Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Гальванизированный" и "Гальванизированный" перенаправляют сюда. Для использования в других целях, см Гальванизация (значения) .
Не следует путать с гальванизацией или электрогальванизацией .
Уличный фонарь в Сингапуре с характерными блестками горячего цинкования.

Гальванизация или гальванизация ( также называемая гальваника или гальванизация ) [1] - это процесс нанесения защитного цинкового покрытия на сталь или железо для предотвращения ржавчины . Самый распространенный метод - горячее цинкование , при котором детали погружаются в ванну с расплавленным горячим цинком.

Защитное действие [ править ]

Гальванизация защищает нижележащее железо или сталь следующими основными способами:

  • Цинковое покрытие, если оно не повреждено, предотвращает попадание коррозионных веществ на основную сталь или железо.
  • В случае обнажения основного металла защита может продолжаться до тех пор, пока цинк находится достаточно близко для электрического соединения. После того, как весь цинк в непосредственной близости будет израсходован, может произойти локальная коррозия основного металла.

История и этимология [ править ]

Оцинкованные гвозди

Самый ранний известный пример оцинкованного железа был встречен европейцами на индийских доспехах 17-го века в коллекции Королевского оружейного музея. [3]

Этимология гальванизации по- французски происходит от имени итальянского ученого Луиджи Гальвани . Однако это неясная обратная формация ; Гальвани не принимал участия в цинковании .

Самое раннее использование этого термина было в научных исследованиях и медицинской практике конца 18-го века Гальвани и означало стимуляцию мышцы приложением электрического тока. Хотя Гальвани был первым, кто изучил это, именно Алессандро Вольта затем лучше понял его причину и следствие. Объяснение Гальвани «электричества животных» как причины было заменено изобретением Вольта электрической батареи и ее использованием для стимуляции тканей животных. Несмотря на отмену его экспериментальных результатов, именно имя Гальвани, а не Вольта стало ассоциироваться с этой областью.

Термин «гальванизированный» продолжает использоваться метафорически для обозначения любого стимула, который приводит к активности человека или группы людей [4], например, «побудить к действию», что означает побуждение довольного человека или группы к действию.

В современном использовании термин «цинкование» в основном ассоциируется с цинковыми покрытиями, за исключением других металлов. Гальваническая краска, предшественник горячего цинкования , была запатентована Станисласом Сорелем из Парижа 10 июня 1837 года как заимствование термина из очень модной области современной науки, несмотря на то, что не имеет очевидного отношения к нему. [5] [6]

Методы [ править ]

Горячее цинкование наносит толстый и прочный слой сплавов цинка и железа на поверхность стального изделия. В случае автомобильных кузовов, на которые будут наноситься дополнительные декоративные покрытия из краски, более тонкая форма цинкования наносится путем электрогальванизации . Процесс горячего погружения в целом не уменьшает прочность на измеримом масштабе, [ править ] , за исключением высокопрочных сталей (> 1100 МПа) , где водородное охрупчивание может стать проблемой. [7] Этот недостаток является фактором, влияющим на производство канатов и других изделий, подвергающихся высоким нагрузкам.

Защита, обеспечиваемая горячим цинкованием, недостаточна для продуктов, которые будут постоянно подвергаться воздействию коррозионных материалов, таких как кислоты , включая кислотный дождь при использовании на открытом воздухе. Для этих применений предпочтительна более дорогая нержавеющая сталь . Некоторые современные гвозди оцинкованы. Тем не менее, гальваника используется сама по себе для многих наружных применений, потому что она дешевле, чем горячее цинкование, и хорошо выглядит в новом состоянии. Еще одна причина не использовать горячее цинкование - болты и гайки.размером M10 (US 3/8 дюйма) или меньше толстое горячее покрытие заполняет слишком большую часть резьбы, что снижает прочность (поскольку размер стали перед нанесением покрытия должен быть уменьшен, чтобы крепежные детали соединились друг с другом) Это означает, что для автомобилей , велосипедов и многих других легких механических изделий практической альтернативой гальваническим болтам и гайкам является не горячее цинкование, а изготовление крепежных деталей из нержавеющей стали или титана .

Оцинкованная поверхность с видимыми блестками

Размер кристаллитов (зерен) в оцинкованном покрытии - это видимая и эстетическая особенность, известная как «блестки». Изменяя количество частиц, добавляемых для гетерогенного зародышеобразования, и скорость охлаждения в процессе горячего погружения, блестки можно регулировать от явно однородной поверхности (кристаллиты слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом) до зерен шириной в несколько сантиметров. Видимые кристаллиты редко встречаются в других технических материалах, хотя обычно они присутствуют.

Термодиффузионное цинкование, или Шерардизация , обеспечивает диффузионное цинкование на материалах на основе железа или меди. [8] [9] Детали и цинковый порошок перемешиваются в герметичном вращающемся барабане. При температуре около 300 ° C (572 ° F) цинк диффундирует в подложку с образованием цинкового сплава. Предварительная подготовка поверхности изделий может осуществляться дробеструйной очисткой . Этот процесс также известен как «сухое цинкование», потому что в нем не используются жидкости; это поможет избежать возможных проблем, вызванных водородным охрупчиванием. Тускло-серая кристаллическая структура диффузионного цинкового покрытия обеспечивает хорошую адгезию к краске, порошковым покрытиям или резине. Это предпочтительный метод для покрытия небольших металлов сложной формы, а также для сглаживания шероховатых поверхностей изделий, сформированных изспеченный металл.

Возможная коррозия [ править ]

Ржавая крыша из гофрированной стали

Несмотря на то, что гальванизация препятствует разрушению основной стали, ржавчина неизбежна после нескольких десятилетий воздействия погодных условий, особенно при воздействии кислотных условий. Например, кровля из гофрированного железа начнет разрушаться в течение нескольких лет, несмотря на защитное действие цинкового покрытия. Морской и соленые среды также снижают срок службы оцинкованного железа , так как высокая электропроводность из морской воды увеличивает скорость коррозии , прежде всего за счетом превращения твердого цинка в растворимый хлорид цинка , который просто смывает. Примером тому служат оцинкованные автомобильные рамы ; они гораздо быстрее разъедают в холодных условиях из-за дорожной соли, хотя они прослужат дольше, чем незащищенная сталь.

Оцинкованная сталь может прослужить многие десятилетия, если будут приняты другие дополнительные меры, такие как лакокрасочные покрытия и дополнительные расходуемые аноды . Скорость коррозии в несоленой среде в основном вызвана уровнем содержания в воздухе диоксида серы . [10]

Оцинкованная конструкционная сталь [ править ]

Это наиболее распространенное применение для оцинкованного металла, и ежегодно во всем мире оцинковываются сотни тысяч тонн стальных изделий. В развитых странах в большинстве крупных городов есть несколько заводов по цинкованию, и многие изделия из стали оцинкованы для защиты. Обычно к ним относятся: уличная мебель, каркасы зданий, балконы, веранды, лестницы, лестницы, проходы и т. Д. Горячеоцинкованная сталь также используется для изготовления стальных каркасов в качестве основного конструкционного материала для зданий со стальным каркасом. [11]

Оцинкованные трубы [ править ]

См. Также: Гальваническая коррозия , Трубы (транспортировка жидкости) и Трубопроводы.

В начале 20 века оцинкованные трубы заменили ранее использовавшиеся чугун и свинец в водопроводе холодной воды . Обычно оцинкованные трубы ржавеют изнутри, образуя слои налета на внутренней стороне трубы, вызывая как проблемы с давлением воды, так и, в конечном итоге, выход трубы из строя. Эти бляшки могут отслаиваться, что приводит к появлению видимых примесей в воде и легкому металлическому привкусу. Ожидаемый срок службы оцинкованных труб составляет около 40–50 лет [12], но он может варьироваться в зависимости от того, насколько хорошо трубы были построены и установлены. Долговечность трубы также зависит от толщины цинка при первоначальном цинковании, которая варьируется по шкале от G01 до G360, [13] и была ли труба оцинкована как внутри, так и снаружи, или только снаружи.

После Второй мировой войны медные и пластиковые трубы заменили оцинкованные трубы для внутреннего водоснабжения, но оцинкованные стальные трубы по-прежнему используются для наружных работ, требующих превосходной механической прочности стали. Использование оцинкованных труб придает некоторую правду городскому мифу о том, что чистота воды в уличных водопроводных кранах ниже, но фактические примеси (железо, цинк, кальций) безвредны. [ необходима цитата ]

Наличие оцинкованных трубопроводов снижает оценочную стоимость жилищного фонда, поскольку трубопровод может выйти из строя, что увеличивает риск повреждения водой. В конечном итоге оцинкованные трубы необходимо будет заменить, если ожидаемая продолжительность жизни жилого фонда составит от 50 до 70 лет, а в некоторых юрисдикциях [ какие? ] требуют замены оцинкованных труб перед продажей. Один из вариантов продления срока службы существующих оцинкованных трубопроводов - это покрытие их эпоксидной смолой . [ необходима цитата ]

Просмотреть все [ править ]

  • Катодная защита
  • Гофрированное оцинкованное железо
  • Гальваническая коррозия
  • Galvannealed - гальванизация и отжиг
  • Предварительно окрашенный металл
  • Ржавчина
  • Антикоррозийная защита
  • Процесс Сендзимира
  • Шерардизинг

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Гальванизировать" . Кембриджский словарь английского языка . Проверено 10 ноября 2019 .
  2. ^ Magalhães, AA O; Маргарит, ИК П; Маттос, О. Р. (31 июля 1999 г.). «Электрохимическая характеристика хроматных покрытий на оцинкованной стали» . Electrochimica Acta . 44 (24): 4281–4287. DOI : 10.1016 / S0013-4686 (99) 00143-7 . ISSN 0013-4686 . 
  3. ^ [1] Резюме рентгенофлуоресцентного анализа, проведенного 30 сентября 1999 г. или около того в Королевском оружейном музее в Лидсе и написанного как часть диссертации Хелен Боустед Сталлибрасс из Департамента археологических наук Брэдфордского университета .
  4. ^ Джеймс А. Х. Мюррей; и др., ред. (1989). Оксфордский словарь английского языка . VI (2-е изд.). Издательство Оксфордского университета. п. 340 . ISBN 0 19 861218-4.
  5. ^ Процесс защиты изделий из железа или стали от окисления ». Спецификация патента, выданного М. Сорелю из Парижа, Франция, декабрь 1837 г. Журнал Института Франклина (Филадельфия, Пенсильвания), опубликованный Pergamon Press, 1838 г. через Поиск книг Google.
  6. ^ [2] через базу данных INPI.
  7. ^ «Выбор стали» . Американская ассоциация гальванизаторов . Проверено 3 апреля 2015 года .
  8. ^ Портер, Фрэнк С. (1991). Справочник по цинку . CRC Press. ISBN 978-0-8247-8340-2.
  9. ^ Natrup, F .; Граф В. (21 ноября 2014 г.). «20 - Шерардизинг: защита сталей от коррозии диффузионными цинковыми покрытиями» . В Mittemeijer, Eric J .; Somers, Марсель AJ (ред.). Термохимическая обработка поверхности сталей: улучшение характеристик материалов . Elsevier Science. п. 737. ISBN 978-0-85709-652-4.
  10. ^ "Атмосферное сопротивление" . Ассоциация цинкования (Великобритания). Архивировано из оригинала на 2014-02-22.
  11. ^ Маршалл (2019-10-11). «Оцинкованная сталь: виды, применение, преимущества» . Национальная Материальная Компания - Металлообрабатывающие предприятия . Проверено 6 февраля 2021 .
  12. ^ Биард и Крокетт (2016-05-16). "Как долго прослужат мои оцинкованные трубы?" . Биард и Крокетт . Проверено 6 февраля 2021 .
  13. ^ Американская ассоциация гальванизаторов. «Цинковые покрытия» (PDF) . courtgalvanizinginc.com .

Внешние ссылки [ править ]