Galvansko pocinčavanje metala: tehnologija, oprema

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Galvanizacija je efikasan i jeftin, a samim tim 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 se izvodi na različite načine, a vijek trajanja premaza ovisi o debljini zaštitnog sloja.

Način premaza zavisi od njegovih potrebnih svojstava, veličine proizvoda, uslova za njegov dalji rad.

Najjednostavniji i tehnološki najnapredniji, ali nedovoljno otporan na mehanička opterećenja zaštitnog sloja je hladno cinkovanje prajmerima koji sadrže velike količine visoko dispergovanog cinkovog praha.

Po obimu proizvodnje pocinčavanja, vruće cinkovanje zauzima drugo mjesto. Ovako dobiveni premaz je kvalitetan i izdržljiv, ali ekološki nesiguran, jer se koristi talina cinka, a potrebna je velika količina električne energije da bi se održala njegova temperatura nešto manja od 500 ° C, kemijskim metodama pripreme površine.

Vrlo slično toplom pocinčavanju višetehnološka, ali manje produktivna metoda termičke difuzije nanošenja zaštitnog sloja. Koristi se kada se postavljaju visoki zahtjevi za debljinom i izgledom premaza.

Druga metoda galvanizacije 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

Pocinkovanje elektrolizom je najčešća metoda.

Glavna prednost, zbog koje se koristi galvansko cinkovanje metala, je visok stepen zaštite površine materijala od korozije. Tanak sloj cinka produžava vijek trajanja proizvoda nekoliko puta, a samim tim 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 visoko produktivne.

Nedostaci pocinčavanja

Način nanošenja zaštitnog premaza elektrolizom nije bez nedostataka.

Glavni nedostatak jeniska adhezija cinka na metal, zbog čega se površina proizvoda mora pažljivo očistiti.

Nedostatak je i stvaranje toksičnog otpada tokom procesa premazivanja, što zahtijeva ozbiljno čišćenje.

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

Princip rada

Galvanizacija se zasniva na principu zaštitnog efekta, koji je određen razlikom u elektrohemijskim potencijalima cinka i gvožđa. Budući da cink ima niži elektrohemijski potencijal, njegova prevlaka predstavlja žrtvenu zaštitu za crne metale. To jest, u vlažnom okruženju, on je taj koji je podvrgnut elektrohemijskoj koroziji.

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

Vrste pocinčavanja

Galvansko cinkovanje je tehnologija koja je elektroliza, odnosno elektrohemijski redoks procesi u elektrolitu pod dejstvom jednosmerne električne struje.

Prema sastavu elektrolita, cinkovanje se deli na tri tipa: 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 sa ovom vrstom pocinčavanja manje su podložni pojavi vodonične krtosti, a izgled je odličan, sa predivnim dekorativnim efektom u širokom spektru boja.

Dodatna zaštita od pocinčavanja

Zaštitni efekat premaza cinka zavisi od njegove debljine, koja je samo 5 mikrona kada je galvanizovana, i prirode elektrolita.

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

Pasivacija (hromiranje) - hemijska obrada proizvoda u rastvorima hromne kiseline ili njenih soli, usled čega se na površini formiraju hromatni filmovi. Ovim postupkom poboljšavaju se ne toliko zaštitna koliko dekorativna svojstva, jer se time pojačava sjaj premaza i može se farbati u razne boje.

Prilikom fosfatiranja (obrada u solima fosforne kiseline) pocinkovanih proizvoda, na površini se formira fosfatni film. Nakon fosfatiranja, boja se i dalje može nanositi.

Faze pocinčavanja

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

Prvo, proizvodi se temeljno čiste od rđe, kamenca, procesne masti, ostataka rashladne tečnostitečnosti ili boje i odmašćivati u alkalnim rastvorima. Zatim se vrši elektrolitičko odmašćivanje.

Nakon toga se kisele u vodenom rastvoru hlorovodonične kiseline, u kojoj se površina konačno čisti bez narušavanja površinskog sloja i dekapitira - aktivira se pre nanošenja cinka. Tek tada je pravo cinkovanje.

Nakon toga, ako je potrebno, proizvodi se bistre i čiste od oksidnog filma u vodenom rastvoru azotne kiseline, zatim fosfatiraju, pasiviraju i suše.

Prilikom cinčanja raznih proizvoda mogu se izvršiti dodatne operacije. Na primjer, traka se odmotava prije pocinčavanja, krajevi se zavare, ispravljaju, a nakon toga se naulje i namotaju.

Oprema za pocinčavanje

Linija za galvanizaciju je specifičan niz ispiranja i tehnoloških kupki u kojima se stvara jednoslojni ili višeslojni premaz cinka sa potrebnim funkcionalnim svojstvima.

U skladu sa obimom proizvodnje koristi se oprema sa različitim stepenom mehanizacije. U velikim preduzećima instaliraju se mehanizovane linije sa automatskim upravljanjem. Postoje linije sa delimičnom ili potpunom ručnom kontrolom, kao i mini-linije.

Linija za galvanizaciju sastoji se od više od samo kupki. Obuhvata transportne sisteme različitih dizajna, opremu za tretman otpadnih voda,pomoćna oprema koja uključuje uređaje za pocinčavanje, grijaće elemente, izmjenjivače topline, katodne i anodne šipke.

Dodatna oprema uključuje ventilacione sisteme, sušne komore i ormare, rashladnu opremu, filterske jedinice, opremu za proizvodnju poluvode, pumpe.

Elektroliti za pocinčavanje

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

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

Složeni kompleksni kiseli i alkalni elektroliti sadrže cink u kompleksnim jonima sa pozitivnim i negativnim nabojem. To su amonijak, pirofosfat, cijanid i druge otopine.

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

Iz složenih elektrolita, cink se taloži na katodi uz veliko raspršenje jona. Kako se gustina struje povećava, prinos metala opada, a prinos vodonika raste.

Stoga se pocinčavanje u složenim elektrolitima vrši pri maloj gustini struje, a premaz je vrlo kvalitetan, sitnozrnat i ujednačen.

U blago kiselim jednostavnim elektrolitima, galvanizacija, uključujući i kod kuće, odvija se pri velikoj gustoći struje, sa većom brzinom nego kada se koriste složena rješenja. Izgled proizvoda je dobar, alipremaz nije baš visokog kvaliteta i prikladan je samo za proizvode prilično jednostavnog oblika.

Galvanizirano cink oplata

Tehnološki proces direktnog pocinčavanja odvija se u kadi sa 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 preseke (anode).

Tokom elektrohemijske reakcije, pod uticajem električne struje gustine od 1 do 5 A/dm, cink se rastvara u elektrolitu, a zatim se njegovi joni talože na katodi, formirajući galvansku masu debljine 4-25 mikrona premaz.

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

Automatska linija za galvanizaciju

Savremena linija za pocinčavanje je potpuno automatizovana linija, koja obavlja sve faze premazivanja, uključujući zavarivanje i kvalitetno odmašćivanje proizvoda za različite namene i konfiguracije.

Automatska linija se uglavnom sastoji od kompleta tehnoloških galvanskih kupki, modularnih ispravljača, postolja za utovar/istovar, transportne opreme, opreme za ispušnu ventilaciju, vodovod i kanalizaciju, metalnog okvira sa servisnim ljestvama.

Galvanizovane kupke mogu biti izrađene od nerđajućeg čelika, čelika obloženog plastikom ili gume. Moderne kupke, zavarene od limova polimera, sve više zamjenjuju metalne posude. Izbor materijala za kupanje zavisi od sastava i koncentracije elektrolita i radne temperature.

Komunikacije vodovodnih i kanalizacionih sistema, au većini slučajeva ventilacija se nalaze ispod kupatila i takođe su izrađene od polipropilena.

Dimenzije linije su određene njenom produktivnošću i dimenzijama galvanskih kupki.

Galvansko cinkovanje nastaje stvaranjem otpadnih voda sa visokom koncentracijom jona teških metala. Zbog toga se brane, filtriraju, neutrališu, hemijsko taloženje, sorpcija i drugi procesi koriste u kontejnerima napravljenim od inženjerskih polimera.

Elektrolitičko cinkovanje kod kuće

Galvansko pocinčavanje, proizvedeno vlastitim rukama, počinje odabirom materijala. Elektrolit može biti rastvor cink hlorida i hlorovodonične kiseline u destilovanoj vodi. Ovo je takozvana kiselina za lemljenje, koja se najčešće koristi kod kuće. Zanatlije kisele cink u sumpornoj kiselini akumulatora i dobijaju elektrolit ZnSO_{4, ali ovaj proces je opasan, jer se tokom reakcije oslobađaju eksplozivni vodonik i toplota. Ni u kom slučaju ne smije biti taloga neotopljenih kristala soli u elektrolitu.}

Čisti cink se može kupiti u hemijskoj prodavnici ili radio pijaci, ili se može nabaviti iz slanih baterija ili osigurača iz Sovjetskog Saveza.

Galvanickada može biti staklena ili plastična posuda. U njega su ugrađena postolja za anodu i katodu. Anoda je cinčana ploča na koju je spojen "plus" iz izvora napajanja. Što je anoda veća, 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 je spojen na katodu.

Čak i kada se cinkovanje obavlja kod kuće, tehnologija obavezno uključuje temeljno čišćenje i odmašćivanje dijela, kao i njegovo aktiviranje u kiseloj otopini.

Izvor napajanja je akumulator automobila sa sijalicom male snage ili drugi potrošač u kolu tako da je struja u kolu niža, ili napajanje sa konstantnim izlaznim naponom. Glavna stvar je da ne bi trebalo biti brzog ključanja elektrolita tokom procesa galvanizacije.

Zapravo, galvanizacija se dešava kada se anode i katoda spuste u elektrolit i električni krug se zatvori. Što duže traje proces, deblji je sloj cinka na proizvodu.

Uz pomoć pocinčavanja, zaštitni premaz na proizvodima postaje precizan, ujednačen i gladak, sa dekorativnim efektom. Koristi se kako u industriji tako i kod kuće, uprkos činjenici da je potreban tretman otpadnih voda od otpada opasnog po životnu sredinu.