Цинковые покрытия: гальванические или нет?

В настоящее время в мире ежегодно производится более 13 миллионов тонн цинка – 70 % из руды, остальные 30 % — из возвратного лома. Более половины этого количества идет на цинковые покрытия для защиты стали от коррозии.

Цинк подобно всем металлам при воздействии атмосферы подвергается коррозии. Однако благодаря его способности образовывать плотные, хорошо сцепленные с покрытием продукты коррозии, скорость коррозии цинка значительно ниже, чем у стали – от 10 до 100 раз меньше в зависимости от среды.

Барьерная защита от коррозии

Продукты коррозии цинка образуют на поверхности цинкового покрытия своего рода дополнительное защитное покрытие. Часто это покрытие называют «цинковая патина». Цинковая патина действует как дополнительный барьер между сталью и внешней средой.

Катодная защита от коррозии

В дополнение к естественной барьерной защите покрытием и патиной цинк обеспечивает стали катодную защиту. Известно, что металлы можно выстраивать в гальванические ряды металлов по их электрохимическим потенциалам в различных средах, например, гальванический ряд металлов в соленой среде. Когда два металла соединяются, тот из них, который выше в списке становится анодным и первым корродирует, тем самым защищая металл, который, расположен в гальваническом ряду ниже его. Поэтому цинк является анодным по отношению к стали и «жертвенно» корродирует для защиты стали, на которой он расположен.

Различные цинковые покрытия

Существует несколько методов получения цинковых покрытий (рисунок):

  • напыление;
  • горячее цинкование;
  • окрашивание цинковыми красками;
  • непрерывное горячее цинкование листов;
  • электролитическое цинкование.

cinkovye-pokrytiyaРисунок – Микроструктура различных цинковых покрытий
(Источник: galvanizeit.org)

Цинковые покрытия, полученные различными методами, отличаются по толщине,  микроструктуре, прочности сцепления со сталью, твердости, сопротивлению коррозии, сроку службы, а также стоимости.

Степень цинкования: удельная масса или толщина?

Степень цинкования стали лучше задавать количеством массы цинка на единицу площади покрытия, чем толщиной покрытия. Именно от количества чистого цинка на покрытии зависит химическая, катодная защита стали. Например, наш ГОСТ 9.307 предусматривает контроль минимальной толщины горячего цинкового покрытия магнитным или металлографическим методом, а американский ASTM А 153 – минимальную удельную массу или толщину покрытия. Более ранние редакции стандарта ASTM A 153 дают простое соотношение между удельной массой и толщиной горячего цинкового покрытия: 1 г/м2 соответствует 0,141 мкм средней толщины покрытия. Другими словами, как указано в стандарте (!) – семь толщин покрытия микрометрах приблизительно равны массе покрытия в граммах на квадратный метр.

Что такое вообще гальваническое покрытие?

Все цинковые покрытия в англоязычной литературе объединены одним термином «galvanizing», хотя каждый из них имеет свои особенности. Объединяет их то, что они все цинковые и все защищают сталь «гальванически», то есть обеспечивают ей катодную защиту. «Оцинкованная сталь» по-английски так и будет «galvanized steel». Правда, покрытие из цинковой краски  у американцев все же не принято называть гальваническим (ASTM A 902).

По ГОСТ 9.008-82 термин «гальваническое покрытие» имеет более узкое значение — это «электрохимическое покрытие, полученное катодным восстановлением металла». Согласно этому определению, электрохимическое цинковое покрытие является гальваническим, а горячее цинковое – уже нет. Впрочем, ГОСТ 9.303 применяет и такой термин — «электрохимическое цинкование».

Как по мне, называть все цинковые покрытия — и горячие, и холодные — гальваническими, по их основной функции, вполне логично. Тем более, что для покрытий, получаемых электрическими методами есть запасные названия – электролитические, электрохимические и даже электроосаждаемые.  Так что вопрос «Что такое гальваническое покрытие?» я бы оставил  открытым.