Różnice między cynkowaniem ogniowym a galwanicznym

Podatność stali na korozję to istotny problem w niemal każdej gałęzi przemysłu. Jedną z najlepszych metod walki z korozją jest cynkowanie, czyli nanoszenie warstwy cynku na powierzchnię stali. Spośród dostępnych technik nakładania cynku na elementy stalowe, największą popularnością cieszą się cynkowanie ogniowe (zanurzeniowe) oraz galwaniczne (elektrolityczne).

Cynkowanie ogniowe i galwaniczne to skuteczne i ekologiczne technologie ochrony stali przed rdzą. Obie metody polegają na zanurzeniu elementu stalowego w odpowiednio przygotowanej kąpieli, jednak różnią się zasadniczo pod względem procesu technologicznego, właściwości uzyskiwanej powłoki oraz zastosowań.

Na czym polega cynkowanie ogniowe?

Cynkowanie ogniowe to proces polegający na zanurzeniu wcześniej oczyszczonego elementu stalowego w wannie ze stopionym cynkiem o temperaturze ok. 450°C. Podczas zanurzenia w kąpieli dochodzi do fizykochemicznej reakcji pomiędzy cynkiem a żelazem. W efekcie na powierzchni stali tworzy się gruba i trwała powłoka składająca się z kilku warstw stopu, która jest ściśle związana z podłożem. Płaszcz ochronny z ocynku ogniowego charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję i uszkodzenia mechaniczne.

Co to jest cynkowanie galwaniczne (elektrolityczne)?

Cynkowanie galwaniczne odbywa się w specjalnych wannach wypełnionych wodnym roztworem elektrolitu, który zawiera jony cynku. Stalowy element zanurzony w elektrolicie pełni w tym procesie rolę katody. Po przyłożeniu prądu stałego atomy cynku na anodzie (biegun dodatni) przenikają do roztworu w postaci jonów i przemieszczają się w kierunku katody (biegun ujemny), na której finalnie tworzą jednolitą powłokę ochronną. Innymi słowy, jony cynku obecne w elektrolicie osadzają się (redukują) na powierzchni stali pod wpływem prądu.

Cynkowanie ogniowe a galwaniczne – porównanie

Proces technologiczny

• Jakość powłoki z ocynku ogniowego w dużym stopniu zależy od prawidłowego przygotowania konstrukcji do procesu cynkowania. Pracę najlepiej rozpocząć już na etapie projektu. Należy unikać wnęk i wąskich szczelin utrudniających przepływ cynku. W przypadku profili zamkniętych trzeba wykonać otwory odpowietrzające. Warto również zadbać o wybór optymalnego gatunku stali. Jeżeli chodzi o sam proces cynkowania ogniowego, to jest on dość zaawansowany i składa się z kilku etapów. Wymaga starannego oczyszczenia powierzchni stali poprzez odtłuszczanie, trawienie i topnikowanie. Po zakończeniu tego etapu elementy są zanurzane w ciekłym cynku o temperaturze ok. 450°C. W wyniku dyfuzji atomów cynku z zewnętrzną warstwą stali powstaje gruba i solidna powłoka antykorozyjna.
• Cynkowanie galwaniczne posiada zdecydowanie mniejsze wymagania projektowe. Ostre krawędzie i narożniki nie stanowią większego problemu, ale konstrukcja wciąż musi posiadać otwory technologiczne. Skład chemiczny stali nie ma zasadniczego wpływu na jakość powłoki, niemniej nadal konieczne jest dokładne oczyszczenie powierzchni detalu z różnego rodzaju zanieczyszczeń, takich jak tłuszcze, smary i tlenki poprzez odtłuszczanie, trawienie i płukanie. Proces galwanizacji przebiega w temperaturze pokojowej i polega na zanurzeniu elementu w roztworze zawierającym sole cynku. Po doprowadzeniu prądu do układu dodatnie jony cynku przylegają do stali (katody) na skutek elektrolizy, tworząc jednolitą i cienką powłokę ochronną.

Odporność na korozję i wygląd powłoki

• Wynikiem cynkowania ogniowego jest gruba (35-250 mikrometrów) powłoka trwale związana z podłożem, która składa się z kilku warstw stopu żelazo-cynk oraz zewnętrznej warstwy czystego cynku. Ocynk ogniowy odznacza się matową powierzchnią ze srebrzystym akcentem, pokrytą zwykle charakterystycznym wzorem krystalizacji (tzw. kwiat cynkowy). Powłoka zapewnia skuteczną ochronę przed korozją nawet w bardzo agresywnych środowiskach i jest odporna na ścieranie oraz uszkodzenia mechaniczne.
• Powłoka galwaniczna oferuje znacznie słabszą odporność na korozję a jej stosowanie nie jest zalecane w przypadku elementów narażonych na działanie ekstremalnych warunków pogodowych. Składa się wyłącznie z czystego cynku i jest dość cienka (do 25 µm), ale osadza się równomiernie na całej powierzchni stali, a jej grubość można precyzyjnie kontrolować. Powłoka posiada gładką i błyszczącą powierzchnię o wysokich walorach dekoracyjnych.

Zastosowanie przemysłowe

• Cynkowanie ogniowe znajduje zastosowanie w praktycznie każdej dziedzinie przemysłu i jest wykorzystywane do zabezpieczania elementów konstrukcyjnych, blach, rur, zbiorników, elementów maszyn rolniczych oraz szeroko-pojętej infrastruktury zewnętrznej. Metoda sprawdza się wszędzie tam, gdzie stal jest narażona na bezpośrednie działanie agresywnych czynników zewnętrznych.
• Cynkowanie galwaniczne jest najczęściej stosowane do ochrony drobnych elementów złącznych (śruby, nakrętki), podzespołów elektronicznych, części samochodowych, okuć meblowych oraz ozdobników. Ze względu na wysokie walory estetyczne i cienką powłokę, ocynk galwaniczny jest optymalnym rozwiązaniem wszędzie tam, gdzie liczy się precyzja, atrakcyjny wygląd, a zagrożenie ze strony ekstremalnych warunków korozyjnych nie występuje.

Które zabezpieczenie antykorozyjne wybrać?

Cynkowanie ogniowe i galwaniczne to dwa bardzo różne od siebie procesy, z których każdy ma swoje wady i zalety. Wybór odpowiedniej metody zależy od rodzaju elementu, oczekiwanej trwałości a przede wszystkim warunków, w jakich będzie on eksploatowany.

Ocynk ogniowy sprawdza się najlepiej w przypadku konstrukcji narażonych na ciągły kontakt ze szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi. Gruba i wytrzymała powłoka skutecznie zabezpiecza stal przed korozją, co znacznie wydłuża żywotność konstrukcji stalowych. Jednakże aby osiągnąć optymalne parametry, konieczne jest spełnienie kilku warunków, takich jak właściwy skład chemiczny stali, przemyślany projekt elementu oraz jego odpowiednie przygotowanie do procesu, np. poprzez wykonanie otworów technologicznych oraz ścięć.

Cynkowanie galwaniczne pozwala uzyskać precyzyjne, gładkie i estetyczne powłoki, które świetnie spełniają swoją rolę w umiarkowanych warunkach środowiskowych. Zalecenia odnośnie projektu oraz gatunku stali są mniej restrykcyjne i nie zachodzi ryzyko odkształcenia zbyt cienkich elementów. Z drugiej strony, cienka warstwa ochronna jest podatna na uszkodzenia mechaniczne, a jej żywotność jest dużo krótsza od ocynku ogniowego.

Przy dobrej znajomości projektu wybór wydaje się być prosty, niemniej jednak przed podjęciem ostatecznej decyzji najlepiej skonsultować się z ekspertem. Warto również pamiętać, że obie powłoki można dodatkowo wzmocnić, a nawet upiększyć poprzez obróbkę końcową, np. pasywację, chromowanie czy lakierowanie. W praktyce wybór metody cynkowania powinien uwzględniać zarówno pełną specyfikację produktu, jak i koszty aplikacji powłoki oraz jej ewentualnej konserwacji.

Podsumowanie

Cynkowanie ogniowe

• Cynkowanie ogniowe polega na zanurzeniu elementu w ciekłym cynku o temperaturze ok. 450°C.
• W wyniku dyfuzji na powierzchni stali formuje się gruba (od 35 do 250 µm) powłoka złożona z kilku warstw stopu żelazo-cynk.
• Powłoka charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na korozję i uszkodzenia mechaniczne, ale miejscami może być nieregularna. Wygląd i grubość płaszcza w dużym stopniu zależą od składu chemicznego stali.
• Ocynk ogniowy oferuje skuteczną ochronę stali nawet w bardzo niekorzystnych warunkach atmosferycznych, dlatego jest wykorzystywany najczęściej do zabezpieczania elementów konstrukcyjnych, rur, zbiorników, ogrodzeń oraz infrastruktury drogowej.

Cynkowanie galwaniczne (elektrolityczne)

• Cynkowanie galwaniczne to proces polegający na zanurzeniu detalu w roztworze zawierającym sole cynku.
• Cynk osadza się na stali pod wpływem działania prądu stałego i tworzy jednolitą, cienką (do 25 µm) powłokę antykorozyjną.
• Powłoka odznacza się gładką i błyszczącą powierzchnią, a jej grubość można precyzyjnie kontrolować. Nadaje się do szerokiego zakresu gatunków stali.
• Ocynk galwaniczny zapewnia równomierną i estetyczną warstwę ochronną, ale nie jest rekomendowany w przypadku elementów narażonych na ciągły kontakt z agresywnymi czynnikami korozyjnymi. Metoda jest wykorzystywana zwykle do zabezpieczania śrub, podzespołów elektronicznych i detali ozdobnych.