Galvansko cinkanje kovin: tehnologija, oprema

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 14:02

Galvanizacija je učinkovit in poceni ter zato običajen način za zaščito železnih kovin pred korozijo. Najpogosteje se uporablja pri proizvodnji strojne opreme in pritrdilnih elementov ter jeklene mreže.

Metode prevleke s cinkom

Protikorozijsko cinkanje se izvaja na različne načine, življenjska doba premaza pa je odvisna od debeline zaščitne plasti.

Način premaza je odvisen od njegovih zahtevanih lastnosti, velikosti izdelka, pogojev za njegovo nadaljnje delovanje.

Najenostavnejša in tehnološko najnaprednejša, a premalo odporna na mehanske obremenitve zaščitne plasti, je hladno pocinkanje s temeljnimi premazi, ki vsebujejo velike količine visoko dispergiranega cinkovega prahu.

Po obsegu proizvodnje pocinkanja je vroče pocinkanje na drugem mestu. Tako pridobljena prevleka je kakovostna in trpežna, vendar okolju nevarna, saj se uporablja cinkova talina, za vzdrževanje temperature nekaj manj kot 500 ° C pa je potrebna velika količina električne energije, kemične metode priprave površine.

Zelo podobno vročemu pocinkanjutehnološka, vendar manj produktivna metoda toplotno difuzijskega nanašanja zaščitnega sloja. Uporablja se, ko so visoke zahteve glede debeline in videza premaza.

Druga metoda cinkanja je plinsko-termično brizganje, ki se uporablja za zaščito velikih izdelkov in konstrukcij, ki jih preprosto ni mogoče postaviti v kad.

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

Prednosti pocinkanja

Pocinkanje z elektrolizo je najpogostejša metoda.

Glavna prednost, zaradi katere se uporablja galvansko pocinkanje kovine, je visoka stopnja zaščite površine materiala pred korozijo. Tanka plast cinka večkrat podaljša življenjsko dobo izdelkov in s tem zmanjša stroške njihovega vzdrževanja in zamenjave.

Prevleka je enakomerna, brez prog in kapljic, oblika in velikost izdelka pa je ohranjena. Lahko ga nanesete na predmete katere koli, tudi najbolj zapletene oblike.

Gladki in sijoči okrasni premazi v večini primerov ne zahtevajo dodatne obdelave.

Poleg tega sam postopek cinkanja zahteva malo stroškov, enote za cinkanje pa so zelo produktivne.

Slabosti cinkanja

Način nanašanja zaščitnega premaza z elektrolizo ni brez pomanjkljivosti.

Glavna pomanjkljivost jenizka oprijemljivost cinka na kovino, zaradi česar je treba površino izdelka skrbno očistiti.

Slabost je tudi nastajanje strupenih odpadkov med postopkom nanosa premaza, ki zahteva resno čiščenje.

Neupoštevanje režimov lahko vodi do polnjenja navadne kovine z vodikom, kar vodi do krhkosti samega izdelka in do kršitve kakovosti prevleke.

Načelo delovanja

Galvanizacija temelji na principu zaščitnega učinka, ki ga določa razlika v elektrokemičnih potencialih cinka in železa. Ker ima cink nižji elektrokemijski potencial, je njegova prevleka žrtvena zaščita za železne kovine. To pomeni, da je v vlažnem okolju on tisti, ki je podvržen elektrokemični koroziji.

Pri oksidaciji železa nastanejo oksidi, ki imajo večjo prostornino kot prvotna kovina. Oksidni film postane ohlapen in prenaša kisik na še neoksidirano kovino. In na cinku med oksidacijo nastane film tanek in gost, ne prepušča kisika globoko v kovino in ščiti ne samo prevleko, ampak tudi osnovno kovino pod njo.

Vrste pocinkanja

Galvansko cinkanje je tehnologija, ki je elektroliza, torej elektrokemični redoks procesi v elektrolitu pod delovanjem enosmernega električnega toka.

Glede na sestavo elektrolita je pocinkanje razdeljeno na tri vrste: kislinsko, cianidno in alkalno.

Najpogosteje uporabljena metoda cinkanja v rahlo kislihelektroliti, zlasti za dele iz litega železa in jekla kompleksne konfiguracije. Izdelki iz ogljikovih in legiranih jekel s to vrsto pocinkanja so manj podvrženi pojavu vodikove krhkosti, videz pa je odličen, s čudovitim dekorativnim učinkom v široki paleti barv.

Dodatna zaščita pred pocinkanjem

Zaščitni učinek cinkovih premazov je odvisen od njegove debeline, ki znaša le 5 mikronov, ko je galvaniziran, in narave elektrolita.

V nekaterih primerih se zaščitne lastnosti cinkovih premazov povečajo s pasivizacijo, fosfatiranjem ali barvanjem.

Pasivacija (kromiranje) - kemična obdelava izdelkov v raztopinah s kromovo kislino ali njenimi solmi, zaradi katere se na površini tvorijo kromatni filmi. Ta postopek ne poveča toliko zaščitnih lastnosti kot dekorativnih, saj se posledično poveča sijaj premaza in ga lahko barvamo v različne barve.

Pri fosfatiranju (obdelava v solih fosforne kisline) pocinkanih izdelkov se na površini tvori fosfatni film. Po fosfatiranju lahko še vedno nanesete barvo.

Fape pocinkanja

V proizvodnji je cinkanje sestavljeno iz več tehnoloških postopkov, od katerih se vsak zaključi s pranjem z vodo v tekoči kopeli ali s čopičem.

Najprej so izdelki temeljito očiščeni rje, vodnega kamna, procesne maščobe, ostankov hladilne tekočinetekočine ali barve in razmaščene v alkalnih raztopinah. Nato se izvede elektrolitsko razmaščevanje.

Po njem jih dekapiramo v vodni raztopini klorovodikove kisline, v kateri površino dokončno očistimo brez motenj površinske plasti in jo pred nanosom cinkovega premaza dekapitiramo – aktiviramo. Šele potem je dejansko pocinkanje.

Po tem se izdelki po potrebi zbistrijo in očistijo oksidnega filma v vodni raztopini dušikove kisline, nato fosfatirajo, pasivizirajo in posušijo.

Pri cinkanju različnih izdelkov se lahko izvedejo dodatni posegi. Na primer, pred cinkanjem se trak odvije, konci zavarijo, poravnajo, po tem pa jih naoljijo in navijejo.

Oprema za pocinkanje

Linija za cinkanje je določeno zaporedje izpiranja in tehnoloških kopeli, pri katerem se ustvari enoslojni ali večplastni cinkov premaz z zahtevanimi funkcionalnimi lastnostmi.

Skladno z obsegom 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 linije.

Linija za pocinkanje je sestavljena iz več kot le kopeli. Vključuje transportne sisteme različnih izvedb, opremo za čiščenje odpadne vode,pomožna oprema, ki vključuje naprave za cinkanje, grelne elemente, toplotne izmenjevalce, katodne in anodne palice.

Dodatna oprema vključuje prezračevalne sisteme, sušilne komore in omare, hladilno opremo, filtrirne enote, opremo za proizvodnjo demi vode, črpalke.

Elektroliti za pocinkanje

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

Elektroliti, v katerih je cink v obliki enostavnih hidratiranih ionov, se imenujejo enostavni kisli. To so hidroborične, sulfatne in kloridne raztopine.

Kompleksni kompleksni kisli in alkalni elektroliti vsebujejo cink v kompleksnih ionih s pozitivnim in negativnim nabojem. To so amoniak, pirofosfat, cianid in druge raztopine.

Vrsta uporabljenega elektrolita v prvi vrsti določa hitrost odlaganja in nato kakovost usedlin cinka na izdelku (katodi).

Iz kompleksnih elektrolitov se cink usede na katodo z velikim sipanjem ionov. Ko se gostota toka poveča, se izkoristek kovine zmanjša in dobitek vodika se poveča.

Zato se pocinkanje v kompleksnih elektrolitih izvaja pri nizki gostoti toka, prevleka pa je zelo kakovostna, drobnozrnata in enakomerna.

V rahlo kislih enostavnih elektrolitih poteka cinkanje, tudi doma, pri visoki gostoti toka, z večjo hitrostjo kot pri uporabi kompleksnih raztopin. Videz izdelkov je dober, vendarpremaz ni zelo kakovosten in je primeren samo za izdelke dokaj preproste oblike.

pocinkana prevleka

Tehnološki postopek direktnega cinkanja poteka v kopeli z elektrolitom. Vanjo se spuščajo izdelki iz železne kovine, na katere se preko posebnih elektrod dovaja električni tok (katoda), čisti cink pa v obliki kroglic ali plošč, položenih v posebne mrežne odseke (anode).

Med elektrokemično reakcijo se pod vplivom električnega toka z gostoto od 1 do 5 A/dm cink raztopi v elektrolitu, nato se njegovi ioni usedejo na katodo in tvorijo 4-25 mikronov debel galvanski premaz.

Z uporabo te tehnologije dobimo pritrdilne elemente (vijake in matice) z enotnim in sijočim premazom.

Avtomatizirana linija za cinkanje

Sodobna linija za cinkanje je popolnoma avtomatizirana linija, ki izvaja vse faze premaza, vključno z varjenjem in visokokakovostnim razmaščevanjem izdelkov za različne namene in konfiguracije.

Avtomatska linija je praviloma sestavljena iz sklopa tehnoloških galvanskih kopeli, modularnih usmernikov, nakladalno-razkladalnega stojala, transportne opreme, opreme za izpušno prezračevanje, oskrbo z vodo in kanalizacijo, kovinskega okvirja s servisno lestvijo.

Galvanske kopeli so lahko izdelane iz nerjavnega jekla, jekla s plastično oblogo ali gume. Sodobne kopeli, varjene iz pločevinastih polimerov, vse bolj nadomeščajo kovinske posode. Izbira materiala za kopel je odvisna od sestave in koncentracije elektrolita ter delovne temperature.

Komunikacije vodovodnih in kanalizacijskih sistemov ter v večini primerov prezračevanje se nahajajo pod kopalnimi kadi in so tudi iz polipropilena.

Dimenzije linije so določene z njeno produktivnostjo in dimenzijami galvanskih kopeli.

Galvansko cinkanje se pojavi s tvorbo odpadne vode z visoko koncentracijo ionov težkih kovin. Zato jih branimo, filtriramo, nevtraliziramo, uporabljamo kemično obarjanje, sorpcijo in druge procese v posodah iz inženirskih polimerov.

elektrolitsko cinkanje doma

Galvansko pocinkanje, ki ga izdelamo lastne roke, 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 cink kisijo v baterijski žveplovi kislini in dobijo elektrolit ZnSO_{4, vendar je ta postopek nevaren, saj se med reakcijo sproščata eksploziven vodik in toplota. V nobenem primeru ne sme biti oborine neraztopljenih kristalov soli v elektrolitu.}

Čisti cink lahko kupite v trgovini s kemikalijami ali na radijski tržnici ali pa ga dobite iz solnih baterij ali varovalk iz Sovjetske zveze.

Galvanskikopel je lahko steklena ali plastična posoda. Vanj so nameščena stojala za anodo in katodo. Anoda je cinkova plošča, na katero je priključen "plus" iz vira napajanja. Večja kot je anoda, bolj enakomeren bo premaz na katodi, produktu, na katerega bo nanešen zaščitni premaz. Anod je lahko več, lahko se namestijo okoli katode na enaki razdalji, tako da je njena površina enakomerno in hkrati z vseh strani prekrita s cinkom. "Minus" vira napajanja je povezan s katodo.

Tudi ko se cinkanje izvaja doma, tehnologija nujno vključuje temeljito čiščenje in razmaščevanje dela ter njegovo aktiviranje v kislinski raztopini.

Vir napajanja je avtomobilska baterija z žarnico z nizko močjo ali drug porabnik v tokokrogu, tako da je tok v tokokrogu nižji, ali napajalnik s konstantno izhodno napetostjo. Glavna stvar je, da med postopkom cinkanja elektrolit ne sme prevreti.

Pravzaprav do cinkanja pride, ko se anode in katode spustijo v elektrolit in se električni tokokrog sklene. Dlje kot traja postopek, debelejša je plast cinka na izdelku.

S pomočjo pocinkanja postane zaščitni premaz na izdelkih natančen, enoten in gladek, z dekorativnim učinkom. Uporablja se tako v industriji kot doma, kljub dejstvu, da je potrebno čiščenje odpadne vode iz okolju nevarnih odpadkov.