Технология процесса горячего цинкования

Технология процесса горячего цинкования

Как любая обработка поверхности, горячее цинкование требует правильной подготовки поверхности для того, чтобы во время погружения деталей в ванну цинкования реакция железа и цинка была однородной.

Последовательность этапов следующая: обезжиривание, промывка, травление, промывка и флюсование.

1. Обезжиривание

Назначение обезжиривания – удаление масла, загрязнений от этого зависит качество цинкования в целом. Обработка осуществляется с помощью обезжиривающего реагента, выбранного в зависимости от загрязняющего вещества, при температуре от 60 до 80°C. Удаление масляных пятен является необходимым перед этапом травления, во избежание дефектов цинкования металла таких как, например, отсутствие или расслоение цинкового покрытия.

2. Промывка после обезжиривания

Промывка должна выполняться эффективно, она позволит удалить с деталей жирные вещества и пену, оседающую на деталях из ванны обезжиривания.

3. Травление

Операция травления состоит из очистки поверхности металла, посредством удаления с нее слоя оксидов, образующихся в результате горячей обработки (окалина) или неблагоприятных условий хранения (ржавчина).

Обработка выполняется с помощью соляной кислоты, имеющей концентрацию от 120 до 210 г/л, при температуре окружающей среды (20 - 25°C). Преимуществом соляной кислоты является хорошая растворимость хлоридов железа и достижение чистой блестящей поверхности и достаточной смачиваемости расплавленным цинком.

Рекомендуется добавлять ингибиторы для удаления только окислов и гидроксилов, ограничивая воздействие на основной метал и избегая риска водородного насыщения.

Правильный контроль концентрации ванны позволит оптимизировать качество обработки, расходы, выбросы и, как следствие, защиту окружающей среды. Для дефектных изделий предусмотрена ванна для удаления цинкового покрытия, которая позволяет очищать детали за счет использования отработанного раствора кислоты.

4. Промывка после травления

За травлением следует тщательная промывка для нейтрализации возможных остаточных следов кислоты и удаления солей. Использование нескольких последовательных промывочных ванн позволит оптимизировать промывку и сократить расход воды. 

5. Флюсование

Операция "флюсование" имеет три цели:

Завершение подготовки поверхности (растворение оксидов железа, заново образовавшихся на поверхности во время промывки),

Защита поверхности деталей с помощью пассивированной пленки флюса от дальнейшего окисления стали,

Обеспечение хорошей смачиваемости расплавленным цинком.

Применяемый флюс состоит из хлорида цинка и хлорида аммония.

Обработка выполняется концентрированным раствором флюса (400 - 600 г/л) при температуре 60°C.

Раствор ванны флюсования должен периодически контролироваться (плотность, pH и содержание железа). Очистка осуществляется с помощью добавления перикиси водорода, которая непрерывно осаждает соли трёхвалентного железа на дно ванны, а далее осадок попадает в систему отстаивания и фильтрации.

6. Предварительный нагрев, сушка перед нанесением цинка

Данная операция после флюсования позволяет испарять влагу с поверхности деталей и в пустотелых элементах, во избежание выплескивания цинка парами воды во время погружения в печь и деформации деталей. Она также позволяет предварительного нагревать детали приблизительно до 100°C, что эффективность печи цинкования, экономит энергию и снижает себестоимости цинкования.

Время сушки превышает время цинкования, следовательно, сушильная печь должна иметь несколько камер (минимум 2). Принятая в расчет производительность - максимальная загрузка сушильной печи.

Загрузочное и разгрузочное устройства обеспечат своевременное перемещение садок и оптимальной нагрузке печи цинкования.

7. Цинкование

После всех предварительно описанных операций, можно считать, что контакт между сталью и жидким цинком будет обеспечен наилучшим образом.

·        Основные параметры успешной операции:

·        Качество стали;

·        Качество цинка;

·        Температура цинкового расплава;

·        Продолжительность погружения;

·        Скорость погружения и поднятия;

·        Охлаждение.

Температура цинкового расплава составляет 419°C, цинкование выполняется в классических пределах от 445 до 460°C, что позволяет сократить образование штейна, оксидов и т.д.

Вытяжка отходящих газов обеспечивается системой аспирации и фильтрации в полном соответствии с экологическими нормами.

Фаза погружения:

Во время этой фазы имеют место несколько этапов: теплообмен внутри детали, расплав и разрушение флюса на поверхности деталей, приводящее к оптимальной смачиваемости расплавленного цинка.

Скорость погружения тоже является важным фактором. Слишком медленная скорость приведет к освобождению поверхности стали от пассивированной пленки с риском повторного окисления, а слишком быстрая скорость погружения приведет к захвату с поверхности остатков солей, флюс не успеет расплавится и, как следствие, это вызывает образование дефектов.

Длительность погружения:

Длительность погружения изменяется в зависимости от садки (массы, размеров, формы), в среднем от 3 до 10 мин.

Перед удалением деталей необходимо удалить шлак с помощью скребка с поверхности расплава, во избежание его оседания на деталях.

Фаза извлечения из ванны:

Скорость извлечения влияет на конечную толщину полученного покрытия. Она воздействует на толщину слоя чистого цинка (мкм), связанную с растеканием цинка и скоростью отвердевания.

Скорости подбираются, исходя из производительности, длительности погружения и качеством поверхности (подтёки, капли), учитывая регулировку наклона деталей на монтаже в зависимости от их геометрии.

8. Охлаждение

Охлаждение происходит на открытом воздухе на участке складирования и хранения совмещенной с участком ОТК перед упаковкой.