Proiect Zincarea Termica [PDF]

Zitiervorschau

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

Zincarea termica Introducere Zincul este un element chimic care are simbolul Zn, masa atomica de 65,4 cu numarul atomic 30. Zincul este un metal de culoare albastruie spre alb, care devine maleabil in jurul a 100°-150 °C. De asemenea poseda proprietati amfotere, dizolvandu-se atat in acizi cat si in solutii concentrate de hidroxizi alcalini cu formare de zincati. Se obtine din minereuri si din compusi, fiind folosit in aliaje cu alte metale pentru protejarea acestora impotriva oxidarii (ruginirii). In prezent el este reciclat in proportie de 30%, cu sanse sa ajunga la 80%.< • densitatea: 7,13 g/cm³ • punct de topire: 419°C • punct de fierbere: 907°C • densitatea Vickers: cca. 40-100HV Zincul aduce o multitudine de beneficii economice si sociale pentru societate, omul gasind o gama larga de utilizari pentru acest element natural versatil, cu aplicatii in multe industrii. Caracteristicile protectoare ale zincului fata de produsele feroase sunt evidente în special în atmosfere uscate si lipsite de poluanti cum ar fi SO2, CO2, HCl. Din acest motiv, proiectantii si inginerii trebuie sa aleaga acoperirea cu zinc corespunzatoare fiecarei aplicatii în parte, tinand cont de calitatea atmosferei în care va lucra produsul zincat. Datorita rezistentei sale mari la actiunea agentilor atmosferici, precum si a maleabilitatii sale, zincul are multe utilizari in industrie. Se foloseste in industria metalurgica drept element de aliere; in industria chimica, drept reducator si pentru obtinerea oxidului de zinc; in industria electrotehnica, drept catod pentru elementele galvanice. Cele mai mari cantitati de zinc se folosesc pentru protectia anticoroziva a produselor din otel si fonta, asigurand o buna rezistenta prin dublul sau efect protector (fizic si chimic). Zincul ca si plumbul, in diferite combinatii chimice si aliaje sub forma de pigmenti, este utilizat in constructii pentru vopsire, iar sub alte forme, in industria textila, in lucrarile tipografice, in medicina etc. Combinatile zincului cu cea mai larga utilizare industriala sunt: oxidul de zinc, sulfatul de zinc, ferocianura de zinc, galatul de zinc, stearatul de zinc, sulfura de zinc, tetraoxicromatul de zinc. Zincul mai are utilizari si sub forma unor compusi organici, ca dimetil-zincul si dietil-zincul.

Zincul - Proprietati chimice Zincul se dizolva bine în acizi si alcalii, iar încalzit la rosu descompune energic vaporii de apa. Oxizii unor metale (Cd, Pb, Cu, Ni) sunt redusi de zinc. Pana la temperaturi de 600 grade C dizolva hidrogenul, atat în stare solida, cat si dupa trecerea în stare lichida. Zincul în atmosfera uscata nu se oxideaza, pastrandu-si suprafata stralucitoare mult timp; numai la temperaturi peste 150 grade C începe sa se formeze în mod vizibil oxidul de zinc. În oxigen perfect uscat oxidarea metalului are loc foarte lent, chiar la 400 grade C, însa, trecut în stare lichida se oxideaza repede si se acopera la suprafata cu o crusta de culoare cenusie. Pelicula de la suprafata baii metalice este formata dintr-un amestec de oxid de zinc cu particule de zinc metalic (explicandu-se în acest mod culoarea sa cenusie). S-a emis, de asemenea, ipoteza ca aceasta crusta ar fi un suboxid de zinc, ZnO, dar nu exista dovezi convingatoare în acest sens. Prezenta unor fondanti, a SO, a vaporilor de HCl sau de acizi organici, în atmosfera agregatului de elaborare accelereaza aparitia peliculei, iar amoniacul si bioxidul de carbon au o actiune inversa. 1

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

Pentru a asigura protectie anticoroziva profilelor, confectiilor metalice, subansamblelor, procesul de prevenire a coroziunii prin zincare este foarte important. Zincul este cel de al 25-lea dintre cele mai comune elemente naturale ale scoartei terestre si o inerenta parte a mediului nostru inconjurator. Zincul nu este prezent doar in roci si sol; el este, de asemenea, prezent in aer, apa si biosfera. Zincul este un element esential pentru toate vietuitoarele de la om pina la cele mai mici microorganisme. Albul de zinc folosit in prezent ca pigment a fost cunoscut inca din antichitate, de catre greci, care l-au folosit si ca medicament. Culoarea albului de zinc, in lipsa impuritatilor de cadmiu si plumb, este alba, la incalzire trece in galben, iar la racire devine din nou alba. Prezenta impuritatilor de sulfura de cadmiu produce nuanta galbuie, iar sulfura de plumb, nuante gri-albastrui spre gri inchis. Datorita prezentei oxidului de zinc, in cazul liantilor cu indice de aciditate prea ridicat rezulta ingrosari si gelifieri. Datorita acestei acitivitati, in unele tipuri de vopsele albul de zinc se introduce cu rol de antidepozant. Caracterul bazic al albului de zinc se dovedeste prin formarea sapunurilor cu acizi grasi. Acest caracter se valorifica si in compozitia nitroemailurilor. Zincul - Elemente insotitoare Cele mai frecvente elemente în zincul industrial sunt: staniul, plumbul, fierul, cadmiul, magneziul, cuprul, arseniul, stibiul etc. Staniul formeaza cu zincul un eutectic usor fuzibil, care se separa la limitele grauntilor si provoaca aparitia fisurilor la prelucrarea plastica la cald a metalului. De aceea, zincul destinat pentru laminare nu trebuie sa contina mai mult de 0,002% Sn. Plumbul are o influenta redusa asupra caracteristicilor mecanice, dar mareste solubilitatea metalului în acizi. De aceea, în aliajele de zinc destinate industriei poligrafice se introduce plumb, pana la 1%, pentru a usura dizolvarea în acizi, la obtinerea cliseelor zincografice. Fierul mareste duritatea, dar scade puternic plasticitatea. Zincul care contine numai miimi de procente de fier recristalizeaza la temperatura camerei, în cazul în care continutul de fier ajunge la 0,01%, recristalizarea se produce la temperaturi mai mari de 100 grade C. Acest element provocand întarzierea recristalizarii, contribuie la obtinerea unor table ecruisate. La un continut de 0,2% Fe, metalul devine atat de fragil, încat prelucrarea sa prin deformare plastica este aproape imposibila. Cadmiul, desi formeaza cu zincul un eutectic usor fuzibil, la 266 grade C, influenteaza în mica masura proprietatile de plasticitate, întrucat solubilitatea sa în zinc, în stare solida, este de 2%. Magneziul produce durificarea si fragilitatea zincului, datorita formarii de faze intermetalice dure. Prezenta simultana în zinc a elementelor Pb, Sn si Cd provoaca o reducere brusca a rezistentei la coroziune. Cea mai mare cantitate de zinc este folosita la obtinerea alamelor. De asemenea este utilizat în diferite domenii ale tehnici, în special în industria constructoare de masini, galvanotehnie, metalurgia aurului si plumbului. În afara folosirii în stare metalica, zincul este întrebuintat adesea în industria vopselelor, a cauciucului, în ceramica si în industria matasii artificiale, sub forma de oxid si saruri ale diferitilor acizi. În ultimul timp, clorura de zinc (ZnCl ) a capatat o mare întrebuintare la rafinarea aliajelor metalelor neferoase.

ZINCAREA Zincarea este una din metodele de protectie anticoroziva pentru o gama larga de intrebuintari si domenii de activitate. Cu acest tip de tehnologie pot fi zincate toate confectiile metalice care stau in aer liber si necesita protectie pe timp indelungat – antene de telecomunicatii, stalpi metalici exteriori, garduri, parapeti de drumuri, tubulaturi navale. Zincarea propriu-zisa se realizeaza prin imersarea metalului in baia de zinc topit si mentinerea lui la o temperatura constanta de 430 - 455°C. Datorita faptului ca piesele 2

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

sunt introduse in baie sustinute pe un dispozitiv (suport), fiind mentinute intr-o pozitie fixa pe toata perioada zincarii, procedeul se mai numeste si zincare statica. Cea mai importanta aplicatie este protejarea otelului impotriva coroziunii prin zincare termica. Otelul este unul dintre materialele cele mai utilizate pe scara larga de pe planeta, si multumita zincului, durabilitatea lui poate fi prelungita. Atat otelul cat si zincul sunt 100% reciclabile. Combinatia de zinc - otel aduce avantaje economice semnificative in ceea ce priveste costurile ciclului de viata. Multi designeri opteaza pentru otelul zincat in multe aplicatii traditionale si noi, de la constructii la automobile. Zincul, este complet reciclabil, in prezent aproximativ 70% din zincul produs provine din minereuri si 30% din reciclare sau din zincul secundar. Nivelul de reciclare este in crestere fiind in pas cu progresele inregistrate in productia de zinc si tehnologiile de reciclare ale zincului. In general pentru realizarea procesului de zincare sunt necesare urmatoarele componente: bazin zincare, bazin decapare, bazin decapare lenta, bazin degresare si bazin spalare.

ZINCAREA TERMICA Zincarea termica este operatia propriu-zisa prin care metalul de baza (fonta sau otelul) se acopera cu un strat de zinc metalic pentru ai mari rezistenta la coroziune. Piesele de zincat se aseaza pe dispozitive in baia de zincare si constituie catodul. Zincul metalic din anozi trece in solutie sub forma de cationi de zinc Zn 2+ si migreaza catre catod (piesa) unde se depune sub forma de zinc metalic. Anozii pot fi placi de zinc sau bucati de zinc asezate in cosuri de titan. Solutia se agita prin barbotare de aer si se filtreaza continuu. Parametri: T=15-300C; Timp= 30-40 min disp; 1,5-2 ore tamburi;U=1,5-5 V; I=0,51A/dmp disp, 1,5-2 A/dm2 tambur; pH=5,2-5,8. Procesul tehnologic de zincare termica cuprinde urmatoarele operatii: pregatirea suprafetelor inainte de zincare (degresare, spalare, decapare, spalare, fluxare, uscare), zincarea propriu-zisa, finisarea. Adesea termenul de zincare termica este inlocuit impropriu cu cel de galvanizare, care se refera la procedeul de protectie electrochimica a otelului. Pe langa aceasta metoda, mai exista si alte doua variante: Electro-galvanizarea si Metalizarea. Procesul de zincare termica reprezinta o difuzie treptata a zincului lichid in structura de suprafata a otelului, formand un invelis de protectie, caracterizat prin rezistenta mare la coroziune si la abraziune. In prezenta umiditatii, reactia electrochimica prezenta la granita dintre fier si zinc, datorita potentialului electrochimic pozitiv superior al fierului fata de zinc, duce la o protectie anticoroziva, prin dizolvarea treptata a metalului de protectie. Se stie ca stratul de zinc este compus din substraturile: eta, zeta, delta, gama, alfa, care au duritati diferite si care sunt atacate succesiv de coroziune. Stratul eta fiind primul, este atacat in urmatoarele ore ce au trecut dupa procesul de zincare termica. Produsii rezultati din coroziune sunt invizibili la inceput, dar cu trecerea timpului ei devin evidenti deoarece sunt de culoarea alba, sunt solubili si incep sa fie spalati de ploaie. Procesul de zincare termica Prima etapa din cadrul procesului de zincare termica este pregatirea suprafetei pieselor. In aceasta etapa are loc pregatirea mecanica a structurii din otel in vederea zincarii si consta in mare din: • curatarea piesei (de bavuri, a sudurilor in cazul in care n-a fost facuta, de pamand acolo unde este cazul, etc) • realizarea de gauri corespunzatoare, necesare patrunderii solutiilor chimice si a zincului topit prin toate suprafetele deschise si inchise. 3

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

prinderea pe dispozitive speciale a pieselor in vederea zincarii termice. În această etapă, în baia de zinc sunt introduse lingouri de zinc cu puritate foarte mare (99,8 %). Pentru purificarea zincului se foloseste Deoxidizer HDG (un produs pe bază de amidon). Acest produs va fi utilizat şi pentru curăţarea drojdiei ce se acumulează pe fundul băii de zincare. Piesele din oţel tratate, sunt coborâte încet într-o baie cu zinc topit. Pentru piesele foarte lungi, care nu încap în baie, se va aplica cufundarea dublă, pentru a acoperi întreaga suprafaţă. Oţelul reacţionează cu zincul pentru a forma un strat de acoperire care constă dintr-o serie de straturi de aliaj zinc-fier, cu stratul ultim acoperitor format din zinc pur, atunci când piesele sunt extrase din baie. Perioada de imersie variază, de la câteva minute, pentru piesele relativ uşoare din oţel, până la 30 de minute pentru piesele structurale cele mai grele. Baia, care conţine o căptuşeală de furnal, este instalată într-o groapă, sau la nivelul podelei, cu platforme de acces. Baia de zincare este în mod normal încălzită din exterior, în mod obişnuit cu arzătoare pe bază de gaz sau combustibil lichid. Acolo unde din punct de vedere economic este convenabil, sunt utilizate încălzitoare electrice, de obicei cu radiaţii de pe părţile laterale sau partea superioară, şi, ocazional, prin inducţie sau rezistenţă. Baia de zinc mai conţine de obicei şi cantităţi foarte mici de alte metale, care sunt fie impurităţi rezultate de la zincul introdus, fie sunt adăugate ca elemente de aliere. Acolo unde sunt utilizate căzile din oţel, este foarte important ca materialul de fabricaţie (oţel tipic, cu conţinut scăzut de carbon, cu adaos minim de elemente reactive, cum ar fi siliconul) să fie ales în mod corect, astfel încât să reducă efectul atacului cu zinc, şi să fie fabricat astfel încât să reziste tensiunilor generate pe timpul încălzirii până la temperatura de operare. Pot fi obţinute căzi din oţel cu armătura interioară care să reziste atacului zincului, însă sunt semnificativ mai scumpe. Un număr mic de instalaţii execută “galvanizarea la temperaturi înalte” folosind căzi cu căptuşeală refractară, care permit băii de zinc să funcţioneze la temperaturi mai înalte, de obicei de aprox. 530°C. Reacţiile care au loc în cada de zincare determină emisia de fum care ia naştere în timpul cufundării la cald, de aceea căzile de galvanizare sunt în general amplasate într-o anexă ventilată. In mod obişnuit, aerul extras este curăţat prin filtre cu sac, iar praful precipitat este transportat în exterior pentru recuperarea subsţantelor valoroase. În unele cazuri, praful precipitat este trimis pentru eliminare în locuri special destinate. Reacţiile zincului cu oţelul, fie din piesele fabricate care sunt galvanizate, sau de la cada însăşi, conduc la formarea în baie a aliajului zinc-fier, cunoscut ca zinc dur sau ca zgură. Zgura poate adera la pereţii băii, însă cel mai adesea la fundul băii, de unde este scoasă periodic cu o racletă cu cupă. Zgura în exces poate sa interfere cu galvanizarea şi poate cauza supraîncălzirea căzii. Materialul recuperat este returnat în industria recuperatoare de zinc, pentru recuperarea conţinutului de zinc, sau în industria chimică a zincului, pentru producerea oxidului de zinc. Cenuşa de zinc este formată la suprafaţa băii de zinc, datorită reacţiilor zincului cu oxigenul din aer şi cu agenţii de flux. Materialul oxidat este îndepărtat şi este reutilizat direct în instalaţie sau returnat în industria secundară a zincului, pentru recuperare. •

Procedeul chimic 1. Degresarea - In aceasta etapa are loc curatarea pieselor de eventuale pete de ulei sau de alte contaminari organice. 2. Spalarea dubla (apa calda, apa rece) 3. Decaparea - Prin aceasta operatie are loc indepartarea ruginii depuse pe piesele din otel prin imersarea lor in bai ce contin solutii de decapare pe baza de HCl. Băile de decapare sunt preparate cu HCl diluat, iar în unele cazuri sunt adăugaţi inhibitori de decapare. Consumul mediu de acid este de aprox 20 Kg/ to de produs, însă este afectat de calitatea oţelului introdus: 4

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

rate de consum foarte scăzut (de ex. < 10 Kg/to) pot fi obţinute pentru piese curate; • rate de consum înalte (de până la 40 Kg/to) sunt obţinute pentru piese ruginite. Băile de decapare funcţionează în mod obişnuit la temperaturi ambientale, deci nu este necesară energie pentru încălzire. În cazul pretratamentului de decapare inclus, temperatura soluţiei poate să fie de până la aprox. 40°C, situaţie în care băile trebuie să fie încălzite. Un alt consum de energie rezultat din procesele de decapare este generat de funcţionarea echipamentului auxiliar, cum ar fi pompele şi macaralele, deşi acest lucru poate fi considerat neglijabil. 4. Spalarea dubla (apa rece) - Reprezinta procesul de indepartarea a solutiei de HCl depusa pe piese, in procesul de decapare. 5. Tratarea cu fondant (fluxarea) - Consta in imersarea pieselor intr-o solutie de Zn si sare de amoniu in scopul de a proteja piesele impotriva oxidarii pana la momentul imersarii in Zn, dar si de a creste aderenta la suprafata pieselor a zincului topit.Scopul fluxării este să permită zincului lichid să “ude” suprafaţa oţelului, condiţie esenţială pentru reacţia de galvanizare. Procesul se realizează cu soluţii cu conţinut de clorură de amoniu, pentru a favoriza şi o decapare suplimentară în timpul procesului de zincare termică. La temperaturi de peste 2000C, clorura de amoniu se descompune în NH3 şi HCl, din care rezultă un efect adiţional de decapare. Fluxarea se poate realiza în două modalităţi: uscat şi umed. În fluxarea uscată, oţelul este imersat în baia de fluxare, o soluţie apoasă de clorură de Zn şi clorură de amoniu menţinută, de obicei, la 40-800C. Este posibilă şi fluxarea la rece, dar se reduce potenţialul de uscare în aer după îndepărtarea produsului din baia de fluxare. Valoarea pH-ului băii de fluxare este de obicei menţinută la aprox. 4,5, pentru a permite precipitarea ionilor de Fe, dar pH-ul băii poate varia în domeniul 1-5. Concentraţia totală de sare de fluxare (suma clorurii de Zn şi a clorurii de amoniu) şi raportul clorură de Zn/clorură de amoniu sunt amândouă foarte importante. Într-o soluţie tipică de fluxare, clorura de amoniu reprezintă adesea 40-60 % din sarea de fluxare totală. Clorura de amoniu asigură o uscare rapidă şi o îndepărtare bună a oxizilor de fier de pe suprafaţa articolelor, dar cauzează mult fum, cenuşă şi zgură în timpul procesului de acoperire. Când pretratarea pieselor este insuficientă, atunci este necesară mai multă clorură de amoniu. Clorura de Zn previne oxidarea suprafeţelor pieselor de lucru. Aceasta are o importanţă particulară când timpul de uscare este lung. Atât concentraţia optimă de fluxare cât şi compoziţia acestuia trebuiesc reglate în funcţie de circumstanţele particulare. Conţinutul de Fe în baia de fondant este foarte important pentru controlul procesului, pentru economie şi protecţia mediului. O concentraţie mare în baia de fluxare (ca rezultat al antrenării acestuia din baia de decapare) va influenţa calitatea acoperirii cu Zn. Transferul de Fe din baia de fondant în baia cu Zn va genera zgură şi, de asemenea, va influenţa grosimea finală a stratului de Zn. După retragerea piesei de lucru din baia de fluxare o cantitate de apă din fluidul fondant aderent se evaporă. Rata de evaporare depinde de temperatura băii de fluxare şi, dacă baia este caldă, de viteza cu care se scot piesele din baie (o scoatere lentă va genera o evaporare mare). O uscare suplimentară poate fi obţinută prin uscare descentralizată, cu ajutorul unor echipamente speciale. Fluxarea umedă este utilizată pentru un număr mic de piese de galvanizat, în special cele cu cerinţe de fondare deosebite. În acest proces, agenţii de fluxare curg ca un strat de sare topită pe suprafaţa băii de galvanizare. Piesele de oţel sunt trecute prin stratul de fondant şi apoi intră în baia de Zn. Stratul de sare topită este îndepărtat de pe suprafaţă cu o racletă (curăţitor) pentru a permite pieselor de oţel să fie retrase din baia de galvanizare fără a mai intra în contact cu fondantul. •

5

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

6. Uscarea si preincalzirea - Pentru a reduce timpul la imersarea in zinc a pieselor, dar si pentru a imbunatati procesul de reactie, acestea sunt trecute printr-un cuptor pentru a fi uscate si incalzite inainte de a intra in baia de zinc topit. Substante chimice utilizate in procesul de zincare termica Substanţele chimice ce vor fi utilizate în cadrul proceselor tehnologice, pentru prepararea soluţiilor din băi vor consta in: • pentru baia de decapare:  acid clorhidric 35 % cu densitatea de 210 Be;  produs chimic Rodine HDG Mix; • pentru baia de fluxare:  produs chimic Granodine HDG 2L, care conţine ZnCl2 şi NH4Cl (580 kg/ m3 soluţie);  produs chimic P3 Tensopon HDG 35; • pentru baia de zinc topit:  lingouri de zinc de puritate 99,8 %;  produs chimic Deoxidizer HDG; Pe lângă cele de mai sus, sunt utilizate si alte substanţe chimice, in procesul de epurarea al apei uzate, în instalaţia proprie de epurare (Ca(OH)2, H2SO4, FeCl3, răşini, polielectrolit), precum şi pentru epurarea gazelor prin sistemul de ventilaţie (NaOH). Consumul de substanţe chimice depinde de tipologia pieselor ce trebuie prelucrate (raportul suprafaţă/greutate, starea suprafeţei, gradul de oxidare şi gresare, etc.) Caracteristici fizice Aliajul de zinc depus prin zincare termica, protejeaza suprafata pieselor atat prin bariera ce se formeaza intre otel si mediu cat si prin realizarea unei protectii catodice (zincul avand potentialul electrochimic mult mai mic decat al fierului, devine anod in timp ce fierul devine catod). Se stie ca stratul de zinc este compus din substraturile: eta, zeta, delta, gama, alfa, care au duritati diferite si care sunt atacate succesiv de coroziune. Stratul eta fiind primul, este atacat in urmatoarele ore ce au trecut dupa procesul de zincare termica. Produsii rezultati din coroziune sunt invizibili la inceput, dar cu trecerea timpului ei devin evideti deoarece sunt de culoarea alba, sunt solubili si incep sa fie spalati de ploaie. Coroziunea trece cu timpul la straturile urmatoare, viteza cu care sunt atacate depinzand de o multitudine de factori cum ar fi, frecventa expunerii si durata ei, gradul de umezeala, viteza si directia vantului, praful, soarele, gradul de poluare al mediului in care se gaseste piesa respectiva. De exemplu se stie ca bioxidul de sulf favorizeaza puternic corodarea zincului, motiv pentru care in lunile de iarna intensitatea coroziunii este maxima, deoarece combustibilii folositi la incalzire degaja cantitati mari de bioxid de sulf. ADERENTA Spre deosebire de majoritatea depunerilor, care au legaturi de natura mecanica sau chimica cu otelul (cum sunt straturile de nichel, crom, staniu, alame, etc.), acoperirile obtinute prin zincare termica au legaturi de natura metalurgica (aliere) cu substratul, ceea ce le face foarte aderente; astfel se evita aparitia exfolierea sau fisurarea straturilor cu ocazia manipularii in timpul transportului, depozitarii si montajului produselor. DURITATEA Stratul exterior de zinc (faza η) este relativ moale si absoarbe in mare parte socul mecanic intr-un eventual impact intervenit pe parcursul manipularii. Straturile aliate de sub acesta (fazele ζ, δ, γ) sunt insa mult mai dure, uneori chiar mai dure decat substratul in sine. Aceste straturi de aliaj sunt de 4-6 ori mai rezistente la uzura decat zincul pur. Rezistenta la uzura a acoperirilor de zinc este mai mare decat a vopselelor, pentru aceeasi grosime, deci pot fi folosite cu succes la piesele supuse la uzare prin abraziune (scari, placi de podea, conveioare, rafturi etc.).

6

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

AVANTAJELE ZINCĂRII TERMICE 1. Zincarea termică este folosită de peste 150 de ani, bazele teoretice fiind puse de chimistul PJ Malouin la 1742, timp în care nu au fost aduse modificări importante ale tehnologiei, fapt a permis să fie efectuate în condiţii tehnice stabile, numeroase observaţii şi cercetări cu privire la calitatea şi durata de viaţă a stratului de zinc depus pe oţel. Este cel mai vechi procedeu de protecţie anticorozivă. 2. Asigură cel mai lung ciclu de viaţă pentru o protecţie anticoroziv aplicată la oţel, comparativ cu restul procedeelor. Stratul protector ce rezultă după zincarea termică, rezistă 70 de ani în mediu rural şi între 20-30 de ani în mediu urban, în raport cu gradul de poluare. 3. Viteză de corodare redusă. În contact cu aerul, stratul protector de zinc este corodat cu o viteză de 0,1-7 m/an în funcţie de agresivitatea mediului, în timp ce oţelul neprotejat poate sa ajungă la o viteza de corodare de cca 1,5 -200 m/an. Durata de viaţă a unui strat de zinc este între 40 si 100 de ani. În contact cu atmosfera nepoluantă, la o umiditate de cca. 70%, zincul se corodează cu o viteză redusă 4. Reliabilitatea (Fidelitatea), conform ISO 1461, reprezintă probabilitatea ca un dispozitiv sau proces să funcţioneze corect pe o perioadă de timp specificată şi în condiţii prestabilite (altfel spus: ceea ce funcţionează în laborator să fie valabil şi în lumea reală). Calitatea cerinţelor şi a procedurilor luate în considerare la evaluarea reliabilităţii în domeniul zincării termice, sunt cuprinse în standardele: EN ISO 1461 şi EN ISO 14713. Exemplu: Utilizând metodele statistice, se poate estima reliabilitatea factorilor ce influenţează stratul de acoperire în raport cu factorii ce afectează calitatea stratului. În cazul stratulului de vopsea, aceşti factori sunt: -starea iniţială a suprafeţei oţelului (rugină, contaminări diverse); -prepararea suprafeţei (echipamentul de sablare, experienţa vopsitorului, accesul, design-ul); -condiţiile meteo (umed, uscat, punct de rouă); -mijloacele folosite (echipamentul, experienţa operatorului, calitatea vopselei şi a amestecului); -întărirea vopselei depinde de umiditate, temperatură şi timp; -manipularea (gradul de uscare a stratului de vopsea, mijloacele şi metodele folosite, conservarea); În cazul zincării termice, stratul obţinut poate fi influenţat de: pre-tratamentul chimic, de reacţiile metalurgice dintre oţel şi zinc în procesul de zincare, dar într-o măsură mai mică de operatorul uman. Din cele de mai sus rezultă că reliabilitatea stratului de protecţie rezultat din procesul de zincare, este superioară celei ce corespunde vopsirii, aceasta din urmă depinzând de mult mai mulţi factori subiectivi. 5. Dependabilitatea, este proprietatea unui sistem de a integra atribute cum ar fi reliabilitatea, disponibilitatea, siguranţa, securitatea, capacitatea de supravieţuire şi mentenabilitatea. Uşoara inspectare şi dependabilitatea sunt însuşiri importante ale stratului de zinc depus în procesul de zincare termică. 6. Predictibilitatea, durabilitatea stratului de zinc depus în procesul de zincare termică, este determinată de gradul de coroziune al Zn în mediul specific, cât şi de grosimea stratului. În general procesul de corodare al Zn are loc uniform, astfel că stratul depus prin zincare termică este predictibil în mai toate cazurile în care se respectă tehnologia. 7. Cerinţe reduse privind mentenanţa / Costuri reduse pe termen lung - Chiar dacă serviciul de zincare presupune costuri mai mari iniţial, pe termen lung acest sistem de protecţie este mai avantajoas comparativ cu alte procedee, deoarece stratul de zinc depus are o viaţă lungă, iar costurile necesare cu întreţinerea (mentenanţa) sunt reduse.

7

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

În cazul altor procedee de protecţie costurile cu mentenaţa sunt mult mai mari, mai ales în situaţia în care structurile se găsesc la distanţe mari faţă de furnizorul de servicii. 8. Durabilitatea stratului, este superioară altor sisteme de protejare, deoarece stratul de Zn depus printr-un procedeu metalurgic, asigură o rezistenţă mecanică mare în transport, montaj, depozitare şi service. 9. Protecţia automată a zonelor deteriorate (de dimensiuni mici) Suprafaţa zincată furnizează o protecţie catodică (de sacrificiu a Zn, prin realizarea unui cuplu electrochimic între Zn şi Fe) zonelor de dimensiuni mici care au fost deteriorate din diverse motive. Această protecţie suplimentară nu mai face necesară intervenţia ulterioară a omului pentru corecţii. 10. Protecţia totală. Toate părţile componente ale unui reper, inclusiv cele ascunse pot fi protejate cu multă uşurinţă şi uniform spre deosebire de alte procedee. 11. Inspectarea uşoară. Calitatea suprafeţelor zincate poate fi verificată uşor cu ochiul liber în timp ce grosimea stratului poate fi măsurată prin procedee nedistructive. 12. Asigură un montaj rapit. Piesele zincate pot intra direct în procesul de montare fără să mai necesite corecţii sau inspecţii sub spectul suprafeţelor. După montare structura poate fi utilizată imediat spre deosebire de alte situaţii în care după asamblarea componentelor, mai sunt necesare corecţii ale suprafeţelor (cazul vopsirii). 13. Întregul proces de protecţie durează doar câteva minute, spre deosebire de vopsirea în trei straturi care poate să dureze şi 2-3 zile. 14.Nu necesită o pregătire prealabilă a suprafeţelor ca în cazul altor procedee. 15. Stratul de zinc nu este inflamabil în caz de incendiu, ca la vopsire. 16. Există un singur standard SR EN ISO 1461:2009 - Acoperiri prin zincare termică ale fierului şi oţelului specificaţii şi metode de testare. 17. Nu conţine solvenţi (substanţe volatile) daunători sănătăţii ca în cazul vopsirii sau revopsirii libere. 18. Costul manoperei reprezintă 30% din total costuri, comparativ cu vopsirea care ajunge la 60% din total costuri protecţie (dacă se include si pregătirea suprafeţei). 19. Zincarea termică reprezintă principala sursă de recirculare a zincului (cca 27%), prin reciclarea oţelului zincat dar şi prin recuperarea Zn din deşerile rezultate din procesul de zincare (drojdia de zinc, cenuşa de zinc şi zgura de la fluxare). 20. Rezistenţa la vibraţii Zincarea termică faţă de alte protecţii cum ar fi vopsirea sau zincarea electrochimică, are o mare rezistentă la vibraţii, fapt confirmat de studiile făcute de compania 3M. Şi din acest motiv este recomandată în sectorul auto, în industrie, şi în construcţii. 21. Zincarea termică este mai economică comparativ cu alte tehnologii, în special faţă de vopsire. 22. Produsele zincate termic sunt reciclabile. Oţelul zincat poate fi reciclat în cuptoare electrice (EAF), unde zincul ce se volatilizează este colectat. 23. Protecţia prin zincare termică, afectează mai puţin mediul, comparativ cu vopsirea.

8

Proiect: „Zincarea termica a obiectelor metalice”

BIBLIOGRAFIE Ernest Grünwald, Liana Muresan, Horatiu Vermesan, George Vermesan, Ana Culic , TRATAT DE GALVANOTEHNICA , Editura Casa Cartii de Stiinta, Cluj-Napoca, 2005. Zincarea termică - Vasile Enache , Editura ETNOUS, 2009. Revista de Coroziune şi Protecţia Anticorozivă

9