Cynkowanie ogniowe versus galwaniczne: Porównanie dla ogrodzeń i konstrukcji metalowych

Cynkowanie to niezbędny proces zabezpieczania elementów metalowych przed korozją. Dwie główne metody cynkowania to cynkowanie ogniowe i galwaniczne [1] [2]. Cynkowanie ogniowe, znane również jako cynkowanie termiczne, polega na pokrywaniu elementów metalowych warstwą cynku w celu ochrony przed korozją [1]. Ta metoda jest szeroko stosowana w różnych branżach, takich jak konstrukcje stalowe, ogrodzenia, elementy mostów, stal budowlana i pojazdy [1]. Cynkowanie ogniowe jest popularne ze względu na długotrwałą ochronę przed korozją i przedłużenie żywotności elementów metalowych [1].

Z drugiej strony, cynkowanie galwaniczne, zwane również elektrolitycznym cynkowaniem, polega na zanurzeniu elementu stalowego w kąpieli elektrolitycznej zawierającej związki cynku [2]. Rezultatem cynkowania galwanicznego jest cieńsza, ale jednolita i gładka powłoka, która jest atrakcyjna wizualnie i odpowiednia dla elementów, gdzie wygląd ma znaczenie [2]. W porównaniu do cynkowania galwanicznego, cynkowanie ogniowe zapewnia generalnie trwalszą i bardziej wytrzymałą warstwę cynku ze względu na jej grubość [3]. Cynkowanie galwaniczne oferuje lepsze pokrycie dla skomplikowanych kształtów i większych powierzchni, zapewniając równomierną powłokę [3]. Cynkowanie ogniowe jest bardziej odporne na uszkodzenia mechaniczne i trudne warunki środowiskowe [1], podczas gdy cynkowanie galwaniczne jest bardziej odpowiednie do zastosowań wewnętrznych i detali [1].

Co to jest cynkowanie ogniowe?

Cynkowanie ogniowe, znane również jako cynkowanie zanurzeniowe, to proces pokrywania elementów stalowych warstwą cynku w celu ochrony przed korozją. Proces ten obejmuje kilka etapów [8]:

1. Przygotowanie: Elementy stalowe są oczyszczane z wszelkich zanieczyszczeń, takich jak rdza, zgorzelina, rozpryski, olej, smar itp.
2. Czyszczenie: Elementy są płukane w roztworach alkalicznych lub kwaśnych.
3. Fluksowanie: Elementy są zanurzane w topniku, który pomaga w równomiernym rozprowadzeniu cynku na powierzchni.
4. Zanurzenie w cynku: Konstrukcje są zanurzane w kąpieli z płynnym cynkiem o temperaturze około 450°C.

Podczas procesu cynkowania ogniowego zachodzi reakcja chemiczna między żelazem a cynkiem w temperaturze 440-460°C [7]. Atomy cynku przenikają do zewnętrznej warstwy stali, tworząc stop powierzchniowy i powłokę cynkową o wysokiej odporności na korozję [2]. Grubość powłoki cynkowej zależy od grubości konstrukcji stalowej, jej składu chemicznego oraz czasu zanurzenia w kąpieli cynkowej [8].

Cynkowanie ogniowe skutkuje równomierną i jednolitą powłoką, podczas gdy cynkowanie galwaniczne może powodować nierównomierne powłoki w zależności od kształtu i konstrukcji elementu [4]. Cynkowanie ogniowe zazwyczaj prowadzi do grubszej powłoki w porównaniu do cynkowania galwanicznego [4]. Jest ono powszechnie stosowane dla większych elementów, takich jak konstrukcje stalowe, rury i części samochodowe [4], zapewniając lepszą długoterminową odporność na korozję [2]. Cynkowanie zanurzeniowe to najbardziej uniwersalna metoda, odpowiednia zarówno dla małych elementów, jak i dużych konstrukcji stalowych [6], chroniąca balustrady przez około 30 lat [5].

Zalety cynkowania ogniowego

Cynkowanie ogniowe to ekonomiczna i długotrwała metoda ochrony stali przed korozją. Koszt cynkowania jest stosunkowo niski w porównaniu do innych metod zabezpieczania stali, ze względu na długą żywotność warstwy cynku i brak konieczności konserwacji [9]. Cynkowanie ogniowe znacząco wydłuża żywotność wszystkich metali, zapewniając długoterminową ochronę przed korozją i uszkodzeniami nawet do 50 lat [10]. Warstwa cynku nie wymaga żadnej konserwacji po nałożeniu, stając się trwałą częścią metalu [11].

Cynkowanie ogniowe zapewnia szereg korzyści:

1. Twarda i sztywna warstwa cynku zapewnia dodatkową ochronę mechaniczną konstrukcji, wytrzymując zużycie [11].
2. Pełne pokrycie, docierające do każdego rogu, szczeliny lub krawędzi elementu metalowego [11].
3. Ochrona katodowa, zapobiegająca korozji elektrochemicznej poprzez zmianę potencjału elektrody metalu [11].
4. Przyjazny dla środowiska proces, w którym wszelkie odpady są wysyłane do recyklingu [11].
5. Najbardziej przystępne cenowo rozwiązanie do ochrony stali przed korozją [11].

W porównaniu do cynkowania galwanicznego, cynkowanie ogniowe zapewnia:

Jak przygotować konstrukcje metalowe do cynkowania ogniowego?

Przed przystąpieniem do procesu cynkowania ogniowego, powierzchnia stali musi być odpowiednio przygotowana. Przede wszystkim należy usunąć wszelkie zanieczyszczenia, takie jak rdza, tlenek cynku, popiół cynkowy, olej i smar [2]. Maksymalne wymiary elementu przeznaczonego do cynkowania ogniowego to 7300 mm x 1350 mm x 2850 mm (długość x szerokość x wysokość) [15].

Kształt elementu powinien umożliwiać swobodny dostęp do wszystkich otwartych i wewnętrznych przestrzeni podczas procesu cynkowania, zapewniając swobodne odprowadzanie cieczy [15]. Ścianki elementu powinny mieć zbliżoną grubość. Jeśli stosunek maksymalnej grubości ścianki do minimalnej przekracza 5, element należy podzielić na części, aby zapewnić nieprzekroczenie tego stosunku [15].

Proces przygotowania elementów do cynkowania ogniowego obejmuje zazwyczaj trzy operacje [16]:

1. Obróbka strumieniowo-ścierna (opcjonalnie):
   • Usuwa zanieczyszczenia, takie jak piasek, rdza, węgiel drzewny, żużel lub pozostałości starej powłoki antykorozyjnej [6].
   • Wykorzystuje sprężone powietrze z dodatkiem materiału ściernego (cząstki stali, żelaza lub drutu) [6].
   • Osiąga wygładzenie powierzchni, utwardzenie, podgrzanie, odkształcenie lub modyfikację struktury powierzchni [6].
   • Alternatywą dla małych elementów stalowych jest obróbka wibrościerna, która mechanicznie poleruje lub wygładza powierzchnie, usuwa produkty korozji gazowej i rdzę [6].
2. Odtłuszczanie:
   • Zapewnia chemicznie czystą powierzchnię do tworzenia stopu stal-cynk [6].
   • Wykorzystuje alkaliczne, kwaśne lub obojętne związki organiczne do czyszczenia i odtłuszczania [6].
3. Trawienie:
   • Usuwa substancje niemetaliczne, takie jak rdza, węgiel drzewny i inne produkty korozji [6].
   • Najczęściej wykorzystuje kąpiel w roztworze soli [6].
   • W niektórych przypadkach można stosować kwas solny lub fluorowodorowy do usuwania uporczywych cząstek [6].

Dodatkowo, przed cynkowaniem przeprowadza się topnikowanie, które przygotowuje stal do reakcji chemicznych podczas powlekania cynkiem. Używa się do tego wodnego roztworu chlorku cynku i chlorku amonu, co zapewnia usunięcie śladowych ilości tlenków i minimalizuje ryzyko utleniania stali [6]. Na koniec stal jest suszona w temperaturze 120°C-150°C, co wymaga precyzyjnej kontroli temperatury, aby zapobiec zapłonowi substancji chemicznych i zmniejszyć wpływ na proces powlekania [6].

Proces cynkowania krok po kroku

Proces cynkowania ogniowego składa się z sześciu głównych etapów [17]:

1. Obróbka strumieniowo-ścierna: Ten etap ma na celu usunięcie zanieczyszczeń, takich jak rdza, stara powłoka antykorozyjna czy żużel. Wykorzystuje się do tego sprężone powietrze z dodatkiem materiału ściernego, np. cząstek stali lub drutu [6].
2. Odtłuszczanie: Aby zapewnić chemicznie czystą powierzchnię do tworzenia stopu stal-cynk, stosuje się alkaliczne, kwaśne lub obojętne związki organiczne. Ten etap jest kluczowy dla prawidłowego przebiegu procesu cynkowania [6].
3. Trawienie: Podczas trawienia usuwa się substancje niemetaliczne, takie jak rdza, węgiel drzewny i inne produkty korozji. Najczęściej wykorzystuje się do tego kąpiel w roztworze soli, a w niektórych przypadkach kwas solny lub fluorowodorowy [6].
4. Topnikowanie: Ten etap przygotowuje stal do reakcji chemicznych podczas powlekania cynkiem. Używa się do tego wodnego roztworu chlorku cynku i chlorku amonu, co zapewnia usunięcie śladowych ilości tlenków i minimalizuje ryzyko utleniania stali [6].
5. Suszenie: Przed przystąpieniem do cynkowania, stal jest suszona w temperaturze 120°C-150°C. Wymaga to precyzyjnej kontroli temperatury, aby zapobiec zapłonowi substancji chemicznych i zmniejszyć wpływ na proces powlekania [6].
6. Cynkowanie: Przygotowana stal jest zanurzana w kąpieli z płynnym cynkiem o temperaturze 445°C-455°C. W wyniku reakcji chemicznych tworzy się stop cynkowo-żelazny o różnych proporcjach obu pierwiastków. Po ostygnięciu powstaje mechanicznie wytrzymała i estetycznie wyglądająca powłoka cynkowa [6].

Czynniki wpływające na jakość cynkowania ogniowego

Wygląd elementów po cynkowaniu ogniowym powinien być pełny, jednolity w kolorze, gładki w przejściach, bez zacieków, rozprysków czy niepotrzebnych skupisk na powierzchni [18]. Grubość powłoki cynkowej jest ważnym wskaźnikiem jakości cynkowania, wyrażanym w μm lub g/m2, i można ją zmierzyć za pomocą grubościomierza powłoki cynkowej [18]. Jednorodność trzech powłok należy sprawdzić poprzez zanurzenie elementów w roztworze siarczanu miedzi, upewniając się, że na powierzchni nie ma materiału rozpuszczającego miedź [18].

Przyczepność powłoki jest wskaźnikiem wytrzymałości powłoki cynkowej i rury stalowej, a dobrze wykonany i wyrafinowany proces cynkowania tworzy warstwę stopu cynkowo-żelaznego o wystarczającej grubości dla lepszej przyczepności [18]. Jakość cynkowania ogniowego nie jest określana przez jasność koloru powierzchni, ponieważ zmniejszenie przyczepności dla uzyskania jaśniejszego koloru powierzchni może prowadzić do łatwiejszego uszkodzenia i nie jest warte straty [18].

Grubość powłoki cynkowej zależy od [9]:

• Grubości stali
• Składu chemicznego stali
• Temperatury i czasu trwania procesu cynkowania
• Składu chemicznego kąpieli cynkowej

Trwałość warstwy cynku zależy od poziomu korozji w środowisku, w którym stal jest używana, a także od grubości warstwy cynku [9]. Proces cynkowania może być stosowany do ochrony stali w różnych środowiskach, w tym wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń, oraz w środowiskach o niskim, średnim lub wysokim poziomie korozji [9].

Na jakość procesu cynkowania wpływają również [9] [19] [20]:

• Geometria i masa chronionej stali
• Parametry procesu cynkowania
• Typ stali i zawartość w niej krzemu, która ma największy wpływ na przydatność do utwardzania płomieniowego
• Rozmiar i kształt konstrukcji stalowej
• Zawartość krzemu i fosforu w cynku
• Cynkowanie ogniowe, mimo wysokiej odporności na korozję i uszkodzenia mechaniczne, tworzy po kąpieli w rozgrzanym cynku nierówną warstwę ze zgrubieniami i zaciekami, które po wystygnięciu zasychają na powierzchni i są widoczne pod warstwą farby

Jak dbać o ocynkowane ogrodzenia i balustrady?

Aby zachować trwałość i estetykę ocynkowanych ogrodzeń i balustrad, należy regularnie je czyścić przy użyciu specjalnych preparatów lub wilgotnej ściereczki z mydłem, ciepłą wodą i niewielką ilością amoniaku [21]. Regularne smarowanie ruchomych części, takich jak elementy bramy, zapobiega skrzypieniu i uszkodzeniom zawiasów [21]. Profesjonalny montaż i konserwacja są kluczowe dla długowieczności konstrukcji [21].

Regularne przeglądy powinny być przeprowadzane w celu utrzymania wyglądu i funkcjonalności metalowych ogrodzeń, ze szczególnym uwzględnieniem dolnych części, które są bardziej narażone na uszkodzenia [22]. W przypadku zauważenia oznak uszkodzenia farby, takich jak łuszczenie lub pęcherze, należy natychmiast podjąć działania, aby zapobiec dalszemu rozprzestrzenianiu się problemu [22]. Luźną lub łuszczącą się farbę należy usunąć szczotką drucianą, a wszelkie ślady rdzy usunąć papierem ściernym lub szczotką drucianą [22]. W razie potrzeby należy zastosować konwerter rdzy lub środek do usuwania rdzy, a następnie podkład do metalu i dwie warstwy farby do metalu [22]. Najlepiej wybrać farbę zewnętrzną odpowiednią do metali, najlepiej o właściwościach antykorozyjnych [22]. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, należy postępować zgodnie z instrukcjami producenta i zapewnić odpowiednią wentylację podczas malowania [22].

Balustrady można zabezpieczyć przed korozją za pomocą specjalnych lakierów podkładowych nakładanych bezpośrednio na konstrukcję [5]. Dobrym rozwiązaniem do ochrony konstrukcji, takich jak ogrodzenia czy balustrady, jest farba antykorozyjna [5]. Popularna metoda renowacji powierzchni metalowych to piaskowanie [23]. Przed malowaniem farbą dekoracyjną na powierzchnię ocynkowaną należy nałożyć specjalny podkład [23], który powinien być nakładany ponownie co kilka lat dla optymalnej ochrony [23]. Warto rozważyć zakup ogrodzeń, które są już ocynkowane i malowane proszkowo, co zapewnia lepszą odporność na korozję [23]. Użytkownicy polecają stosowanie brunoxu do usuwania rdzy przed malowaniem oraz stahlduru do malowania metalowych ogrodzeń [23].

Zakończenie

Cynkowanie ogniowe to skuteczna metoda zabezpieczania elementów metalowych, takich jak ogrodzenia i balustrady, przed korozją. Proces ten zapewnia długotrwałą ochronę, zwiększając żywotność konstrukcji i minimalizując potrzebę konserwacji. Jednak aby utrzymać estetykę i funkcjonalność ocynkowanych elementów, konieczne jest regularne czyszczenie, smarowanie ruchomych części oraz przeprowadzanie przeglądów.

W przypadku zauważenia oznak uszkodzenia powłoki cynkowej lub farby, należy niezwłocznie podjąć działania naprawcze, takie jak usunięcie luźnej farby, rdzy oraz zastosowanie odpowiednich środków antykorozyjnych i farb. Dbałość o ocynkowane ogrodzenia i balustrady pozwoli cieszyć się ich trwałością i atrakcyjnym wyglądem przez wiele lat.

FAQs

Czym różni się ocynk ogniowy od galwanicznego pod względem jakości?
Ocynk ogniowy tworzy grubą i nierówną powłokę, która jest bardzo odporna na złe warunki atmosferyczne. Z kolei ocynk galwaniczny zapewnia cieńszą, bardziej estetyczną powłokę, lecz jest mniej wytrzymała na korozję i wilgoć.

Czy proces galwanizacji jest tym samym, co cynkowanie?
Galwanizacja to metoda elektrolityczna stosowana do tworzenia powłok ochronnych na różnorodnych materiałach, podczas której jony materiału powłokowego są przenoszone na metal w kąpieli elektrolitycznej. Cynkowanie galwaniczne polega na pokrywaniu metalu jonami cynku.

Jak przebiega proces cynkowania galwanicznego?
Cynkowanie galwaniczne polega na nanoszeniu powłoki ochronnej na metal za pomocą elektrolizy. Metalowy element zanurza się w elektrolicie, a następnie poddaje działaniu prądu elektrycznego, co powoduje reakcję cynku z powierzchnią elementu i tworzy warstwę ochronną.

Ile wynosi koszt cynkowania ogniowego?
Koszt cynkowania ogniowego może się różnić w zależności od wielu czynników, takich jak wielkość i kształt elementów, lokalne stawki oraz wymagana grubość powłoki. Aby uzyskać dokładne informacje, najlepiej jest skontaktować się bezpośrednio z dostawcami usług cynkowania.