Galvansko pocinčavanje metala: tehnologija, oprema

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Galvanizacija je učinkovit i jeftin, a time i uobičajen način zaštite crnih metala od korozije. Najčešće se koristi u proizvodnji okova i pričvršćivača, kao i čelične mreže.

Metode premazivanja cinkom

Antikorozivno pocinčavanje izvodi se na različite načine, a vijek trajanja premaza ovisi o debljini zaštitnog sloja.

Način premaza ovisi o njegovim traženim svojstvima, veličini proizvoda, uvjetima za njegov daljnji rad.

Najjednostavniji i tehnološki najnapredniji, ali nedovoljno otporan na mehanička opterećenja zaštitnog sloja, je hladno pocinčavanje temeljnim premazom, koji sadrži velike količine visoko dispergiranog cinkovog praha.

Po obimu proizvodnje pocinčavanja, vruće pocinčavanje zauzima drugo mjesto. Ovako dobiveni premaz je visokokvalitetan i izdržljiv, ali ekološki nesiguran, budući da se koristi talina cinka, a potrebna je velika količina električne energije za održavanje njegove temperature nešto niže od 500 ° C, kemijskim metodama pripreme površine.

Vrlo slično vrućem pocinčavanju višetehnološka, ali manje produktivna metoda toplinske difuzije nanošenja zaštitnog sloja. Koristi se kada se postavljaju visoki zahtjevi na debljinu i izgled premaza.

Druga metoda pocinčavanja je plinsko-termalno raspršivanje, koje se koristi za zaštitu velikih proizvoda i konstrukcija koje se jednostavno ne mogu staviti u kadu.

Galvanizirano pocinčavanje je lišeno mnogih nedostataka drugih metoda premazivanja i ima svoje pozitivne aspekte.

Prednosti pocinčavanja

Pocinkanje elektrolizom je najčešća metoda.

Glavna prednost, zbog koje se koristi galvansko pocinčavanje metala, je visok stupanj zaštite površine materijala od korozije. Tanki sloj cinka nekoliko puta produžava vijek trajanja proizvoda, a samim time i smanjuje troškove njihovog održavanja i zamjene.

Prevlaka je ujednačena, bez pruga i kapljica, a očuvan je oblik i veličina proizvoda. Možete ga primijeniti na objekte bilo kojeg, čak i najsloženijeg oblika.

Glatki i sjajni ukrasni premazi u većini slučajeva ne zahtijevaju dodatnu obradu.

Osim toga, sam proces premazivanja cinkom zahtijeva male troškove, a jedinice za pocinčavanje su vrlo produktivne.

Nedostaci pocinčavanja

Način nanošenja zaštitnog premaza elektrolizom nije bez nedostataka.

Glavni nedostatak jeslabo prianjanje cinka na metal, zbog čega se površina proizvoda mora pažljivo očistiti.

Nedostatak je također stvaranje toksičnog otpada tijekom procesa premazivanja, što zahtijeva ozbiljno čišćenje.

Nepridržavanje režima može dovesti do punjenja osnovnog metala vodikom, što dovodi do krhkosti samog proizvoda i narušavanja kvalitete premaza.

Princip rada

Galvanizacija se temelji na principu zaštitnog učinka koji je određen razlikom u elektrokemijskim potencijalima cinka i željeza. Budući da cink ima niži elektrokemijski potencijal, njegova prevlaka predstavlja žrtvenu zaštitu za crne metale. To jest, u vlažnom okruženju, on je taj koji je podvrgnut elektrokemijskoj koroziji.

Kada se željezo oksidira, nastaju oksidi koji imaju veći volumen od izvornog metala. Oksidni film postaje labav i propušta kisik do još neoksidiranog metala. A na cinku, tijekom oksidacije, film formira tanak i gust, ne propušta kisik duboko u metal, štiteći ne samo premaz, već i osnovni metal ispod.

Vrste pocinčavanja

Galvansko pocinčavanje je tehnologija koja je elektroliza, tj. elektrokemijski redoks procesi u elektrolitu pod djelovanjem istosmjerne električne struje.

Prema sastavu elektrolita, pocinčavanje se dijeli na tri vrste: kiselo, cijanidno i alkalno.

Najčešće korištena metoda premazivanja cinkom u blago kiselimelektroliti, posebno za dijelove od lijevanog željeza i čelika složene konfiguracije. Proizvodi od ugljičnih i legiranih čelika s ovom vrstom pocinčavanja manje su podložni pojavi vodikovog krhkosti, a izgled je izvrstan, s prekrasnim dekorativnim efektom u širokom spektru boja.

Dodatna zaštita od pocinčavanja

Zaštitni učinak premaza cinka ovisi o njegovoj debljini, koja je samo 5 mikrona kada je galvanizirana, i o prirodi elektrolita.

U nekim slučajevima, zaštitna svojstva premaza cinka su poboljšana pasivizacijom, fosfatiranjem ili bojenjem.

Pasivacija (kromiranje) - kemijska obrada proizvoda u otopinama s kromnom kiselinom ili njezinim solima, uslijed koje se na površini formiraju kromatski filmovi. Ovim se postupkom pospješuju ne toliko zaštitna koliko dekorativna svojstva, jer se time pojačava sjaj premaza, a može se bojati u raznim bojama.

Prilikom fosfatiranja (obrada u solima fosforne kiseline) pocinčanih proizvoda, na površini se formira fosfatni film. Nakon fosfatiranja, boja se još uvijek može nanositi.

Fazije pocinčavanja

U proizvodnji se pocinčavanje sastoji od nekoliko tehnoloških procesa, od kojih se svaki završava pranjem vodom u protočnoj kupelji ili metodom pranja četkom.

Prvo, proizvodi se temeljito čiste od hrđe, kamenca, procesne masti, ostataka rashladne tekućinetekućine ili boje i odmašćivati u alkalnim otopinama. Zatim se odvija elektrolitičko odmašćivanje.

Nakon toga se kisele u vodenoj otopini klorovodične kiseline, u kojoj se površina konačno čisti bez narušavanja površinskog sloja i dekapitira - aktivira se prije nanošenja cinka. Tek tada je stvarno pocinčavanje.

Nakon toga, ako je potrebno, proizvodi se bistre i čiste od oksidnog filma u vodenoj otopini dušične kiseline, zatim fosfatiraju, pasiviraju i suše.

Prilikom cinčanja raznih proizvoda mogu se izvesti dodatne radnje. Na primjer, traka se odmotava prije pocinčavanja, krajevi se zavare, izravnaju, a nakon toga se naulje i namotaju.

Oprema za pocinčavanje

Linija za pocinčavanje je specifičan slijed ispiranja i tehnoloških kupki u kojima se stvara jednoslojni ili višeslojni premaz cinka s potrebnim funkcionalnim svojstvima.

U skladu s obimom proizvodnje koristi se oprema s različitim stupnjevima mehanizacije. U velikim poduzećima ugrađene su mehanizirane linije s automatskim upravljanjem. Postoje linije s djelomičnom ili potpunom ručnom kontrolom, kao i mini-linije.

Linija za pocinčavanje sastoji se od više od kupki. Obuhvaća transportne sustave različitih izvedbi, opremu za pročišćavanje otpadnih voda,pomoćna oprema, koja uključuje uređaje za pocinčavanje, grijaće elemente, izmjenjivače topline, katodne i anodne šipke.

Dodatna oprema uključuje ventilacijske sustave, sušne komore i ormare, rashladnu opremu, jedinice za filtriranje, opremu za proizvodnju poluvode, pumpe.

Elektroliti za pocinčavanje

Za galvansko pocinčavanje, ovisno o namjeni proizvoda, koriste se elektroliti koji se dijele u dvije glavne skupine.

Elektroliti, u kojima je cink u obliku jednostavnih hidratiziranih iona, nazivaju se jednostavnim kiselim. To su hidroborne, sulfatne i kloridne otopine.

Složeni složeni kiseli i alkalni elektroliti sadrže cink u kompleksnim ionima s pozitivnim i negativnim nabojem. To su amonijak, pirofosfat, cijanid i druge otopine.

Vrsta korištenog elektrolita prvenstveno određuje brzinu taloženja, a zatim i kvalitetu naslaga cinka na proizvodu (katodi).

Iz složenih elektrolita, cink se taloži na katodi uz veliko raspršenje iona. Kako se gustoća struje povećava, prinos metala opada, a prinos vodika raste.

Stoga se pocinčavanje u složenim elektrolitima provodi pri niskoj gustoći struje, a premaz je vrlo kvalitetan, sitnozrnat i ujednačen.

U blago kiselim jednostavnim elektrolitima, cinčanje, uključujući i kod kuće, odvija se pri visokoj gustoći struje, s većom brzinom nego kada se koriste složene otopine. Izgled proizvoda je dobar, alipremaz nije vrlo visoke kvalitete i prikladan je samo za proizvode prilično jednostavnog oblika.

Galvanizirano cink oplata

Tehnološki proces izravnog cinčanja odvija se u kadi s elektrolitom. U nju se spuštaju proizvodi od crnog metala na koje se preko posebnih elektroda dovodi električna struja (katoda), a čisti cink u obliku kuglica ili ploča položenih u posebne mrežaste dijelove (anode).

Tijekom elektrokemijske reakcije, pod utjecajem električne struje gustoće od 1 do 5 A/dm, cink se otapa u elektrolitu, a zatim se njegovi ioni talože na katodi, tvoreći galvanski sloj debljine 4-25 mikrona premaz.

Upotrebom ove tehnologije pričvršćivači (vijci i matice) dobivaju se ujednačenim i sjajnim premazom.

Automatska linija za pocinčavanje

Moderna linija za pocinčavanje je potpuno automatizirana linija, koja izvodi sve faze premazivanja, uključujući zavarivanje i visokokvalitetno odmašćivanje proizvoda za različite namjene i konfiguracije.

Automatska linija se uglavnom sastoji od seta tehnoloških galvanskih kupelji, modularnih ispravljača, stalka za utovar/istovar, transportne opreme, opreme za ispušnu ventilaciju, vodoopskrbu i odvodnju otpadnih voda, metalnog okvira sa servisnim ljestvama.

Galvanizovane kupke mogu biti izrađene od nehrđajućeg čelika, čelika obloženog plastikom ili gume. Moderne kupke, zavarene od limova polimera, sve više zamjenjuju metalne posude. Izbor materijala za kupanje ovisi o sastavu i koncentraciji elektrolita i radnoj temperaturi.

Komunikacije vodoopskrbnih i kanalizacijskih sustava, a u većini slučajeva i ventilacije nalaze se ispod kupatila i također su izrađene od polipropilena.

Dimenzije linije određene su njezinom produktivnošću i dimenzijama kupelji za galvanizaciju.

Galvansko pocinčavanje događa se stvaranjem otpadnih voda s visokom koncentracijom iona teških metala. Stoga se brane, filtriraju, neutraliziraju, upotrebljavaju se kemijska precipitacija, sorpcija i drugi procesi u spremnicima od inženjerskih polimera.

elektrolitičko pocinčavanje kod kuće

Galvansko pocinčavanje, proizvedeno vlastitim rukama, počinje odabirom materijala. Elektrolit može biti otopina cink klorida i klorovodične kiseline u destiliranoj vodi. Ovo je takozvana kiselina za lemljenje, koja se najčešće koristi kod kuće. Obrtnici kisele cink u sumpornoj kiselini akumulatora i dobivaju elektrolit ZnSO_{4, ali je taj proces opasan, jer se tijekom reakcije oslobađaju eksplozivni vodik i toplina. Ni u kojem slučaju ne smije biti taloga neotopljenih kristala soli u elektrolitu.}

Čisti cink se može kupiti u kemijskoj trgovini ili radio-tržnici, ili se može nabaviti iz solnih baterija ili osigurača iz Sovjetskog Saveza.

Galvanskikupka može biti staklena ili plastična posuda. U njega su ugrađeni stalci za anodu i katodu. Anoda je cink ploča na koju je spojen "plus" iz izvora napajanja. Što je veća anoda, to će premaz biti ravnomjerniji na katodi, proizvodu na koji će se nanijeti zaštitni premaz. Anoda može biti više, mogu se postaviti oko katode na istoj udaljenosti tako da je njena površina ravnomjerno i istovremeno sa svih strana prekrivena cinkom. "Minus" izvora napajanja spojen je na katodu.

Čak i kada se pocinčavanje obavlja kod kuće, tehnologija nužno uključuje temeljito čišćenje i odmašćivanje dijela, kao i njegovo aktiviranje u kiseloj otopini.

Izvor napajanja je akumulator automobila sa žarnom niti male snage ili drugi potrošač u strujnom krugu tako da je struja u krugu niža, ili napajanje s konstantnim izlaznim naponom. Glavna stvar je da ne smije biti brzog ključanja elektrolita tijekom procesa cinčanja.

Zapravo, pocinčavanje se događa kada se anode i katoda spuste u elektrolit i električni krug je zatvoren. Što dulje traje proces, deblji je sloj cinka na proizvodu.

Uz pomoć pocinčavanja zaštitni premaz na proizvodima postaje precizan, ujednačen i gladak, s dekorativnim efektom. Koristi se i u industriji i kod kuće, unatoč činjenici da je potrebno pročišćavanje otpadnih voda od otpada opasnog po okoliš.