Zincare galvanică a metalului: tehnologie, echipamente

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 14:01

Galvanizarea este o modalitate eficientă și ieftină și, prin urmare, o modalitate comună de a proteja metalele feroase de coroziune. Cel mai adesea este folosit în producția de feronerie și elemente de fixare, precum și plasă de oțel.

Metode de acoperire cu zinc

Zincarea anticorozivă se realizează în diferite moduri, iar durata de viață a acoperirii depinde de grosimea stratului protector.

Metoda de acoperire depinde de proprietățile necesare, de dimensiunea produsului, de condițiile de funcționare ulterioară a acestuia.

Cea mai simplă și mai avansată din punct de vedere tehnologic, dar care oferă insuficientă rezistență la solicitarea mecanică a stratului protector, este galvanizarea la rece cu grunduri, care conțin cantități mari de pulbere de zinc foarte dispersată.

În ceea ce privește volumul producției de zincare, galvanizarea la cald ocupă locul doi. Acoperirea obținută în acest fel este de în altă calitate și durabilă, dar nesigură pentru mediu, deoarece este utilizată o topitură de zinc și este necesară o cantitate mare de energie electrică pentru a-și menține temperatura puțin mai puțin de 500 ° C, metode chimice de pregătire a suprafeței.

Foarte similar cu galvanizarea la cald mai multmetodă tehnologică, dar mai puțin productivă, de depunere prin difuzie termică a unui strat protector. Se folosește atunci când se impun cerințe mari privind grosimea și aspectul acoperirii.

O altă metodă de galvanizare este pulverizarea termică cu gaz, care este folosită pentru a proteja produsele și structurile de dimensiuni mari care pur și simplu nu pot fi plasate într-o baie.

Zincarea galvanizată este lipsită de multe dintre dezavantajele altor metode de acoperire și are aspectele sale pozitive.

Avantajele zincării

Zincarea prin electroliză este cea mai comună metodă.

Principalul avantaj, datorită căruia se utilizează galvanizarea metalului, este un grad ridicat de protecție a suprafeței materialului împotriva coroziunii. Un strat subțire de zinc mărește durata de viață a produselor de mai multe ori și, prin urmare, reduce costurile de întreținere și înlocuire a acestora.

Acoperirea este uniformă, fără dungi și picături, iar forma și dimensiunea produsului se păstrează. Îl puteți aplica la obiecte de orice formă, chiar și cea mai complexă.

Acoperirile decorative netede și strălucitoare nu necesită prelucrare suplimentară în majoritatea cazurilor.

În plus, procesul de acoperire cu zinc în sine necesită cheltuieli mici, iar unitățile de galvanizare sunt foarte productive.

Dezavantajele zincării

Metoda de aplicare a unui strat de protecție prin electroliză nu este lipsită de dezavantaje.

Principalul dezavantaj esteaderență scăzută a zincului la metal, din cauza căreia suprafața produsului trebuie curățată cu grijă.

Dezavantajul este, de asemenea, formarea de deșeuri toxice în timpul procesului de acoperire, care necesită o curățare serioasă.

Nerespectarea regimurilor poate duce la umplerea cu hidrogen a metalului de bază, ceea ce duce la fragilitatea produsului în sine și la încălcarea calității acoperirii.

Principiul de funcționare

Galvanizarea se bazează pe principiul efectului de protecție, care este determinat de diferența dintre potențialele electrochimice ale zincului și fierului. Deoarece zincul are un potențial electrochimic mai mic, acoperirea sa este o protecție sacrificială pentru metalele feroase. Adică, într-un mediu umed, el este cel care suferă coroziune electrochimică.

Când fierul este oxidat, se formează oxizi care au un volum mai mare decât metalul original. Pelicula de oxid se desface și transmite oxigen metalului încă neoxidat. Iar pe zinc, în timpul oxidării, pelicula se formează subțire și densă, nu lasă oxigenul să pătrundă adânc în metal, protejând nu numai acoperirea, ci și metalul de bază de dedesubt.

Tipuri de zincare

Zincarea galvanică este o tehnologie care este electroliza, adică procese electrochimice redox într-un electrolit sub acțiunea unui curent electric continuu.

În funcție de compoziția electrolitului, placarea cu zinc este împărțită în trei tipuri: acidă, cianură și alcalină.

Cea mai des folosită metodă de acoperire cu zinc în ușor acidelectroliți, în special pentru piese din fontă și oțel de configurație complexă. Produsele din oțeluri carbon și aliate cu acest tip de galvanizare sunt mai puțin supuse apariției fragilizării prin hidrogen, iar aspectul este excelent, cu un efect decorativ minunat într-o gamă largă de culori.

Protecție suplimentară la galvanizare

Efectul protector al acoperirilor cu zinc depinde de grosimea acestuia, care este de numai 5 microni atunci când este galvanizat, și de natura electrolitului.

În unele cazuri, proprietățile protectoare ale straturilor de zinc sunt îmbunătățite prin pasivare, fosfatare sau vopsire.

Pasivare (cromare) - tratarea chimică a produselor în soluții cu acid cromic sau sărurile acestuia, în urma căruia se formează pelicule de cromat la suprafață. Acest procedeu îmbunătățește nu atât proprietățile de protecție, cât și cele decorative, deoarece, ca urmare, luciul stratului este sporit, putând fi vopsit în diferite culori.

La fosfatarea (tratarea în săruri de acid fosforic) a produselor galvanizate, se formează o peliculă de fosfat la suprafață. După fosfatare, vopseaua mai poate fi aplicată.

Etape ale zincării

În producție, galvanizarea constă în mai multe procese tehnologice, fiecare dintre acestea fiind finalizată prin spălare cu apă într-o baie curgătoare sau o metodă de spălare cu pensula.

În primul rând, produsele sunt curățate temeinic de rugină, depuneri, grăsimi de proces, reziduuri de lichid de răcirelichide sau vopsele și degresate în soluții alcaline. Apoi are loc degresarea electrolitică.

După aceasta, se decapă într-o soluție apoasă de acid clorhidric, în care se curăță în final suprafața fără a deranja stratul de suprafață și se decapită - se activează înainte de aplicarea stratului de zinc. Abia atunci este galvanizarea efectivă.

După aceasta, dacă este necesar, produsele sunt limpezite și curățate de pelicula de oxid într-o soluție apoasă de acid azotic, apoi fosfatate, pasivate și uscate.

La galvanizarea diferitelor produse, pot fi efectuate operațiuni suplimentare. De exemplu, o bandă este derulată înainte de galvanizare, capetele sunt sudate, îndreptate, iar după aceasta sunt unse și înfășurate.

Echipament pentru zincare

O linie de galvanizare este o secvență specifică de clătire și băi tehnologice în care se creează un strat de zinc cu un singur strat sau multistrat cu proprietățile funcționale necesare.

În conformitate cu volumele de producție, se folosesc echipamente cu diferite grade de mecanizare. La întreprinderile mari se instalează linii mecanizate cu control automat. Există linii cu control manual parțial sau complet, precum și mini-linii.

Linia de galvanizare constă din mai mult decât băi. Include sisteme de transport de diferite modele, echipamente pentru tratarea apelor uzate,echipamente auxiliare, care includ dispozitive de galvanizare, elemente de încălzire, schimbătoare de căldură, tije catodice și anodice.

Echipamentele suplimentare includ sisteme de ventilație, camere și dulapuri de uscare, echipamente frigorifice, unități de filtrare, echipamente de producție demi-apă, pompe.

Electroliți pentru zincare

Pentru galvanizarea galvanică, în funcție de scopul produsului, se folosesc electroliți, care sunt împărțiți în două grupe principale.

Electroliții, în care zincul este sub formă de ioni simpli hidratați, se numesc acizi simpli. Acestea sunt soluții hidroborice, sulfat și clorură.

Complecși electroliți acizi și alcalini conțin zinc în ioni complecși cu o sarcină pozitivă și negativă. Acestea sunt amoniacul, pirofosfatul, cianura și alte soluții.

Tipul de electrolit utilizat determină în primul rând viteza de depunere și apoi calitatea depunerilor de zinc pe produs (catod).

Din electroliții complecși, zincul se depune pe catod cu împrăștiere mare a ionilor. Pe măsură ce densitatea de curent crește, randamentul de metal scade și randamentul de hidrogen crește.

De aceea, zincarea electroliților complecși este efectuată la o densitate scăzută de curent, iar acoperirea este de foarte în altă calitate, cu granulație fină și uniformă.

În electroliții simpli ușor acizi, galvanizarea, inclusiv la domiciliu, are loc la o densitate mare de curent, cu o viteză mai mare decât la utilizarea soluțiilor complexe. Aspectul produselor este bun, daracoperirea nu este de foarte bună calitate și este potrivită numai pentru produse de formă destul de simplă.

Zincare galvanizată

Procesul tehnologic de galvanizare directă are loc într-o baie cu electrolit. În el sunt coborâte produse din metal feros, cărora le este furnizat un curent electric (catod) prin electrozi speciali și zinc pur sub formă de bile sau plăci așezate în secțiuni speciale de plasă (anod).

În timpul unei reacții electrochimice, sub influența unui curent electric cu o densitate de 1 până la 5 A/dm, zincul se dizolvă în electrolit, apoi ionii acestuia se depun pe catod, formând un galvanic gros de 4-25 microni. acoperire.

Prin utilizarea acestei tehnologii se obțin elemente de fixare (șuruburi și piulițe) cu un strat uniform și strălucitor.

Linie de galvanizare automată

Linia modernă de galvanizare este o linie complet automatizată, care realizează toate etapele de acoperire, inclusiv sudarea și degresarea de în altă calitate a produselor pentru diverse scopuri și configurații.

Linia automată constă, în general, dintr-un set de băi tehnologice de galvanizare, redresoare modulare, un stand de încărcare/descărcare, echipamente de transport, echipamente pentru evacuare, alimentare cu apă și evacuare canalizare, un cadru metalic cu o scară de serviciu.

Băile de galvanizare pot fi realizate din oțel inoxidabil, oțel căptușit cu plastic sau cauciuc. Băile moderne, sudate din foi de polimeri, înlocuiesc din ce în ce mai mult recipientele metalice. Alegerea materialului pentru baie depinde de compoziția și concentrația electrolitului și de temperatura de funcționare.

Comunicațiile sistemelor de alimentare cu apă și canalizare, iar în majoritatea cazurilor ventilația sunt amplasate sub băi și sunt tot din polipropilenă.

Dimensiunile liniei sunt determinate de productivitatea acesteia și de dimensiunile băilor de galvanizare.

Zincarea galvanică are loc cu formarea de ape uzate cu o concentrație mare de ioni de metale grele. Prin urmare, ele sunt apărate, filtrate, neutralizate, precipitarea chimică, sorbția și alte procese sunt utilizate în recipiente din polimeri de inginerie.

Zincare electrolitică acasă

Zincarea galvanică, produsă de propriile mâini, începe cu selecția materialelor. Electrolitul poate fi o soluție de clorură de zinc și acid clorhidric în apă distilată. Acesta este așa-numitul acid de lipit, care este cel mai des folosit acasă. Meșterii murărează zincul în acid sulfuric de baterie și obțin electrolitul ZnSO_{4, dar acest proces este periculos, deoarece hidrogenul exploziv și căldura sunt eliberate în timpul reacției. În niciun caz nu ar trebui să existe un precipitat de cristale de sare nedizolvate în electrolit.}

Zinc pur poate fi cumpărat de la un magazin de produse chimice sau de la o piață de radio sau poate fi obținut din baterii de sare sau siguranțe din Uniunea Sovietică.

Galvanicbaia poate fi un recipient din sticlă sau plastic. În el sunt instalate suporturi pentru anod și catod. Anodul este o placă de zinc la care este conectat un „plus” de la sursa de alimentare. Cu cât anodul este mai mare, cu atât stratul va fi mai uniform pe catod, produsul pe care se va aplica stratul de protecție. Pot exista mai mulți anozi, aceștia pot fi plasați în jurul catodului la aceeași distanță, astfel încât suprafața acestuia să fie acoperită cu zinc uniform și simultan din toate părțile. „Minusul” sursei de alimentare este conectat la catod.

Chiar și atunci când galvanizarea se face acasă, tehnologia include neapărat curățarea și degresarea temeinică a piesei, precum și activarea acesteia într-o soluție acidă.

Sursa de alimentare este o baterie de mașină cu o lampă incandescentă de putere redusă sau un alt consumator din circuit, astfel încât curentul din circuit să fie mai mic, sau o sursă de alimentare cu o tensiune de ieșire constantă. Principalul lucru este că nu ar trebui să existe fierbere rapidă a electrolitului în timpul procesului de galvanizare.

De fapt, galvanizarea are loc atunci când anozii și catodul sunt coborâți în electrolit și circuitul electric este închis. Cu cât procesul durează mai mult, cu atât stratul de zinc este mai gros pe produs.

Cu ajutorul galvanizării, stratul de protecție de pe produse devine precis, uniform și neted, cu efect decorativ. Este folosit atât în industrie, cât și acasă, în ciuda faptului că este necesară tratarea apelor uzate din deșeurile periculoase pentru mediu.