Горячее или холодное цинкование: что выбрать, если деталь потом красят порошком

В заявке с нашего сайта речь шла о детали из профильной трубы, и про неё было написано: «металл с холодным цинкованием». Звучит так, будто на стали уже лежит цинк.

Мы переспросили, что за покрытие. Ответ: «Покрывали составом», а в спецификации — «Цинкосодержащий грунт под порошковую покраску». «Холодным цинкованием» оказался грунт с цинком, то есть краска.

Так это слово понимает не один наш заказчик. На запрос «холодное цинкование» из первых десяти ответов поисковика шесть прямо называют его составом или краской с цинком, седьмой — в заголовке страницы, а напыления на установке нет ни в одном. Поэтому, когда выбирают, горячее или холодное цинкование, обычно сравнивают металл из ванны с расплавленным цинком и краску с цинковым порошком.

Под словом «цинкование» живут пять разных покрытий.

Горячее или холодное цинкование: что на самом деле сравнивают

Пять способов, которые встречаются под этим словом:

• Горячее цинкование. Изделие погружают в ванну с расплавленным цинком при 430–460 °C, и на стали образуется покрытие из цинка и его сплавов с железом. Требования к нему — ГОСТ 9.307-2021.
• Гальваническое. Цинк осаждают на деталь из электролита — в стандарте на обозначения этот способ называется катодным восстановлением. Слой тонкий: в примерах обозначений ГОСТ 9.306-85 — 6, 9 и 15 мкм. По такой основе порошковая краска держится плохо: детали с гальваникой мы берём в покраску только с предупреждением о риске отслоения.
• Термодиффузионное. Покрытие получают нагревом изделий в порошковой смеси, требования — ГОСТ Р 9.316-2006. Это отдельный способ, у нас его нет.
• «Холодное цинкование». Лакокрасочный материал с цинковым порошком: 92–96 % металлического цинка в сухой плёнке. Наносят его как краску — краскопультом, кистью, валиком или окунанием. Цинк здесь — наполнитель краски.
• Холодное газодинамическое напыление цинка — наш способ. Частицы цинка разгоняются сжатым воздухом и закрепляются на стали при ударе, не расплавляясь. Изделие в зоне напыления, по данным разработчика оборудования ДИМЕТ, греется не выше 100–150 °C. На стали остаётся металлический цинк. Этим способ отличается и от «холодного цинкования», и от металлизации — напыления разогретого, обычно расплавленного цинка, которое в выдаче тоже зовут «цинкованием напылением».

Рядом стоит цинкогрунт — грунт с цинком под порошковую краску. Он бывает жидким, как в той заявке, и порошковым. Это тоже краска с цинком, и к напылению цинка он отношения не имеет.

Разницу между металлом и краской признаёт и стандарт на горячее цинкование. В примечании к пункту 4.5.4 ГОСТ 9.307-2021 — там речь о ремонте мест, которые ванна не прокрыла, — «холодное» газодинамическое напыление цинка и высоконаполненное цинком лакокрасочное покрытие названы разными способами.

Отсюда первый вопрос к слову «цинкование» в задании: какое именно. Ответ часто уже стоит на чертеже.

Как понять по чертежу, какой цинк от вас ждут

Покрытие на чертеже обозначают по ГОСТ 9.306-85. Впереди стоит способ получения, дальше материал и толщина в микрометрах. Для цинка это читается так:

• «Ц» с числом, без приставки — например, «Ц9». У катодного восстановления, то есть у гальваники, своего знака нет. Число — толщина цинка в микрометрах. Буквы после числа — дополнительная обработка цинка, а «/лкп» в конце значит, что сверху пойдёт лакокрасочное покрытие: в стандарте есть пример «Ц9. хр/лкп».
• «Гор.» — горячий цинк. В документации на изделие его ещё записывают фразой «Покрытие горячее цинковое по ГОСТ 9.307» — такой пример даёт сам ГОСТ 9.307-2021 в пункте 4.7.1.
• «Диф.» — диффузионный.
• «ТН.» — газотермическое напыление, та самая металлизация.

У холодного газодинамического напыления своего обозначения нет. Поэтому, если на чертеже стоит «Гор.» или «Ц» с числом, от вас ждут именно этот способ. Заменить его другим — горячий цинк напылением или наоборот — может только тот, кто отвечает за чертёж.

Если стоит просто «цинк» или «оцинковать», способ стоит выяснить у конструктора до заказа: горячее цинкование и напыление требуют от детали разного.

Горячее цинкование: что ванна требует от детали и от покраски сверху

Горячее цинкование описывает ГОСТ 9.307-2021. Он действует с 1 июня 2022 года и заменил ГОСТ 9.307-89: если в ваших документах стоит старый номер, его пора обновить.

Изделие уходит в расплав при 430–460 °C, поэтому стандарт предъявляет к самой детали требования, которых у покраски нет:

• Без карманов, закрытых полостей и воздушных мешков. Расплав, жидкости и газы должны свободно входить и выходить, в закрытых полостях делают дренажные отверстия (п. 4.3.3).
• Технологические отверстия больше толщины металла (п. 4.3.9).
• Между параллельными поверхностями — не меньше 4 мм, иначе возможны непроцинковка и щелевая коррозия (п. 4.3.4).
• Габариты и масса — в размер ванн конкретного оцинковщика (п. 4.3.2).
• Болтовые соединения — в разобранном виде (п. 4.3.6).
• Стенку тоньше 2 мм цинковать не рекомендуется: возможна деформация, и толщину покрытия не гарантировать (п. 4.1.6).
• Резьбу, не защищённую перед ванной, после неё калибрует заказчик — в процесс цинкования это не входит (п. 4.1.5).

Толщина слоя — не меньше 40 мкм (п. 4.5.5), а подробнее её задаёт таблица 2 стандарта, по толщине металла:

Первое число — наименьшее значение при замере в одной точке, второе — наименьшее среднее. Нужную толщину стороны согласуют при заказе (п. 4.1.8).

Для тех, кому нужен цвет, в стандарте есть прямая строка: покрытие горячим цинком «не является декоративным» (п. 4.1.2). Цвет у него — от серебристо-блестящего до матового тёмно-серого, поверхность — гладкая или шероховатая (п. 4.5.1). Нужен RAL — нужна краска сверху.

Порошок по горячему цинку. Американская ассоциация оцинковщиков (American Galvanizers Association) называет такую покраску делом сравнительно простым — если правильно подготовить поверхность. Что для этого нужно, по её рекомендациям:

1. Предупредить оцинковщика, что деталь пойдёт под порошок: тогда он не станет делать после ванны обработку, которая мешает сцеплению. В ГОСТ 9.402-2004 горячеоцинкованный прокат под окрашивание тоже делают без пассивации (п. 4.6), а ГОСТ 9.307-2021 советует оцинковщику беречь такое изделие от белой ржавчины при хранении и перевозке (примечание к п. 4.5.3).
2. Дать краске шероховатость. Свежий горячий цинк гладкий, и зацепиться краске не за что. Обычная струйная очистка мягкий цинк повредит, поэтому обдув делают щадящим — под углом 30–60° к поверхности вместо прямого. Для продуктов коррозии цинка ГОСТ 9.402-2004 называет ту же операцию: струйная очистка со сметанием.
3. Прогреть деталь до покраски. В цинковом слое остаются вода и воздух, и в печи они выходят через свежую краску точками и пузырями. Ассоциация советует прогревать деталь в печи, которая на 30 °C горячее температуры полимеризации порошка, — пока деталь не наберёт температуру печи или минимум час. Производитель порошковых красок в своих рекомендациях тоже советует прогрев и называет причину: при цинковании образуется водород, и выходит он, когда краска полимеризуется.

Что делаем мы. Детали с горячим цинком мы красим. До работы предупреждаем: на цинке краска держится хуже, чем на стали, — адгезия у неё слабее, и есть риск отслоения. Берёмся после подтверждения заказчика. Поверхность готовим одним из двух способов: наносим грунт или слегка обрабатываем пескоструем, чтобы краске было за что держаться. Перед покраской проводим дегазацию — прогрев, который выгоняет газ из покрытия до покраски, а не во время неё, — так же, как после нашего напыления. Гарантию на отслоение в этом случае не даём: риск назван заранее, и заказчик его принял.

Цинк напылением под порошком: почему краска держится и где предел

Цинкование напылением у нас идёт так:

1. Пескоструй. Перед напылением деталь обязательно проходит пескоструйную обработку.
2. Напыление цинка на установке типа «ДИМЕТ».
3. Контроль. Мастер проходит покрытие толщиномером. Нормально нанесённый цинк — светло-серый.
4. Дегазация перед покраской.
5. Покраска — сразу. Чем раньше деталь после цинкования покрасится, тем лучше, и у нас она не ждёт: цинкуем и красим в одном цехе.

Почему краска держится. Краске нужна шероховатость, и напылённый цинк её даёт сам: по данным разработчика оборудования ДИМЕТ, поверхность такого покрытия шероховатая. Горячему цинку её придают отдельным обдувом. Газ из слоя выгоняет дегазация, а деталь не залёживается между цинкованием и покраской.

Случай из цеха. Кенгурятник внедорожника. Отпескоструили, нанесли цинк напылением и покрасили — всё у нас в цехе. Машина ездит с ним по России седьмой год: кенгурятник не ржавеет, краска не откалывается.

И всё это время деталь на ходу.

Сколько прослужит. Обещаем гарантию в договоре — пять лет на напыление с покраской. Видели детали, которые её пережили: кенгурятник седьмой год ездит по России и не ржавеет, ворота стоят больше шести лет. Цифр вроде «20–30 лет» не пишем: испытаний, которые их подтверждают, у нас нет.

Так же — пескоструй, напыление, покраска — сделаны ворота, которые пришли к нам с ржавчиной под старой краской, и борта прицепа, с которых мы сняли гальванику. Эти истории рассказаны в статьях о цене покраски и о техническом задании.

Где предел. Напыление — для штучных деталей и небольших партий; серию в тысячи штук — в ванну горячего цинкования. Разработчик оборудования ДИМЕТ и сам описывает метод как локальную защиту деталей и отдельных участков конструкций. Резьбу напыление кроет плохо: если резьба должна быть под цинком, это обсуждаем до расчёта. Без покраски гарантия на напыление — три года; лестница сроков целиком — в статье о техническом задании.

Цинкогрунт: когда хватает грунта

К напылению цинка цинкогрунт отношения не имеет. Сами мы по умолчанию не грунтуем — только по желанию заказчика. По времени и по деньгам грунт — второй проход через печь; как это сказывается на цене, разобрано в статье о цене покраски.

На гарантию грунт не влияет. Она у нас считается по подготовке: с пескоструем — три года, с грунтом или без.

Так мы и ответили на заявку про «холодное цинкование»: в спецификации стоял цинкосодержащий грунт, и мы предложили пескоструй, порошковый цинкогрунт отдельным проходом через печь и покраску — с гарантией три года, по пескоструйной подготовке.

Как выбирать между цинкогрунтом и напылением:

• Напыление — если краску на детали будут бить: камни из-под колёс, удары, дорога. Цинк под краской металлический и защищает сталь там, где краску сбили. Оно же — когда нужна верхняя ступень гарантии, пять лет, и когда деталь штучная или партия небольшая. Так мы защищаем и стальные диски — штампованные и от грузовиков; подробнее — в статье о порошковой покраске дисков.
• Цинкогрунт — если его прямо требует спецификация («цинкосодержащий грунт под порошковую покраску») или если хватает гарантии по пескострую, трёх лет. Он наносится как порошковая краска и пропекается отдельным прогоном печи.

Что написать в запросе, если деталь нужно защитить цинком

В запросе хватит пяти строк:

1. Что стоит на чертеже. Обозначение покрытия как есть: «Гор.», «Ц9», ссылка на ГОСТ 9.307 или просто «оцинковать». Способа нет — так и напишите. Если деталь уже оцинкована, укажите, каким способом.
2. Будет ли покраска сверху и какой цвет. Код RAL и фактура. Код можно подобрать в нашем каталоге RAL.
3. Что в детали может помешать способу. Резьба, глухие полости и карманы, стенки тоньше 2 мм, зазоры меньше 4 мм. Для ванны это вопрос, выдержит ли её деталь, для напыления — что делать с резьбой.
4. Где деталь будет работать. Улица или помещение, влага, реагенты, камни из-под колёс. От этого зависит, нужна ли верхняя ступень защиты и какой толщины краску класть сверху — о ней отдельная статья.
5. Сколько деталей сейчас и сколько в год. Десяток деталей и серия в тысячи штук — разные способы.

Образец одним абзацем:

Кронштейн, сталь, лист 4 мм, габариты 420 × 180 × 90 мм. На чертеже: «цинковать, окрасить RAL 7024», способ цинкования не указан. Сверху — порошковая краска, матовая. Две резьбы М10, глухих полостей нет. Деталь работает на улице, под брызгами и камнями из-под колёс. Партия 40 шт, в год около 200.

По такому запросу видно, выдержит ли деталь ванну, что делать с резьбой и подходит ли партия под напыление. Считать можно сразу оба слоя — цинк и краску.

Вопросы о цинковании под покраску

Ориентиры цен на напыление цинка — на странице цинкования. Остальные пункты задания разобраны в статье что писать в техническом задании на порошковую покраску, толщина краски поверх цинка — в статье о толщине порошкового покрытия, а почему два подрядчика называют за одну деталь разные суммы — в разборе сколько стоит порошковая покраска.