Ցինկապատման լոգարանի ներսում. զարմանալի ծածկույթի գործընթաց

Ցինկապատումը պողպատը ժանգից պաշտպանելու ամենատարածված մեթոդն է։ Ըստ էության, դացինկապատման լոգարանՀալված ցինկի մեծ կաթսա է, որն օգտագործվում է մետաղական մասերը պատելու համար: Երբ մաքուր պողպատը ընկղմվում է այս լոգարանի մեջ, ցինկը արագորեն կպչում է մակերեսին՝ ստեղծելով ամուր, կոռոզիային դիմացկուն մակերես: Ցինկապատումը գոյություն ունի ավելի քան 150 տարի, բայց այն զարմանալիորեն արդյունավետ և էկոլոգիապես մաքուր է: Իրականում, այն հաճախ նշվում է որպես կոռոզիայից պաշտպանող ամենաէկոլոգիապես մաքուր գործընթացներից մեկը: Արդյունքը պողպատ է, որը կարող է տասնամյակներ շարունակ դիմանալ դրսում նվազագույն խնամքով: Ստորև մենք քայլ առ քայլ բացատրում ենք, թե ինչպես է պողպատե մասը փոշոտ հին մետաղից վերածվում ցինկե զրահապատի՝ ցինկապատման լոգարանի ներսում:
                                                                 

Ի՞նչ է ցինկապատ լոգարանը։

Ցինկապատման լոգարանը պարզապես հալված ցինկի տարա է, որը տաքացվում է մինչև մոտ 450°C (842°F): Պողպատե մասերը իջեցվում են այս տաք ցինկի մեջ, որը նման է արծաթափայլ հեղուկ մետաղի: Ընկղմման ընթացքում ցինկը ռեակցիայի մեջ է մտնում պողպատի մեջ գտնվող երկաթի հետ՝ ստեղծելով մետաղագործական կապ ցինկի և պողպատի միջև: Գործնականում ընկերությունները հաճախ սա անվանում են...տաք ցինկապատումգործընթաց՝ պողպատը բառացիորեն թաթախել «տաք» (հալված) ցինկի մեջ։

Այս մեթոդը շատ արդյունավետ է: Ցինկի լոգանքը սովորաբար պահվում է 98% մաքուր ցինկի պարունակության վրա, և փոխադրիչ կամ կռունկային համակարգերը զգուշորեն թեքում են պողպատե մասերը, որպեսզի ցինկը կարողանա ողողել մասի յուրաքանչյուր անկյուն: Նույնիսկ խոռոչավոր ձևերը կամ խողովակները լցվում են ցինկով, ուստի ներսը նույնպես ծածկվում է արտաքինով: Ինչպես ասվում է արդյունաբերական ուղեցույցներից մեկում, տաք ցինկապատումը «ամբողջական ընկղմման» գործընթաց է. պողպատը ամբողջությամբ ընկղմվում է, և ցինկը ծածկվում է:բոլորըներքին և արտաքին մակերեսներ։ Պողպատը բարձրացվում է մի քանի րոպե անց՝ դրա վրա նոր փայլուն մետաղական կեղևով։
         

Տաք ցինկապատման գործընթաց (սկզբից մինչև վերջ)

Ցինկապատման գործընթացը ունի մի քանի հիմնական փուլ։ Յուրաքանչյուրը պետք է արվի զգուշորեն, քանի որ ցինկը կպչում է միայն կատարյալ մաքուր մակերեսին։ Ընդհանուր առմամբ, քայլերն են՝

Մաքրում (ճարպազրկում և թթու դրեցում):Սկզբում պողպատը մանրակրկիտ մաքրվում է՝ յուղերը, ճարպը և չամրացված ժանգը հեռացնելու համար: Սովորաբար դա ներառում է տաք ալկալային (կաուստիկ) լուծույթ, որը ճարպազրկում է պողպատը: Այնուհետև պողպատը տեղափոխվում է թթվային թթվացման լոգարանի մեջ (հաճախ նոսրացված ծծմբական կամ աղաթթու)՝ աղացային նստվածքը և ժանգը հեռացնելու համար: Թթվացումից հետո ցանկացած համառ կեղտ, ներկ կամ խարամ հեռացվում է ձեռքով կամ պայթեցման միջոցով: Ամփոփելով՝ բոլոր աղտոտիչները պետք է հեռացվեն, քանի որ ցինկը չի կպչում կեղտոտ պողպատին:

Հոսքացում:Ցինկապատումից անմիջապես առաջ մաքուր պողպատը ընկղմվում է հոսքի լուծույթի մեջ, որը սովորաբար ցինկի ամոնիումի քլորիդի խառնուրդ է: Հեղուկը մաքրում է օքսիդի վերջին հետքերը և կանխում նոր օքսիդացումը ընկղմվելուց առաջ: Որոշ գործարաններում բարակ «հոսքի վերմակ» նույնիսկ լողում է ցինկի լոգարանի վրա՝ պողպատը ճարպազրկելուն օգնելու համար, երբ այն մտնում է: Հեղուկացման փուլը կարևոր է. այն ապահովում է, որ հալված ցինկը կարողանաթացպողպատը հավասարաչափ։

Ընկղմում ցինկի լոգարանում.Հիմա գալիս է գործընթացի էությունը։ Պատրաստված պողպատը դանդաղորեն իջեցվում է (հաճախ որոշակի անկյան տակ) հալված ցինկե կաթսայի մեջ, որը սովորաբար պահվում է մոտ 450°C ջերմաստիճանում։ Ստորև բերված նկարում պատկերված են պողպատե ձողեր, որոնք մտնում են տաք ցինկե լոգարանի մեջ։ Հենց որ պողպատը դիպչում է հեղուկ մետաղին, սկսվում է ռեակցիա։ Ցինկը սկսում է համաձուլվել երկաթի մակերեսին, և հեղուկ ցինկը հոսում է ամբողջ մասի շուրջը։ Լոգարանի ներսում ցինկը և երկաթը մետաղագործական ռեակցիայի միջոցով կազմում են մի քանի համաձուլվածքային շերտեր։ Այս ընթացքում (սովորաբար մի քանի րոպե) ծածկույթը կուտակվում է մինչև իր համապատասխան հաստությունը։հալվածցինկը կպչում է պողպատի մակերեսին, ապա սառչում է՝ առաջացնելով ամուր արտաքին թաղանթ։

Նկար՝ Պողպատե մասերը ընկղմվում են տաք ցինկապատման լոգարանի մեջ։ Հալված ցինկը (հեղուկ արծաթ) արագորեն ծածկում է պողպատը։

Գործարանի օպերատորները ուշադիր ժամանակացույց են կազմում ընկղմման համար։ Մեծ մասի համար 4-5 րոպե ընկղմվելը բավարար է։ Ավելի մեծ կամ մեկուսացված մասերը կարող են ավելի երկար ժամանակ պահանջել լիարժեք ջերմաստիճանի հասնելու համար։ Տաքանալուց հետո մասը դանդաղորեն հանվում է։ Բարձրանալուն պես, ցինկի ավելցուկը դուրս է գալիս՝ երբեմն դրան նպաստում են կտորի թրթռումը կամ պտտումը։ Մնացած ցինկի բարակ թաղանթը կսառչի և կկարծրանա, հաճախ արտաքինից ստանալով պայծառ արծաթափայլ երանգ։ Իրականում, թարմ ցինկապատ պողպատը հաճախ փայլում է. բյուրեղացված ցինկի բնորոշ «փայլուն» կամ ձյան փաթիլի նման նախշը կարող է հայտնվել մակերեսին, երբ այն պնդանա։
                                                              

Սառեցում (պասիվացում/մարում):Հանելուց հետո պատված պողպատը սառեցվում է: Սա կարող է իրականացվել պարզ օդային սառեցմամբ կամ տաք պողպատը ջրում կամ քիմիական պասիվացման լոգարանում մարելով: Հատուկ կարծրացման կարիք չկա. ցինկ/պողպատ կապն արդեն իսկ ամուր է: Ցինկի օքսիդի (սպիտակ ժանգ) ցանկացած բարակ արտաքին շերտ, որը կարող է առաջանալ, հաճախ պարզապես մնում է անփոփոխ կամ թեթևակի մշակվում է: Ներկված մասերից տարբերվող ցինկապատ պողպատը սովորաբար պահանջում էհետագա ավարտ չկադիմացկունության համար։

Ստուգում.Վերջին քայլը արագ տեսողական և տեխնիկական զննումն է: Տեսուչները ստուգում են, որ յուրաքանչյուր հատված ծածկված է և չափում են հաստությունը: Քանի որ ցինկը կպչում է միայն մաքուր մետաղին, թույլ տեղերը հեշտությամբ նկատելի են (մերկ պողպատը պայծառ տեսք ունի): Ստանդարտ չափիչները չափում են ծածկույթի հաստությունը՝ համոզվելու համար, որ այն համապատասխանում է պահանջներին: Այս պահին ցինկապատ պողպատը պատրաստ է օգտագործման, երաշխավորված է կոռոզիային դիմակայել երկար տարիներ:

Լոգարանի ներսում. Մետաղագործություն և պաշտպանություն

Այն, ինչ իրականում կատարվում է հալված ցինկի ներսում գտնվող պողպատի հետ, բարդ քիմիայի մի մասն է և ցինկապատման զարմանալի ուժեղ կողմերից մեկը։ Երբ տաք պողպատը գտնվում է լոգարանում, ցինկի ատոմները դիֆուզվում են երկաթի մեջ՝ առաջացնելով մի քանի միջմետաղական միացություններ։ Ամերիկյան ցինկապատողների ասոցիացիան սա պատկերում է լայնական կտրվածքով. կա գրեթե մաքուր ցինկի արտաքին շերտ (կոչվում է էտա շերտ) և դրա տակ՝ 3 կոշտ համաձուլվածքային շերտեր (կոչվում են գամմա, դելտա, զետա)՝ հենց պողպատի միջերեսում։ Հատկանշական է, որ այս ցինկ-երկաթի համաձուլվածքային շերտերը...ավելի կոշտ, քան մեղմ պողպատըՕրինակ, փոքրիկ քերծվածքները հեշտությամբ չեն թափանցում այս բազմաշերտ ծածկույթի միջով։ Գործնականում, ցինկապատ ծածկույթը չափազանց ամուր է և քայքայմանը դիմացկուն։

Մեկ այլ կարևոր առավելություն կաթոդային (զոհաբերական) պաշտպանությունն է: Ցինկն ավելի էլեկտրաքիմիապես ակտիվ է, քան պողպատը: Պարզ ասած, եթե ծածկույթը քերծվի մինչև մերկ պողպատը, շրջակա ցինկը նախընտրելիորեն կկոռոզիայի ենթարկվի՝ պաշտպանելով պողպատը: Իրականում, տաք ցինկապատումը հայտնի է դրանով. մեկ աղբյուր նշում է, որ նույնիսկ եթե մերկ պողպատը (մինչև ¼ դյույմ) բացվի քերծվածքի ժամանակ, «կոռոզիա չի սկսվի մինչև շրջակա ցինկի ամբողջ զանգվածը չսպառվի»: Սա նշանակում է, որ փոքր քերծվածքները վերաներկման կարիք չունեն. ցինկը ժամանակի ընթացքում զոհաբերում է իրեն:

Տարիների ընթացքում օդի և անձրևի ազդեցության տակ ցինկը վերածվում է անվնաս ենթամթերքների (օքսիդներ, հիդրօքսիդներ, կարբոնատներ)՝ մոխրագույն պատինայի, որը կարող եք տեսնել հին ցինկապատ մետաղի վրա։ Սա ցինկի պատինա դանդաղորեն ձևավորում է պաշտպանիչ արտաքին կեղև, որն էլ ավելի է դանդաղեցնում կոռոզիան: Փաստորեն, լիովին քայքայված ցինկապատ պողպատը կոռոզիայի է ենթարկվում մոտ 30 անգամ ավելի դանդաղ, քան մերկ պողպատը: Գործնականում սա նշանակում է, որ ցինկապատ ծածկույթը հաճախ ծառայում է 50-60 տարի կամ ավելի՝ առանց սպասարկման անհրաժեշտության, կախված շրջակա միջավայրից:
                                                                   

Զարմանալի առավելություններՑինկապատում

Ցինկապատումն առաջարկում է մի քանի «վա՜յ» գործոններ, որոնք դուք կարող է չսպասեք պարզ մետաղական ծածկույթից.

1. Ամբողջական ծածկույթ.Քանի որ տաք ցինկապատումը ընկղմում է մասը, այն նույնիսկ ծածկում է խոռոչ հատվածների և խողովակների ներսը: Թելերը և թաքնված անկյունները ցինկապատվում են, ի տարբերություն վրձնով քսվող ներկերի: Այս լրիվ ընկղմումը նշանակում է, որ ժանգը չի կարող ներթափանցել անսպասելի տեղերից:

2. Ներկառուցված ամրություն.Ցինկ-երկաթի շերտերը բնույթով կոշտ են և քայքայմանը դիմացկուն։ Որոշ փորձարկումներում ցինկապատ պողպատի ծածկույթը գերազանցել էտասը անգամԱվելի դիմացկուն է քայքայմանը, քան սովորական ներկը: Արտաքին մաքուր ցինկի շերտը (էտա) ավելի փափուկ և ճկուն է, ինչը ապահովում է հարվածային դիմադրություն, մինչդեռ ներքին համաձուլվածքային շերտերն ավելի կարծր են, քան պողպատը: Այս բազմաշերտ կապը նշանակում է, որ ցինկապատ մասերը դիմացկուն են կոպիտ օգտագործմանը և մաշվածությանը:

3. Ինքնաբուժման (կաթոդիկ) պաշտպանություն.Ինչպես նշվեց, ցինկը «կզոհաբերի իրեն» պողպատը պաշտպանելու համար: Ցինկապատ պողպատի վրա փոքր քերծվածքները չեն ժանգոտվում, քանի որ ցինկն է նախ կոռոզիայի ենթարկվում (կոչվում է նաև կաթոդային պաշտպանություն): Կա նույնիսկ անվանում՝ «կողային սողանք», որը տեղի է ունենում ներկված պողպատի հետ (ժանգը սողում է ներկի տակ), և ցինկապատումը, ըստ էության, կանխում է դա:

4. Արագ կատարում:Չնայած ծանր սարքավորումներին, ցինկապատման իրական փուլը արագ է։ Կտորը կախելը և ցինկի մեջ թաթախելը տևում է ընդամենը մի քանի րոպե։ Նախապատրաստումը հիմնականում քիմիական մաքրում է, և լավ աշխատող գործարանը կարող է պատվերը մշակել ընդհանուր առմամբ մի քանի օրվա ընթացքում։ Իրականում, ժամանակակից ցինկապատման արհեստանոցները հպարտանում են 24-ժամյա սպասարկմամբ փոքր պատվերների համար։

5. Երկար ծառայության ժամկետը.Ցինկապատ ծածկույթը կարող է պաշտպանել պողպատը տասնամյակներ շարունակ՝ առանց վերաներկելու: Արտաքին (արդյունաբերական կամ գյուղական) տիպիկ պայմաններում սովորական է տեսնել 50+ տարի մինչև առաջին սպասարկումը: Այս երկարակեցությունը հաճախ երկարաժամկետում ցինկապատումն ավելի տնտեսող է դարձնում, քան պարբերական վերաներկումը:

6. Շրջակա միջավայրի բարեկամականություն.Ցինկապատման գործընթացը համեմատաբար մաքուր է: Օգտագործված ցինկը վերամշակվում է, և ներկի նման ցնդող օրգանական լուծիչներ չկան: Ցինկապատ պողպատը 100% վերամշակվող է կյանքի ավարտին: Արդյունաբերական խմբերը նույնիսկ նշում են ցինկապատումը որպես «հավանաբար ամենաէկոլոգիապես մաքուր» կոռոզիայից պաշտպանության միջոց:

7. Ճանաչելի ավարտ:Ցինկապատ պողպատը հաճախ ունի բնութագիրփայլունկամ ձյան փաթիլի նման նախշ նրա մակերեսին: Այս արծաթափայլ բյուրեղները ցինկի կարծրացող հատիկներն են, որոնք ցինկապատ մակերեսներին հաղորդում են յուրահատուկ տեսք: Սա տեսողական նշան է, որ առկա է իսկական տաք թաթախման ծածկույթ:
                                                                      

Բարձրորակ սարքավորումներ. Bonan Tech-ի խողովակների ցինկապատման գործարան

Խոշոր ցինկապատման արհեստանոցները օգտագործում են ծանր մեքենաներ՝ այս գործընթացները անընդհատ իրականացնելու համար: Օրինակ՝ սարքավորումների արտադրող Bonan Technology Co., Ltd.-ն շեշտում է իր«Բարձրակարգ խողովակների ցինկապատման գործարան»Կառուցված է բարձրորակ պողպատից և բաղադրիչներից: Նրանց ավտոմատացված գծերը կարգավորում են ամեն ինչ՝ խողովակները կախելու համար նախատեսված հարմարանքներ, ալկալային ճարպազերծման բաքեր, թթվային թթուներ, հոսքի կայաններ, ցինկե կաթսայի միջով անցնող փոխադրիչ և մարման բաքեր: Բոնանը նշում է, որ իր խողովակների ցինկապատման գործարանները նախատեսված են խողովակների բոլոր տրամագծերի անընդհատ արտադրության համար:

Նկար՝ Խողովակների անընդհատ ցինկապատման գիծ գործողության մեջ: Նման ավտոմատացված կայանները խողովակների հատվածները տեղափոխում են մաքրման, ֆլյուսորացման և հալված ցինկի լոգանքի միջոցով:

Bonan Tech գծում յուրաքանչյուր քայլ ուշադիր վերահսկվում է: Փաստորեն, խողովակների ցինկապատումը սովորաբար հետևում է հետևյալ կոնկրետ փուլերին.

Կաուստիկ մաքրում.Խողովակները մտնում են տաք նատրիումի հիդրօքսիդի լոգարան՝ յուղը և աղացային նստվածքը հեռացնելու համար։

Թթվային թթուացում.Հաջորդը, դրանք անցնում են թթվային լոգանքի միջով (սովորաբար HCl կամ H₂SO₄)՝ ժանգը և մնացած օքսիդները լուծարելու համար։

Լվացում և լվացում.Լվացումից հետո խողովակները ընկղմվում են ցինկ-ամոնիումի քլորիդ լուծույթի մեջ, որպեսզի պողպատը ցինկապատելուց առաջ զերծ մնա օքսիդներից։

Չորացում՝Պողպատի վրայի ցանկացած խոնավություն փչվում կամ գոլորշիանում է օդային չորացուցիչով։

Ընկղմում (ցինկի լոգանք):Խողովակները տեղափոխվում են հալված ցինկե կաթսայի մեջ։ Տաք թաթախման արդյունքում դրանք մանրակրկիտ պատվում են ցինկով։

Հանգստացում:Վերջապես, տաք ցինկապատ խողովակները արագ սառեցվում են ջրի կամ մարման լոգարանի մեջ՝ ծածկույթը ամրացնելու համար։

Յուրաքանչյուր խողովակ, որը դուրս է գալիս, այժմ ունի միատարր ցինկի ծածկույթ՝ կոռոզիան կանխելու համար: Բոնանի նկարագրության համաձայն՝ դրանց«Խողովակների ավտոմատ ցինկապատման մեքենա»ի վիճակի է մշակել «ցինկապատվող խողովակների ամբողջ տեսականին», ապահովելով, որ նույնիսկ շատ մեծ կամ փոքր խողովակները ստանան ցինկի համապատասխան շերտ։
                                                                           

Եզրակացություն

Ցինկապատման լոգարանը ավելին է, քան պարզապես մետաղի աման. այն ապացուցված, գիտության վրա հիմնված գործընթացի կենտրոն է, որը պողպատին տալիս է գործնականում ինքնաբուժվող վահան: Մաքրման փուլերից մինչև տաք ցինկի մեջ ընկղմումը, յուրաքանչյուր քայլ օպտիմալացված է ամուր, մետաղագործորեն կապակցված ծածկույթ ստանալու համար: Մենք տեսել ենք, թե ինչպես է ցինկապատ պողպատը ոչ միայն դիմադրում ժանգի դեմ, այլև զարմանալիորեն լավ՝ բազմաշերտ համաձուլվածքների, ծայրահեղ ամրության և տասնամյակների ծառայության ժամկետի շնորհիվ:

Անկախ նրանից՝ դուք ինժեներ եք, որը կամուրջ է նախագծում, թե տանտեր եք, որը ցանկապատի սյուներ է ընտրում, ցինկապատման լոգարանի գործընթացը հասկանալը կօգնի բացատրել, թե ինչու է ցինկապատ պողպատն այդքան արդյունավետ: Ամփոփելով՝ հալված ցինկի այդ համեստ լոգարանի ներսում թաքնված է հզոր և զարմանալիորեն բարդ պաշտպանական համակարգ, որը պողպատե կառույցները կպահպանի անվտանգ սերունդներ շարունակ: