Cinkanje je ena izmed najučinkovitejših, do okolja najbolj prijaznih in dolgoročno učinkovitih zaščit pred fizikalno-kemijsko reakcijo med materialom in njegovim okoljem. Temu pojavu pravimo rja oziroma korozija, pravijo v Pocinkovalnici Celje, ki se lahko pohvali z dolgo tradicijo in znanjem na področju vročega cinkanja, in je hkrati edino takšno v Sloveniji.
Zakaj nastaja korozija oziroma rja?
Kovine na splošno v naravi težijo k bolj stabilnim oblikam, ki za večino predstavljajo njihove okside, sulfide in podobne spojine. Ta težnja pa predstavlja gonilno silo korozije, kar pomeni, da kovina prehaja v vedno bolj stabilno obliko, pri čemer se sama raztaplja oziroma korodira. Pojavu rečemo korozija, pri železu pa rja, pojasnijo v Pocinkovalnici Celje.
Korozija je tako napad na kovino, ki običajno temelji na elektrokemijskih reakcijah, te pa potekajo zaradi termodinamske nestabilnosti materiala v nekem okolju. Kako hitro bo kovina korodirala, je odvisno od številnih dejavnikov, eden izmed njih so različne antikorozijske zaščite. Vroče cinkanje je zagotovo najbolj optimalna antikorozijska zaščita, bistveno boljša od barvanja.
Kaj vse lahko zaščitimo z vročim cinkanjem?
Z vročim cinkanjem lahko zaščitimo balkonske in vrtne ograje, kovinske konstrukcije nadstreškov, zunanje kovinske stopnice, kovinske fasade in druge kovinske elemente. Sicer pa se cinkanje redno uporablja za zaščito konstrukcij za hale, strešnih konstrukcij, daljnovodov, telekomunikacijskih drogov, kmetijske opreme, opreme na cestah in železnicah (odbojniki, ograje, znaki, razsvetljava, nadhodi), sončnih in vetrnih elektrarn, ulično razsvetljavo, šasij za prikolice, vijačne opreme, platform, žičnic, ...
Če želimo, da ima izdelek (ograja, stopnišče, nadstrešek) barvni videz, lahko na cinkovo prevleko dodamo premaz želene nianse. To je sicer splošna praksa pri kovanih ograjah okoli naših domov.
Vroče cinkanje ali barvanje?
Zaščita z vročim cinkanjem je bistveno bolj odporna na vremenske vplive in dolgotrajna, saj 100 in več let preprečuje nastanek ponovne korozije jekla. Antikorozijska zaščita s premazi oziroma barvami ščiti jeklo le od pet do 10 let, če je bila seveda izvedena v ustreznih pogojih in kakovostno že v procesu proizvodnje kovinskega izdelka. To pomeni, da so že v proizvodnji izdelek peskali, nanesli nanj temeljno barvo in dva nanosa pokrivne barve, s skupno debelino 180 mikrometrov. Nanašanje barve na neočiščeno ali površno očiščeno jeklo je jalovo delo, ki po dveh do treh letih pokaže prve znake rjavenja.
Kasneje, ko moramo pokrivno barvo obnavljati, je to treba početi vsaki dve do tri leta. To pomeni, da je treba ponovno površino temeljito obrusiti, odstraniti nastalo rjo, potem pa jo najprej premazati s temeljno barvo in še z dvema nanosoma pokrivne barve. Vroče cinkano prevleko ni treba nikoli popravljati, pri njej ne prihaja do lokalnega prerjavenja. Strošek vročega cinkanja pa je manjši od stroška kakovostnega premazovanja s potrebnim peskanjem.
Kako dolgotrajna je cinkova zaščita?
Dokazano je, da je cinkova prevleka dolgotrajno odporna na korozijo. Kako dolgo bo učinkovito ščitila izdelek, pa je odvisno od tega, v kakšnih klimatskih razmerah je ta. Po standardu SIST EN ISO 14713 (antikorozijska zaščita železnih in jeklenih konstrukcij – Cinkove in aluminijeve prevleke) poznamo šest klimatskih tipov atmosfere. Poglejmo le dva, podeželsko in urbano atmosfero. Pri začetni debelini vroče cinkane prevleke 100 µm bo ta na podeželski atmosferi zdržala več kot 500 let, v urbanem območju pa več kot 100 let.
Zakaj cinkanje zagotavlja trajnostno gradnjo, hkrati pa je prijazno do okolja?
Vsakih 90 sekund se po vsem svetu ena tona jekla spremeni v rjo. Na vsaki dve izdelani toni jekla ena tona zamenja rjo. Z uporabo vročega cinkanja za zaščito pred rjo na eno tono zaščitenega jekla prihranimo toliko energije, da zadovoljimo večtedenske potrebe povprečne družine po energiji, pravijo v Pocinkovalnici Celje. Pocinkanje, uporaba cinka za zaščito jekla, je dolgoročno učinkovito. Gre za prihranek energije in naravnih virov ob minimalnem vplivu na okolje.
Cel proces vročega cinkanja je zasnovan tako, da je energijsko učinkovit, ne onesnažuje okolja, odpadki pa se predelajo za ponovno uporabo. Ves pretok izrabljenih kemikalij je zaprt, tako da Pocinkovalnica obratuje brez iztoka vode v vodotoke ali kanalizacijo. Cink, ki ne oblikuje prevleke na kovini, ostane v talini za nadaljnjo uporabo. Tudi odpadke in cink, ki nastanejo pri vročem pocinkanju, predelajo za nadaljnjo uporabo. Za nadaljnjo uporabo se porabi tudi cink iz drugih virov, denimo odpadni cink. V postopku izdelave jekla lahko pocinkano jeklo recikliramo z drugim odpadnim jeklom.
Pocinkovalnica Celje se odlikuje po celovitem sistemu rabe energije. Izgoreli dimni plini cinkovega kotla so vodeni po podzemnem kanalu prek toplotnega izmenjevalca, katerega vroča voda greje vse tehnološke kopeli. Tudi izboljšave učinkovitosti načina ogrevanja so bistveno izboljšale energijsko učinkovitost segrevanja cinkovih peči. Toplotna energija, ki se sprosti pri procesu pocinkanja, ni izgubljena, ampak se porabi za segrevanje predobdelovalnih kemikalij ali celo za sušenje obdelovanca pred potopitvijo v cinkovo talino.
Kako poteka vroče cinkanje?
V postopku vročega pocinkanja izdelke iz železa ali jekla potopijo v kotel s cinkovo talino. Pri cinkanju jekla v vroči talini cinka pride do metalurške vezave cinka in jekla, pri čemer se ustvari zaščitna oksidna plast.
Pred tem pa je treba izdelke ustrezno pripraviti, saj se cinkova talina oprime le povsem čistih površin. Celoten tehnološki postopek cinkanja je sestavljen iz štirih glavnih faz.
- Nalaganje – elemente obesijo na posebne gredi s pomočjo žice.
- Kemijsko čiščenje in predpriprava površine - obešene elemente očistijo rje in škaje (železov oksid) s potapljanjem v kemijskih kopelih. Prva stopnja je razmaščevanje v kislem razmaščevalcu, sledi luženje v klorovodikovi kislini. Ko so elementi kovinsko čisti, se ponovno sperejo v vodi in potopijo v raztopino fluksa. Sledi sušenje v sušilni komori.
- Pocinkanje v talini cinka - očiščene in posušene elemente potopijo v raztaljen cink. Pri tem postopku pride do metalurške vezave cinka in železa. Če je treba, se elementi ohladijo v vodi.
- Razlaganje, čiščenje in embaliranje - sledi razlaganje, čiščenje kapljic cinka in cinkovega pepela ter embaliranje.
Cinkanje je v Sloveniji in Celju že od leta 1894
Leta 1894 je industrialec Adolf Westen postopek cinkanja prinesel v Celje in začel cinkati posodo. Sicer pa začetki cinkanja segajo v 16. in 17. stoletje, od takrat je znano trgovanje s cinkom na Kitajskem in v severni Indiji, prvič pa so tudi uporabili izraz korozija.
Leta 1742 je Francoz Paul Jacques Malouin iznašel postopek, pri katerem je železo namočil v raztaljen cink in ga tako zaščitil pred korozijo. Postopek vročega cinkanja je leta 1837 patentiral Francoz Stanislas Sorel, po letu 1840 pa so začele rasti prve pocinkovalnice v Franciji, Angliji in Nemčiji.