Цинкование в домашних условиях

Приготовление раствора для цинкования

Оцинковка автомобильного кузова такими методами начинается с приготовления цинкосодержащего раствора. Для этого понадобится серная кислота и чистый цинк. Все это можно купить на автомобильном рынке или в магазинах радиолюбителей. Также понадобится источник питания – подойдет обычный автомобильный аккумулятор или зарядное устройство. Еще понадобится емкость соответствующих размеров, устойчивая к воздействию кислоты.

Читайте также:  Как заделать дырку в днище автомобиля

cink-v-ladoni.jpg

Для приготовления цинкосодержащего раствора нужно положить в подготовленную емкость кусок цинка из расчета примерно 400 г металла на 1 литр. Далее в емкость маленькими дозами заливается кислота. При этом следует придерживаться техники безопасности – обязательно нужно защитить глаза, органы дыхания и руки.

Когда цинк растворится, необходимо будет убедиться, что кислота полностью среагировала, для чего в полученный раствор следует добавить еще кусочек цинка.

Если реакции с выделением пузырьков не наблюдается, то раствор можно считать готовым к использованию. Полученный состав можно использовать как для гальванического метода оцинкования своими руками, так и для холодного. Как это сделать, в нескольких словах описано далее.

Гальваническое цинкование металла электролизом – невозможно? Или возможно?

Этот способ заключается в постепенном осаждении ионов анода (в нашем случае цинк) на катод (обрабатываемая деталь). Реакция выполняется под воздействием электрического тока и в специальной емкости.

Данный процесс не является сложным и требует небольшого количества расходников и материалов. Для его осуществления потребуются следующие компоненты:

  1. Электролитическая ванна – идеальным вариантом будет емкость из пластика или стекла. Размер подбирается в зависимости от форм и габаритов детали.
  2. Электролит – жидкость, требуемая для проведения электролиза. Получить это вещество самостоятельно можно следующими способами: сделать раствор хлорида цинка и соляной кислоты (паяльная кислота); создание раствора при помощи вытравливания цинка в аккумуляторной жидкости (электролит). Отметим, что второй способ сопровождается выделением тепловой энергии и водорода, который является взрывоопасным – нужно соблюдать технику безопасности (перчатки, плотная одежда, очки).
  3. Цинк. Достать этот материал также не составляет труда – его можно купить в магазине химических реактивов, на радиорынках, использовать предохранители плавкого типа советского производства или приобрести обычные солевые батарейки (L). Из полученного цинка отлить прямоугольные пластины, которые потом будут выступать в качестве электрода.
  4. Источник постоянного напряжения – любой блок питания с выходным постоянным U либо автомобильный аккумулятор.

Совет. Используя АК, нужно иметь дополнительно несколько маломощных лампочек накаливания до 20Вт – они будут включаться в сеть для уменьшения величины тока. Этот процесс выполняется в зависимости от требований пользователя.

Цинкование в домашних условиях имеет следующую последовательность (включены этапы подготовительных работ):

  • Подготовка гальванической ванны – предварительно очищают от жировых отложений и другого мусора, если они имеются на внутренней поверхности.
  • Монтаж креплений (штативов) для размещения цинка и детали – их количество определяется пользователем.
  • Приготовление электролитической жидкости. Она не должна содержать солевые кристаллы – при их наличии дополнительно добавляют дистиллированную воду и перемешивают состав.
  • Присоединение к цинковой пластины (анод) «+». Чем больше ее площадь, тем лучше получиться защитный слой.
  • Подсоединение «-» к изделию (катоду). На него будут осаждаться элементы цинка, образую тонкую пленку для защиты.
  • Подключение к питанию и его подача (блок питания постоянного напряжения). При использовании автомобильного аккумулятора может потребоваться уменьшение силы тока – сделать это можно при помощи включения в цепь дополнительных потребителей (лампочек накаливания до 20Вт).

Рекомендации при выполнении гальванизации деталей цинком

  1. Нужно убедиться в отсутствии на детали любых загрязнений и ржавчины – требуется выполнить тщательную его чистку. Перед самой обработкой его нужно окунуть в раствор кислоты, что позволит лучше провести очистку.
  2. Для получения равномерного и качественного покрытия рекомендуется размещать изделие на одинаковом расстоянии от цинковой(ых) пластин.
  3. Число анодов может быть любым – чем их больше, тем лучше получиться цинковое покрытие.
  4. Большой ток способствует ускоренному процессу гальванизации, но при этом слой получается рыхлым. Избежать этого можно при помощи дополнительного подсоединения потребителей (лампочки). Это уменьшит силу тока, что даст возможность регулировать качество нанесения цинка.
  5. Чем больше время гальванизации, тем толще будет слой – это нужно учитывать.
  6. При использовании одной цинковой пластины рекомендуется следить за ходом протекания процесса. Можно выставить таймер для каждой из сторон. Кроме этого, не стоит забывать о своевременном переворачивании детали.

2ace5a5164e65410161d151664ea90b5.jpg

Соблюдение этих простых правил позволит без особых проблем выполнить оцинковку металлических деталей в домашних условиях, потратив небольшое количество времени и сил.

К сведению. Гальванизация своими руками, безусловно, проигрывает промышленному исполнению – ограничения заключается в возможности тонкой настройки процесса (регулировка тока), автоматизация цинкования, размеры обрабатываемых конструкций/деталей. Это дает возможность выполнять качественную оцинковку изделий в любых количествах.

Преимущества гальванического цинкования дома:

  • Экономия средств – итоговая стоимость потраченных денег на домашнюю цинковку электролизом во много раз меньше, чем цена услуги в профильных компаниях/фирмах.
  • Можно выполнить покрытие любой детали – ничто не ограничивает пользователя в своих возможностях.
  • Возможность получить изделие с требуемыми характеристиками.
  • Можно самостоятельно выполнять контроль нанесения цинкового покрытия.

Основные технологии цинкования

Для защиты металла разработано несколько видов цинкования — горячее, холодное, термодиффузионное, электролитическое (гальванизация). Цинковать изделия нужно в зависимости от требующегося результата и наличия возможности.

Горячее цинкование

Горячая технология (по Сендзимиру) — популярна в промышленности, позволяет создать качественное покрытие, служащее очень долго. Недостаток — низкая экологическая безопасность способа, ведь при нагревании раствора выделяется ряд вредных химических веществ.

Методика предполагает погружение металла в ванну, лоток, иную емкость, в которой присутствует расплавленный цинк. Температура во время процесса должна быть не ниже 460 – 500 градусов, что невозможно поддерживать в домашних условиях обычными нагревателями. На осуществление технологии производится большой расход электроэнергии, что могут позволить себе только крупные предприятия. Зато цинковое покрытие будет намного крепче, чем при использовании гальваники.

Процесс цинкования, согласно техническим требованиям ГОСТ, производится так:

  1. Подготовка изделия — обезжиривание, травление, очистка от мусора пескоструйным методом, промывание.
  2. Флюсование — нанесение специальной пленки, которая лучше взаимодействует с цинком.
  3. Сушка изделия.
  4. Окунание металлических конструкций в ванну, где уже находится основной состав.
  5. Дренаж для удаления избыточного остатка цинка (может быть заменен центрифугированием, вибрированием).
  6. Остужение в воде или на воздухе.
  7. Проверка предмета для оценки эффективности покрытия.

goryachee-cinkovanie-metallokonstrukcij-1-e1535835315822-600x389.jpg

Срок службы качественно выполненного покрытия — около 50 лет, поэтому такие конструкции обычно стоят недешево.

Холодное цинкование

Ванна, специальный цех, камера, иное дорогостоящее оборудование не потребуются. Нужно приобрести только особое средство (грунт) для создания цинкового слоя. Обычно применяются порошковые смеси, краски в баллончике, банках.

Хорошими марками считаются:

  • набор для холодного цинкования Vixen 99 % цинка (аэрозоль 520 мл);
  • цинкнаполненная композиция Цинол;
  • состав холодного цинкования Brite;
  • краски Цинконол, Цинк-спрей.

sostav-dlya-xolodnogo-cinkovaniya-600x450.jpg

Чем отличается от горячего цинкования данная технология? Не требует создания особых условий, не энергоемкая, не требует применения реактивов. В качестве подготовки достаточно тщательно очистить основание традиционными методами. Далее на поверхность наносится средство при помощи кисти, валика, распылителя или непосредственно из баллона.

В основе такого материала — цинковая пудра, надежно защищающая изделие от коррозии. В отличие от остальных методов, при холодном цинковании готовые конструкции не будут иметь красивого металлического блеска, зато их вполне можно покрывать специальными лаками по металлу.

Разновидность холодного цинкования — цинк-ламельное, предполагающее фиксацию деталей на оснастке, нанесение состава распылением, погружение детали в печь или в жидкую среду с закрепителем.

Гальванический метод

Гальваника или гальваническое цинкование применяется для обработки абсолютно гладких стальных поверхностей или конструкций из иных видов металлов (даже алюминия). Плюс — возможность дальнейшей дополнительной обработки предмета, его сварки с паяльной кислотой.

Закрепление цинкового слоя происходит при использовании щелочного электролиза. Изделие погружают в раствор электролитов, нормы которых подбирают по специальным таблицам, включают установку постоянного тока. Под действием химических веществ и электрического тока цинк сливается с металлом, надежно покрывая деталь.

Одна из разновидностей гальваники — желтое цинкование. Для получения желтого цвета металлоконструкций для гальванизации используют особые растворы, а в завершение процесса проводят хроматирование.

Термодиффузное цинкование

Метод термодиффузии предполагает нагревание изделия до высокой температуры — от 400 до 2 000 градусов. Поверхность будет обработана цинком, находящимся в состоянии пара.

Для осуществления диффузионной методики нужна целая производственная линия — специальные аппараты, оборудование, нагревательные камеры. Зато экологическая безопасность процесса достаточна, а прочность готового покрытия будет на высшем уровне.

После помещения в горячий раствор цинка деталь опускают в барабанную печь, которая вращается в течение трех часов и вызывает упрочнение цинкового слоя. После выгрузки барабана из печи его медленно остужают, затем достают изделие. После по поверхности проходятся пассивационными растворами, придающими покрытию невосприимчивость к действию воздуха. Затем детали сушат еще раз, после объекты готовы к реализации.

Газотермическое напыление цинка

Сначала порошкообразный цинк расплавляют, далее направляют его на деталь в газовом потоке. После ударения о металлическую поверхность формируется тонкий защитный слой, напоминающий чешую. Поскольку на предмете будет много пор, объект нуждается в дополнительной лакировке.

Обычно создание цинкового барьера методом газотермического напыления производится в отношении машин, оборудования, металлоконструкций, имеющих большие размеры и не помещающихся в ванны и печи. Локальное нанесение цинка невозможно.

Гальваническое цинкование в домашних условиях

Цинкование в домашних условиях – процедура, требующая большой точности и аккуратности.Источником тока может служить зарядное устройство на 2–6 А, 6–12 В или автомобильный аккумулятор. Для изготовления электролита, теоретически, можно использовать любую соль, способную растворяться в воде. Однако на практике проще сделать раствор соли цинка. Его состав:

  • 200 г сернокислого цинка;
  • 50 г сернокислого аммония или магния;
  • 15 г уксуснокислого натрия;
  • 1 л воды.

cinkovanie-domashnih-uslovijah-svoimi-rukami-5-300x225.jpg

Можно воспользоваться аккумуляторным электролитом (водный раствор серной кислоты), в который необходимо поместить цинк. Когда реакция прекратится, кислота преобразуется в соль, а цинк останется. Если раствор кислоты окажется чрезмерно концентрированным, то на дне появится осадок (кристаллический сульфат цинка). Раствор в этом случае слегка разбавляют водой. Важно помнить, что электролит – опасный яд, с которым следует работать крайне осторожно и в защитной одежде. Помещение, где ведутся работы, должно хорошо проветриваться.

Подбирают посуду из винипласта или стекла. Когда деталь небольшая, то подойдет даже литровая банка. Предусматривают возможность прикрепления на ней изделия и электрода из цинка. Электролит процеживают и заливают в емкость. Деталь, предназначенную для цинкования, необходимо тщательно очистить и обезжирить. Сделать это надо как можно лучше, чтобы цинк лег ровно и прочно. Затем деталь на 2–10 секунд опускают в раствор, после чего сразу промывают под проточной водой. Эту процедуру называют химическим активированием. После этого приступают к анодированию изделия.

cinkovanie-domashnih-uslovijah-svoimi-rukami-6-300x225.jpg

Цинковый электрод изготавливают из куска цинка, для чего в нем просверливают отверстие и подвешивают его на медной проволоке. Электрод должен соответствовать следующим требованиям:

  • площадь поверхности сопоставима с площадью изделия;
  • форма плоская и удобная для размещения в емкости.

Для подключения к источнику питания используют медные провода. Минус подводят к детали, а плюс к цинковому электроду, который “растворится”, а на изделии образуется слой цинка. Время обработки – 10–40 минут.

Гальванический метод цинкования металла

В этом случае на заранее подготовленную поверхность изделия электролитическим способом наносится очень тонкий слой цинка. Метод позволяет наносить цинковый слой толщиной всего 5–40 мкм.

 5.jpg

Защитные свойства цинкового слоя зависят главным образом от толщины этого слоя и равномерности его нанесения. Значения этих параметров выбираются исходя из условий использования обрабатываемого изделия. Различные методы цинкования металла дают различную толщину защитную покрытия в диапазоне от 5 мкм (гальванический метод) до 1,5 мм. Качество гальванической оцинковки во многом определяется применяемым при цинковании электролитом.

Защитные качества цинкового покрытия можно усилить, используя такие распространенные методы:

  • Хроматирование (пассивирование). На поверхности заготовки создается хроматная пленка в результате воздействия хромовой кислоты и ее солей.
  • Фосфатирование. Формирование фосфатной пленки на поверхности обрабатываемого металла осуществляется растворами солей фосфорной кислоты.
  • Покраска. Наносить лакокрасочное покрытие на изделие лучше после обработки заготовки фосфатированием.

При промышленных масштабах производства оцинкованных изделий (металлических полос, листов и штрипсов) толщину защитного слоя, полученного гальваническим цинкованием, можно увеличить до 0,5 мм. Покрытие образуется в результате осаждения на поверхности заготовки (являющейся катодом) ионов цинка, выделяемых из электролита (водного цинкового раствора) под действием постоянного тока. Анодом должен служить материал из цинка, в процессе восполняющий запас этого вещества в растворе. Катодная плотность тока зависит от используемого режима и варьируется в пределах от 1 до 5 А/кв. дм.

Гальванический метод цинкования является самым распространенным среди остальных способов оцинковки благодаря своим преимуществам:

  • высокая производительность операций;
  • хорошая степень защиты обрабатываемых металлических изделий;
  • низкая себестоимость обработки;
  • обеспечение максимально равномерного покрытия и сохранение изначальной формы и размеров заготовки;
  • возможность оцинковки форм любой сложности, в том числе пористых структур;
  • допустимость декоративной оцинковки, создающей гладкие и привлекательные поверхности без необходимости дальнейшей обработки металла.

Имеются у метода и свои минусы, главный из которых – низкая степень сцепления цинкового покрытия с металлической поверхностью, из-за чего ее необходимо предварительно тщательно очищать. Кроме того, существует риск наводораживания металла обрабатываемого изделия, в результате повышается водородная хрупкость металла и ухудшается внешний вид продукции. Этот риск особенно высок при нарушении режимов гальванического цинкования. Другой значительный недостаток данного метода состоит в выделении вредных для окружающей среды веществ в процессе оцинковки. Поэтому ликвидация этих отходов является обязательным этапом.

Читайте также: Токарные работы по металлу: технология и области применения

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий