Galvansko galvaniziranje kovin: tehnologija, oprema

Galvansko pocinkanje je učinkovito in cenovno ugodno, zato je običajen način zaščite železnih kovin pred korozijo. Najpogosteje se uporablja pri izdelavi strojne opreme in pritrdilnih elementov, pa tudi jeklene mreže.

Metode cinkanja

Antikorozivno pocinkanje se izvaja na različne načine, življenjska doba prevleke pa je odvisna od debeline zaščitnega sloja.

Metoda prevleke je odvisna od njenih zahtevanih lastnosti, dimenzij izdelka in pogojev za nadaljnje delovanje.

Najenostavnejši in najbolj tehnološki, a premalo odporen proti mehanskim vplivom zaščitne plasti je hladno pocinkanje s pomočjo tal, v katerih je vsebovana visoka vsebnost visoko dispergiranega cinkovega prahu.

Na področju prostornine proizvodnje cinka je drugo mesto zasedeno vroče pocinkanje. Tako pridobljen premaz, kakovosten in trajen, vendar okolju varen, ker se uporablja taljenje cinka in celo pri temperaturi pod 500 ° C, je potrebna velika količina električne energije, kemične metode priprave površine.

Zelo podoben vroče pocinkanje bolj tehnološka, ​​a manj učinkovita metoda uporabe toplotne difuzije zaščitne plasti. Uporablja se, kadar se na debelino in videz prevleke naložijo visoke zahteve.

Druga metoda galvanizacije je plinsko-termično škropljenje, ki se uporablja za zaščito kosovnih predmetov in struktur, ki jih ni mogoče vstaviti v kad.

Cinkanje je brez številnih pomanjkljivosti drugih načinov prevleke in ima svoje pozitivne vidike.

Prednosti galvanskega pocinkanja

Najpogostejši je način deponiranja cinkove prevleke z elektrolizo.

Glavna prednost, zaradi katere galvansko galvaniziranje kovin, je visoka stopnja zaščite površine materiala pred korozijo. Tanka plast cinka poveča življenjsko dobo izdelkov večkrat in s tem zmanjšuje stroške vzdrževanja in zamenjave.

Prevleka je gladka, brez črt in kapljic, oblika in velikost izdelka sta ohranjena. Uporablja se lahko za predmete vseh, celo najbolj zapletenih oblik.

Gladki in sijoči dekorativni premazi v večini primerov ne zahtevajo dodatnega zdravljenja.

Poleg tega postopek nanašanja cinkove prevleke zahteva nizke stroške, galvanski agregati pa imajo visoko produktivnost.

Pomanjkljivosti galvanskega pocinkanja

Način nanašanja zaščitne prevleke z elektrolizo ni brez pomanjkljivosti.

Glavna pomanjkljivost je nizka oprijemljivost cinka na kovine, zaradi česar je treba površino proizvoda skrbno očistiti.

Pomanjkljivost je tudi nastajanje strupenih odpadkov v postopku nanašanja, ki zahtevajo resno čiščenje.

Neupoštevanje ureditev lahko povzroči polnjenje navadne kovine z vodikom, kar povzroči krhkost samega izdelka in poslabšanje kakovosti prevleke.

Načelo delovanja

Galvansko pocinkanje temelji na principu zaščitnega delovanja, ki ga določi razlika v elektrokemijskih potencialih cinka in železa. Ker ima cink manjši elektrokemični potencial, je prevleka iz nje zaščitna zaščita za železne kovine. To pomeni, da je v vlažnem okolju elektrokemijske korozije.

Oksidacija železa proizvaja okside z večjim volumnom kot prvotna kovina. Film oksida se ohladi in prehaja kisik k kovinu, ki še ni oksidirana. In na cinku med oksidacijo, film tvori tanek in gost, ne pušča kisika v kovine, ki ščiti ne le prevleko, temveč tudi osnovno kovino pod njim.

Vrste galvansko pocinkanje

Galvansko pocinkanje je tehnologija, ki je elektroliza, to je elektrokemični procesi redukcije oksidacije v elektrolitu pod delovanjem konstantnega električnega toka.

Glede na sestavo elektrolita je pocinkanje razdeljeno na tri vrste: kisle, cianide in alkalne.

Najpogosteje uporabljena metoda je cinkova prevleka v šibko kislih elektrolitih, še posebej pri litjem železa in jeklenih delih kompleksne konfiguracije. Izdelki iz ogljikovega in legiranega jekla s to obliko cinkanja so manj izpostavljeni vodikovemu krčenju, videz pa je odličen, z izjemnim dekorativnim učinkom v širokem razponu barv.

Dodatna zaščita za pocinkanje

Zaščitni učinek cinkove prevleke je odvisen od njegove debeline, ki je pri galvanizaciji samo 5 μm in naravi elektrolita.

V nekaterih primerih se zaščitne lastnosti cinkove prevleke povečajo z pasiviranjem, fosfatiranjem ali barvanjem.

Passivation (kromiranje) - kemična obdelava produktov v raztopinah s kromovo kislino ali njenimi solmi, zaradi česar na površini nastanejo kromatski filmi. Ta proces ne okrepi toliko zaščitnih lastnosti, kot je dekorativno, ker se zaradi tega povečuje sijaj premaza in je lahko barvan v različnih barvah.

Pri fosfatiranju (obdelava v soli fosforne kisline) pocinkanih izdelkov na površini folije tvori fosfatni film. Po fosfatiranju se lahko še vedno uporablja laka.

Faze galvanskega pocinkanja

V procesu galvanizacije je pocinkanje sestavljeno iz več tehnoloških procesov, od katerih se vsak zaključi z izpiranjem z vodo v pretočni kopeli ali z metodo pomivanja s krtačo.

Prvič, izdelke temeljito očistimo iz rje, lusk, procesnih maščob, ostankov hladilne tekočine ali barve in razmaščujemo v alkalnih raztopinah. Potem pride do elektrolitskega razmaščevanja.

Po tem, ko je jedkana v vodni raztopini klorovodikove kisline, pri kateri se površina končno očisti, ne da bi pri tem motili površinski sloj, in da se izvede njeno dekapiranje - aktiviranje pred nanosom cinkove prevleke. Šele takrat je dejanska zincifikacija.

Po potrebi se proizvodi očistijo in očistijo oksidni film v vodni raztopini dušikove kisline, nato fosfatiranju, pasiviranju in sušenju.

Pri galvaniziranju različnih izdelkov je mogoče izvesti dodatne operacije. Na primer, trak pred galvanizacijo počitek, konca zvarja, pravilo, in po njem olje in tuljava.

Oprema za pocinkanje

Galvanska linija - to je določeno zaporedje pralnih in procesnih kopel, v katerih se tvori ena ali večslojna cinkana obloga z zahtevanimi funkcionalnimi lastnostmi.

V skladu s količino proizvodnje se uporablja oprema z različnimi stopnjami mehanizacije. V velikih podjetjih so nameščene mehanizirane linije z avtomatskim nadzorom. Obstajajo linije z delnim ali popolnim ročnim nadzorom, pa tudi mini linijami.

Linija pocinčevane cinkanje ne sestoji samo iz kopeli. Vključuje transportne sisteme različnih oblik, nujno opremo za čiščenje odpadne vode, pomožno opremo, ki vključuje galvanizacijske naprave, grelnike, toplotne izmenjevalce, katodne in anodne palice.

V Ljubljani dodatna oprema Vključuje prezračevalne sisteme, sušilne komore in omare, hladilno opremo, filtrske enote, opremo za pridobivanje demovod, črpalk.

Elektroliti za pocinkanje

Za galvansko pocinkanje, odvisno od namena izdelka, se uporabljajo elektroliti, ki so razdeljeni v dve glavni skupini.

Elektroliti, v katerih je cink v obliki enostavnih hidratiranih ionov, imenujemo preprosta kislina. To borftoristovodorodnye, sulfatne in kloridne raztopine.

Kompleksni kompleksni kisli in alkalni elektroliti vsebujejo cink v kompleksnih ionih s pozitivnimi in negativnimi obremenitvami. To so amoniak, pirofosfat, cianid in druge raztopine.

Na podlagi katerih se uporablja elektrolit, je najprej odvisna hitrost padavin, nato pa kakovost cinkovega obarjanja na produktu (katoda).

Iz kompleksnih elektrolitov se cink izliva na katodo z visoko ionsko razpršitvijo. Ker se gostota toka povečuje, se donos kovin zmanjša in donos vodika se povečuje.

Zato je pocinkanje v kompleksnih elektrolitih izvedeno pri nizki gostoti toka, obloga pa je zelo kakovostna, drobnozrnata in enakomerna.

Pri šibko kislih preprostih elektrolitih galvansko pocinkanje, vključno doma, prehaja z veliko gostoto toka, z višjo stopnjo kot pri kompleksnih rešitvah. Videz izdelkov je dober, vendar prevleka ni zelo kakovostna in je primerna samo za izdelke precej preproste oblike.

Galvansko pocinkanje

Tehnološki proces neposredno galvanizacije poteka v kopeli z elektrolitom. Črni kovinski izdelki se v njem spustijo, na katere se električni tok (katoda) napaja preko posebnih elektrod in čisti cink v obliki kroglic ali plošč, položenih v posebne mreže (anode).

V procesu elektrokemijske reakcije pod vplivom gostote električnega toka od 1 do 5 A / dm se v elektrolitu raztopi cink, nato se njegovi ioni raztopijo na katodi in tvorijo galvansko prevleko 4-25 mikronov.

Z uporabo te tehnologije se dobijo pritrdilni elementi (vijaki in matice) z enotno in sijočo prevleko.

Avtomatizirana galvanizacijska cev

Moderna galvanizacijska cev je popolnoma avtomatizirana linija, na kateri se izvajajo vse faze prevleke, vključno z varjenjem in visokokakovostnim razmaščevanjem izdelkov za različne namene in konfiguracije.

Avtomatska linija v splošnem sestoji iz niza tehnoloških plating kopeli, modularnih usmernikov, natovarjanje / raztovarjanje kabini, transportna oprema, oprema za prezračevanje, vodovodne in odvajanje odplak, s kovinskim okvirjem z vzdrževanjem lestvice.

Galvanske kopeli so narejene iz nerjavno jeklo, jeklo, obložene s polimernimi materiali ali gumo. Sodobne kopeli, varjene iz pločevinastih polimerov, vedno bolj zamenjujejo kovinske posode. Izbira materiala za kopel je odvisna od sestave in koncentracije elektrolita in delovne temperature.

Komunikacije vodovodnih in kanalizacijskih sistemov in v večini primerov prezračevanja se nahajajo pod kopeli in so prav tako izdelane iz polipropilena.

Dimenzije črte določajo njegova učinkovitost in dimenzije galvanske kopeli.

Galvansko pocinkanje nastane s tvorbo kanalizacije z visoko koncentracijo ionov težkih kovin. Zato so v tankih iz inženirskih polimerov zaščiteni, filtrirani, nevtralizirani, kemično obarjanje, sorpcija in drugi procesi.

Elektrolitska prevleka cinka doma

Galvansko pocinkanje, izdelano ročno, se začne z izbiro materialov. Elektrolit je lahko raztopina cinkovega klorida in klorovodikove kisline v destilirani vodi. To je tako imenovana spajkalna kislina, ki se najpogosteje uporablja doma. Obrtniki so kisel cinkov v skladiščni žvepleni kislini, da bi dobili elektrolit ZnSO₄, vendar je ta postopek nevaren, saj med reakcijo sproščajo eksplozivni vodik in toploto. V elektrolitu v nobenem primeru ne sme obstajati oborina kristalov neraztopljenih soli.

Čist cink je mogoče kupiti v kemični trgovini ali na radijskem trgu, vendar ga je mogoče dobiti iz solnih baterij ali varovalk, ki so preživeli od Sovjetske zveze.

Galvanska kopel je lahko stekleni ali plastični posodi. Podpira stativa za anodo in katodo. Anoda je cinkova plošča, na katero je priključen plus iz vira energije. Čim večja je anoda, bolj enakomeren bo premaz na katodi, proizvodu, na katerem se bo uporabil zaščitni premaz. Anode so lahko več, jih lahko postavimo okoli katode na isti razdalji, tako da je njegova površina enakomerno in hkrati pokrita z vseh strani. Na katodo je priključen "minus" oskrbe z električno energijo.

Tudi ko se pocinčanje opravi doma, tehnologija nujno vključuje temeljito čiščenje in razmaščevanje dela ter aktiviranje v kislinski raztopini.

Dejanska zinkifikacija se pojavi, ko anode in katodo Elektrolit je zaprt in električni tokokrog je zaprt. Čim traja proces, je debelejša plast cinka na izdelku.

Z galvansko pocinkavanjem zaščitna prevleka na izdelkih postane natančna, enakomerna in gladka, z dekorativnim učinkom. Uporablja se tako v industriji kot doma, kljub dejstvu, da je potrebno ravnati z odpadno vodo iz okolju nevarnih odpadkov.