Projekt konstrukcji przeznaczonej do cynkowania ogniowego powinien spełniać określone normy, które gwarantują bezpieczeństwo w trakcie procesu oraz najwyższą jakość realizacji. Istnieją kryteria, według których ustala się, jaki rodzaj stali nadaje się do cynkowania ogniowego. Z reguły procesowi temu poddaje się elementy konstrukcyjne wykonane ze stali, a zwłaszcza z węglowych i niskostopowych materiałów na bazie żelaza tj. stali, staliwa, żeliwa szarego, a także z mosiądzu i miedzi. Najlepsze efekty uzyskujemy w przedziale od 0,14% do 0,25%. W przypadku, gdy w stali zawarty jest fosfor (P), obliczona zawartość krzemu (Si) nie powinna przekraczać 0,09%.
Grubość powłoki a skład chemiczny stali
Grubość ochronnych powłok cynkowych uzależniona jest od składu chemicznego stali, grubości zabezpieczanych elementów oraz czasu zanurzania w kąpieli cynkowej. Minimalną grubość powłok reguluje norma PN EN ISO 1461. Do tej normy warto sięgnąć również w celu uzyskania bardziej szczegółowych informacji na temat grubości powłok.
W praktyce przyjmuje się, że dla elementów o grubości ścianek powyżej 6 mm wykonanych ze stali S235 (zawartość Si w przedziale 0,14%-0,25%), średnia minimalna grubość powłoki wynosić będzie co najmniej 85 μm. Uwzględniając, że roczny ubytek grubości powłoki cynkowej w środowisku C3 (wg PN EN ISO 14713-1) wynosi do 2 μm, uzyskana ochronna powłoka antykorozyjna wystarcza na co najmniej 40 lat i nie generuje potrzeby dodatkowych działań konserwacyjnych.
Zmodyfikowane podejście metodyczne stosuje się w przypadku stali o wysokiej zawartości węgla (tj. materiały z grupy żeliw). Także wysokowytrzymałe śruby oraz drobnoziarniste stale konstrukcyjne zgodnie z zaleceniami normy DIN 17102 wymagają stosowania specjalnych parametrów obróbki obejmującej trawienie.
Rekomendowane rodzaje stali
Proces cynkowania przebiega najefektywniej w przypadku stali o zawartości krzemu poniżej 0,03%. Nie zaleca się cynkowania konstrukcji stalowych, w których zawartość krzemu wynosi od 0,03% do 0,14% (np. St3SY/S235JRG2, St3VY/S235JRG2) i powyżej 0,25% (np. 18G2A/S355J2G3). Podczas cynkowania konstrukcji stalowych o podwyższonej zawartości krzemu, istnieje ryzyko, że reakcja żelazo-cynk przebiegnie na tyle gwałtownie, że udział stopu żelazowo-cynkowego w powłoce cynkowej będzie wyższy niż przewiduje norma.
Stal o zawartości krzemu poniżej 0,03% i/lub w przedziale od 0,14% do 0,25% stanowi idealny materiał do cynkowania metodą zanurzeniową.
Cynkowaniu poddaje się stal miękką (tzn. nie poddaną zabiegom podniesienia wytrzymałości, takim jak hartowanie czy zgniot na zimno), niektóre stale niskostopowe oraz żeliwo i staliwo o różnych kształtach i wymiarach.
Najlepsze rodzaje stali do cynkowania:
- StOS/S185,
- St3S/S235JRG2,
- St3SX/S235JRG1.
Uwaga: Nie zaleca się cynkowania konstrukcji stalowych, w których zawartość Si wynosi od 0,03% do 0,12% (np. St3SY/S235JRG2; St3VY/S235JRG2) i powyżej 0,3% (np. 18G2A/S355J2G3).
Efekt Sandelina – zjawisko to obserwuje się, gdy zawartość krzemu w stali waha się od 0,03% do 0,12% lub przekracza granicę 0,3%. W wyniku tego procesu uzyskuje się powłokę cynkową, która nie spełnia wymagań jakościowych. W efekcie warstwa cynku jest matowo-szara, chropowata, nierównomierna, bardzo krucha i wrażliwa na ścieranie, silne odkształcenia i uderzenia. Efekt Sandelina powoduje zmniejszenie przyczepności grubych powłok do stali, dlatego nie zaleca się cynkowania konstrukcji stalowych zawierających krzem w przedziałach stężeń określonych wyżej.