Современное значение: погружение в расплавленный цинк

В настоящее время это обычно означает горячее цинкование погружением, металлургический процесс, который используется для покрытия стали или железа цинком. Это делается для предотвращения коррозии (в частности, ржавчины) изделия из черных металлов; хотя это достигается неэлектрохимическими средствами, оно служит электрохимической цели.

Горячеоцинкованная сталь эффективно используется уже более 150 лет. Ценность горячего цинкования обусловлена ​​относительной коррозионной стойкостью цинка, которая в большинстве условий эксплуатации значительно лучше, чем у железа и стали. В дополнение к формированию физического барьера против коррозии, цинк, нанесенный в виде покрытия методом горячего цинкования, обеспечивает катодную защиту стали. Кроме того, цинкование для защиты железа и стали предпочтительнее из-за его низкой стоимости, простоты применения и длительного обслуживания без обслуживания, которое оно обеспечивает.

Цинковые покрытия

Цинковые покрытия предотвращают коррозию защищаемого металла, образуя физический барьер и действуя как расходуемый анод, если этот барьер поврежден. При контакте с атмосферой цинк вступает в реакцию с кислородом с образованием оксида цинка, который затем вступает в реакцию с молекулами воды в воздухе с образованием гидроксида цинка. Наконец, гидроксид цинка вступает в реакцию с углекислым газом в атмосфере, образуя тонкий, непроницаемый, вязкий и совершенно нерастворимый матово-серый слой карбоната цинка, который очень хорошо прилипает к нижележащему цинку, таким образом защищая его от дальнейшей коррозии, подобно защите. придается алюминию и нержавеющей стали их оксидными слоями.

При горячем цинковании наносится толстый прочный слой, который в некоторых случаях может быть больше, чем необходимо для защиты нижележащего металла. Это касается автомобильных кузовов, на которые наносится дополнительная антикоррозионная краска. Здесь применяется более тонкая форма гальванического покрытия, называемая «электроцинкование». Однако защита, которую обеспечивает этот процесс, недостаточна для продуктов, которые будут постоянно подвергаться воздействию агрессивных материалов, таких как соленая вода. Тем не менее, большинство гвоздей, производимых сегодня, гальванизированы.

Гальваническая защита (также известная как расходуемая анодная или катодная защита) может быть достигнута путем соединения цинка как электронным способом (часто путем прямого соединения с защищаемым металлом), так и ионным способом (путем погружения обоих в один и тот же объем электролита, например каплю). дождя). В такой конфигурации цинк поглощается электролитом, а не металлом, который он защищает, и поддерживает структуру этого металла, индуцируя электрический ток. В обычном примере слитки цинка используются для защиты корпуса лодки и гребных винтов, а океан используется в качестве общего электролита.

Как отмечалось ранее, оба механизма часто работают в практических приложениях. Например, традиционным показателем эффективности покрытия является устойчивость к солевому туману. Тонкие покрытия не могут оставаться неповрежденными в течение неопределенного времени, когда поверхность подвергается истиранию, а гальваническая защита, обеспечиваемая цинком, может резко контрастировать с более благородными металлами. Например, поцарапанное или неполное покрытие хромом фактически усугубляет коррозию нижележащей стали, поскольку она менее электрохимически активна, чем подложка.

Размер кристаллитов в гальванизированных покрытиях представляет собой эстетическую характеристику, известную как блестки . Изменяя количество частиц, добавляемых для гетерогенного зародышеобразования, и скорость охлаждения в процессе горячего погружения, блестки можно отрегулировать 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. Защитные покрытия для стали представляют собой самое широкое использование цинка и основаны на гальванических или жертвенных свойствах цинка по сравнению со сталью.

Термическое диффузионное цинкование — это новый «зеленый» процесс, который создает цинковое покрытие, металлургически подобное горячему цинкованию погружением. Вместо того, чтобы погружать детали в расплавленный цинк, цинк наносится в виде порошка с химическими ускорителями. Детали и цинковый компаунд запечатываются в барабане, который вращается в печи. Благодаря химическим веществам-ускорителям, добавленным к цинковому порошку, диффузия цинка/железа (легирование) происходит при более низкой температуре, чем при горячем цинковании погружением, что приводит к более однородному и износостойкому покрытию. Этот процесс также устраняет необходимость в ваннах с опасными щелочами, кислотами и флюсами, необходимыми для подготовки деталей к горячему цинкованию погружением. Уникальная кристаллическая структура, сформированная в процессе, обеспечивает прочную связь с краской, порошковым покрытием и процессами формования резины. 9 Гальванический; Словарь.com. Проверено 30 ноября 2006 г.

Гальваническая коррозия и перекрестное загрязнение

Использование разнородных металлов в автомобильной промышленности вызывало озабоченность с момента ее зарождения, когда производитель автомобилей прикрепил алюминиевую фурнитуру к стальному кузову только для того, чтобы потом увидеть, как она подвергается коррозии.

Хотя у меня есть большой интерес к металлам, я хотел бы заявить, что я не химик, инженер, металлург или профессор. Я мастер по ремонту после столкновений, у меня есть мастерская по ремонту после столкновений, и я проявляю большой интерес к большинству технических вещей. В старших классах двумя моими любимыми предметами были геометрия и химия. Как оказалось, оба эти предмета играют заметную роль в устранении столкновений.

Независимо от того, вызывали у вас когда-либо интерес те же самые темы или нет, я думаю, вы согласитесь со мной, что если мы поймем, как и почему что-то работает или было разработано для работы, мы добьемся большего успеха, когда дело дойдет до ремонта. И я думаю, вы обнаружите, что эта общая философия применима к большинству ситуаций, связанных с ремонтом автомобилей. Если мы потратим всего несколько минут на то, чтобы диагностировать ситуацию и понять, почему что-то происходит именно так, как оно есть, мы уменьшим нашу подверженность неудачам и сделаем эти несколько минут диагностического анализа вполне оправданными.

Так что имейте в виду, что комментарии, наблюдения и замечания, которые следуют, принадлежат человеку с 44-летним практическим ежедневным опытом и достаточным любопытством, чтобы исследовать и вникать в технические аспекты моих наблюдений. Это то, что может произойти, когда уровень гормонов снижается, и секс или мысли о сексе перестают занимать большую часть вашего умственного процесса, а алкоголь также остается лишь далеким воспоминанием (29 лет в декабре прошлого года). Разум свободен вникать в важные жизненные вопросы… например, в гальваническую коррозию.

Что это за чертовщина?
Гальваническая коррозия, иногда ошибочно называемая электролизом, является результатом реакции по крайней мере между двумя разнородными металлами, находящимися в электрическом контакте друг с другом в присутствии электролита. Проявлением этого является белая порошкообразная коррозия, которая образуется на поверхности алюминиевой детали в месте ее контакта со стальной деталью. Это обычно приводит к образованию пузырей на краске и портит алюминий. Многие другие металлы подвержены гальванической коррозии, но в нашей промышленности основными металлами, поражаемыми этой болезнью, являются алюминий, цинк и магний.

Хорошим примером гальванической коррозии является то, что произошло в 1970-х годах, когда Ford Motor Company производила бамперы из хромированной стали с привинченными к ним алюминиевыми усилениями. Затем Ford прикрутил сборку болтами к рогам рамы своего автомобиля, используя прокладки из жесткой бумаги в качестве изоляторов между усилением и кронштейнами рамы. У вас был электрический контакт между внешней лицевой планкой и алюминиевой арматурой. Более того, после первого крушения ремонтники, в том числе и я, смотрели на эти жесткие бумажные изоляторы и думали: «Эти ребята такие дешевые, они не могут дать нам даже настоящих металлических прокладок!» а затем выбросил их в мусорный контейнер, потому что бампер идеально подходил без бумажных прокладок. Мы думали, что они все равно промокнут. Но, выбросив эти бумажные прокладки, мы создали электрический контакт между рамой и алюминиевой арматурой.

Итак… что такое электрический контакт? Это когда два разнородных металла вступают в физический контакт друг с другом (плотный), позволяя ионам перемещаться между металлами. Чтобы заставить их реагировать друг с другом, вам нужен электролит.

Где взять электролит? Ну, тебе не нужно идти за ним. Мать-природа поставляет его в виде дождя и дорожных брызг. Человек немного улучшает его, добавляя антиобледенители или дорожную соль, которая обеспечивает еще лучший проводник для этих ионов.

Итак, конечным результатом ситуации с Фордом было то, что мы создали элемент гальванической коррозии, или… аккумулятор! Прямо там, на передней части вашего дорожного воина, вы использовали аккумулятор вместо бампера. Ух ты!

Были ли ОЭ настолько тупыми? Честно говоря, в этом случае мы, ремонтники, значительно помогли им на пути к коррозии, сняв эти бумажные изоляторы. Но тогда оказывается, что разные металлы по-разному реагируют на алюминий в отношении гальванической коррозии. Хромированный бампер и болты бампера с кадмиевым покрытием практически не реагировали на алюминиевое усиление бампера — в отличие от рамы автомобиля (без этих бумажных прокладок), которая была в основном сырой, голой сталью и болтами без покрытия. Никто из нас понятия не имел! Я видел последствия той «батарейки для бампера»
несколько раз в последующие годы и думал: «Парень, этим дебилам лучше переосмыслить использование
этого мягкого алюминия для усиления бампера».

Теперь, когда у меня больше опыта и я немного лучше разбираюсь в вещах, усиление алюминиевого бампера серии 7000 было бы достаточно прочным, если бы мы просто поместили эти маленькие бумажные изоляторы обратно между усилением и рамой и не позволили эффектам гальванической коррозии поставить под угрозу силы у него было более чем достаточно. Это сработало бы так, как задумано, и это восходит к тому, чтобы потратить время на то, чтобы понять, почему все так, а не иначе.

Металлы реагируют по-разному
На рис. 2 показано сжатое расположение металлов в гальваническом ряду. Как вы увидите, металлы на нижнем конце называются «защищенными». Это катоды гальванического коррозионного элемента или батареи. Металлы в самом конце, золото и платина, считаются «самыми благородными». Платина и золото не подвержены коррозии. Вот почему в интересах безопасности компоненты чувствительных самолетов и приборов для космических путешествий изготавливаются из золота и платины.

Рисунок 2. Расположение металлов в гальваническом ряду
ЗАКОРРЖЕННЫЙ КОНЕЦ	Теоретически любой из этих металлов и сплавов будет подвергаться коррозии, обеспечивая защиту любому другому металлу, расположенному ниже в этой серии, при условии, что оба они электрически соединены. На практике, однако, размер в этом отношении намного эффективнее.
Анодный или менее благородный
Магний
Цинк
Алюминий
Кадмий
Сталь
Свинец
Олово
Никель
Латунь
Бронза
Медь
Никель-медные сплавы
Нержавеющая сталь (пассивная)
Серебро
Золото
Платина
ЗАЩИЩЕННЫЙ КОНЕЦ
Катодный или самый благородный

Верхний конец называется корродированным концом. Это анод нашей батареи, и металлы на этом конце ряда «менее благородны». Чем ближе один из этих металлов к другому в ряду, тем менее реактивным он будет. Чем дальше, тем реактивнее. Например, когда сталь крепится к алюминию в присутствии электролита, алюминий является анодным по отношению к стали и будет подвергаться коррозии намного быстрее, чем сам по себе в электролите. Однако сталь, катодная по отношению к алюминию, будет подвергаться коррозии гораздо медленнее, чем сама по себе в электролите. Интересно, что алюминий защищает сталь.

Вот почему цинк с его анодными, защитными и расходуемыми свойствами при нанесении на сталь и стальные крепежные детали широко используется для покрытия стали.

Эй, может быть, вы не работаете с автомобилями с интенсивным использованием алюминия, поэтому вы думаете: «Какое это имеет отношение ко мне?» Но есть несколько автомобилей, F-150, 250 и 350, а также Buick, Suburban, Escalade, Toyota и т. д., у которых есть капоты, люки, крышки багажника, крылья, щиты и т. д., сделанные на болтах. из алюминия, и все они подвержены гальванической коррозии при неправильном обращении. Так что привыкайте к алюминию, потому что мы увидим его гораздо больше. Чем больше алюминия поступает на рынок, тем более экономически целесообразным будет его использование, потому что его переработка обходится в несколько раз дешевле, чем выплавка в первоначальном виде.

Избегайте неблагоприятных отношений

Вам необходимо избегать большого катодного отношения по сравнению с маленьким анодным отношением. О чем я говорю? Примером этого является фиксатор спинки заднего сиденья в старом Volkswagen Beetle. Это были примерно два квадратных дюйма литого алюминия, прикрученные к стальной машине. Большой неблагоприятный коэффициент и гальваническая коррозия зашкаливали. На боковой стенке задней четверти большинства VW Beetles (см. рис. 1) вы найдете нечеткий кусок алюминия с ямками.

Вот как это может проявиться на современном автомобиле. Я недавно снял капот с Ford Escape и заметил, что область под петлей капота не была окрашена, но везде на нижней стороне капота было окрашено . Место, где стальная петля капота (везде окрашенная) крепилась болтами к алюминиевому капоту, было голым алюминием. Окрашивая только шарнир из катодной стали, производители пытаются предотвратить неблагоприятное соотношение. Таким образом, анодная площадь больше, чем там, где шарнир из катодной стали может иметь монтажную царапину на контактной поверхности. Если оригинальное оборудование покрасило область крепления петли, и это покрытие было повреждено в процессе установки, большое неблагоприятное соотношение
будет присутствовать в небольшой поцарапанной области, вызывая сильную гальваническую коррозию.

При соединении болтами разнородных металлов или даже одинаковых алюминиевых металлов с алюминиевым корпусом всегда используйте катодные болты, а не анодные. Другими словами, вы будете использовать стальные болты. Эти болты, скорее всего, будут покрыты Dacromet (см. рис. 3) , которое представляет собой специальное покрытие, наносимое на стальные болты различными производителями оборудования по лицензии Dacromet. Покрытия следует всегда осматривать, чтобы обнаружить повреждение защитного покрытия при снятии болта. Эти покрытия не подлежат ремонту, а застежка, которая имеет покрытие и изоляцию и рекомендуется заменять OE каждый раз при ее снятии, должна быть заменена. При установке деталей с помощью этих болтов используйте оригинальные болты для сборки и, когда вы закончите, замените их новыми болтами. Будьте в курсе. Если завод идет на эти дополнительные усилия и расходы, вы должны знать, что на это есть серьезные причины.

Перекрестное загрязнение
Остерегайтесь попадания шлифовальной и шлифовальной пыли из алюминия на стальные автомобили или детали и наоборот. Это проще, чем вы думаете. Все, что вам нужно сделать, это взять шлифовальную машину, которую вы только что использовали на стальном автомобиле, и использовать ее с тем же куском наждачной бумаги на алюминии. Это перекрестное загрязнение, результатом которого может быть гальваническая коррозия. Наиболее вероятным результатом являются пузыри в отделке. Будьте особенно осторожны при работе с голым алюминием. Большинство программ сертификации оригинального оборудования требуют отдельных помещений для работы с алюминием. Также может потребоваться другой набор инструментов. Перед началом протрите механические шлифовальные машины влажной тканью. Не сдувайте инструменты или шлифовальную пыль вокруг алюминиевых транспортных средств или автомобилей с алюминиевыми деталями, потому что они парят в воздухе. Вместо этого используйте вакуум. Немного здравого смысла и осторожности могут предотвратить проблемы, которые впоследствии могут дорого обойтись.

Оксид алюминия и анодирование
Оксид алюминия представляет собой естественное окисление, которое практически мгновенно образуется на чистом алюминии. В большинстве случаев он защищает алюминиевую поверхность от дальнейшей коррозии. Шлифование или проволочная щетка (щеткой из нержавеющей стали) удалят его. Его необходимо удалить перед грунтованием или сваркой. Это второй по твердости материал в мире после алмаза, а его температура плавления составляет более 3700 градусов по Фаренгейту. Алюминий плавится при температуре около 1200 градусов по Фаренгейту, поэтому это вызывает проблемы при сварке, если он находится в месте сварки. Удалите его проволочной щеткой из нержавеющей стали непосредственно перед сваркой и отшлифуйте голый алюминий непосредственно перед покраской.

И будьте осторожны: оксид алюминия
обычно невидим.

Анодирование — это процесс, используемый для защиты алюминия от коррозии, и фактически представляет собой искусственное осаждение оксида алюминия. Он намного толще природного оксида алюминия, используется в качестве декоративного покрытия на молдингах и отделке, а также может действовать как электрический изолятор.

Антифриз в виде электролита
Конечно… подумайте об этом. У вас есть замкнутая система охлаждения под давлением в современном автомобиле.
В двигателе/системе охлаждения обнаружены разнородные металлы. Посмотрим… у нас чугунный блок двигателя с алюминиевым радиатором. Они не соприкасаются друг с другом, но находятся в замкнутой системе под давлением, заполненной электролитом. Ох уж этот электролит (антифриз), который мы все так долго считали само собой разумеющимся. У каждого OEM-производителя есть определенный антифриз, который он использует для предотвращения коррозии. Когда вы работаете с системой охлаждения и удаляете антифриз, попросите дилера отправить вам антифриз на замену, чтобы вы не только защищали систему охлаждения, но и гарантийные обязательства владельца автомобиля и себя.