Site Overlay

Procesul de zincare termică

ZINCAREA TERMICĂ S-A DEZVOLTAT APROAPE CONTINUU DE LA PRIMA SA UTILIZARE PENTRU ACOPERIREA TABLELOR ONDULATE DIN OŢEL, CU 150 DE ANI ÎN URMĂ. ACEASTĂ DEZVOLTARE PUTERNICĂ, ÎNTR-UN CLIMAT DE COMPETIŢIE ÎN CREŞTERE, CU ALTE TEHNOLOGII DE PROTECŢIE, SE DATOREAZĂ SIMPLITĂŢII PROCESULUI ŞI A AVANTAJELOR TEHNICO-ECONOMICE DEOSEBITE.

PREGĂTIREA SUPRAFEŢELOR

Procesul de zincare are loc doar pe o suprafaţă metalică curată chimic. De aceea, la pregătirea suprafeţelor se va avea în vedere realizarea acestui obiectiv. La fel ca la majoritatea proceselor de acoperire, secretul obţinerii unei acoperiri de bună calitate constă în pregătirea suprafeţelor metalice din oţel şi fontă. Pregătirea suprafeţelor cuprinde trei etape distincte: degresarea, decaparea şi fluxarea. Degresarea are rolul de a îndepărta grăsimile, lubrefianţii, uleiurile de uzinare şi alte impurităţi. Ea se realizează prin imersarea produselor într-o soluţie de degresare alcalină sau acidă. Apoi produsul este clătit cu apă rece şi urmează operaţia de decapare. Aceasta se realizează de obicei prin imersarea în acid clorhidric la temperatura camerei sau în acid sulfuric la 50-65°C. Scopul decapării este de a înlătura straturile de rugină, ţunderul şi aşchiile de prelucrare de pe suprafaţa produselor.

Zgura de sudură, vopseaua şi grăsimea abundentă, nu pot fi de obicei îndepărtate prin etapele de curăţire de mai sus, ci trebuie înlăturate înainte ca produsele de zincat să fie trimise zincatorului.

După operaţia de decapare urmează o a doua clătire cu apă, şi apoi produsele sunt supuse unui procedeu de fluxare. Aceasta constă, în mod obişnuit, în imersarea într-o soluţie de fluxare – care conţine clorură de amoniu şi clorură de zinc la o temperatură de cca. 65-80°C. După fluxare piesele sunt uscate. Unele societăţi comerciale de zincare folosesc zincarea umedă, la care stratul de flux este dispus pe o parte a suprafeţei băii de zincare. Operaţia de fluxare înlătură ultimele urme de oxid de pe suprafaţa produselor şi permite zincului topit să acopere oţelul. Fluxul tehnologic al procesului de zincare termică este prezentat schematic în figura 1.

PROCESUL DE ZINCARE TERMICĂ

După operaţiile de pregătire, piesele sunt imersate într-o baie de zinc topit (aprox. 450°C), pentru câteva minute. Atunci când piesele din oţel sau fontă sunt curate, la imersarea în zincul topit, acesta reacţionează cu fierul şi formează o serie de straturi intermetalice de aliaj Fe-Zn, legate metalurgic de metalul de bază. Viteza de reacţie dintre oţel şi zinc, în mod normal, este o funcţie parabolică de timp. Aceasta înseamnă că iniţial viteza de reacţie este foarte mare, creştere care determină o agitaţie considerabilă a băii de zincare. Cea mai mare parte a grosimii acoperirii se formează în această perioadă. În continuare viteza de reacţie încetineşte iar acoperirea nu mai creşte semnificativ, chiar dacă piesele sunt menţinute un timp mai îndelungat în baie. Timpul uzual de imersie este de aproximativ 4-5 minute, dar se poate prelungi în cazul unor piese grele, care au o inerţie termică ridicată sau acolo unde se cere ca zincul să pătrundă în spaţiile interioare ale piesei. La scoaterea din baia de zincare, un strat de zinc topit rămâne pe stratul de aliaj. În urma răcirii acestui strat, rezultă un aspect strălucitor şi lucios, specific produselor zincate termic.

Tratamentul după zincarea termică poate include răcirea în apă sau aer.

Condiţiile din hala de zincare termică precum: temperatura, umiditatea şi calitatea aerului, nu afectează calitatea acoperirii zincate termic. În schimb, în cazul vopsirii aceste condiţii influenţează semnificativ calitatea straturilor de vopsea.

STRATUL DE ZINC OBŢINUT PRIN ZINCARE TERMICĂ

După scoaterea produselor din baia de zincare şi răcirea lor se încheie procesul de zincare termică. Conform diagramei Fe-Zn, începând de la suprafaţa acoperirii se formează următoarele faze: eta (η) – zinc pur; zeta (ζ) – 6% Fe; delta (δ) – 10% Fe şi gama (Г) – 23% Fe, care au durităţi diferite şi care sunt atacate succesiv de coroziune. Grosimea diferitelor faze şi grosimea totală a acoperirii depind de: calitatea oţelului, compoziţia băii, temperatura şi durata, viteza de extragere ş.a. În realitate, nu există o demarcaţie între oţel şi zinc, ci o tranziţie graduală printr-o serie de straturi de aliaj, care asigură o legătură metalurgică foarte bună. Procesele de difuziune din stratul de zinc încetează practic de la 300°C. Microstructura unei acoperiri zincate termic se prezintă ca în figura 3.

GROSIMEA ACOPERIRII

Grosimile acoperirilor sunt în mod normal determinate de grosimea oţelului şi de condiţiile de exploatare. Acestea sunt reglementate în SR EN ISO 1461 (vezi Capitolul 7). Există trei excepţii de la această regulă, prima se referă la obţinerea de straturi mai subţiri (probe centrifugate), iar celelalte două la grosimi mai mari (creşterea rugozităţii şi utilizarea oţelurilor reactive).

Straturi zincate termic pe probe centrifugate

Aceste acoperiri implică un procedeu de zincare reglementat de SR EN ISO 1461 şi este utilizat în cazul zincării termice a organelor de asamblare filetate şi a altor piese mici. După pregătirea suprafeţei, piesele sunt imersate în zincul topit, într-un recipient perforat. După formarea acoperirii de zinc, recipientul este centrifugat sau rotit cu viteză mare, pentru a înlătura surplusul de zinc şi a asigura astfel un strat curat. Grosimile medii minime ale acoperirii în cazul centrifugării sunt reglementate de SR EN ISO 1461.

Se pot obţine acoperiri mai groase prin unul dintre următoarele procedee:

Acoperiri mai groase obţinute prin creşterea rugozităţii suprafeţei

Aceasta este metoda cea mai frecventă de obţinere a unor acoperirilor mai groase.

Sablarea suprafeţei oţelului la Sa 2½ (ISO 7079) înaintea zincării termice, cu alice şi bile din oţel, de mărimea G24, măreşte rugozitatea suprafeţei şi creşte aria suprafeţei oţelului care intră în contact cu zincul topit. Aceasta va determina, în general, creşterea grosimii cu până la 50% (figura 4). Orice piesă de oţel poate fi tratată în acest mod, cu condiţia să fie suficient de groasă pentru a rezista sablării. Există cazuri în care nu este posibilă sablarea suprafeţelor interioare ale structurilor sau secţiunilor cu goluri interioare, însă aproape întotdeauna aceste zone sunt cele mai puţin afectate de coroziune. Acoperiri mai groase decât cele reglementate în SR EN ISO 1461 trebuie prescrise numai în urma consultărilor cu zincatorul sau cu ANAZ (vezi Capitolul 7).

Zincarea oţelurilor reactive

Acoperiri mai groase se pot obţine şi prin utilizarea oţelurilor reactive cu conţinut de Si (Si>0,25; 0.04<Si<0.12). Elementele chimice din oţel care au cea mai mare influenţă asupra reacţiei fier/zinc sunt siliciul şi fosforul. Siliciul se adaugă frecvent ca dezoxidant în timpul elaborării oţelului. În timpul procesului de zincare siliciul schimbă compoziţia straturilor de aliaje de zinc-fier, astfel încât acestea continuă să crească în timp, iar viteza de reacţie nu scade odată cu creşterea grosimii stratului (figurile 5 şi 7). Fosforul are o influenţă similară asupra formării acoperirii, însă într-o mai mică măsură.

Figura 7. Grosimea aproximativă a acoperirii de zinc în funcţie de conţinutul în siliciu (Si) al oţelului.

(Figura 7 este doar o reprezentare schematică, pentru informaţii în detaliu vă rugăm să contactaţi ANAZ)

Atunci când un produs fabricat dintr-un oţel reactiv este scos din baia de zincare, un strat de zinc aderă la straturile de aliaj, la fel ca în cazul oricărui produs din oţel. Însă, viteza de reacţie în aceste oţeluri reactive poate fi atât de ridicată, încât acest strat de zinc se transformă complet în aliaj de zinc-fier, înainte ca produsul să aibă timp să se răcească. Rezultă astfel un strat de grosime mai mare său egală faţă de stratul obţinut pe oţeluri nereactive, care are însă un aspect mult mai întunecat, aşa cum este descris în capitolul 9. Schimbarea aspectului exterior nu afectează rezistenţa la coroziune a produselor.

TRATEMENTE ULTERIOARE ZINCĂRII TERMICE

După zincarea termică nu sunt necesare tratamente ulterioare. Se pot aplica vopsele sau acoperiri cu pulberi, pentru îmbunătăţirea aspectului estetic sau pentru asigurarea unei protecţii anticorozive ridicate în medii extrem de agresive. Vopsirea şi aplicarea de pulberi sunt prezentate în Capitolul 9.

Pentru a minimiza apariţia petelor cauzate de depozitarea în atmosfere umede, se pot aplica acoperiri de conversie chimică şi alte sisteme de tip barieră (cromatarea, fosfatarea, vopsirea) (Capitolul 9).

MĂRIMEA PRODUSELOR ZINCATE TERMIC

Zincarea termică este un procedeu care se poate aplica produselor cu o gamă dimensională şi de formă diversificată, de la organe de asamblare (şuruburi, cuie ş.a.) până la elemente de construcţii cu dimensiuni de 20 m şi chiar mai mari.

Această varietate dimensională şi de formă cât şi posibilitatea de asamblare prin sudură a produselor zincate permite aplicarea acestui procedeu aproape la orice formă şi dimensiune de produse. Se pot zinca termic într-o singură operaţie produse cu configuraţie complicată – recipienţi deschişi, piese cu găuri, ş.a. atât la interior cât şi la exterior, asigurându-se o depunere compactă şi uniformă chiar în zonele greu accesibile, pe muchii şi colţuri, deci o protecţie integrală a pieselor. Unele produse, dacă se doreşte, pot fi zincate termic doar la exterior, însă aceasta necesită o proiectare şi tehnologii speciale de zincare termică.

Capacităţile de zincare termică ale societăţilor comerciale membre ANAZ sunt detaliate în Catalogul Companiilor de Zincare Termică, distribuit gratuit de ANAZ celor interesaţi precum şi pe pagina web a membrilor ANAZ.