Cynkowanie na gorąco i galwanizacja — ochrona stali przez cynk

Cynk przez ponad sto lat był jednym z najczęściej rozpowszechnionych sposobów ochrony żelaza i stali przed korozją. Jako operator obróbki powierzchni zwykle spotykasz cynk w trzech formach: cynkowanie na gorąco, cynkowanie galwaniczne (elektrolityczne) i metalowanie rozpylane. Wspólnym dla nich jest to, że cynk nie tylko leży jako bariera fizyczna — aktywnie pracuje, aby chronić stal, nawet tam, gdzie powłoka jest uszkodzona.

Przy cynkowaniu na gorąco, po dokładnym przetwarzaniu wstępnym odtłuszczania, trawiania kwasem i fluxu, element jest zanurzany w kąpieli stopionym cynkiem o temperaturze około 450 °C. W kąpieli cynk reaguje z powierzchnią stali i tworzy warstwę stopów cynik-żelazo, która ostatecznie pokrywana jest zewnętrzną warstwą czystego cynku, gdy element jest wyciągany i stygnie.

Cynk jest mniej szlachetny niż żelazo w szeregu galwanicznym. Dlatego cynk korroduje sam, zanim to robi żelazo, jeśli pojawi się zadrapanie lub uszkodzenie do stali. Nazywa się to ochroną galwaniczną ofiarniczą, i to jest właściwość, która wyróżnia cynk od czystej farby: film malarski działa wyłącznie jako bariera fizyczna i nie chroni stali, gdy jest już uszkodzony.

“Cynk nie chroni stali, ponieważ jest silniejszy — chroni, ponieważ jest gotów do rdzewienia najpierw.”

— Popularne opisanie cyny galwanizacji ofiarnika

Europejska norma DS/EN ISO 1461 ustala wymogi do powlok cynku ciepłego na żelazie i stali, w tym minimalne wymagania dotyczące grubości warstwy i wyglądu. Wymóg grubości warstwy zależy między innymi od grubości materiału przedmiotu, który jest ocynkowany — im grubszy materiał, tym grubsza warstwa cynku jest zazwyczaj wymagana. Skład chemiczny stali, zwłaszcza zawartość krzemu i fosforu, ma również znaczenie na temat tego, jak gruba i jak wygląda warstwa cynku, co jest powodem, dla którego firmy galwanicze, takie jak Nordic Galvanizers, publikują własne wytyczne dotyczące wyboru stali do ocynkowania.

Cynkowanie galwaniczne (elektrolityczne) używa prądu zamiast wanny topnika i typowo daje cieńszą, bardziej równomierną warstwę. Metoda jest często używana na mniejsze, precyzyjne części takie jak śruby, bolce i zawiasy, podczas gdy cynkowanie na gorąco lepiej pasuje do większych, grubszych konstrukcji stalowych. Trzecia opcja to system duplex: cynkowanie na gorąco połączone z warstwą farby na wierzchu. Kombinacja daje efekt synergii, gdzie całkowity okres użytkowania jest dłuższy niż suma okresów użytkowania każdej metody oddzielnie — zgodnie z wytycznymi branżowymi współczynnik synergii może wynosić około 1,5 w bardzo agresywnych środowiskach i znacznie wyższy w łagodniejszych środowiskach.

Galwanizowany na gorąco i galwanicznie galwanizowany stal widać wszędzie w duńskiej infrastrukturze i przemyśle - od barier autostrad, masztów i rusztowań do elementów mostów i fundamentów. Dla pracownika w obróbce powierzchni zainteresowanego ochroną przed korozją, różne formy cynku są zatem akademickim fundamentem, który powtarza się w wielu zadaniach, które zawód rozwiązuje w praktyce.