Galwanizacja metalu: rodzaje, metody, opis procesu

Powłoką galwaniczną jest metoda chemiczna nakładanie folii metalowej w celu ochrony produktów i nadania im dodatkowych właściwości: odporność na korozję, twardość, odporność na zużycie, dekoracyjność itp. Każdy metalowy produkt wymaga dodatkowej ochrony, nawet części aluminiowe są pokryte galwaniczną izolacją.

Zasada

Schemat, w którym wykonuje się poszycie metalu jest dość prosty. Obejmuje on produkt, na który nakłada się powłokę ochronną, pojemnik z roztworem elektrolitu, w którym umieszcza się produkt. Trzecim uczestnikiem procesu jest metalowa płyta, na którą nanosi się prąd dodatni, działa ona jak anoda, produkt umieszczony w roztworze staje się katodą, w której stosuje się ładunek ujemny.

Kiedy obwód elektryczny jest zamknięty, metal anody (płytki) rozpuszcza się w elektrolicie i pod działaniem prądu pędzi w kierunku ujemnie naładowanego produktu (katody), tworząc w ten sposób trwałą powłokę. Elektrolit to przewodzące rozwiązanie do przenoszenia metali z anody na katodę. Wielkość zbiorników (kąpieli) z elektrolitem jest różna, w zależności od problemów produkcyjnych.

Duże produkty są umieszczane na zawiesinach, przez które przepuszczany jest ładunek ujemny, a wzór jest utrzymywany na wagę objętość łazienki. Małe produkty są powlekane galwanicznie w kąpieli bębnowej, w której duża ilość produktów jest jednocześnie ocynkowana. W tym przypadku ładunek ujemny jest podawany do bębna, obracając się w zbiorniku elektrolitem, gdzie anoda jest nawijana.

Istnieją wanny z kranem, w których powłoka galwaniczna jest nakładana jednocześnie na dużą liczbę bardzo małych części, takich jak sprzęt. Produkty wlewa się do zbiornika, wylewa się kompozycję elektrolitu i instaluje się anodę. Wanny mają powolny obrót, podczas którego produkty są równomiernie pokryte metalem ochronnym.

Metody

Galwaniczna metoda powlekania produktów pozwala stworzyć trwałą powłokę ochronną na metalach, izolując części od korozyjnych skutków środowisk pracy. Izolacja może być wykonana z różnych metali, aplikacja jest wykonywana przez natryskiwanie anodowe i katodowe.

Powłoka katody charakteryzuje się tym, że przy najmniejszym naruszeniu integralności osadzonej warstwy, metal pod nią jest niszczony bardziej intensywnie, co jest ułatwione przez samą technologię powlekania. Przykładem szybkiej erozji są produkty wykonane z metalu cynowanego, w którym warstwa izolacyjna jest cynowa.

Anodowanie galwaniczne ma inne cechy. Gdy powstają warunki zagrożenia korozją, izolacja galwaniczna narażona jest na zniszczenie, metal pozostaje nienaruszony przez długi czas. Produkty anodowane są dobrze chronione przed korozyjnymi środowiskami, uszkodzeniami mechanicznymi. Najczęściej stosowanym rodzajem izolacji jest cynkowanie. Metoda pozwala zachować wszystkie cechy przetworzonego produktu, jego wygląd, kształt i rozmiar.

Cele

Galwanizacja dzieli się na kilka rodzajów w zależności od przeznaczenia produktu:

• Ochronny i dekoracyjny. Celem aplikacji jest uzyskanie wysokich właściwości estetycznych i ochrona produktów przed szkodliwymi czynnikami.
• Ochronny. Zaizoluj części metalowe przed działaniem mediów korozyjnych, uszkodzenia mechaniczne.
• Specjalny cel. Galwanizacja jest stosowana w celu uzyskania nowych właściwości - zwiększonej odporności na zużycie, zwiększonej twardości i magnetycznych, elektrycznych właściwości izolacyjnych gotowego produktu. W niektórych przypadkach galwanizacja służy do przywrócenia pierwotnego wyglądu produktu lub po dłuższym użytkowaniu.

Rodzaje powłok

Metoda powlekania galwanicznego jest realizowana poprzez zastosowanie różnych metali do produktu, każdy z nich ma swoje cechy i cele w dalszym działaniu części lub przedmiotu:

• Srebrzenie - zwiększa walory estetyczne, chroni przed korozją, poprawia właściwości odblaskowe, przewodzące. Rodzaj aplikacji jest pożądany w produkcji przekaźników statycznych, styczników, przekaźników elektromagnetycznych, siłowników elektromagnetycznych, mikroukładów i innych produktów elektronicznych.
• Niklowanie jest najbardziej pożądanym galwanicznie produktem ze stali, miedzi i aluminium. Warstwa niklowa niezawodnie chroni produkty lub części maszyn przed rdzą, która powstaje pod wpływem środowiska zewnętrznego, a także z rodzajów korozji powstałych w wyniku zanieczyszczenia agresywnymi środowiskami środowiska pracy - zasadami, kwasami, solami. Niklowane produkty wykazują wysoką odporność na poważne uszkodzenia mechaniczne, ścieranie.
• Chromowanie - zwiększa odporność na zużycie, twardość powierzchni anodowanych, pozwala poprawić wygląd, przywrócić uszkodzone części do pierwotnych parametrów. W zależności od zmian w trybie technologicznym otrzymuje się galwanizację o różnych parametrach i właściwościach - szary matowy (wzrost twardości, ale niska odporność na zużycie), brylantowy (wysoka odporność na zużycie, twardość), mleczny plastik (estetyka, wysoki stopień ochrony antykorozyjnej, mała twardość), cynkowanie - Obróbka antykorozyjna litych blach stalowych, części samochodowych, materiałów budowlanych i wykończeniowych.

• Złocenie - stosowane w biżuterii, elektronice i innych gałęziach przemysłu. Warstwa złota nadaje detalom wysokie właściwości odblaskowe, estetykę, ochronę przed korozją, zwiększa właściwości przewodzące.
• Miedź jest często używana do powlekania metalu w celu ochrony przed korozją, miedź poprawia swoje właściwości przewodzące, metal z taką powłoką jest często używany do produkcji przewodów elektrycznych używanych na zewnątrz.
• Mosiądz - służy do ochrony stali, aluminium i stopów przed korozją. Warstwa mosiądzu zapewnia niezbędną przyczepność części metalowych gumą.
• Rod jest specjalną powłoką nakładaną w celu nadania wysokiej odporności na części w środowisku chemicznym korozyjnym, aby zapewnić dodatkową mechaniczną odporność na zużycie. Ponadto rodowanie nadaje wyrobom dekoracyjność, chroni srebrne przedmioty przed utlenianiem, otępieniem.

Regulacja jakości i procesów technologicznych galwanizacji odbywa się za pomocą GOST 9.301-78.

Etap przygotowawczy

Galwanizacja to proces wielopoziomowy, który realizowany jest w trzech głównych etapach (przygotowanie, powlekanie, ostateczna obróbka gotowego produktu).

Przygotowanie powierzchni do dalszej galwanizacji jest najbardziej czasochłonnym i decydującym etapem całego procesu. Jakość uzyskanej powłoki ochronnej zależy od dokładności i adekwatności jej wykonania. W obecności najmniejszych śladów tłuszczu i filmu tlenkowego na powierzchni metalu, uzyskanie jednolitej ciągłej folii ochronnej nie będzie możliwe - powłoka nie będzie w stanie przeniknąć do warstw metalu podstawowego, mogą tworzyć się pęcherzyki, pęknięcia itp.

Wady mogą wystąpić w miejscach, w których występują zadziory, nierówności powierzchni, w miejscach źle polerowanych skrzyżowań, miejsca niewystarczająco wolne od pyłu. Galwanizacja wymaga niskiej chropowatości powierzchni, dokładnego oczyszczenia po polerowaniu i obowiązkowego traktowania środkami odtłuszczającymi.

Rodzaje przetwarzania części

Obróbka i osiąganie doskonałej gładkości części metalowych uzyskuje się w domu poprzez szlifowanie powierzchni papierem ściernym i innymi materiałami ściernymi, piaskowanie, chemiczne i zautomatyzowane metody osiągania wyników są stosowane na skalę przemysłową. Na etapie przygotowawczym przeprowadza się izolację części lub pojedynczych miejsc, które nie podlegają galwanizacji.

W zależności od rodzaju zastosowanego metalu wykonuje się różne preparaty. Przed cynkowaniem lub utwardzeniem powierzchnia chronionej części jest odtłuszczana i trawiona. Chromowanie i niklowanie są poprzedzone mechanicznym szlifowaniem, odtłuszczaniem i usuwaniem filmu tlenkowego. Odtłuszczanie przeprowadza się w dwóch etapach - od rozpoczęcia pracy i całkowitego odtłuszczenia.

Wstępne części są przemywane rozpuszczalnikami - benzyną lakową, benzyną, specjalnymi mieszankami organicznymi itp. Końcową obróbkę przeprowadza się za pomocą roztworów alkalicznych lub metodą elektrochemiczną. Następnie części są myte gorącą wodą, aktywują i lekko trawią metal, aby usunąć najmniejsze warstwy tlenków, co poprawia przyczepność powierzchni części za pomocą powlekania galwanicznego metalu.

W jaki sposób proces jest realizowany

Odkładanie ochronnej warstwy metalu na produktach odbywa się za pomocą specjalnego sprzętu. Różnice w stosowaniu typów galwanicznych znajdują odzwierciedlenie w recepturze stosowanego elektrolitu.

Galwaniczna metoda powlekania metali i innych materiałów jest następująca:

• Wanny galwaniczne wypełniane są roztworem elektrolitycznym. Umieszczają anody i przetworzone produkty. Rozmiar i wygląd wanny zależy od wielkości części wymagających powlekania.
• Urządzenie ogrzewające doprowadza temperaturę kompozycji elektrolitycznej do pożądanej wartości technologicznie uzasadnionej.
• Prąd doprowadzany jest do konstrukcji ze źródła wyposażonego w regulator napięcia.
• Proces galwanizacji zajmuje pewien czas, jego wartość jest określona przez wielkość części, osiągnięcie wymaganej grubości warstwy ochronnej.

Funkcje procesowe

W niektórych przypadkach, przy galwanicznej metodzie powlekania, przedmioty są zawieszane na pręcie katody znajdującym się w łazience, a metalowe płytki są umieszczane na pręcie anodowym, który zakrywa produkty. Aby uzyskać pewne właściwości powłoki, do elektrolitu można wprowadzać sole metali, związki organiczne, środki jaskrawe itp.

W celu przyspieszenia procesu przenoszenia metali, elektrolit jest mieszany, co umożliwia stosowanie wysokiej gęstości prądu. Odwrócenie kierunku prądu zapewnia gładką powierzchnię.

Dokładny czas procesu powlekania galwanicznego ustala się empirycznie - poprzez nałożenie warstwy ochronnej na część, mierząc grubość otrzymanej warstwy przez określony czas w danych warunkach procesu technologicznego. Na etapie montażu szczególną uwagę zwraca się na grubość warstwy we wnękach i wnękach poddanych obróbce części doświadczalnej.

Grubość warstwy

Grubość powleczonej galwanicznie powłoki określa się według danych dotyczących średniej grubości nałożonej warstwy, w zależności od warunków, w których część będzie używana. Są one podzielone na grupy:

• Warunki świetlne (LS) - części są używane w zamkniętych, ogrzewanych pomieszczeniach ze stosunkowo suchą atmosferą lub produkt będzie używany przez krótki czas w środowisku, w którym nie ma aktywnych czynników korozyjnych. Grubość powłoki jednowarstwowej wynosi około 7 mikronów, a wielowarstwowość - 15 mikronów.
• Warunki średnie (CC) - części będą używane w środowisku o średniej wilgotności, zanieczyszczeniu, niewielkich ilościach paliwa, emisjach przemysłowych lub parowaniu wody morskiej. Grubość powłoki jednowarstwowej wynosi 15 mikronów, wielowarstwowa - 30 mikronów.
• Surowe warunki (JS) - zapewniają eksploatację części w warunkach wysokiej wilgotności, wysokiego poziomu zanieczyszczenia gazami przemysłowymi, odpadami paliwowymi, ciałami stałymi, kurzem. Grubość powłoki jednowarstwowej - 30 mikronów, wielowarstwowa - 45.

Dane dotyczące grubości poszycia części w jednej warstwie zawierają GOST 2249-43. Należą do nich powłoki cynkowe. Steruje wielowarstwowym poszyciem GOST 3002-45 (powłoki niklowe). Grubość warstwy można zmieniać zgodnie z wymaganiami projektowymi lub w przypadku, gdy przedmiot obrabiany jest zaprojektowany na krótki okres użytkowania. Żywotność cynkowania wynosi do 5 lat, dla innych rodzajów powłok do 3 lat.

Gotowe przetwarzanie produktu

Galwanizacja części kończy się etapem dodatkowego przetwarzania. W tym procesie realizowane są następujące operacje:

• Rozjaśnienie.
• Zabarwienie farb i lakierów.
• Pasywacja.
• Odwodnienie.
• Olejowanie lub polerowanie.
• Srebrzenie kompozycji przed niszczeniem.

Rozjaśnianie i pasywacja zwiększają właściwości antykorozyjne ocynkowanych produktów i powłok kadmowych. Proces pasywacji polega na zanurzeniu produktów w specjalnym roztworze, tworząc na powierzchni części warstwę ochronną o grubości do 1 mikrona.

Wyroby ze stali, miedzi z powłoką galwaniczną poddaje się dodatkowo działaniu olejów - olej jest naoliwiony. Odbywa się to w celu poprawy właściwości ochronnych izolacji metalicznej i przyczynia się do poprawy odporności na korozję.

Kontrola jakości

Wymagania dotyczące jakości powłoki galwanicznej zależą od warunków pracy przetwarzanego produktu. Do oceny aplikacji stosowane są takie rodzaje kontroli :

• Ocena wyglądu części za pomocą oględzin, porównanie z próbkami odniesienia (wykończenie powierzchni, kolor, obecność lub brak połysku).
• Oznaczanie grubości i porowatości poszycia wykonuje się w warunkach laboratoryjnych (pomiar).
• Odporność na korozję według TU lub GOST (test).
• Mechaniczna, fizyczna stabilność (właściwości odblaskowe, plastyczność, odporność na zużycie, odporność na działanie elektryczności i temperatury, twardość itp.)

Korzyści

Zaletami tej metody ochrony wyrobów metalowych są:

• Wysokie właściwości antykorozyjne.
• Odporność na uszkodzenia mechaniczne i fizyczne.
• Odporność na agresywne środowiska pochodzenia naturalnego i przemysłowego.
• Niska porowatość powłoki.
• Twardość, odporność na zużycie.
• Możliwość dostosowania grubości nałożonej powłoki podczas aplikacji.

Wady tej metody obejmują wysokie zużycie energii, zagrożenia środowiskowe, wysokie koszty czyszczenia.