Galvanické zinkovanie kovov: technológia, vybavenie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-02 14:02

Pozinkovanie je efektívny a lacný, a preto bežný spôsob ochrany železných kovov pred koróziou. Najčastejšie sa používa pri výrobe kovania a spojovacích materiálov, ako aj oceľových sietí.

Metódy zinkového povlaku

Antikorózne zinkovanie sa vykonáva rôznymi spôsobmi a životnosť náteru závisí od hrúbky ochrannej vrstvy.

Spôsob povrchovej úpravy závisí od jeho požadovaných vlastností, veľkosti výrobku, podmienok jeho ďalšej prevádzky.

Najjednoduchšie a technologicky najpokročilejšie, avšak nedostatočne odolné voči mechanickému namáhaniu ochrannej vrstvy, je galvanizácia za studena s použitím základných náterov, ktoré obsahujú veľké množstvo vysoko disperzného zinkového prášku.

Z hľadiska objemu výroby galvanického zinkovania je žiarové zinkovanie na druhom mieste. Takto získaný povlak je vysoko kvalitný a odolný, ale nie je bezpečný pre životné prostredie, pretože sa používa zinková tavenina a na udržanie jej teploty o niečo nižšej ako 500 ° C je potrebné veľké množstvo elektriny, chemické metódy prípravy povrchu.

Viac podobné žiarovému zinkovaniutechnologický, ale menej produktívny spôsob tepelného difúzneho nanášania ochrannej vrstvy. Používa sa, keď sú kladené vysoké nároky na hrúbku a vzhľad náteru.

Ďalším spôsobom galvanizácie je plyno-tepelné striekanie, ktoré sa používa na ochranu veľkých výrobkov a konštrukcií, ktoré sa jednoducho nedajú umiestniť do vane.

Pozinkované zinkovanie nemá mnoho nevýhod iných spôsobov povrchovej úpravy a má svoje pozitívne aspekty.

Výhody zinkovania

Pozinkovanie elektrolýzou je najbežnejšou metódou.

Hlavnou výhodou, vďaka ktorej sa používa galvanické zinkovanie kovu, je vysoký stupeň ochrany povrchu materiálu pred koróziou. Tenká vrstva zinku niekoľkonásobne zvyšuje životnosť výrobkov, a tým znižuje náklady na ich údržbu a výmenu.

Vrstva je rovnomerná, bez šmúh a kvapiek a tvar a veľkosť produktu sú zachované. Môžete ho použiť na predmety akéhokoľvek, dokonca aj toho najzložitejšieho tvaru.

Hladké a lesklé dekoratívne nátery vo väčšine prípadov nevyžadujú dodatočné spracovanie.

Okrem toho samotný proces zinkovania vyžaduje malé náklady a galvanizačné jednotky sú vysoko produktívne.

Nevýhody zinkovania

Spôsob nanášania ochranného náteru elektrolýzou nie je bez nevýhod.

Hlavnou nevýhodou jenízka priľnavosť zinku ku kovu, kvôli čomu je potrebné povrch výrobku dôkladne vyčistiť.

Nevýhodou je tiež tvorba toxického odpadu počas procesu nanášania náteru, ktorý si vyžaduje dôkladné čistenie.

Nedodržiavanie režimov môže viesť k vodíkovému plneniu základného kovu, čo vedie ku krehkosti samotného výrobku a k narušeniu kvality povrchovej úpravy.

Princíp fungovania

Pozinkovanie je založené na princípe ochranného účinku, ktorý je určený rozdielom elektrochemických potenciálov zinku a železa. Keďže zinok má nižší elektrochemický potenciál, jeho povlak je obetnou ochranou pre železné kovy. To znamená, že vo vlhkom prostredí práve on podlieha elektrochemickej korózii.

Pri oxidácii železa vznikajú oxidy, ktoré majú väčší objem ako pôvodný kov. Oxidový film sa uvoľní a odovzdáva kyslík do ešte nezoxidovaného kovu. A na zinku sa počas oxidácie vytvára tenký a hustý film, neprepúšťa kyslík hlboko do kovu, čím chráni nielen povlak, ale aj základný kov pod ním.

Typy zinkovania

Galvanické zinkovanie je technológia, ktorá je elektrolýzou, t.j. elektrochemickými redoxnými procesmi v elektrolyte pôsobením jednosmerného elektrického prúdu.

Podľa zloženia elektrolytu sa zinkovanie delí na tri typy: kyslé, kyanidové a alkalické.

Najbežnejšie používaná metóda zinkovania v mierne kyslom prostredíelektrolyty, najmä pre liatinové a oceľové diely komplexnej konfigurácie. Výrobky z uhlíkových a legovaných ocelí s týmto typom zinkovania menej podliehajú vodíkovému krehnutiu a vzhľad je vynikajúci, s nádherným dekoratívnym efektom v širokej škále farieb.

Dodatočná galvanická ochrana

Ochranný účinok zinkových povlakov závisí od jeho hrúbky, ktorá je pri galvanickom pokovovaní iba 5 mikrónov, a od povahy elektrolytu.

V niektorých prípadoch sú ochranné vlastnosti zinkových povlakov zosilnené pasiváciou, fosfátovaním alebo lakovaním.

Pasivácia (chromátovanie) - chemická úprava produktov v roztokoch s kyselinou chrómovou alebo jej soľami, v dôsledku čoho sa na povrchu vytvárajú chromátové filmy. Tento proces nezvýši ani tak ochranné vlastnosti ako tie dekoratívne, pretože v dôsledku toho sa zvýši lesk náteru a môže byť natretý rôznymi farbami.

Pri fosfátovaní (úprava v soliach kyseliny fosforečnej) pozinkovaných výrobkov sa na povrchu vytvára fosfátový film. Po fosfátovaní je možné stále aplikovať farbu.

Fázy zinkovania

Pozinkovanie sa vo výrobe skladá z niekoľkých technologických procesov, z ktorých každý je ukončený umývaním vodou v tečúcej vani alebo štetcom.

Najskôr sú produkty dôkladne očistené od hrdze, vodného kameňa, procesného tuku a zvyškov chladiacej kvapalinykvapaliny alebo farby a odmastené v alkalických roztokoch. Potom dôjde k elektrolytickému odmasťovaniu.

Po nej sa morejú vo vodnom roztoku kyseliny chlorovodíkovej, v ktorej sa na záver očistí povrch bez narušenia povrchovej vrstvy a pred nanesením zinkového povlaku sa dekapituje - aktivuje. Až potom je skutočné zinkovanie.

Potom, ak je to potrebné, sa produkty vyčíria a očistia od oxidového filmu vo vodnom roztoku kyseliny dusičnej, potom sa fosfátujú, pasivujú a sušia.

Pri galvanizácii rôznych produktov je možné vykonať ďalšie operácie. Napríklad pás sa pred galvanizáciou odvinie, konce sa zvaria, narovnajú a potom sa naolejujú a navinú.

Zariadenie na zinkovanie

Pozinková linka je špecifický sled oplachových a technologických vaní, v ktorých vzniká jedno- alebo viacvrstvový zinkový povlak s požadovanými funkčnými vlastnosťami.

V súlade s objemom výroby sa používajú zariadenia s rôznym stupňom mechanizácie. Vo veľkých podnikoch sú inštalované mechanizované linky s automatickým riadením. Existujú linky s čiastočným alebo úplným manuálnym ovládaním, ako aj minilinky.

Pozinková linka obsahuje viac než len vane. Zahŕňa transportné systémy rôznych prevedení, zariadenia na čistenie odpadových vôd,pomocné zariadenia, ktoré zahŕňajú zariadenia na zinkovanie, vykurovacie telesá, výmenníky tepla, katódové a anódové tyče.

Dodatočné vybavenie zahŕňa ventilačné systémy, sušiace komory a skrine, chladiace zariadenia, filtračné jednotky, zariadenia na výrobu demineralizovanej vody, čerpadlá.

Elektrolyty na zinkovanie

Na galvanické zinkovanie sa v závislosti od účelu výrobku používajú elektrolyty, ktoré sa delia do dvoch hlavných skupín.

Elektrolyty, v ktorých je zinok vo forme jednoduchých hydratovaných iónov, sa nazývajú jednoduché kyslé. Sú to roztoky borovodíka, síranu a chloridu.

Komplexné komplexné kyslé a alkalické elektrolyty obsahujú zinok v komplexných iónoch s kladným a záporným nábojom. Sú to amoniak, pyrofosfát, kyanid a iné roztoky.

Typ použitého elektrolytu primárne určuje rýchlosť usadzovania a následne kvalitu usadenín zinku na produkte (katóde).

Z komplexných elektrolytov sa zinok usadzuje na katóde s vysokým rozptylom iónov. Keď sa prúdová hustota zvyšuje, výťažok kovu klesá a výťažok vodíka stúpa.

Pozinkovanie v komplexných elektrolytoch sa preto vykonáva pri nízkej prúdovej hustote a povlak je veľmi kvalitný, jemnozrnný a rovnomerný.

V mierne kyslých jednoduchých elektrolytoch prebieha galvanizácia, a to aj doma, pri vysokej prúdovej hustote, s vyššou rýchlosťou ako pri použití zložitých riešení. Vzhľad produktov je dobrý, alenáter nie je veľmi kvalitný a je vhodný len pre výrobky pomerne jednoduchého tvaru.

Pozinkované zinkovanie

Technologický proces priameho zinkovania prebieha v kúpeli s elektrolytom. Spúšťajú sa do nej výrobky zo železného kovu, do ktorého sa cez špeciálne elektródy privádza elektrický prúd (katóda) a čistý zinok vo forme guľôčok alebo doštičiek uložených v špeciálnych sieťových sekciách (anóda).

Počas elektrochemickej reakcie vplyvom elektrického prúdu s hustotou 1 až 5 A/dm sa zinok rozpúšťa v elektrolyte, potom sa jeho ióny usadia na katóde a vytvoria galvaniku s hrúbkou 4-25 mikrónov náter.

Pomocou tejto technológie sa získajú spojovacie prvky (skrutky a matice) s jednotným a lesklým povlakom.

Automatizovaná galvanizačná linka

Moderná galvanizačná linka je plne automatizovaná linka, ktorá vykonáva všetky stupne lakovania, vrátane zvárania a kvalitného odmasťovania produktov pre rôzne účely a konfigurácie.

Automatická linka vo všeobecnosti pozostáva zo súboru technologických galvanických vaní, modulárnych usmerňovačov, nakladacieho / vykladacieho stojana, dopravného zariadenia, zariadenia pre odsávacie vetranie, zásobovanie vodou a odvádzaním odpadových vôd, kovového rámu s obslužným rebríkom.

Vane na elektrolytické pokovovanie môžu byť vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, ocele potiahnutej plastom alebo gumy. Moderné vane, zvárané z polymérnych plechov, čoraz viac nahrádzajú kovové nádoby. Výber materiálu kúpeľa závisí od zloženia a koncentrácie elektrolytu a prevádzkovej teploty.

Komunikácia vodovodných a kanalizačných systémov a vo väčšine prípadov ventilácie sú umiestnené pod vaňou a sú tiež vyrobené z polypropylénu.

Rozmery linky sú určené jej produktivitou a rozmermi galvanických vaní.

Galvanické zinkovanie nastáva pri tvorbe odpadovej vody s vysokou koncentráciou iónov ťažkých kovov. Preto sa bránia, filtrujú, neutralizujú, využívajú sa chemické zrážanie, sorpcia a iné procesy v nádobách vyrobených z technických polymérov.

Elektrolytické zinkovanie doma

Galvanické zinkovanie, vyrábané vlastnými rukami, začína výberom materiálov. Elektrolytom môže byť roztok chloridu zinočnatého a kyseliny chlorovodíkovej v destilovanej vode. Ide o takzvanú spájkovaciu kyselinu, ktorá sa najčastejšie používa doma. Remeselníci nakladajú zinok do kyseliny sírovej v batérii a získavajú elektrolyt ZnSO_{4, ale tento proces je nebezpečný, pretože počas reakcie sa uvoľňuje výbušný vodík a teplo. V žiadnom prípade by v elektrolyte nemali byť zrazeniny nerozpustených kryštálov soli.}

Čistý zinok sa dá kúpiť v obchode s chemikáliami alebo rádiom, prípadne sa dá získať zo soľných batérií či poistiek zo Sovietskeho zväzu.

Galvanickékúpeľ môže byť sklenená alebo plastová nádoba. V ňom sú inštalované stojany pre anódu a katódu. Anóda je zinková platňa, ku ktorej je pripojené "plus" zo zdroja energie. Čím väčšia je anóda, tým rovnomernejší bude povlak na katóde, teda na produkte, na ktorý sa ochranný povlak nanesie. Anód môže byť niekoľko, môžu byť umiestnené okolo katódy v rovnakej vzdialenosti tak, aby bol jej povrch pokrytý zinkom rovnomerne a súčasne zo všetkých strán. "Mínus" zdroja energie je pripojený ku katóde.

Aj keď sa galvanizácia vykonáva doma, technológia nevyhnutne zahŕňa dôkladné čistenie a odmastenie dielu, ako aj jeho aktiváciu v kyslom roztoku.

Zdrojom energie je autobatéria s nízkovýkonnou žiarovkou alebo iný spotrebič v obvode, aby bol prúd v obvode nižší, alebo napájací zdroj s konštantným výstupným napätím. Hlavná vec je, že počas procesu galvanizácie by nemalo dôjsť k rýchlemu varu elektrolytu.

Pozinkovanie v skutočnosti nastáva, keď sú anódy a katóda spustené do elektrolytu a elektrický obvod je uzavretý. Čím dlhšie proces trvá, tým silnejšia je vrstva zinku na výrobku.

Pomocou galvanizácie sa ochranný náter na výrobkoch stáva presným, jednotným a hladkým s dekoratívnym efektom. Používa sa v priemysle aj v domácnostiach, napriek tomu, že je potrebné čistenie odpadových vôd z environmentálne nebezpečného odpadu.