Все об оцинкованной стали

Оцинкованная сталь – альтернатива лужёной, покрытой оловом или оловянно-свинцовым припоем. Цинк – более дешёвый материал, он легко накладывается тончайшим слоем в 30 микрометров и менее, на любую марку стали, включая сплавы типа Ст3.

Виды и разновидности оцинкованной стали главным образом подразделяются на листовую (один из вариантов – рулонная), профильную (от уголка до швеллера), сплошную (круг, квадрат, прямоугольник). Все заготовки, изготовленные из стальных сплавов (кроме нержавейки), легко подвергаются цинкованию. Суть технологии – зачищенные до блеска и обезжиренные (при необходимости) заготовки и детали погружаются в ванну с расплавленным цинком, однако существует и холодное (нетермическое) нанесение оцинковки. Толщина покрытия и профиль чермета определяет, как именно будет нанесён оцинковывающий слой. Дополнительную защиту от атмосферных осадков и воздействия кислорода, содержащегося в воздухе, обеспечивает слой лака или краски. Фирменные кровельные профлисты с окраской – не только оцинкованные и прогрунтованные, но и в довершение процесса нанесения покрытий окрашенные. Для окрашивания используются синтетические краски – вроде тех, которыми покрывают, к примеру, вышки и телебашни.

По способу обработки сталь подразделяется на горячепрокатную и холоднокатаную. Цинковое покрытие наносится и на горяче-, и на холоднокатаную сталь, однако последняя обладает большей гладкостью – меньшей шероховатостью, вернее, полным отсутствием последней. Горячекатаные листы более грубые – остывающая сталь ещё не успевает обрести идеальную форму, и на смену высокой температуре приходит повышенное давление, отличающееся от нормальных условий до 100 раз. По сути, оказывая давление в 100 атмосфер с одновременной прокаткой при помощи гладкого вала, холоднопрокатный конвейер позволяет получить почти идеально ровные листы, к тому же и с выравниванием краёв. После холодной прокатки заготовки эти поступают в рабочую зону лазерно-плазменного стана, где с высочайшей точностью обрезаются неровные края. Затем заготовки подвергаются нанесению оцинковки – и при необходимости окрашиваются.

Тонколистовая сталь – заготовки с толщиной менее 600 мкм. Их собратья с толщиной более 0,6 мм относятся к обычному листу, который затем может быть подвергнут профильному сгибанию на листогибочном станке. Согнутые листы окрашиваются порошковым или аэрозольным методом. В отличие от горячеоцинкованной, которая обрабатывается в ванне с расплавом цинка, холоднооцинкованная подвергается порошковому нанесению цинка, либо анодированию. Горячеоцинкованная сталь, как правило, изготавливается в виде тонколистовых заготовок: на толстолистовые расходуется слишком много энергии. Дело в том, что заготовка должна быть разогрета по всему её объёму: нагреть лишь её поверхность из-за высокой теплопроводности стали не представляется возможным.

Толщина покрытия цинком определяется согласно ГОСТ 14918-1980. Высококлассные изделия соответствуют слою цинка в 50 мкм, вес цинка – до 855 г/м2. Класс 1 обладает покрытием порядка 30 мкм, обладает массой покрытия до 570 г/м2 листа. Класс 2 – порядка 14 мкм, до 258 г цинка на 1 м2 листов. На основании всё того же ГОСТа допускается небольшое различие в толщине оцинковки: существуют разновидности НР (нормальной разнотолщинности), УР (уменьшенной разнотолщинности).

Чтобы оцинковать изделие из стали, используют гальваноцинкование, газотермическое, холодное и термодиффузионное нанесение покрытия. Особенность готовых покрытий – недопустимость усиленного механического воздействия: оцинковку легко счистить во время интенсивного трения. Характерный пример – ручные тачки, в которых осуществляется замешивание цементных и бетонных растворов: абразивность песка, камней и цемента, а также движения совковой лопатой и мастерком сдирают даже покрытие в 50 мкм менее чем за год при ежедневных замесах данных стройсмесей. В результате обнажившаяся сталь быстро ржавеет, и тачка приходит в негодность. Горячая оцинковка – метод, создающий наиболее долговечное покрытие. Но экологичность данного метода не самая высокая. Перед нанесением цинка выполняется травление стальных заготовок в ванне с раствором серной кислоты, обезжиривание с помощью лёгких спиртов, ацетона и иных растворителей, сделанных из нефти.

Крупногабаритные конструкции, к примеру, комплектующие под опоры для кабельных линий, подвергаются именно погружению в ванну с цинком. Холодное цинкование заключается в нанесении цинксодержащего реагента (но не краски с порошком цинка, измельчённым до состояния тонкой пудры), например, цинконола. На предварительно очищенной стальной заготовке образуется плёнка, содержащая до 93% цинка. Метод этот хорош в случаях, когда необходимо восстановить покрытие из цинка, внезапно повреждённое, чтобы не допустить ржавления стали в данном месте. Гальванический метод позволяет нанести слой цинка толщиной до 30 мкм. Способ основан на растворении цинка в электролите, при этом атомы цинка в составе видоизменённой электролитической консистенции прочно оседают на поверхности обрабатываемой детали. Недостаток данного способа – высокотоксичность электролита, который тщательно очищается перед утилизацией.

Термодиффузионное цинкование основано на нагреве обрабатываемых деталей и цинка до 2600 градусов. При такой температуре из твёрдого изначально цинка формируется газ, проникающий в обрабатываемую заготовку. Метод этот экологически безопасен – оцинковка производится в наглухо закрытом контейнере. Недостаток – неравномерность покрытия и неэстетичный внешний вид обработанной детали или заготовки. Газотермическое покрытие цинком – метод, при котором цинковый порошок или проволока под воздействием раскалённого газа наносится на поверхность изделия.

Ширина листа согласно ГОСТу – 71-180 см, толщина – 0,5-1,25 мм. Температура плавления цинка – 420 градусов по Цельсию, поэтому нагрев листов свыше 400 градусов должен быть исключён. Сталь, хотя и плавится в основном лишь при температурах 1300-1500 градусов по Цельсию, при наличии оцинковки не используется в приборах и конструкциях, которые нагреваются хотя бы до 400 градусов. Цинк не боится воды, а значит, может использоваться в конструкциях, которые не контактируют со щелочами, кислотами, некоторыми солями. Оцинкованное железо легко обрабатывается методом штампования, вальцевания, вытягивания и сгибания, при этом цинковое покрытие не повреждается.

Покрытие из цинка, повреждённое при неосторожных действиях, легко восстановить. Плотность стали Ст3Сп – 7,85 г/см3. У цинка этот показатель – 7,13 г/см3, поэтому он не вносит значительного облегчения в лист с определённой толщиной. По ГОСТу, к примеру, лист с толщиной 0,5 мм сохраняет это значение без покрытия, а с покрытием значение толщины увеличится, скажем, до 0,56 мм (по 0,03 мм с каждой из сторон). Свойства полосовой оцинкованной стали не отличаются от неоцинкованной такой же – и та и другая легко гнётся, режется, сверлится и штампуется. Теплопроводность оцинкованной стали почти полностью совпадает по значению с теплопроводностью неоцинковки. Это свойство связано с тем, что тепло (жар), равно как и холод, распространяются не по поверхности тела, а по всему его объёму.

Кроме сопротивления коррозии, остальные качества – электропроводность, упругость, ударная вязкость, склонность к механической (не термической) обработке – остаются почти без особых изменений. Цинковое покрытие, вообще, можно заменить на регулярное – раз в 2-3 года – прогрунтовывание, эффект сохранности стальных конструкций и настила останется примерно тем же. Вес листа 0,4х1000х2000 мм, изготовленного из стали 08пс3сп, составляет 6,95 кг. Соответственно, масса листа 1х1250х2500 мм, прокатанного из той же стали, не более 26,3 кг. В весе роль играют толщина и площадь листовой заготовки.

Сталь, не содержащая от 14% хрома по массе, ржавеет. Нержавейку покрывать цинком нет необходимости, а вот обычную сталь Ст3сп – обязательно. К достоинствам сплава относят дешевизну и простоту производства. От дождевой воды сталь не поржавеет в течение минимум 30 лет при условии что по крыше никто не будет ходить, волочить по ней тяжёлые предметы, раскладывать инструменты и так далее. Внешний вид стального профлиста при этом не пострадает. Профнастил можно не покрывать никакими лакокрасочными составами, а это значит, что можно сэкономить на краске. Дело в том, что оцинковка является весьма стойкой к нагреву на солнце и ультрафиолету.

Оцинковка не отделяется, подобно краске, от стали – поверхностное проникновение обусловлено диффузными свойствами металлов – железа и цинка. Оцинкованное железо несколько прочнее неоцинкованного. Это достигается в том числе и за счёт небольшого увеличения толщины заготовки. При обычных температурах цинк не разлагается и не отравляет человека и животных. Исключение составляет приготовление пищи в оцинкованных емкостях: образующиеся соли при реакциях цинка с кислотами ядовиты. Оцинковка подходит для дизайнерских решений, наряду с нержавейкой. Оцинкованная сталь заметно дешевле нержавеющей, так как цинка по массе в заготовке содержится меньше, чем хрома в нержавейке.

Недостатки оцинкованного листа следующие:

• его нельзя сварить;
• при окрашивании оцинковки используется грунт-эмаль по ржавчине или похожий состав;
• если слой, покрывающий сталь, тоньше 15 мкм, то он быстро износится.

Наиболее распространённые сферы применения изделий в виде листовой оцинковки – отливы для крыши (водосток для отвода атмосферных осадков в водосточные трубы). Штампование и сгибание не нарушают целостную структуру листовой стали, а противостояние появлению ржавчины даёт возможность применять оцинковку в качестве комплектующих для бытовых приборов. Строительство, прокат труб и автомобильная промышленность – отрасли, в которых оцинковка также нашла своё применение.

Использование кровельного профлиста с оцинкованным покрытием сопровождается покрытием его синтетическими красителями на основе эпоксидной смолы, которое может прослужить до 10 лет без обновления данного слоя. Альтернатива профнастилу – листы металлочерепицы, защищённые оцинковкой, грунтованием и декоративным окрашиванием.

Прежде чем классифицировать профсталь с оцинковкой по маркам, определитесь, какое из покрытий с цинком вам требуется. Если это не чисто оцинковка, то альтернативными решениями для вашего случая могут оказаться сплавы на основе цинка, магния и алюминия. В некоторых случаях цинковое покрытие дополняется включением чистого железа. Сортовой прокат включает в себя заготовки с улучшенным (У) и высоким (В) качеством покрытия, нормальнокристаллизованные и без особой кристаллизации (КР и МТ соответственно). По методу покрытия различают пассивированный (Пс), пропитанный маслом (Пр), сочетанный (ПП) и без дополнительного покрытия (БК) лист. Толщина различных марок заготовок достигает 2,5 мм. Для производства листов используются сталь под номерами 0, 1, 2, 3 и 4 спокойного отлива.

По ГОСТ 3640-1994 для цинкования используют цинковый материал марок Ц0 и Ц1. В качестве легирующих присадок выступают алюминий или свинец. Кроме вышеописанных марок, маркировка листовой продукции учитывает и следующие атрибуты: «Н» – нормальнотянутый, «Г» – глубокотянутый, «ВГ» – глубокотянутый лист высшей категории. Особо толстые листы, например, толщиной 8 мм, граничат уже со стальными плитами, но также подвергаются оцинковке.