Цинкование - Galvanization

"Гальванизированный" и "Гальванизированный" перенаправляют сюда. Для использования в других целях см. Гальванизировать (значения).
Не путать с Гальванизм или же Электрогальванизация.
Уличный фонарь в Сингапуре с характерным блеском горячее цинкование

Цинкование или же цинкование (также пишется гальванизация или же цинкование)[1] это процесс нанесения защитного цинк покрытие для стали или же утюг, предотвращать ржавчина. Самый распространенный метод - горячее цинкование, в котором детали погружены в ванну с расплавленным горячим цинком.

Защитное действие

Гальванизация защищает нижележащее железо или сталь следующими основными способами:

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

История и этимология

Оцинкованные гвозди

Самый ранний известный образец оцинкованного железа был обнаружен европейцами на индийских доспехах 17-го века в Королевская оружейная палата Собрание музея.[3]

Этимология гальванизации через Французский от имени Итальянский ученый Луиджи Гальвани. Однако это неясное обратное формирование; 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 первым изучил это, Алессандро Вольта который затем лучше понял его причину и следствие. Объяснение Гальвани «животного электричества» как причины было заменено изобретением Вольта электрическая батарея и его использование для стимуляции тканей животных. Несмотря на отмену его экспериментальных результатов, именно имя Гальвани, а не Вольта стало ассоциироваться с полем.

Термин «гальванизированный» по-прежнему используется метафорически для обозначения любого стимула, который вызывает активность человека или группы людей,[4] например, «побудить к действию», то есть побудить довольного человека или группу к действию.

В современном использовании термин «гальваника» в основном ассоциируется с цинковыми покрытиями, за исключением других металлов. Гальваническая краска, предшественник горячее цинкование, был запатентован Станислас Сорель, из Париж, 10 июня 1837 г., как заимствование термина из очень модной области современной науки, несмотря на то, что не имеет к ней никакого очевидного отношения.[5] [6]

Методы

Горячее цинкование наносит толстый прочный слой сплавов цинка и железа на поверхность стального изделия. В случае автомобиль кузова, на которые будут наноситься дополнительные декоративные покрытия краски, наносится более тонкая форма цинкования гальваническое цинкование. Процесс горячего погружения обычно не снижает прочности в измеримых масштабах.[нужна цитата ] за исключением высокопрочных сталей (> 1100 МПа), где хрупкость водорода может стать проблемой.[7] Этот недостаток является фактором, влияющим на производство трос и другие продукты, подверженные сильному стрессу.

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 приложений дороже нержавеющая сталь является предпочтительным. Немного гвозди сделанные сегодня 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 орехи 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 легковые автомобили, велосипеды, и многих других легких механических изделий, практической альтернативой гальваническим болтам и гайкам является не горячее цинкование, а изготовление крепежных деталей из нержавеющей стали или титан.

Оцинкованная поверхность с видимыми блестками

Размер кристаллиты (зерна) в оцинкованном покрытии - это видимая и эстетическая особенность, известная как «блестки». Изменяя количество частиц, добавляемых для получения неоднородных зарождение 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 Шерардизинг, обеспечивает диффузионное покрытие цинком на материалах на основе железа или меди.[8][9] Детали и цинковый порошок помещаются в герметичный вращающийся барабан. При температуре около 300 ° C (572 ° F) цинк диффундирует в подложку с образованием цинкового сплава. Предварительная подготовка поверхности товара может осуществляться дробеструйная обработка. Этот процесс также известен как «сухое цинкование», потому что 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 из спеченный металл.

Возможная коррозия

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, рифленое железо листовая кровля начнет разрушаться через несколько лет, несмотря на защитное действие цинкового покрытия. Морская и соленая среда также снижает срок службы оцинкованного железа, поскольку электрическая проводимость из морская вода увеличивает скорость коррозия, в первую очередь за счет преобразования твердого цинка в растворимый хлорид цинка который просто смывается. Оцинкованный автомобильные рамы проиллюстрируйте это; в холодных условиях они коррозируют намного быстрее из-за дорожная соль, хотя они прослужат дольше, чем незащищенная сталь.

Оцинкованная сталь может прослужить много десятилетий, если будут приняты другие дополнительные меры, такие как краска покрытия и дополнительные жертвенные аноды. Скорость коррозии в несоленой среде в основном вызвана уровнями диоксид серы в воздухе.[10]

Оцинкованная конструкционная сталь

Это наиболее распространенное использование 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 многое другое. Сталь, оцинкованная горячим способом, также используется для изготовления стальных каркасов в качестве основного конструкционного материала для зданий со стальными каркасами.[нужна цитата ]

Оцинкованный трубопровод

Смотрите также: Гальваническая коррозия, Труба (транспортировка жидкости), и Трубопровод

В начале 20 века оцинкованные трубы заменили бывшие в употреблении. чугун и вести в холодная вода сантехника. 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. Срок службы оцинкованных труб около 70 лет,[нужна цитата ] но он может варьироваться в зависимости от региона из-за примесей в водопроводе и близости электрических сетей, для которых внутренние трубопроводы действуют как путь (поток электричества может ускорить химическую коррозию). Долговечность трубы также зависит от толщины цинка при первоначальном цинковании, которая находится в диапазоне от G40 до G210,[требуется разъяснение ] и была ли труба оцинкована как внутри, так и снаружи, или только снаружи.

Со времен Второй мировой войны медь и пластик трубопроводы заменили оцинкованные трубы для внутреннего водоснабжения, но оцинкованные стальные трубы все еще используются для наружных работ, требующих превосходной механической прочности стали. Использование оцинкованных труб придает некоторую правду городскому мифу о том, что чистота воды в наружных водопроводных кранах ниже, но фактические примеси (железо, цинк, кальций) безвредны.[нужна цитата ]

Наличие оцинкованных трубопроводов снижает оценочную стоимость жилого фонда, поскольку трубопровод может выйти из строя, увеличивая риск повреждения водой. Оцинкованные трубы в конечном итоге необходимо будет заменить, если ожидаемая продолжительность жизни жилого фонда составит от 50 до 70 лет, а также в некоторых юрисдикциях.[который? ] требуют замены оцинкованных труб перед продажей. Одним из вариантов продления срока службы существующих оцинкованных трубопроводов является установка на них эпоксидная смола.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Гальванизация". Кембриджский словарь английского языка. Получено 10 ноября 2019.
  2. ^ Magalhães, A. A. O; Маргарит, И. С. П; Маттос, О. Р. (31 июля 1999 г.). «Электрохимическая характеристика хроматных покрытий на оцинкованной стали». Electrochimica Acta. 44 (24): 4281–4287. Дои:10.1016 / S0013-4686 (99) 00143-7. ISSN  0013-4686.
  3. ^ [1] Резюме рентгенофлуоресцентного анализа, проведенного около 30 сентября 1999 г. Королевским оружейным музеем в г. Лидс и написана как часть диссертации Хелен Боустед Сталлибрасс из Отделения археологических наук, Брэдфордский университет.
  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. ^ «Стальной отбор». Американская ассоциация гальванизаторов. Получено 3 апреля 2015.
  8. ^ Портер, Фрэнк К. (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 диффузионным цинкованием». В Mittemeijer, Eric J .; Somers, Марсель А. Дж. (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 оригинал на 22 февраля 2014 г.

внешняя ссылка