopowych.

19 Cynkowanie ogniowe zanieczyszczenia w kąpieli cynkowniczej
Cd – zawsze występuje w cynku. Wraz ze wzrostem jego stężenia maleje gęstopłynność kąpieli. Pb – zapytać w trakcie wycieczki Fe – prowadzi do tworzenia się „twardego cynku” Cu – sprawia iż powłoki stają się szorstkie (powłoki z „grysikiem”).

20 Cynkowanie ogniowe skład i rodzaj cynkowanego stopu żelaza
Wszystkie rodzaje stali przedstawione w DIN oraz PN-88/H i PN-86/H można ocynkować ogniowo. Jakość uzyskiwanych powłok cynkowych ( połysk, gładkość, grubość, przyczepność itp.) jest na nich różna i zależy od składu chemicznego; w szczególności od zawartości węgla (C), fosforu (P) i krzemu (Si). Zawartość węgla i krzemu w stali nie powinna przekraczać łącznie 0,5%. Zdarza się, że w stalach zawierających krzem, reakcja żelazo - cynk przebiegnie szczególnie silnie i udział stopu żelazowo-cynkowego w powłoce cynkowej będzie wyższy niż normalnie. W skrajnym przypadku, powłoka cynkowa może składać się całkowicie ze stopu żelazowo-cynkowego. Zjawisko to (tzw. Efekt Sandelina) obserwuje się zwłaszcza przy zawartości krzemu od 0,03% do 0,12%, jak również powyżej 0,3% (wykres). W tych przypadkach powłoka cynkowa jest najczęściej matowo-szara, chropowata, nierównomierna, bardzo krucha, a co za tym idzie - wrażliwa na odkształcenia i uszkodzenia mechaniczne.

21 Cynkowanie ogniowe skład i rodzaj cynkowanego stopu żelaza

22 Cynkowanie ogniowe skład i rodzaj cynkowanego stopu żelaza

23 Cynkowanie ogniowe technologia
Metoda ciągła (blachy, druty, taśmy,…). Metoda cykliczna (słupy, elementy konstrukcyjne, rury,…) Cynkowanie na sucho (po topnikowaniu następuje suszenie). Cynkowanie na mokro.

24 Cynkowanie ogniowe cynkowanie na sucho przeprowadzane w EUROCYNKU www
Cynkowanie ogniowe cynkowanie na sucho przeprowadzane w EUROCYNKU Czyszczenie wstępne obróbka strumieniowo ścierna w razie potrzeby ( zendra, resztki farby, szlaka po spawaniu ) odtłuszczanie ( kwaśne lub zasadowe ) czyli usunięcie wszystkich olejów konserwujących, chłodziw z toczenia, środków wspomagających spawanie t.zw. silspawów itp.. Odtłuszczanie Płukanie gorące trawienie w kwasie z dodatkiem inhibitorów; stosowany jest kwas solny lub siarkowy (gorszy efekt trawienia ze względu na mniejszą rozpuszczalność siarczanów); HCl 15-18%, T poniżej 30C ze względu na drażliwe opary Trawienie topnikowanie w roztworze chlorku amonu i chlorku cynku + substancje utrzymujące stałe pH + substancje poprawiające zwilżalność Płukanie zimne suszenie T=120 C, element osiąga około 90 C, woda odparowuje, a na powierzchni pozostają wysuszone składniki topnika Topnikowanie Suszenie studzenie w wodzie zimnej bieżącej lub studzenie na powietrzu dla elementów, które mogą ulec deformacji podczas studzenia ( duże powierzchnie blaszane z cienkiej blachy) Cynkowanie Studzenie

25 Cynkowanie ogniowe topnik