Как избавиться от белого налета оцинкованной поверхности

Что такое белый налет на оцинковке

Иногда при использовании металлических изделий с оцинковкой, можно заметить появление белого налета на поверхности.

По консистенции, налет белый и рыхлый.

Так проявляется оксид цинка, единственная возможность, справиться с которым является механическое удаление.

Главная проблема заключается в том, что когда вы удаляете оксид стандартными средствами, покрытие сильно повреждается и не может больше выполнять своих защитных функций.

Постараемся ответить на вопрос о том, что делать, если оцинкованный лист покрылся белым и из-за чего это происходит.

Белая ржавчина на цинковом покрытии и методы борьбы с ней

На рис. 11.54 дан внешний вид изделий, пораженных белой ржавчиной в различных стадиях ее развития. Она представляет из себя рыхлый белый налет на поверхности изделия, являющийся оксидом цинка. После механического удаления этого белого налета остаются видимые следы разрушения поверхности, заключающиеся в появлении более темных пятен на поверхности, а также (в случае очень сильных повреждений) визуально видимые углубления. На самом деле уменьшение толщины покрытия в таких поврежденных местах относительно невелики (порядка нескольких мкм), но и это вызывает серьезные опасения будущих потребителей продукции.

Поэтому очень часто (чаще, чем хотелось бы) от потребителей определенных типов оцинкованной продукции (не будем скрывать, что почти 100% это барьерные ограждения) высказываются претензии, вплоть до финансовых, по поводу появления белого налета на поверхности изделий.

Рис. 11.54. Виды проявления белой ржавчины на хранящихся изделиях — от незначительного (левый и средний рисунки) до глубокого поражения (правый рисунок).

Белая ржавчина является продуктом взаимодействия свежеполученного цинкового покрытия с кислородом воздуха. Причины и условия образования белой ржавчины сейчас хорошо изучены, предложены методы как профилактики, так и борьбы с ней, в том числе радикальные, хотя и дорогостоящие.

Как мы уже говорили ранее, цинк является очень активным металлом, и он активно взаимодействует с кислородом воздуха. Однако возникающая на поверхности цинка защитная пленка из основного карбоната цинка, будучи почти непроницаемой для кислорода и влаги, резко ограничивает дальнейший процесс взаимодействия цинка с кислородом.

На поверхности цинка в условиях внешней среды (то есть в присутствии кислорода, углекислого газа и воды) происходят следующие химические реакции:

2Zn + O2 → 2ZnO

2Zn + 2H2O + O2 → 2Zn(OH)2

Zn(OH)2 → ZnO + H2O

5Zn(OH)2 + 2CO2 → 2ZnCO3 * 3Zn(OH)2 + 2H2O

5ZnO + 2CO2 + 3H2O → 2ZnCO3 * 3Zn(OH)2

5Zn(OH)2 + 2 SO2 + O2 → 2ZnSO4 + 2H2O

В условиях относительно сухой среды (то есть при влажности воздуха 60-70%) происходят, в основном, четвертая и пятая реакции, но эти реакции идут достаточно медленно, и, скажем, за неделю достаточно плотным слоем покрывается не более половины оцинкованной поверхности, а вся поверхность оказывается достаточно эффективно защищенной через месяц — три месяца хранения (или службы) на открытом воздухе в условиях минимального периодического увлажнения изделия.

Иное происходит, если только что оцинкованное изделие с еще влажной поверхностью упаковывается в пачки и далее хранится на открытом воздухе в условиях, когда вероятность образования конденсированной (дождевой) влаги велика, а условия ее быстрого испарения или удаления недостаточны (рис. 11.55). В этих условиях преобладают реакции 1-3. В результате получаются гидроксид и оксид цинка – вещества в виде белого порошка, обладающие низкой адгезионной способностью к поверхности, легко пропускающие кислород к цинку и допускающие его последующее окисление. Кроме того, гидроксид цинка легко смывается с поверхности дождем.

Рис. 11.55. Общепринятый (неправильный) способ хранения оцинкованных дорожных ограждений.

Опасность при образовании белой ржавчины представляют участки соприкасающихся между собой поверхностей. На рис. 11.56 показаны поверхности уголкового оцинкованного проката, соприкасавшиеся друг с другом в условиях неправильного хранения. В этих местах задерживается дождевая влага (или конденсируется влага из воздуха при нахождении изделий на воздухе при температуре ниже точки росы), а испаряется она в последнюю очередь. В эти области затруднен подвод углекислого газа, способствующего образованию плотной оксидно-карбонатной пленки, что и приводит к серьезному развитию процессов образования белой ржавчины.

На рисунке 11.57 представлены результаты экспериментов, наглядно показывающих различие в скорости коррозии на свежеоцинкованной поверхности и на цинковой поверхности, которая закрыта плотной карбонатно-оксидной пленкой. Опыты проводились в реальной атмосфере конкретного города (г. Миддльтаун, штат Огайо). Кривые представлены в координатах величина потерь массы образца – время выдержки. Верхняя кривая представляет условия, когда только что оцинкованный образец был выставлен для экспозиции в период дождей, нижняя – когда начало экспозиции образца началось в условиях относительно сухой погоды (то есть при отсутствии дождей в течение нескольких недель). Видно, что результаты эксперимента полностью идентичны друг другу за исключением начального периода экспозиции, когда защитная пленка в условиях дождливой погоды еще только формировалась.

Рис. 11.56. Характер развития белой ржавчины на уголковом оцинкованном железе в местах соприкосновения изделий друг с другом при неправильном хранении.

Опыты показывают, что оксидно-карбонатная пленка заканчивает свое формирование примерно за 100 дней (чуть более трех месяцев) в сухом воздухе, 14 дней при относительной влажности 33% и от одного до шести дней при влажности 75%. При этом в результате многочисленных реакций, о которых говорилось выше, поверхность становится более грубой и приобретает более темный оттенок.

Рис. 11.57. Потеря массы свежеоцинкованных образцов как функция времени для различных условий экспонирования: в сырую погоду (верхняя кривая) и в относительно сухую погоду (нижняя кривая).

Причина постепенного уменьшения толщины цинкового покрытия – это, как ни странно, нахождение покрытия во влажном состоянии, и чем эта величина больше, тем скорость уменьшения толщины покрытия больше. Дело в том, что и дождь, и конденсат из воздуха по утрам (роса) – это вода, содержащая очень малое количество стабилизирующих солей (солей жесткости), но растворившая из воздуха некоторое количество сернистого газа, который попадает в воздух в результате промышленной деятельности человека (сжигание угля, выхлопные газы автомобилей и т.п.). Именно образующиеся на поверхности изделия кислоты служат основной причиной постепенного растворения цинкового покрытия, и скорость исчезновения покрытия поэтому пропорциональна доле времени, когда поверхность изделия находится во влажном состоянии. Согласно реакции 6 на поверхности изделия в результате взаимодействия SO2 с оксидно-карбонатной пленкой образуются растворимые соли, которые затем уносятся с поверхности стекающей влагой.

Обнаружено, что именно периодичность смачивания и высушивания оказывает главное влияние на скорость исчезновения покрытия. В то же время наличие влаги на поверхности способствует восстановлению оксидно- карбонатного слоя на поверхности покрытия.

Скорость коррозии возрастает с повышением температуры и влажности, что естественно с точки зрения информации, представленной выше, и это наглядно иллюстрируют следующие два рисунка (11.58 и 11.59).

Иногда при очень сильно развитой белой коррозии после удаления белого порошка (механически или дождем) обнаруживаются следы этой коррозии в виде черных пятен различного размера. Исследования показали, что это результат существующей технологии, а именно, в состав цинкового покрытия входит свинец в количестве 0,6-1,4%. Этот свинец в результате коррозии взаимодействует с цинком, в результате чего на поверхности выседает мелкодисперсный металлический свинец. Но, как уже говорилось ранее, через три месяца максимум все изменения в цвете исчезают – покрытие становится темносерым и ровным по поверхности. Изменения же толщины покрытия за счет белой ржавчины незначительны и не превышают нескольких микронов. Поскольку толщина покрытия на изделиях превышает минимально допустимую раза в полтора, такое уменьшение не влияет на работоспособность изделия. При минимальном поражении изделия белой ржавчиной после удаления последней механическими или химическими способами это изделие может успешно служить практически с тем же самым временем жизни (рис. 11.60).

Несколько хуже обстоит дело с белой ржавчиной на листах, полученных методом непрерывного цинкования. По технологиям непрерывного цинкования в расплав добавляется значительно большее количество алюминия, и при цинковании листа алюминий откладывается на поверхности. Потемнение листа вследствие образования карбонатно-гидроксидной пленки протекает значительно медленнее, и последствия «белой ржавчины» проявляются на листах значительно большее время (рис. 11.61).

Особенно развитию белой ржавчины способствует наличие в атмосфере аэрозолей, содержащих хлориды. На рис. 11.62 показано влияние этого воздействия на крышу объекта, расположенного в двух километрах от морского побережья.

Рис. 11.58. Зависимость скорости коррозии (в виде доли поверхности, пораженной белой ржавчиной) от температуры.

Рис. 11.59. Зависимость скорости коррозии (в виде доли поверхности, пораженной белой ржавчиной) от влажности при 25°С и 38°С.

Рис. 11.60. Изделие, пораженное белой ржавчиной, успешно используется по своему прямому назначению.

Рис. 11.61. Наличие серьезной белой ржавчины на стенках хранилища, изготовленных из оцинкованного листа.

Для борьбы с белой ржавчиной предложен ряд радикальных мер. Самый эффективный способ – это использование хроматных растворов в составе ванны охлаждения. Предложено множество рецептов состава этих растворов, которые позволяют получать не только эффективную защиту от белой коррозии, но и в определенных пределах изменять цвет покрытия (светлое, голубое и радужное пассивирование). При этом на поверхности изделий создается прочная, не пропускающая кислорода, не растворимая в воде хроматная пленка. Изделия, обработанные таким образом, можно сразу же после изготовления перевозить открытым способом даже в условиях такой агрессивной среды, как морская поверхность.

Рис. 11.62. Характер развития белой ржавчины на крыше объекта, расположенного в 2 км от морского побережья через два года после строительства.

Однако у метода имеется лишь один, но существенный недостаток – шестивалентный хром является сильнейшим ядом для живых организмов. Его ПДК является одним из самых низких из применяемых в промышленности металлов. Хром, как, впрочем, и еще один элемент, кадмий, не входит в состав биологических циклов человека, поэтому, накапливаясь в организме, он постепенно отравляет его. Поэтому в настоящее время в Европе принято решение о постепенном выведении указанных элементов из технологической практики, сначала из процессов, где происходит непосредственный контакт человека с растворами, содержащими указанные элементы, затем из тех процессов, где контакт человека с продукцией, содержащей данные вещества, минимален.

Очевидно, что ванна охлаждения изделий – это то место, где контакт человека с хроматами максимален. В результате окунания горячего изделия в ванну поднимается в воздух большое количество паров и аэрозолей. Поэтому хроматный способ защиты оцинкованных изделий сейчас находится под запретом.

В настоящее время разработаны и продолжают разрабатываться «бесхроматные» способы защиты изделий от белой коррозии. В России это, прежде всего, разработки ИФХ РАН. По эффективности некоторые из них приближаются к эффективности хроматной обработки, но цена еще достаточно высока, поэтому они применяются или могут применяться только там, где это технологически необходимо.

Очевидно, однако, что если хранить изделия правильно, можно добиться хороших результатов и не прибегая к вышеупомянутым способам защиты. В случае, когда невозможно установить полученные дорожные оцинкованные изделия непосредственно на местах, где дождевая или конденсационная влага быстро удаляются с поверхности, связки балок дорожного ограждения необходимо хранить под углом, как это показано на рис. 11.63, места хранения необходимо размещать так, чтобы на изделия не попадали дождевая влага, а сами изделия легко обдувались потоками воздуха. Тогда процесс образования оксидно-карбонатной пленки произойдет в требуемые сроки без заметных нарушений качества покрытия.

Рис. 11.63. Рекомендуемые способы хранения только что оцинкованных изделий. Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

• Модифицированные гальванические покрытия
• Цинкование ферм из уголка, швеллера и двутавра
• Процесс диффузионного цинкования крепежных изделий
• Зависимость толщины покрытия от скорости погружения в ванну
• Доменный процесс печи

comments powered by HyperComments

Причины появления белого налета

Белый налет начинает появляться из-за того, что цинк вступает в реакцию с воздухом.

Будучи активным металлом, он может быстро покрыться таким слоем и это сильно пугает клиентов.

Стоит ли бояться такого явления? В большинстве случаев – нет. Причина заключается в том, что хотя сам по себе налет может портить внешний вид изделия, пленка из карбоната цинка не пропускает кислород дальше.

Степень поражения и уровень опасности зависит от того, какая именно реакция запускается и как быстро она протекает в нормальных условиях.

Так, если воздух сухой и уровень влажности не превышает 70%, реакция будет протекать очень медленно.

Намного быстрее она будет происходить при наличии увлажнения, а также при неправильном складировании.

Когда поверхность часто намокает или находится в увлажненном состоянии, начинает развиваться гидроксид цинка, постоянно увеличивающий опасность полного разрушения защитного покрытия.

Также сам тип цинкования и особенности изделия будут сильно отражаться на скорости протекания формирования белой ржавчины.

Шаги

Очистка от грязи и налета

Чтобы ваш транспорт служил без проблем многие годы, о нем надо заботиться: регулярно чистить и мыть прицеп и машину-тягач. Известно, что на всех прицепах МЗСА имеется цинковое покрытие, защищающее конструкцию от коррозии.

Однако даже современное технологичное покрытие теряет свои функциональные качества под воздействием агрессивных химических веществ, которыми обрабатываются наши дороги в зимний период. Именно поэтому специалисты советуют зимой особенно внимательно следить за состоянием прицепной платформы. После каждого рейса следует осматривать конструкцию, очищать от снега и отмывать прицеп от загрязнений.

Почему на профнастиле появляются ржавые пятна

Профнастил, как и любое металлическое изделие, подвергается воздействию влажности.

Она опасна тем, что происходит постепенное разрушение, потеря прочности. Со временем лист может прохудиться и прийти в полную негодность.

Большинство производителей заявляют о том, что их материалы защищены от ржавчины, но на деле к ее возникновению приводят сразу 4 фактора:

• Повреждение внешнего полимерного покрытия. Когда на нем возникают сколы и царапины, в таком месте металл начинает контактировать с воздухом. Окисление запускает коррозию, которая постепенно распространяется на весь лист.
• Некачественное окрашивание. На производстве часто может проявляться брак. Из-за него на поверхности остаются не прокрашенные участки. При намокании и механическом воздействии такие места становятся очагом распространения коррозии.
• Отсутствие полимерного покрытия. Стоит понимать, что прошедший только оцинковку профнастил оказывается в группе риска. Лучше всего окрашивать листы, чтобы они могли дольше использоваться в условиях российского климата.
• Контакт цинка с воздухом и влагой. Это ответ на вопрос о том, почему профнастил белеет. Его поверхность окисляется при постоянном намокании и высокой влажности. В ряде случаев эта проблема не представляет опасности, но есть риск, что белая ржавчина начнет распространяться и проникать все глубже и глубже.

Также в списке распространенных проблем – некачественный металл, нарушение требований по оцинковке, несоблюдение требований по эксплуатации и другие.

«Белая» ржавчина. Механизм формирования очагов поражения

Стойкость цинкового слоя зависит от сформированного на поверхности пленочного покрытия. Процесс формирования пленки проходит в несколько этапов.

1. Окислительный этап

. В результате взаимодействия цинка и кислорода образуется неустойчивое соединение – оксид цинка.

2. Процесс гидратации

. В присутствии влаги происходит кислородная деполяризация – диффузия между анионами цинка(Zn^(2+)) и катионами гидроокисла (ОН^-). На анодных участках поверхности происходит растворение цинка с высвобождением двух электронов. На катодных участках происходит реакция восстановления кислорода с образованием гидроксил ионов. В результате взаимодействия получается плохо растворимый осадок гидрата окиси цинка (гидроксид цинка). Реакция протекает при показателе кислотности от 5,2 и выше (нейтральная или щелочная среда). Формулы гидратации:

3. Фаза образования карбонатов.

На данном этапе формируется трудно растворимый основной карбонат цинка. Формула реакции:

Окончательно сформированное пленочное покрытие обеспечивает надежную антикоррозионную защиту цинковому слою при негативном воздействии влаги. Однако процесс формирования пленки занимает определенный промежуток времени. «Белая» ржавчина – результат нарушения технологического процесса. Очаги поражения чаще всего возникают в местах отсутствия пленочного покрытия на свежеоцинкованных изделиях при активном воздействии влаги (воды):

Дождь, роса, конденсат.

Наличие в среде негативного воздействия сульфатов и хлоридов ускоряет коррозионный процесс.

Цинковое покрытие быстро реагирует с чистой водой с образованием гидроксида цинка. Если после гальванического цинкования изделие непрерывно подвергается воздействию влаги в условиях нехватки кислорода, то вода, реагируя с цинком, постепенно уничтожает (разъедает) цинковый слой. Очаги белой ржавчины формируется в местах скопления влаги при плотной упаковке оцинкованных изделий.

Как устранить белый налет

Если видите, что на поверхности появился слой белого цвета, беритесь за его устранение как можно скорее.

Алгоритм борьбы с таким явлением выглядит так:

• Поверхность тщательно просушивается. Создайте для работы условия с низким уровнем влажности. Поверхность должна равномерно просушиться, влажность повредит процессу.
• Выбор метода устранения. При подборе подходящей технологии стоит ориентироваться на область локализации налета и его количество. Если проблема пока проявилась не так сильно, охвачен небольшой участок, вынесите металлическое изделие на свежий воздух. В таком случае с налетом предстоит бороться с использованием кислорода. В помещении поместите деталь в сухое пространство, а потом уже почистите нейлоном или жесткой щеткой. Главное – работать осторожно.
• Удалить покрытие и нанести новое. Такой вариант подойдет только для того случая, когда большая область оказалась поражена налетом. В такой ситуации только повторная оцинковка продлит срок эксплуатации. Для стирания цинка используйте проволочную или нейлоновую щетку.

Самым опасным случаем считается ситуация, когда белый цвет переходит в черный. В таком случае зачистить пораженное место не получится, нужно как можно скорее выполнять повторное цинкование.

Как правильно очистить прицепную платформу от загрязнений?

• Если не едете на профессиональную мойку и собираетесь чистить свой транспорт самостоятельно, подготовьте необходимые для «банного дня»инструменты: шланг, мягкую щетку, тканевые салфетки, ведро.
• Прекрасно, если у вас есть специальные чистящие агрегаты вроде Керхер или иных марок. С их помощью отмыть дышло, раму, кузов и подвеску будет удобнее и быстрее.
• Добиться идеальной чистоты транспортного средства с помощью обычной воды практически невозможно. С дороги на прицеп летят камни, песок, глина, реагенты, которыми дорожные службы посыпают большие и малые трассы в городе. Поэтому необходимо покупать для вашего транспорта автомобильную косметику, специальные средства для мытья машин.
• Наилучшего эффекта можно добиться с помощью бесконтактной мойки с применением активной пены для автомобилей. Выбирайте средство для мытья прицепа и машины вдумчиво, особенно внимательно читайте инструкцию по применению. Пена не должна повредить лако-красочное покрытие автомобиля и оцинкованные поверхности прицепной платформы.
• Соблюдайте правила безопасности, если вы моете свой транспорт самостоятельно. Нельзя слишком долго держать активное моющее средство на поверхностях машины и трейлера.
• Если после мойки техники вы собираетесь хранить ее в помещение гаража, то вам следует добиться того, чтобы автомобильный прицеп как следует высох. Именно поэтому опытные водители рекомендуют мыть буксируемые транспортные средства в погожие дни, когда нет дождя или снега. Проверьте также уровень влажности в помещении гаража.

Заказывайте оцинковку в «Точинвест Цинк»

выполнит повторную оцинковку после удаления налета на поверхности.

В пользу обращения в компанию говорит сразу 3 довода:

• Используется техника немецко-австрийской фирмы KVK KOERNER и чешской фирмы EKOMOR. Это увеличивает уровень цинкования.
• Соблюдение технологии. Процесс соответствует требованиям ГОСТ 9.307-89.
• Скорость работы. Три линии цинкования позволяют работать даже с крупными партиями.

Некоторые причины недостаточной долговечности оцинкованных покрытий

Если исключить из рассмотрения некачественность проведения самого процесса (чаще всего коррозия оцинковки характерна лишь тогда, когда гальванопокрытие производится не в специализированных условиях), то наличие ржавой оцинковки определяется несколькими факторами.

Среда соприкосновения

Неблагоприятное воздействие на сталь, оцинкованную горячим способом, производит, в частности, почва, куда помещена конструкция. Поскольку в природе реально встречается более 200 различных типов почв, эффективность горячего цинкования в почве различна, и её трудно предсказать.

Что разъедает оцинковку в почве? Основными факторами, определяющими коррозионную активность грунта, являются его влажность, уровень pH и наличие хлоридов. Необходимо учитывать также и дополнительные характеристики:

• Степень аэрации почвы;
• Диапазон суточных колебаний температуры;
• Удельное электрическое сопротивление;
• Текстуру на размер частиц грунта.

Практически установлено, что защита оцинковки от коррозии эффективнее на коричневых песчаных почвах и не так хорошо действует на серых, глинистых. Это связано с тем, что грунт с более крупными частицами быстрее отводит влагу от поверхности. Поэтому оцинкованная деталь подвергается меньшему воздействию влаги, провоцирующей развитие электрохимической коррозии.

Первым шагом к оценке характеристик долговечности оцинкованной стали в почве является классификация грунта в районе применения конструкций из оцинкованного железа. Скорость коррозии стали в почве может составлять от менее 0,2 мкм в год в благоприятных условиях, до 20 мкм в год или более в очень агрессивных грунтах. Таким образом, сильнокоррозионные грунты будут диктовать необходимость надежной системы защиты от коррозии, такой как более продолжительное горячее цинкование, для обеспечения долговременной защиты.

Поскольку почва изменяется даже на небольшой территории, и коррозийность грунта может сильно различаться, неправильная классификация почвы часто приводит к неудовлетворительным результатам.

Ударные воздействия

После прокатки прочность сцепления оцинкованного слоя с основным металлом проверяется по ГОСТ Р 52246-2004. Гальваническую защиту разрешается выполнять двумя способами – горячим цинкованием или нанесением железо-цинкового покрытия. При этом толщина оцинковки определяется классом покрытия. Их четыре:

• Оцинковка посудохозяйственных изделий (толщина покрытия – не менее 70 мкм);
• Повышенное качество (толщина покрытия 40…60 мкм);
• Покрытие 1 класса (толщина покрытия 18…40 мкм);
• Покрытие 2 класса (толщина покрытия от 10 мкм).

Непосредственно прочность цинкового покрытия оценивается результатами технологических испытаний на изгиб, регламентируемых нормами ГОСТ 14019-2003. При этом нормируется только изменение формы тестируемых образцов, но не скорость приложения деформирующего усилия. Между тем известно, что ударный характер взаимодействия снижает прочность сцепления поверхностных покрытий на 30…35%. Таким образом, если деталь периодически подвергается механическим ударам твёрдых частиц (для автомобиля это, например, мелкий камень или гравий), то оцинкованное железо ржавеет из-за появления трещин и царапин в местах контакта.

Может ли оцинковка ржаветь сама по себе?

Может, и основным провокатором процесса является влага. Любая оцинковка в воде ведёт себя совершенно не так, как нам бы хотелось.

Как известно, металл, который лишь периодически соприкасается с водой (практически всегда имеющей достаточно высокий кислотный потенциал), фактически представляет собой макробатарейку, электроды которой имеют определённую разность потенциалов. Если цинка в слое достаточно, то срабатывает так называемая протекторная защита, в результате которой коррозии подвергается цинк, а не железо. Но, если поверхностный слой повреждён, то оцинкованное железо ржавеет, особенно, если после начала процесса поверхность оцинковки – влажная.

При контакте металла с водой, содержащей растворённые соли, коррозия усиливается. Образующийся оксид железа отслаивается от поверхности металла, и подвергается воздействию свежих молекул железа, которые продолжают процесс ржавления. В конечном итоге появляются большие окисленные участки, которые вызывают разрушение всей металлической структуры детали.