Дефекты цинкового покрытия: наплывы, серое покрытие, отслаивание, чёрные пятна

Как пользоваться справочником

В этой статье собраны дефекты, возникающие из-за подготовки поверхности, режима в ванне и работы с изделием после погружения: наплывы, чёрные пятна, пузыри, серое покрытие, шелушение и другие. Дефекты основного материала и конструкции и коррозия при хранении разобраны в статье Дефекты горячего цинкования: причины и профилактика; там же описано, как образуется качественное покрытие.

Для каждого дефекта указаны признаки, причины и способ предотвращения. Допустимая толщина и допуски на ремонт непокрытых участков приведены в статье Толщина цинкового покрытия по ДСТУ EN ISO 1461:2024, а как подготовить конструкцию к ванне, чтобы избежать большинства этих дефектов, — в статье Проектирование конструкций под горячее цинкование и в чек-листе подготовки.

Дефекты, связанные с подготовкой поверхности и ванной

Плоские наплывы (подтёки)

Признаки: места с утолщённым цинковым слоем в виде полос над покрытием; в основании контура могут собираться капли.

Причины: скорость извлечения изделия не соответствует вязкости расплавленного цинка; мелкие кристаллы железо-цинкового слоя из солей железа и окалины; слишком быстрое извлечение, особенно с алюминием; разрушение плёнки оксида алюминия, например от удара.

Как избежать: тщательно смывать соли железа после травления, регенерировать флюс с высоким содержанием железа, не встряхивать изделия при извлечении.

Капельные наплывы («слёзы»)

Признаки: капли цинка, застывшие на изделии после извлечения.

Причины: высокое поверхностное натяжение расплава в местах образования оксида цинка; оксид возникает от окалины, оставшейся на изделии.

Как избежать: удалять окалину с изделий; оксид цинка в ванне удаляют раскислением.

Чёрные пятна

Признаки: участки неправильной формы без цинкового покрытия.

Причины: на поверхности были загрязнения (формовочный песок, остатки сварки, шлак, смазка, краска); изделия касались друг друга при погружении; флюс выгорел из-за перегрева при сушке.

Как избежать: песок и шлак удалять дробеструйной обработкой, краску и смазку — обезжириванием, не допускать склеивания деталей, заменять отработанный флюс и не перегревать его при сушке.

Разъедание

Признаки: большие и глубокие разрушения изделия в сталях с высоким содержанием сульфидов, оксидов и шлаков.

Причины: слишком сильное травление, при котором кислота разъедает сульфиды и оксиды.

Как избежать: сокращать время травления.

Вздутия (пузыри) при травлении

Признаки: небольшие возвышения на оцинкованной поверхности — отслоение покрытия от стали.

Причины: расслоение материала под действием водорода, характерное для сталей низкой прочности; при нагреве в цинке водород выделяется в виде пузырьков.

Как избежать: быстрым и сильным травлением.

Водородная хрупкость, замедленное разрушение

Признаки: деталь разрушается не сразу, а под нагрузкой; на изломе видна зона начального растрескивания; трещины трудно отличить от других.

Причины: при травлении водород проникает в сталь и накапливается на границах зёрен; характерно для высокопрочных болтов и зон термического влияния сварных швов.

Как избежать: высокопрочные стали лучше травить в соляной кислоте высокой концентрации (в серной, наоборот, проникновение водорода растёт с концентрацией).

Травильные и флюсовые выделения

Признаки: красно-коричневые пятна и подтёки на оцинкованной поверхности в местах трещин, раковин и пор.

Причины: остатки травильного и флюсового растворов в порах и полостях выходят на поверхность; большое количество может даже коррозионно разрушать сталь изнутри.

Как избежать: конструкция должна позволять остаткам выходить при цинковании; изделие не должно иметь пор.

Бугорки

Признаки: небольшие возвышения разной формы, по отдельности или группами.

Причины: примеси в ванне (гартцинк, соединения алюминия с железом) оседают на изделии при извлечении; гартцинк выделяется, когда верх ванны холоднее нижней части.

Как избежать: удалять частицы из ванны, поддерживать равномерную температуру, удалять соединения алюминия с железом с поверхности.

Свинцовая пена

Признаки: неровные бугры разной формы и размера.

Причины: свинец отделяется от цинка и оседает на дно, окисляется, и после окончания плавления насыщенный оксидом цинка свинец оседает на изделиях.

Как избежать: перемешивать содержимое на дне ванны, чтобы частицы всплыли, и удалять их.

Изменение цвета покрытия

Признаки: участки или полосы с иным блеском и цветом, чем белая плёнка оксида цинка; могут появиться сразу или после выдержки на воздухе; хорошо видны под углом.

Причины: следы посторонних элементов в цинке (медь, марганец, сурьма) образуют окрашенные оксиды.

Как избежать: в ванну добавлять цинк высокой чистоты.

Капли и подтёки

Признаки: капли или тонкие отложения цинка; могут быть внутри труб, особенно на сварной решётке.

Как устранить: подтёки удаляют вибрацией, капли — механически напильниками или щётками.

Зола и флюсовые остатки

Признаки: серые или желтоватые неметаллические отложения оксида и хлорида цинка; прочно прилипают, забиваются в углы изделия.

Как избежать: тщательно убирать золу с поверхности ванны до и после извлечения изделия; золу из углов удаляют щёткой (могут остаться участки с лёгкой коррозией).

Склеивание (контактные пятна)

Признаки: места, где вместе цинковавшиеся детали склеились, и при разделении покрытие надорвалось.

Как избежать: при одновременном цинковании нескольких деталей следить, чтобы они не касались друг друга при извлечении из ванны.

Отпечатки

Признаки: вдавленные места на поверхности цинка от механического воздействия; форма зависит от инструмента или предмета.

Как избежать: не касаться инструментом или предметами незастывшего цинкового покрытия.

Серое покрытие

Признаки: тусклое, однообразное или светло-серое покрытие (целиком или только в отдельных местах); состоит только из железо-цинкового сплава без сплошного наружного цинкового слоя.

Причины: сталь с критическим содержанием кремния (в сталях более 0,2 % Si образуется толстое серое покрытие), толстостенные изделия, а также слишком медленное охлаждение или повторный подогрев.

Как избежать: у толстостенных изделий и сталей с критическим кремнием предотвратить трудно; быстрое охлаждение после извлечения может предупредить серое покрытие.

Отслоение покрытия

Признаки: повреждения, где цинковое покрытие вместе с железо-цинковым сплавом отделяется от основы; возникает на толстом слое сплава, на очень гладкой поверхности или по контуру изделия.

Причины: удары, упругая или пластическая деформация детали, создающая напряжение сдвига.

Как устранить: место отслоения можно закрыть цинксодержащими лакокрасочными составами.

Шелушение (отслоение верхнего слоя цинка)

Признаки: наружный слой цинка отделяется от железо-цинкового сплава под ним.

Причины: реакция цинка со сталью продолжается и ниже температуры плавления цинка; на границе слоёв возникают поры (эффект Киркендалла). Встречается, когда горячие оцинкованные изделия складывают друг на друга и они медленно остывают, либо когда конструкция долго работает при температуре около 200 °C; небольшое содержание свинца в цинке способствует дефекту.

Как избежать: после цинкования охлаждать изделие до температуры ниже 200 °C; не использовать оцинкованное изделие при высокой температуре.