Metallin galvanointi: tekniikka, laitteet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 13:54

Galvanointi on tehokas ja halpa, ja siksi yleinen tapa suojata rautametaleja korroosiolta. Useimmiten sitä käytetään laitteistojen ja kiinnikkeiden sekä teräsverkon tuotannossa.

sinkkipinnoitusmenetelmät

Korroosionestosinkitystä tehdään eri tavoin, ja pinnoitteen käyttöikä riippuu suojakerroksen paksuudesta.

Paloitusmenetelmä riippuu sen vaadituista ominaisuuksista, tuotteen koosta ja sen jatkokäytön edellytyksistä.

Yksinkertaisin ja teknisesti edistynein, mutta riittämättömästi suojaavan kerroksen mekaanista rasitusta kestävä sinkitys on kylmäsinkitys pohjamaaleilla, jotka sisältävät suuria määriä erittäin dispergoitunutta sinkkijauhetta.

Sinkityntuotannon määrässä kuumasinkitys on toisella sijalla. Tällä tavalla saatu pinnoite on korkealaatuinen ja kestävä, mutta ympäristön kann alta vaarallinen, koska käytetään sinkkisulaa ja tarvitaan paljon sähköä sen lämpötilan pitämiseen hieman alle 500 °C, kemialliset pinnankäsittelymenetelmät.

Hyvin samanlainen kuin kuumasinkitys enemmänteknologinen, mutta vähemmän tuottava menetelmä suojakerroksen lämpödiffuusiopinnoittamiseksi. Sitä käytetään, kun pinnoitteen paksuudelle ja ulkonäölle asetetaan korkeat vaatimukset.

Toinen galvanointimenetelmä on kaasulämpöruiskutus, jolla suojataan suurikokoisia tuotteita ja rakenteita, joita ei yksinkertaisesti voi laittaa kylpyyn.

Sinkityssä galvanoinnissa ei ole monia muiden pinnoitusmenetelmien haittoja, ja sillä on positiivisia puolia.

Sinkityksen edut

Sinkitys elektrolyysillä on yleisin menetelmä.

Pääasiallinen etu, jonka ansiosta metallin galvaanista galvanointia käytetään, on materiaalin pinnan korkea suojaus korroosiolta. Ohut sinkkikerros pidentää tuotteiden käyttöikää useita kertoja ja vähentää siten niiden huolto- ja vaihtokustannuksia.

Pinnoite on tasainen, ilman raitoja ja pisaroita, ja tuotteen muoto ja koko on säilynyt. Voit käyttää sitä minkä tahansa muotoisille objekteille, jopa kaikkein monimutkaisimpiin muotoihin.

Sileät ja kiiltävät koristepinnoitteet eivät useimmissa tapauksissa vaadi lisäkäsittelyä.

Lisäksi sinkkipinnoitusprosessi itsessään vaatii vähän kustannuksia, ja galvanointiyksiköt ovat erittäin tuottavia.

Sinkityksen haitat

Menetelmä suojapinnoitteen levittämiseksi elektrolyysillä ei ole vailla haittoja.

Suurin haittapuoli onsinkin alhainen tarttuvuus metalliin, minkä vuoksi tuotteen pinta on puhdistettava huolellisesti.

Haittapuolena on myös myrkyllisten jätteiden muodostuminen pinnoitusprosessin aikana, mikä vaatii vakavaa puhdistusta.

Järjestelmän noudattamatta jättäminen voi johtaa perusmetallin vetytäyttymiseen, mikä johtaa itse tuotteen herkkyyteen ja pinnoitteen laadun heikkenemiseen.

Toimintaperiaate

Galvanointi perustuu suojavaikutuksen periaatteeseen, joka määräytyy sinkin ja raudan sähkökemiallisten potentiaalien erosta. Koska sinkillä on pienempi sähkökemiallinen potentiaali, sen pinnoite on rautametallien uhrautuva suoja. Toisin sanoen kosteassa ympäristössä hän käy läpi sähkökemiallisen korroosion.

Kun rauta hapetetaan, muodostuu oksideja, joiden tilavuus on suurempi kuin alkuperäisellä metallilla. Oksidikalvo löystyy ja siirtää happea vielä hapettumattomaan metalliin. Ja sinkillä hapettumisen aikana kalvo muodostuu ohueksi ja tiheäksi, se ei päästä happea syvälle metalliin ja suojaa pinnoitteen lisäksi myös sen alla olevaa perusmetallia.

Sinkitystyypit

Galvaaninen galvanointi on tekniikkaa, joka on elektrolyysiä eli sähkökemiallisia redox-prosesseja elektrolyytissä tasaisen sähkövirran vaikutuksesta.

Elektrolyytin koostumuksen mukaan sinkkipinnoite jaetaan kolmeen tyyppiin: happo, syanidi ja emäksinen.

Yleimmin käytetty sinkkipinnoitusmenetelmä lievästi happamassaelektrolyytit, erityisesti monimutkaisille valurauta- ja teräsosille. Hiili- ja seosteräksistä valmistetut tuotteet, joissa on tällainen galvanointi, ovat vähemmän alttiina vetyhaurastumisen esiintymiselle, ja ulkonäkö on erinomainen, ja niissä on upea koristeellinen vaikutus useissa eri väreissä.

Lisä galvanointisuojaus

Sinkkipinnoitteiden suojaava vaikutus riippuu sen paksuudesta, joka on vain 5 mikronia sähköpinnoitettuna, ja elektrolyytin laadusta.

Joissakin tapauksissa sinkkipinnoitteiden suojaavia ominaisuuksia tehostavat passivointi, fosfatointi tai maalaus.

Passivointi (kromaatio) - tuotteiden kemiallinen käsittely liuoksissa kromihapon tai sen suolojen kanssa, jonka seurauksena pinnalle muodostuu kromaattikalvoja. Tämä prosessi ei paranna niinkään suojaavia ominaisuuksia kuin koristeellisia ominaisuuksia, koska sen seurauksena pinnoitteen kiilto paranee ja se voidaan maalata eri väreillä.

Kun galvanoituja tuotteita fosfatoidaan (käsittely fosforihapposuoloissa), pintaan muodostuu fosfaattikalvo. Fosfatoinnin jälkeen maalia voidaan vielä levittää.

Sinkitysvaiheet

Tuotannossa galvanointi koostuu useista teknologisista prosesseista, joista jokainen saadaan päätökseen pesemällä vedellä juoksevassa kylvyssä tai harjapesumenetelmällä.

Ensin tuotteet puhdistetaan perusteellisesti ruosteesta, hilseestä, prosessirasvasta ja jäähdytysnesteen jäämistänesteitä tai maaleja ja rasvanpoisto alkalisissa liuoksissa. Sitten tapahtuu elektrolyyttinen rasvanpoisto.

Sen jälkeen ne peitataan suolahapon vesiliuokseen, jossa pinta lopuksi puhdistetaan pintakerrosta häiritsemättä ja se poistetaan - aktivoidaan ennen sinkkipinnoitetta. Vasta sitten varsinainen galvanointi.

Sen jälkeen tuotteet tarvittaessa selkeytetään ja puhdistetaan oksidikalvosta typpihapon vesiliuoksessa, sitten fosfatoidaan, passivooidaan ja kuivataan.

Kun sinkitään erilaisia tuotteita, voidaan suorittaa lisätoimenpiteitä. Esimerkiksi nauha kelataan auki ennen galvanointia, päät hitsataan, suoristetaan ja sen jälkeen öljytään ja kelataan.

Sinkityslaitteet

Sinkityslinja on tietty sarja huuhtelu- ja teknologisia kylpyjä, joissa luodaan yksi- tai monikerroksinen sinkkipinnoite, jolla on tarvittavat toiminnalliset ominaisuudet.

Tuotantomäärien mukaisesti käytetään laitteita, joiden koneistusaste vaihtelee. Suurissa yrityksissä asennetaan mekanisoidut linjat automaattisella ohjauksella. On linjoja, joissa on osittainen tai täysin manuaalinen ohjaus, sekä minilinjoja.

Sinkityssarja koostuu muustakin kuin pelkistä kylpyistä. Se sisältää erityyppisiä kuljetusjärjestelmiä, jätevedenkäsittelylaitteita,apulaitteet, joihin kuuluvat galvanointilaitteet, lämmityselementit, lämmönvaihtimet, katodi- ja anoditangot.

Lisävarusteita ovat ilmanvaihtojärjestelmät, kuivauskammiot ja -kaapit, jäähdytyslaitteet, suodatinyksiköt, puolivesituotantolaitteet, pumput.

Sinkitykseen käytettävät elektrolyytit

Galvaanisessa galvanoinnissa käytetään tuotteen käyttötarkoituksesta riippuen elektrolyyttejä, jotka on jaettu kahteen pääryhmään.

Elektrolyyttejä, joissa sinkki on yksinkertaisten hydratoituneiden ionien muodossa, kutsutaan yksinkertaisiksi happamiksi. Nämä ovat vetyboori-, sulfaatti- ja kloridiliuoksia.

Monimutkaiset kompleksiset happamat ja emäksiset elektrolyytit sisältävät sinkkiä monimutkaisina ioneina, joilla on positiivinen ja negatiivinen varaus. Näitä ovat ammoniakki, pyrofosfaatti, syanidi ja muut liuokset.

Käytetty elektrolyytin tyyppi määrittää ensisijaisesti saostuman nopeuden ja sitten tuotteelle (katodin) muodostuvien sinkkikerrostumien laadun.

Monimutkaisista elektrolyyteistä sinkki laskeutuu katodille suurella ionisirontalla. Kun virrantiheys kasvaa, metallin saanto pienenee ja vedyn saanto kasvaa.

Siksi monimutkaisten elektrolyyttien sinkkipinnoite suoritetaan alhaisella virrantiheydellä, ja pinnoite on erittäin laadukas, hienorakeinen ja tasainen.

Hieman happamissa yksinkertaisissa elektrolyyteissä galvanointi, myös kotona, tapahtuu suurella virrantiheydellä ja suuremmalla nopeudella kuin käytettäessä monimutkaisia liuoksia. Tuotteiden ulkonäkö on hyvä, muttapinnoite ei ole kovin laadukas ja sopii vain melko yksinkertaisen muotoisille tuotteille.

Sinkity sinkitys

Suorasinkityksen tekninen prosessi tapahtuu kylvyssä, jossa on elektrolyyttiä. Siihen lasketaan rautametallista valmistetut tuotteet, joihin syötetään sähkövirtaa (katodi) erikoiselektrodien kautta ja puhdasta sinkkiä pallojen tai levyjen muodossa, jotka on asetettu erityisiin verkkoosiin (anodi).

Sähkökemiallisen reaktion aikana sinkki liukenee sähkövirran, jonka tiheys on 1-5 A/dm, vaikutuksesta elektrolyyttiin, jonka jälkeen sen ionit laskeutuvat katodille muodostaen 4-25 mikronia paksuisen galvaanisen pinnoite.

Tätä tekniikkaa käyttämällä saadaan kiinnikkeisiin (pultit ja mutterit) tasainen ja kiiltävä pinnoite.

Automaattinen galvanointilinja

Nykyaikainen galvanointilinja on täysin automatisoitu linja, joka suorittaa kaikki pinnoitusvaiheet, mukaan lukien hitsauksen ja tuotteiden korkealaatuisen rasvanpoiston eri tarkoituksiin ja kokoonpanoihin.

Automaattilinja koostuu yleensä sarjasta teknologisia galvanoivia kylpyjä, modulaarisia tasasuuntaajia, lastaus-/purkaustelineestä, kuljetusvälineistä, poistoilmanvaihto-, vesi- ja viemärilaitteistoista, metallirungosta, jossa on huoltotikkaat.

Galloituskylpyammeet voidaan valmistaa ruostumattomasta teräksestä, muovilla vuoratusta teräksestä tai kumista. Nykyaikaiset, levypolymeereistä hitsatut kylpyammeet korvaavat yhä enemmän metallisäiliöitä. Kylpymateriaalin valinta riippuu elektrolyytin koostumuksesta ja pitoisuudesta sekä käyttölämpötilasta.

Vesi- ja viemärijärjestelmien yhteydet ja useimmissa tapauksissa ilmanvaihto sijaitsevat altaiden alla ja ovat myös polypropeenista.

Linjan mitat määräytyvät sen tuottavuuden ja galvanointikylpyjen mittojen mukaan.

Galvaaninen galvanointi tapahtuu jäteveden muodostuessa, jossa on suuri pitoisuus raskasmetalli-ioneja. Siksi niitä suojataan, suodatetaan, neutraloidaan, kemiallista saostusta, sorptiota ja muita prosesseja käytetään teknisistä polymeereistä valmistetuissa säiliöissä.

Elektrolyyttinen sinkitys kotona

Omin käsin valmistettu galvanointisinkitys alkaa materiaalien valinnasta. Elektrolyytti voi olla sinkkikloridin ja suolahapon liuos tislatussa vedessä. Tämä on niin kutsuttu juotoshappo, jota käytetään useimmiten kotona. Käsityöläiset peittaavat sinkkiä akun rikkihappoon ja saavat elektrolyyttiä ZnSO_{4, mutta tämä prosessi on vaarallinen, koska reaktion aikana vapautuu räjähtävää vetyä ja lämpöä. Elektrolyytissä ei saa missään tapauksessa olla liukenemattomien suolakiteiden sakkaa.}

Puhdasta sinkkiä voi ostaa kemikaaliliikkeestä tai radiomarkkinoilta, tai sitä saa Neuvostoliiton suolaparistoista tai sulakkeista.

Galvanickylpy voi olla lasi- tai muoviastia. Siihen on asennettu telineet anodille ja katodille. Anodi on sinkkilevy, johon "plus" on kytketty virtalähteestä. Mitä suurempi anodi, sitä tasaisempi pinnoite on katodilla, tuotteella, jolle suojapinnoite levitetään. Anodeja voi olla useita, ne voidaan sijoittaa katodin ympärille samalle etäisyydelle niin, että sen pinta peittyy sinkillä tasaisesti ja samanaikaisesti joka puolelta. Virtalähteen "miinus" on kytketty katodiin.

Vaikka galvanointi tehdään kotona, tekniikkaan kuuluu välttämättä osan perusteellinen puhdistus ja rasvanpoisto sekä sen aktivointi happoliuoksessa.

Virtalähde on auton akku, jossa on pienitehoinen hehkulamppu tai muu kuluttaja piirissä siten, että virtapiirissä on pienempi virta, tai virtalähde, jolla on vakiolähtöjännite. Tärkeintä on, että elektrolyytissä ei saa kiehua nopeasti galvanoinnin aikana.

Itse asiassa galvanointi tapahtuu, kun anodit ja katodi lasketaan elektrolyyttiin ja sähköpiiri suljetaan. Mitä kauemmin prosessi kestää, sitä paksumpi sinkkikerros on tuotteessa.

Sinkityn avulla tuotteiden suojapinnoitteesta tulee tarkka, tasainen ja sileä sekä koristeellinen vaikutus. Sitä käytetään sekä teollisuudessa että kotona huolimatta siitä, että jäteveden käsittely ympäristölle vaarallisista jätteistä vaaditaan.