Metoda zanurzeniowa, to oznacza, że przygotowanie powierzchni elementów konstrukcji, jak też powlekanie cynkiem odbywa się poprzez zanurzenie w wannach, które zawierają kąpiele o odpowiednim składzie chemicznym. Technologia ta zapewnia możliwość dotarcia do każdego zakamarka, oczyszczenia go i zabezpieczenia przed korozją. Etapem końcowym procesu cynkowania jest nałożenie powłoki cynkowej (stopie Zn-Al. z innymi dodatkami stopowymi) w temperaturze od 445 °C do 455 °C na czyste elementy stalowe, które zanurza się w roztopionym cynku. Następuje reakcja między cynkiem i żelazem, która prowadzi do powstania powłoki cynkowej na powierzchni stali.
Jej właściwości (budowa) zależą od składu chemicznego podłoża stalowego, a także od jego konstrukcji i grubości.
Muszą być spełnione warunki dotyczących gatunku stali, chodzi o zawartość fosforu i krzemu, wynikiem jest otrzymanie powłoki antykorozyjnej wolnej od porowatości, wytrzymałej na uszkodzenia mechaniczne, erozję, ścieranie, udary, wykazującą doskonałą przyczepność do podłoża.
Technologia ta wykorzystuje zjawisko dyfuzji, czyli podczas „kąpieli” w roztopionym cynku, atomy cynku „wnikają” w zewnętrzną warstwę stali. W ten sposób tworzy się stop żelazo-cynkowy na powierzchni elementu stalowego tworząc powłokę ochronną, która to powłoka wewnątrz ma strukturę warstwową, a na zewnętrznej powierzchni stopu formuje się warstwa czystego cynku. Jednym zdaniem otrzymana powłoka składa się z faz stopowych, żelazowo-cynkowych oraz warstwy czystego cynku. Warstwy stopowe sprawiają, że powłoka cynkowa jest nierozdzielnie związana ze stalowym podłożem. Ta cecha jest bardzo ważna, jeżeli uwzględnimy fakt, że stalowe elementy są poddane obciążeniom powierzchni podczas transportu, montażu, a następstwie użytkowania. Powłoki związane z podłożem przez fizyczny efekt adhezji, tego nie wytrzymują.
Antykorozyjne właściwości powłok powstają podczas kontaktu z powietrzem i wodą. Tworząc niezwykle odporne i trudno rozpuszczalne powłoki kryjące, to one są odpowiedzialne za właściwą ochronę przed korozją i składają się głównie z zasadowego węglanu cynku. Z upływem czasu (lat) i wpływem czynników atmosferycznych są w niewielkich ilościach znoszone, jednakże z uwagi na znajdujący się pod nimi cynk, powstają na nowo.
Cynkowa powłoka ogniowa jest fizyczną barierą osłaniającą stal, zapewnia to nie tylko ochronę bierną, lecz także ochronę elektrochemiczną, ponieważ cynk będąc metalem bardziej aktywnym sam ulega utlenieniu, przez co chroni przed tym stal.
Powłoka cynkowa chroni stal przez wiele lat i nie wymaga konserwacji.
Można wydłużyć jej trwałość oraz nadać wyrobom pożądane walory estetyczne przez pokrycie ocynkowanej powierzchni dodatkową powłoką lakierniczą lub malarską.
Etapy cynkowania ogniowego
Cynkowanie ogniowe to bezpośrednie zanurzenie wyrobu (elementu) stalowego w ciekłym cynku (etap 7), poprzedza go, kilka etapów wstępnych (etapy 1-6), w wyniku tych działań powstaje powłoka chroniąca materiał przed korozją, mechanicznie trwała i nieprzepuszczalna.
Etapy:
1. Obróbka.
Proces usunięcia rdzy, piasku, zanieczyszczeń, itp. W obiegu zamkniętym przy wykorzystaniu ściernych materiałów usuwane są wszelkie zanieczyszczenia. Uzyskany efekt to: utwardzenia, wygładzenia, nagrzewania, usuwanie deformacji, bądź umocnienia struktury powierzchniowej.
2. Odtłuszczanie
Wyroby przed zanurzeniem w kąpieli cynkowej powinny być wolne od tłuszczu (woskowatych, oleistych), wszystkich substancji które jeżeli będą na powierzchni mogą uniemożliwić reakcję elementu z cynkiem. Celem zabiegu jest uzyskanie chemicznie czystej powierzchni, do tego celu wykorzystuje się nieorganicznych roztworów o odczynie kwaśnym, alkalicznym i neutralnym.
Odtłuszczanie powierzchni stalowych powoduje że:
• czas trwania następnej fazy procesu ulega skróceniu (trawienie),
• kąpiel trawiąca jest w mniejszym stopniu zanieczyszczona.
• redukują się nakłady pracy i koszty,
• zużycie kwasu solnego, cynku, topniku, znacząco się zmniejsza.
3. Płukanie.
Zapobiega nadmiernemu przenoszeniu kąpieli technologicznych do kolejnych etapów obróbki chemicznej (proces międzyoperacyjny). Zaleca się płukanie dwustopniowe, w kaskadzie z dodatkami substancji zwilżających.
4. Trawienie powierzchni
Celem tego procesu jest skuteczne usunięcie substancji niemetalicznych (tj. zgorzelin, rdzy, i innych produktów korozji) powstałych podczas wyżarzania elementów konstrukcyjnych i walcowania. W tym celu stosuje się jest kąpiel w kwasie solnym (najbardziej popularna), gdyby trawienie w kwasie chlorowodorowym nie przynosiło oczekiwanych efektów, stosuje się roztwór kwasu fluorowodorowego, lub mieszankę kwasów fluorowodorowego i chlorowodorowego.
5. Topnikowanie.
Kolejną fazą, która przechodzi wytrawiona w kwasie stal jest topnikowanie, w roztworze wodnym chlorku cynku i chlorku amonu (ZnCl2/NH4Cl), zanurzane są elementy stalowe, w celu zapewnienia prawidłowego przebiegu reakcji chemicznych zachodzących podczas cynkowania. W metodzie mokrej chlorek amonu stosuje się w proporcji 1:3, a w metodzie suchej sole stanowią 15% roztworu. Proces ten ma za zadanie oczyszczenie powierzchni stalowych ze śladowych ilości tlenków, żeby zminimalizować utlenienie stali przed wprowadzeniem jej do płynnej kąpieli cynkowej.
6. Suszenie.
Bardzo ważny proces wysychania topnika na powierzchni elementów, w tym celu poddaje się je suszeniu w temperaturze 120°C – 150°C. Etap wymagający dużej ostrożności i szczególnej precyzji. Temperatury układu winna podlegać stałej kontroli. Suszenie należy przeprowadzić sprawnie, a także szybko, po to żeby nie wystąpiły niekorzystne procesy.
7. Cynkowanie.
Nałożenie powłoki cynkowej w roztopionym cynku (stopie Zn-Al. z innymi dodatkami stopowymi) w temperaturze od 445 °C do 455 °C.
Dodatkowe procesy – przedłużają trwałość powłoki cynkowej.
Powłoka malarska.
Wykonuje się przez nałożenie na ogniową powłokę cynkową specjalnej powłoki malarskiej, ta dodatkowa ochrona przed korozją, umożliwia także osiągnięcie zamierzonych efektów kolorystycznych. Powłoka malarska chroni cynk przed utlenianiem i przedłuża jego trwałość.
Pasywacja.
Proces, w którym substancja aktywna chemicznie w danym środowisku wytwarza na swojej powierzchni powłokę pasywną, utworzoną z produktów reakcji chemicznej tej substancji z otoczeniem.
Warstwa pasywna składa się z tlenku i wodorotlenku cynku. Biała rdza jest efektem wysokiej reaktywności cynku.
Efektem białej korozji jest :
• utrata połysku,
• utrata własności elastycznych powłoki i ogólne pogorszenie wartości ocynkowanej konstrukcji.
Wyróżnia się dwa typy środków zabezpieczających – organiczny i nieorganiczny. Oba te produkty stosowane mogą być bezpośrednio po cynkowaniu w wodzie studzącej.
