Цинкование – это процесс покрытия металлов цинком для защиты от коррозии. Цинком покрывают, как правило, достаточно ровные поверхности, которые не подвергаются дальнейшим механическим воздействиям.
Многие металлы на воздухе формируют на поверхности защитную пленку. Например, на поверхности алюминия формируется плотная пленка состава Al2O3, которая защищает металл от дальнейшего окисления. Эта пленка не обнаруживается металлографическим или рентгеноструктурным анализом. Пленка на поверхности железа – рыхлая (см. статью «Ржавчина» на этом сайте), и под ней процесс окисления продолжается, пока не разрушится весь металл.
Поэтому для защиты железных конструкций нужен другой способ. Можно нанести защитное покрытие из металла, который является коррозионно-стойким. Но не всякий металл может быть использован. Соединения разных металлов, как правило, всегда подвержены коррозии, электролитической или атмосферной. Но некоторые пары металлов корродируют намного сильнее. Ниже (табл.1) приведен список металлов, которые не рекомендуется применять в паре.
Таблица 1. Недопустимые гальванические пары
Допустимая пара – железо и цинк. Поэтому одним из способов защиты стали и является цинкование. Цинк является более активным восстановителем, чем железо, так как
Поэтому при нарушении покрытия в коррозионных микрогальванических элементах цинк будет анодом и разрушаться, а железо – катодом, т.е. местом для осуществления процессов восстановления окислительной среды. Поскольку в данном процессе цинк является анодом, то цинковое покрытие железа называется анодным покрытием.
Один из способов цинкования – нанесение гальванического покрытия. Это электрохимическое осаждение цинка на поверхности металла в растворе цинксодержащего электролита. Толщина цинкового слоя зависит от температуры и продолжительности процесса цинкования и колеблется от 6 мкм до 1,5 мм. При рентгеновской съемке со стороны покрытия (если оно тонкое) фиксируются 2 системы линий (рис.1, табл.2), принадлежащих цинку и - железу (феррит).
Рисунок 1. Рентгенограмма стального оцинкованного образца со стороны покрытия (излучение меди).
Таблица 2. Результаты расшифровки рентгенограммы
Как выглядит оцинкованный слой? Для определения его наличия и толщины делают шлиф поперек слоя. На шлифе виден основной металл (сталь) и слой защитного цинкового покрытия (рис. 2). Серый или голубоватый участок – пластмасса, в которую заливали металл при приготовлении шлифа.
а | б |
Рисунок 2. Гальванический слой цинка на стали: а – плоский участок поверхности, б – зуб резьбы
Оцинкованная поверхность легко узнаваема (рис. 3). Это характерная поверхность гальванического осаждения. Неровности на ней – это фигуры роста цинка. О фигурах роста мы еще напишем.
Рисунок 3. Фигуры роста на поверхности оцинкованного образца.
На рис. 4 показан пример изделия, имеющего цинковый защитный слой. Ну, а для вящей надежности головка самореза защищена еще и слоем полимера. Шлиф с такого участка показан на рис. 5. При светлопольном освещении слой полимера выглядит серым, в темном поле он имеет свой натуральный цвет, свободный край при этом подсвечивается. Слой цинка имеет радужную окраску, потому что шлиф окисляется в процессе полировки на воде и последующего травления.
Рисунок 4. Оцинкованное изделие – саморез кровельный
а | б |
Рисунок 5. Слой цинка и полимера: а – заливка сплавом Вуда, светлое поле; б – образец выплавлен из сплава Вуда, темное поле.