Почему порошковая краска на оцинковке вздувается и покрывается проколами?

В слое цинка заперты водород, воздух и влага, оставшиеся с горячего оцинкования. При нагреве выше 200 °C они расширяются и выходят сквозь расплавленную, но ещё не сшитую плёнку порошка. Если плёнка успела загелеть, газ вздувает её пузырём. Если не успела, он оставляет прокол-кратер.

При какой температуре и сколько делать дегазацию оцинковки?

Прогрев без порошка при 200–230 °C, выдержка 15–20 минут после выхода металла на температуру. Ориентир по стандарту galvanizeit такой: на 65 °F (около 36 °C) выше температуры полимеризации. Газ выходит в воздух заранее, потом деталь остужают и красят штатно.

Можно ли травить оцинковку кислотой перед порошком?

Нельзя. Кислотное травление растворяет цинк и загоняет в поверхность дополнительный водород, из-за которого газовыделение при полимеризации только усиливается. Оцинковку готовят механически: лёгкий абразивный обдув (sweep blast) по SSPC-SP 16 и обезжиривание, без кислоты.

Какой толщины бывает слой цинка и как это влияет на газ?

Горячее оцинкование даёт 85–140 мкм цинка, а электрооцинковка тоньше, всего 5–20 мкм. Чем толще слой, тем больше запертого газа и тем обязательнее дегазация. На тонком электрооцинкованном листе часто хватает грунта и низкого режима без отдельного прогрева.

Нужен ли грунт при покраске оцинковки порошком?

Да, к чистому цинку порошок держится хуже, чем к стали. Работают эпоксидный порошковый грунт первым слоем либо бесхромовый конверсионный грунт на силане/цирконии. Плюс дегазация: грунт закрывает поры механически, но газ из толстого цинкового слоя он один не удержит.

Почему нельзя просто снизить температуру полимеризации, чтобы цинк не газил?

Порог газовыделения (около 200 °C по металлу) и порог сшивки полиэфира (180–200 °C) почти совпадают. Опустить режим ниже значит получить недопёк: покрытие мелит и не набирает адгезию. Поэтому газ убирают заранее дегазацией, а сам порошок полимеризуют в нижней части штатного окна, 180–190 °C.

Как отличить проколы от газа цинка от кратеров из-за масла или воды в воздухе?

Газовые проколы от цинка идут по всей поверхности хаотично и усиливаются к концу выдержки, когда металл прогрелся. Кратеры-«рыбий глаз» от масла в сжатом воздухе локальны и появляются сразу при напылении. Если после дегазации проколы исчезли, виноват был цинк.

Главная / Металлы

Порошковая покраска оцинковки: дегазация и почему вздувается

Короткий ответ

Оцинковка вздувается потому, что цинк держит в себе водород и влагу и выпускает их при нагреве сквозь плёнку порошка. Лечится предварительной дегазацией: прогрев детали без порошка при 200–230 °C, 15–20 мин, затем остудить и красить в нижнем режиме 180–190 °C. Травить кислотой нельзя, только механика и обезжириватель.

Горячее оцинкование оставляет на металле 85–140 мкм цинка, и внутри этого слоя заперты водород, воздух и влага с ванны оцинкования. Пока деталь холодная, они сидят тихо. При 200 °C в камере газ расширяется и ищет выход прямо там, где уже лежит расплавленный порошок. Отсюда вся классика брака на оцинковке: пузыри, проколы, шагрень по всей плоскости.

Вздутия и точечные проколы на порошковом покрытии оцинкованной детали, макросъёмка — fig.01 — газ из цинкового слоя пробил ещё не сшитую плёнку: пузыри и кратеры по всей поверхности

01 / механизмОткуда газ: водород и влага в цинковом слое

Горячее оцинкование опускает сталь в расплав цинка при 440–460 °C. Цинковое покрытие получается не монолитным: в нём есть микропоры, включения флюса (хлорид цинка и аммония) и захваченный водород. Часть водорода попадает в сталь ещё на кислотной подготовке перед оцинкованием. Влага садится на пористую поверхность цинка уже при хранении.

При полимеризации порошок сначала плавится и растекается, и только потом сшивается в твёрдую плёнку. Между этими моментами есть окно в несколько минут, когда покрытие жидкое. Если металл в это время перевалил за 200 °C, запертый газ расширяется и идёт наружу. Пока жидкая плёнка ещё не сшита, газ проходит насквозь и оставляет прокол. Когда плёнка уже загелела, газ не может выйти и вздувает её изнутри пузырём.

Почему на обычной стали такого нет, а на оцинковке есть?

Катаная сталь плотная, пор в ней нет, газу выходить неоткуда. Цинковое покрытие пористое и держит газ и влагу. Поэтому режим, который на стали даёт идеальную поверхность, на оцинковке без подготовки пробивает покрытие проколами.

02 / толщинаСколько цинка на детали и почему это решает

Количество газа прямо зависит от толщины цинка. Три типовых случая:

Горячее оцинкование (HDG), 85–140 мкм цинка. Газит сильнее всего, дегазация обязательна.
Электрооцинковка (гальваника), 5–20 мкм. Газа немного, часто хватает грунта и низкого режима.
Термодиффузионное и цинкование холодным цинком. Промежуточный случай, смотреть по факту.

Отдельная беда это наплывы и потёки цинка на горячеоцинкованных сварных конструкциях. В толстом наплыве газа кратно больше, и проколы там гарантированы даже при аккуратном режиме. Наплывы сбивают механически до ровной поверхности ещё до дегазации.

Как понять, сколько цинка на детали, если её оцинковал не я?

Толщиномером с режимом «немагнитное покрытие на стали»: он покажет слой цинка в микронах. Больше 40–50 мкм означает горячее оцинкование, дегазация нужна. До 20 мкм это электрооцинковка, можно пробовать без отдельного прогрева, но с грунтом.

03 / дегазацияПредварительный прогрев: режим и порядок

Дегазация это прогрев детали без порошка выше температуры будущей полимеризации, чтобы газ вышел в воздух заранее. Стандарт galvanizeit для дуплексных систем задаёт прогрев на 65 °F (около 36 °C) выше температуры отверждения порошка. На практике по камере это 200–230 °C.

Оцинкованная деталь висит в раскалённой камере без порошка на этапе дегазации — fig.02 — дегазация: оцинкованная деталь прогревается в камере без порошка, газ выходит до напыления

Порядок операций:

Обезжирить и вымыть деталь, сбить наплывы цинка механически.
Загрузить в камеру без порошка, выставить 200–230 °C.
Выдержать 15–20 мин после выхода металла на температуру. Толстый горячий цинк держат ближе к 45–60 мин.
Достать, дать остыть до комнатной температуры (ниже 40 °C).
Снова обезжирить, нанести грунт или порошок, полимеризовать штатно.

Есть фосфатирование? Не грей выше 535 °F

Если оцинковку до дегазации прогнали через фосфатирующую промывку, предварительный прогрев не должен превышать 535 °F (около 280 °C) по galvanizeit: выше фосфатный слой разрушается. Для оцинковки это ограничение с запасом, рабочие 200–230 °C в него укладываются.

Можно ли совместить дегазацию и полимеризацию в один нагрев?

Нет. Смысл дегазации в том, что газ выходит, пока на детали ещё нет порошка. Если сначала напылить, а потом греть, газ пойдёт через плёнку и даст тот самый брак. Это два отдельных цикла нагрева с остыванием между ними.

04 / режимПолимеризация оцинковки: почему нижняя граница окна

Порог газовыделения цинка (около 200 °C по металлу) почти совпадает с нижней границей сшивки полиэфира (180–200 °C). Поэтому оцинковку полимеризуют в самом низу штатного окна: металл 180–190 °C, выдержка 10–15 мин. Стандарт galvanizeit прямо советует держать печь как можно ниже и брать «дольше и холоднее» вместо «горячее и быстрее».

Скорость нагрева тоже влияет. Плавный выход на режим со скоростью 5–8 °C/мин в диапазоне 100–160 °C даёт газу выйти до того, как порошок расплавится и запечатает поверхность. Резкий бросок температуры загоняет плёнку в расплав раньше, чем цинк успел отдать газ.

Этап	Темп. металла	Время	Зачем
Дегазация (HDG)	200–230 °C	15–20 мин	Выгнать водород и влагу из цинка до напыления
Дегазация (толстый цинк, наплывы)	205–230 °C	45–60 мин	Больше цинка, дольше выдержка
Отверждение грунта	80–120 °C	по TDS	Бесхромовый / эпоксидный грунт под финиш
Полимеризация финиша	180–190 °C	10–15 мин	Нижнее окно, чтобы цинк не газил повторно

Какая скорость нагрева считается плавной?

5–8 °C/мин в диапазоне 100–160 °C. Если камера кидает деталь с холодного до 200 °C за пару минут, порошок запечатает поверхность раньше, чем цинк отдаст газ. Управляется мощностью ТЭНов и работой вентилятора конвекции.

05 / подготовкаПочему травление запрещено и что вместо него

Первое, что хочется сделать с гладким цинком для адгезии, это протравить его кислотой. С оцинковкой такой шаг ошибочен. Кислота растворяет цинк, снимает слой неравномерно и загоняет в поверхность дополнительный водород. Газовыделение при полимеризации после травления только растёт. Плюс уходит часть защитного цинка, ради которого деталь и оцинковывали.

Правильная подготовка оцинковки только механическая:

Лёгкий абразивный обдув (sweep blast) по стандарту SSPC-SP 16, давление 2–3 бар, угол 30–45°, абразив мелкий (оксид алюминия 120–180 меш или гранат 30–60 меш).
Снимать не больше 10–15 мкм цинка, оставлять на детали минимум 70 мкм. Цель это матовость и профиль 15–25 мкм Ra, а не зачистка до стали.
Обезжиривание щёлочью или растворителем после обдува.
Конверсионный слой (силан, цирконий) 1,5–4,0 г/м² либо порошковый эпоксидный грунт первым слоем.

Что такое sweep blast и чем он отличается от обычной пескоструйки?

Sweep blast это лёгкий обдув абразивом под острым углом 30–45°, задача которого сделать поверхность матовой и придать профиль, а не снять покрытие. Обычная пескоструйка сдирает цинк до стали и убивает всю защиту. Разница в давлении, угле и времени: sweep снимает 10–15 мкм, не больше.

06 / грунтГрунт и адгезия: почему к цинку порошок держится хуже

У чистого цинка низкая поверхностная энергия, и полиэфир к нему цепляется слабее, чем к стали или фосфатированному железу. Даже если газ убрали дегазацией, без грунта покрытие может отслоиться через полгода-год. Два рабочих варианта:

Эпоксидный порошковый грунт первым слоем: хорошо ложится на цинк, поверх него любой финишный полиэфир. Плюс механически закрывает остаточные поры.
Бесхромовый конверсионный грунт на силане или цирконии, отверждение при 80–120 °C, затем финиш. Тоньше, подходит для электрооцинковки.

Толщина финишного слоя держится в пределах 60–80 мкм. Гнать толще при пограничном газовыделении не стоит: чем толще расплав, тем труднее остаткам газа пройти сквозь него на этапе гелеобразования. При сомнениях лучше два тонких слоя, чем один толстый.

Хватит ли одного эпоксидного грунта без дегазации на тонкой электрооцинковке?

На электрооцинковке 5–20 мкм часто да: газа мало, грунт закрывает поры, финиш держится. На горячем оцинковании 85–140 мкм уже нет: грунт один толстый цинковый слой не удержит, дегазация обязательна.

07 / диагностикаМерить металл, а не воздух в камере

Воздух в камере всегда горячее металла на 10–30 °C в зависимости от массы детали и мощности вентилятора. Для оцинковки эта разница решает всё. Терморегулятор показывает 195 °C по воздуху, а металл реально на 182 °C, и газовыделение минимальное, брака нет. Настроили камеру на 205 °C по воздуху, и металл ушёл за 190 °C, проколы обеспечены.

Замер температуры оцинкованной детали пирометром у открытой камеры полимеризации — fig.03 — температуру ловят по металлу пирометром или контактной термопарой, а не по воздуху в камере

Инструмент простой: пирометр по поверхности или контактная термопара на детали. По оцинковке коэффициент излучения для пирометра ставят около 0,25–0,3 (блестящий цинк отражает, точнее работает термопара). Ошибка коэффициента даёт погрешность 15–30 °C, что для оцинковки уже за гранью.

Проверка «виноват ли цинк»

Если после введения дегазации проколы на оцинковке исчезли, а на той же краске и стали их не было, значит газил именно цинк. Если проколы остались, ищите масло в сжатом воздухе или влагу в порошке. Разбор дефектов поверхности есть в статье про шагрень, кратеры и кроед.

Можно ли красить оцинковку сразу после дегазации, пока тёплая?

Нет, порошок к горячей детали налипнет неровно и заряд стечёт. Деталь остужают ниже 40 °C, повторно обезжиривают и только потом напыляют. Но и тянуть сутки не нужно: пористый цинк снова наберёт влагу из воздуха. Красят в тот же день.