Коррозия цинка

Цинк часто используется как основное антикоррозийное средство.

В основе самого процесса оцинковки лежит создание на поверхности металла специального защитного слоя, способного отталкивать воду и не давать материалу контактировать с кислородом.

Отсутствие катализаторов окисления приводит к тому, что на стальных изделиях не появляется ржавчины.

Но может ли ржаветь сам цинк?

Да, коррозия цинка в агрессивных средах возможна. Эту особенность нужно учитывать, когда вы выбираете область использования оцинкованных изделий.

Отказ от учета рисков приведет к тому, что даже защитная обработка не сможет уберечь материал от активного разрушения.

Рассмотрим, что становится фактором риска для запуска процесса коррозии цинка, дадим рекомендации как избежать такой проблемы и значительно продлить сроки использования металлоконструкций.

Главные факторы риска

Как и в случае с другими материалами, вероятность развития коррозии цинка напрямую зависит от особенностей среды, в которой он используется.

Наиболее опасными считаются вода, кислоты и щелочи.

Ржавение под действием атмосферы тоже распространено, потому нужно быть особенно осторожным при эксплуатации стальных конструкций на открытом воздухе.

Рассмотрим все типы рисков подробнее.

Вода

Сам по себе цинк относится к материалам, покрытие которыми помогает защитить металлоконструкции при использовании на открытом воздухе.

Так в российском климате прошедший оцинковку металл будет защищен от коррозии, если будет постоянно контактировать с речной водой без сильных загрязнений, периодически попадать под дождь.

Но есть два фактора риска, провоцирующих коррозию:

• Высокие температуры. Если материал контактирует с водой, нагретой до 55 °C, риск начала ржавения становится выше. При подогреве водной среды до 70°C риск становится еще больше. Интересное наблюдение ученых – температуры более 90 – 95 °C уже не так опасны для материала, потому что при таком прогревании на металле начинает образовываться защитная пленка из продуктов коррозии и процесс купируется.
• Состав воды. Большинство видов оцинкованных деталей применяют как в речной, так и в морской воде. Во втором случае из-за особенностей состава, продукты коррозии будут появляться интенсивнее. Многое зависит от толщины покрытия. Она должна составлять 0,13 мм. Сроки использования материала при контакте с морской водой - не более пяти лет. Это показывает, что оцинковка отлично подходит для агрессивных сред.

В остальных случаях коррозии цинка в воде можно не опасаться. Если она и начинается, то идет медленно.

При использовании в морской воде, а также в нейтральных растворах, где процесс проходит с кислородной деполяризацией, его можно замедлить с применением специальных веществ – ингибиторов коррозии цинка.

Контакт с атмосферой

Использование на открытом воздухе вредит любому материалу и цинк не становится исключением.

Но его преимущество в том, что в районах с нормальной экологией и на большей территории России не наблюдается протекания процесса разрушения.

Это достигается за счет появления защитной оксидной пленки.

Сложнее дела обстоят в случае с морской атмосферой. Здесь риск коррозии из-за особого состава воздуха становится значительно выше.

Но даже небольшая толщина цинковой пленки, до 0,03 мм позволяет обеспечить защиту на срок не менее восьми лет.

Самый большой риск связан с районами с плохой экологией. Здесь в воздухе рассеяно множество вредных примесей, появляется риск запуска электрохимической коррозии цинка. Рядом с крупными предприятиями металлоконструкции быстрее выходят из строя.

Опаснее всего районы, в которых в атмосфере рассеяно много таких элементов, как  SO₂, SO₃, HCl. Даже нанесенный цинковый слой в подобных условиях продержится всего 3-4 года.

Кислоты

Кислотная среда представляет большую опасность для всех видов металлов. Вопрос о том, запустится ли процесс коррозии цинка решается в зависимости от нескольких факторов:

• Тип кислоты.
• Концентрация кислоты в растворе.
• Уровень чистоты нанесенного на поверхность цинка.
• Температура среды.

Чем более чистый цинк был использован при обработке, тем меньше вероятности появления коррозии, даже если среда сильно прогрета. Опасны примеси, добавленные к цинку, особенно сульфат меди (CuSO₄).

Тип кислоты сильно влияет на скорость и другие особенности процесса коррозии.

Рассмотрим две наиболее распространенные кислоты:

• Соляная. Процесс протекает по химической формуле Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑. Он характеризуется высокой интенсивностью. Активно выделяется водород, появляется хлорид цинка. При сильных концентрациях в растворе, защитное покрытие разрушается и начинается ржавение основного материала под ним.
• Серная. Записывается формулой Zn + H₂SO₄(разб.) → ZnSO₄ + H₂↑. Также протекает с образованием водорода. При этом для реакции также характерно появление сульфата цинка.

Щелочь

Щелочная среда не менее опасна для материалов, чем кислотная. Многое зависит от состава среды и самого типа вещества. Наиболее интенсивно протекает процесс в растворах аммиака.

Дополнительным фактором риска становится контакт с положительно заряженными металлами. При этом интенсивность коррозии в щелочах может стать намного выше.

Что влияет на коррозийную стойкость цинка

Выше уже затрагивался вопрос о том, что состав цинка сильно влияет на его защищенность от коррозии. Так наиболее чистые виды вещества помогают металлу оставаться неповрежденным при контакте со средами повышенной кислотности.

На рынке есть много марок цинка и количество посторонних включений в нем отличается в диапазоне от 0,003 до 2,5%. Кроме основного вещества, в составе также может быть медь, свинец, кадмий и даже мышьяк.

Проблемы могут возникать и в случае отказа от учета особенностей типа примеси, непонимания того, выступает она в качестве катода или анода.

Простой пример – нейтральная атмосферная среда. Чтобы увеличить защиту от коррозии при применении в таких условиях, традиционно используется катодный элемент.

В качестве него выступает металл с более высоким показателем положительного заряда, чем у самого цинка. При правильном расчете концентрации примеси, скорость атмосферной коррозии становится значительно меньше.

Но есть и обратная ситуация.

Когда оцинкованное изделие помещается в агрессивную среду с большим количеством активирующих ионов, а также при контакте с щелочами, легирующие металлы только ускоряют протекание процесса. Специалисты наблюдают растворение и анодных добавок.

Примеси могут ускорить течение коррозии в полтора-два раза. Но такой же эффект может наблюдаться и при нанесении слишком чистого материала без правильно подобранных легирующих компонентов.

Это позволяет сделать вывод, что гнаться только за чистотой не стоит, нужно правильно выбирать добавки в зависимости от типа среды и следить за тем, чтобы общее их содержание оставалось ниже 1%.

Методы увеличения стойкости цинкового покрытия

Из описанного выше может сложиться впечатление, что цинк не такое надежное средство для защиты металлов.

Это не так. Важно правильно выбирать состав материала для нанесения покрытия и грамотно подходить к самому процессу оцинковки.

Чтобы покрытие стало более качественным, его нужно правильно пассивировать. Значительно влияет на коррозийную стойкость использование следующих видов пассиваторов:

• ангидрид (СгО₃);
• бихроматы (Сr₂О^2-7);
• фосфаты (PO^3-4).

Элементы дают значительный прирост уровня защищенности при контакте с агрессивными средами. Но при использовании такого метода важна правильная обработка поверхности. На предприятии выполняется также обезжиривание, промывка и травление заготовок.

Сильно увеличивает коррозийную стойкость и использование внешнего полимерного покрытия.

Оно работает также как и цинковое – не допускает контакта материала с агрессивными средами, стимулирующими возникновение процесса окисления. В качестве альтернативы можно использовать и ряд других распространенных способов.

При выборе вида цинкования, важно понимать, где вы будете использовать изделие, какие риски представляет среда, какая специфика протекания катодно-анодного процесса.

Стоит понимать степень загрязненности, химический состав окружения, максимальные и минимальные температуры, другие потенциальные факторы, стимулирующие коррозию.

Наша компания поможет защититься от коррозии

Выполняем оцинковку на собственных производственных мощностях. Все работы проводятся в точном соответствии с ГОСТ 9.307-89. Метод обработки – горячее цинкование металла.

В пользу выбора компании говорит три причины:

• Три цеха для проведения работ. Это ускоряет работу с заказами. Производственная мощность составляет более 120 тысяч тонн в год.
• Установлена одна из самых глубоких ванн для цинкования в ЦФО. Ее глубина составляет 3,43 метра. Это позволяет работать даже с большими металлическими заготовками.
• Дается гарантия качества. Работы ведутся в точном соответствии с ГОСТ, установлено оборудование от таких европейских фирм, как KVK KOERNER и EKOMOR.

Оставьте заявку или звоните. Выберем лучший вариант состава покрытия в зависимости от области использования, ответим на вопросы про потенциальные риски и расчет длительности защиты с использованием цинкования. Работаем с клиентами со всей России.