Elementy ocynkowane znajdziemy w wielu maszynach i narzędziach, nie tylko rolniczych. Głównym powodem stosowania cynku jest ochrona przed korozją. Wykonana z niego powłoka jest bardzo odporna na działanie czynników zewnętrznych i znacznie bardziej odporna na zadrapania od powierzchni pomalowanej farbą.
Cynkowanie elektrolityczne, ogniowe i płatkowe
Cynkowanie można wykonać trzema metodami: elektrolityczną (rzadko stosowaną w przemyśle maszyn rolniczych), ogniową i dopiero zdobywającą popularność płatkową. Cynkowanie elektrolityczne dobrze sprawdza się w przypadku elementów wykonanych z cienkich blach, ponieważ nie powoduje ich odkształceń. W tej metodzie uzyskuje się warstwę ochronną o grubości rzędu 10–15 μm (1 μm = 0,000001 m). Cynkowanie płatkowe jest również wykorzystywane przy małych elementach i pozwala na uzyskanie trwałej powłoki. W technice rolniczej najczęściej spotkamy się z cynkowaniem ogniowym, pozwalającym na uzyskanie warstwy ochronnej o grubości 50–150 μm. Aby lepiej poznać ten proces, odwiedziliśmy cynkownię firmy Joskin w wielkopolskiej Trzciance.
Czego potrzebujemy do cynkowania?
Przede wszystkim cynku (i ew. innych metali, ale do tego jeszcze dojdziemy), a oprócz niego całej linii technologicznej. Cynk jako pierwiastek naturalnie występuje w przyrodzie i jest pozyskiwany metodami górniczymi. Do Trzcianki trafia w postaci sztab o masie ok. 500 kg. Topi się je w szerokiej na 2,7 m, długiej na 9,8 m i wysokiej na 3 m wannie, w której następnie są zanurzane poszczególne elementy maszyn. Jednak zanim trafią do wielkiej wanny, muszą zostać odpowiednio przygotowane.
Przed cynkowaniem trzeba chemicznie oczyścić powierzchnię
Po przetransportowaniu do cynkowni elementy są podwieszane na specjalnych trawersach, umożliwiających transport wewnątrz hali. Co ciekawe, do podwieszania wykorzystywane są zwykłe druty stalowe o śr. od 2 do 5 mm. Trawersy są podczepiane do wózków suwnic poruszających się pod dachem. Pierwszym etapem podróży elementów jest trawialnia, gdzie następuje chemiczne czyszczenie i odtłuszczanie przez zanurzanie w wannach z odpowiednimi roztworami. Odtłuszczanie alkaliczne [AJ1] odbywa się w temp. 50–60°C przez 10–15 min. Odtłuszczone elementy są płukane w pojemniku z wodą, a następnie zanurzane w kwasie solnym o różnym stężeniu. Długość kąpieli w kwasie zależy od stopnia zanieczyszczenia elementów, ale przeważnie ten etap trwa do dwóch godzin. W kolejnych wannach elementy są płukane czystą wodą, tak aby zmyć z powierzchni pozostałości kwasu i rdzy.
Topnik poprawia przyczepność cynku do powierzchni
Ostatnim etapem podróży przez trawialnię jest kąpiel w topniku, czyli roztworze chlorku amonu i chlorku cynku. Nałożenie topnika poprawia przyczepność cynku do elementów stalowych. Gdyby pominąć ten etap, cynk w późniejszej fazie bardzo słabo przylegałby do stali i cały proces poszedłby na marne. Następnie elementy są osuszane gorącym powietrzem, które ma je również ogrzać, aby ograniczyć szok termiczny w wannie z roztopionym cynkiem.
Gorąca kąpiel w cynku
Właściwy proces cynkowania polega na zanurzeniu przygotowanego wcześniej elementu w płynnym cynku o temperaturze 450°C. Temperaturę tę utrzymują palniki gazowe, podgrzewające wannę cynkowniczą. W gorącej kąpieli cynk w wyniku dyfuzji wnika w pory stali, dzięki czemu trwale się z nią łączy. Czas kąpieli zależy od gabarytów elementów. Elementy z cienkimi ściankami powinny przebywać w gorącym cynku jak najkrócej, tak aby ograniczyć odkształcenia stali, powodowane wysoką temperaturą. Większe elementy pozostają w kąpieli dłużej, tak aby mogły się dobrze wygrzać. Jeśli cynkowany element nie ma otworów, trzeba wykonać otwory technologiczne, które umożliwią dopływu cynku do wnętrza elementu, a jednocześnie ogranicząją ryzyko wybuchu.
Uwaga na zabrudzenia podczas cynkowania
Podczas cynkowania powstaje popiół (tlenek żelaza i cynku), który unosi się na powierzchni ciekłego cynku. Zanim element wynurzy się z kąpieli cynkowej, należy ręcznie, za pomocą „grabek” zebrać popiół z powierzchni. Przy wyciąganiu elementu pracownicy ostukują go, aby ograniczyć powstawanie sopli i zacieków z cynku.
Świeżo ocynkowany element musi ostygnąć. Zależnie od przyjętej technologii elementy studzi się na wolnym powietrzu lub w kąpieli wodnej. Wystudzone elementy są następnie przenoszone na stanowisko obróbki końcowej. Tam usuwane są pozostałości popiołu i zacieki. Dodatkowo w miejscach, które nie zostały dobrze ocynkowane, powłoka jest uzupełniania specjalną farbą. W fabryce w Trzciance elementy są poddawane również procesowi pasywacji, czyli pokrywania dodatkową warstwą lakieru bezbarwnego. Proces ten ma na celu wydłużenie trwałości powłoki.
Cynkowanie z dodatkiem aluminium
Jak łatwo się domyślić, z każdym elementem opuszczającym wannę ubywa z niej cynku. Z tego powodu w miarę potrzeb jego ilość jest uzupełniana. Oprócz samego cynku do stopu można dodawać aluminium (aby powłoka zyskała większy połysk), ołów, bizmut i nikiel.
Malowanie ocynkowanej powierzchni
Elementy ocynkowane można również malować, co również zwiększy ich trwałość, a przy okazji poprawi wygląd maszyny. Aby farba dobrze się trzymała, ocynkowaną powierzchnię należy wstępnie zmatowić. Do malowania powierzchni ocynkowanych najlepiej sprawdzają się farby epoksydowe lub lakiery proszkowe.
W ramach ciekawostki dodamy, że istnieje również technologia odcynkowania, czyli usuwania warstwy cynku z powierzchni elementów. W tym celu ocynkowany element zanurza się w kąpieli z kwasem solnym o odpowiednim stężeniu.
Adam Płachta
fot. Płachta
