Cynkowanie ogniowe

Na czym polega proces cynkowania ogniowego?

Wielu z nas zapewne niejednokrotnie obiło się o uszy hasło ,,cynkowanie”. Mniej więcej kojarzymy o co chodzi w tym procesie,  wskutek uczestnictwa w obowiązkowych lekcjach chemii w szkole. Cynk (Zn) to pierwiastek kojarzony również z przemysłem kosmetycznym oraz z  branżą spożywczą. Cynku potrzebuje bowiem nasza skóra, włosy paznokcie. Również odgrywa znaczącą rolę w naszym układzie hormonalnym, trawiennym i nerwowym. Wiele suplementów diety zawiera zatem ów pierwiastek. Jeśli zauważymy u siebie skutki jego niedoboru, warto zwiększyć jego podaż, spożywając jaja, mięso czerwone, sery żółte czy nasiona.   Czasem to nie wystarcza i wielu ludzi  – zwłaszcza kobiet – suplementuje cynk, w zazwyczaj w trosce o urodę. Cynkowanie ogniowe – ochroń stal. Tak w największym skrócie brzmiałoby hasło, opisujące proces cynkowania.

Powyższe uwagi są oczywiście jedynie wstępem do tego, o czym będzie traktować niniejszy artykuł. Cynk bowiem wykorzystujemy wskutek swoich właściwości wiążących i wzmacniających w metalurgii, w procesie zwanym ,,cynkowanie”. Polega on na umiejętnym i specjalistycznym nakładaniu trwałej warstwy cynku na stal. . Cynkowanie ogniowe – ochroń stal. Tak w największym skrócie brzmiałoby hasło, opisujące proces cynkowania.

Jak przebiega omawiany proces?

Czym jest cynkowanie, wspomnieliśmy już w pierwszej partii wypowiedzi. W procesie cynkowania uzyskujemy powłokę zarówno na zewnętrznej, jak i wewnętrznej stronie cynkowanego tworzywa. Układ elektrochemiczny między stalą a cynkiem sprawia, że powstały stop stali i cynku jest wytrzymały. Cynkując stalowe powierzchnie mamy zespolone, nieprzepuszczalne i trwałe wiązania między cynkiem a stalą. Ostanie stwierdzenie brzmi zapewne dość trywialnie i prostolinijnie, jednak pozwala zobrazować laikom efekt końcowy omawianego procesu.

Trochę o galwanizacji i ciekawostkach historycznych z zakresu cynkowania ogniowego

Sam termin ,,galwanizacja” jest pojęciem szerokim, ponieważ definiuje pokrywanie metalu innymi metalami: chromem, niklem, miedzią, złotem, kadmem, cyną, czy opisywanym w niniejszym artykule cynkiem.

W historii cynkowania przełomem był rok 1741. Wówczas francuski chemik Melouin udowodnił podczas swoich badań, że powłoka cynkowa jest w stanie zabezpieczyć stal przed korozją. Tym odkryciem posiłkował się sto lat później również francuski naukowiec Sorel. Wynalazł on cynkowanie ogniowe oraz jako pierwszy użył hasła ,,galwanizacja”. Co zatem oznaczy powyższe hasło? To proces tworzenia się napięcia elektrycznego, które chroni powierzchnię stalową przed rdzą. Żelazo i cynk bowiem po zetknięciu ze sobą generują prąd ochronny. Powłoka cynkowa jest nieprzepuszczalna i nawet jeśli z biegiem czasu ulegnie gdzieś pęknięciu, to korozji zostanie poddana ona jako pierwsza zamiast chronionej stali.

Cynkowanie na masową skalę pierwszy spopularyzował Tadeusz Sendzimir u schyłku dziewiętnastego wieku. Udowodnił on, że proces ten jest ekonomiczny i przynosi pożądane rezultaty. Co ciekawe, pierwsza linia produkcyjna procesu cynkowania powstała w 1933 roku pod Katowicami. Wówczas cynkowano blachy nisko węglanowe.

Powstawanie powłoki cynkowej

Z pozoru cynkowanie na gorąco jest łatwe i spełnia swoje zadanie dobrze, jednakże sama metalurgia nakładania warstwy cynkowej jest dość złożona. Sama warstwa to wynik reakcji chemicznej między żelazem a cynkiem, czyli tzw. stop. Ciekły cynk  nakładać  można jedynie na dobrze oczyszczoną z rdzy i tłuszczu stal.

Warto podkreślić, że uzyskana powłoka jest niezwykle trwała i odporna zarówno na upadki mechaniczne, jak i korozję. Wynika to  z faktu, że stal jest stosunkowo bardziej miękka od powłoki cynkowej. Mało tego. Na poziomie atomów warstwa cynkowa jest niemalże ,,przyspawana” do stali, zatem produkt końcowy jest trwały.

Jakie warunki musimy spełnić do przeprowadzenia prawidłowego i bezpiecznego procesu cynkowania ogniowego?

Jeśli chcemy dobrze i bezpiecznie wykonać prace związane z cynkowaniem metalu, musimy pamiętać o poniższych wskazówkach:

• pomieszczenia, w których szykujemy ,,kąpiel galwaniczną” powinniśmy solidnie wentylować;
• cynkowanie zachodzić może w kontakcie z wodą o temperaturze 60 °C;
• konfrontując cynk z innymi metalami, z wykluczeniem zanurzenia całościowego;
• w wysokich temperaturach (do 200 °C) podczas ekspozycji stałej, natomiast chwilowej do 275 °C;
• podczas zetknięcia z drewnem i innymi gruntami.

Cynkowanie nie może być natomiast przeprowadzane w ekstremalnych roztworach alkalicznych oraz w kwasach. Co ciekawe, cynkowaną powłokę z powodzeniem możemy pomalować, jeśli nie odpowiada nam jej kolor.