Metalli galvaaniline galvaniseerimine: tehnoloogia, seadmed

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 13:53

Tsingimine on tõhus ja odav ning seetõttu levinud viis mustmetallide kaitsmiseks korrosiooni eest. Kõige sagedamini kasutatakse seda riistvara ja kinnitusdetailide, aga ka terasvõrgu tootmisel.

Tsingiga katmise meetodid

Korrosioonivastast tsinkimist teostatakse mitmel viisil ning katte kasutusiga sõltub kaitsekihi paksusest.

Katmisviis sõltub selle nõutavatest omadustest, toote suurusest, selle edasise töötamise tingimustest.

Lihtsaim ja tehnoloogiliselt arenenum, kuid kaitsekihi mehaanilisele pingele ebapiisav alt vastupidav on külmtsinkimine, kasutades praimereid, mis sisaldavad suures koguses väga dispergeeritud tsingipulbrit.

Tsingimise tootmise mahu poolest on kuumtsinkimine teisel kohal. Sel viisil saadud kate on kvaliteetne ja vastupidav, kuid keskkonnale ebaturvaline, kuna kasutatakse tsingi sulamist ja selle temperatuuri hoidmiseks veidi alla 500 ° C on vaja palju elektrit, pinna ettevalmistamise keemilised meetodid.

Väga sarnane kuumtsinkimisele rohkemtehnoloogiline, kuid vähem produktiivne meetod kaitsekihi termilise difusioonsadestamise jaoks. Seda kasutatakse siis, kui katte paksusele ja välimusele esitatakse kõrgeid nõudmisi.

Teine galvaniseerimismeetod on gaastermiline pihustamine, mida kasutatakse suurte toodete ja konstruktsioonide kaitsmiseks, mida lihts alt ei saa vanni panna.

Tsingitud galvaniseerimisel puuduvad paljud teiste katmismeetodite puudused ja sellel on positiivsed küljed.

Tsingimise eelised

Tsingimine elektrolüüsi abil on kõige levinum meetod.

Peamine eelis, mille tõttu kasutatakse metalli galvaanilist tsinkimist, on materjali pinna kõrge kaitse korrosiooni eest. Õhuke tsingikiht pikendab toodete kasutusiga mitu korda ning vähendab seetõttu nende hoolduse ja asendamise kulusid.

Kate on ühtlane, ilma triipude ja tilkadeta ning toote kuju ja suurus on säilinud. Saate seda rakendada mis tahes, isegi kõige keerukama kujuga objektidele.

Siled ja läikivad dekoratiivkatted ei vaja enamikul juhtudel täiendavat töötlemist.

Lisaks nõuab tsinkimisprotsess ise vähe kulutusi ja galvaniseerimisüksused on väga tootlikud.

Tsingimise puudused

Kaitsekatte elektrolüüsil kandmise meetodil pole puudusi.

Peamine puudus ontsingi madal nakkuvus metalliga, mille tõttu tuleb toote pinda hoolik alt puhastada.

Negatiivne külg on ka mürgiste jäätmete teke katmisprotsessi ajal, mis nõuab tõsist puhastamist.

Režiimide eiramine võib viia mitteväärismetalli vesiniku täitmiseni, mis toob kaasa toote enda hapruse ja katte kvaliteedi rikkumise.

Tööpõhimõte

Tsingimisel lähtutakse kaitsva toime põhimõttest, mille määrab tsingi ja raua elektrokeemiliste potentsiaalide erinevus. Kuna tsingil on madalam elektrokeemiline potentsiaal, on selle kate mustmetallide ohverdav kaitse. See tähendab, et niiskes keskkonnas läbib elektrokeemilise korrosiooni just tema.

Raua oksüdeerumisel tekivad oksiidid, mille maht on suurem kui algsel metallil. Oksiidkile muutub lahti ja suunab hapniku veel oksüdeerimata metallile. Tsingil moodustub oksüdatsiooni käigus kile õhuke ja tihe, see ei lase hapnikku sügavale metalli sisse, kaitstes mitte ainult kattekihti, vaid ka selle all olevat mitteväärismetalli.

Tsingimise tüübid

Galvaniline tsinkimine on tehnoloogia, mis on elektrolüüs, st elektrolüüdis toimuvad elektrokeemilised redoksprotsessid alalisvoolu toimel.

Vastav alt elektrolüüdi koostisele on tsinkimine jagatud kolme tüüpi: happeline, tsüaniidne ja aluseline.

Kõige sagedamini kasutatav tsinkimismeetod kergelt happelises pinnaseselektrolüüdid, eriti keeruka konfiguratsiooniga malmist ja terasest osade jaoks. Seda tüüpi galvaniseerimisega süsinik- ja legeerterasest valmistatud tooted on vähem allutatud vesiniku rabedusele ja välimus on suurepärane ning suurepärase dekoratiivse efektiga laias värvivalikus.

Täiendav tsinkimiskaitse

Tsinkkatete kaitsev toime sõltub selle paksusest, mis on galvaniseerimisel ainult 5 mikronit, ja elektrolüüdi olemusest.

Mõnel juhul suurendavad tsinkkatete kaitseomadusi passiveerimine, fosfaatimine või värvimine.

Passiveerimine (kromaatimine) - toodete keemiline töötlemine lahustes kroomhappe või selle sooladega, mille tulemusena tekivad pinnale kromaatkiled. See protsess ei paranda mitte niivõrd kaitseomadusi, kuivõrd dekoratiivseid omadusi, sest selle tulemusel suureneb katte läige ja seda saab värvida erinevates värvides.

Tsingitud toodete fosfaadimisel (töötlemisel fosforhappe soolades) tekib pinnale fosfaatkile. Pärast fosfaatimist saab värvi siiski peale kanda.

Tsingimise etapid

Tootmises koosneb galvaniseerimine mitmest tehnoloogilisest protsessist, millest igaüks lõpetatakse voolavas vannis veega pesemisega või harjapesumeetodil.

Esm alt puhastatakse tooted põhjalikult roostest, katlakivist, protsessirasvast ja jahutusvedeliku jääkidestvedelikud või värvid ja rasvatustatud leeliselistes lahustes. Seejärel toimub elektrolüütiline rasvaärastus.

Pärast seda marineeritakse need soolhappe vesilahuses, milles pind lõpuks puhastatakse ilma pinnakihti häirimata ja see dekapiteeritakse – aktiveeritakse enne tsinkkatte pealekandmist. Alles siis toimub tegelik tsinkimine.

Pärast seda vajadusel tooted selitatakse ja puhastatakse lämmastikhappe vesilahuses oksiidkilest, seejärel fosfateeritakse, passiveeritakse ja kuivatatakse.

Erinevate toodete galvaniseerimisel võidakse teha lisatoiminguid. Näiteks keritakse riba enne tsinkimist lahti, otsad keevitatakse, sirgendatakse ning pärast seda õlitatakse ja keritakse üles.

Tsingimise seadmed

Tsingitusliin on spetsiifiline loputus- ja tehnoloogiliste vannide jada, mille käigus luuakse nõutavate funktsionaalsete omadustega ühe- või mitmekihiline tsinkkate.

Vastav alt tootmismahtudele kasutatakse erineva mehhaniseerimisastmega seadmeid. Suurtes ettevõtetes paigaldatakse automaatjuhtimisega mehhaniseeritud liinid. On nii osalise või täieliku käsitsijuhtimisega liine kui ka miniliine.

Tsinkimissari koosneb enamast kui lihts alt vannidest. See hõlmab erineva konstruktsiooniga transpordisüsteeme, reoveepuhastusseadmeid,abiseadmed, sealhulgas galvaniseerimisseadmed, kütteelemendid, soojusvahetid, katood- ja anoodvardad.

Lisavarustuse hulka kuuluvad ventilatsioonisüsteemid, kuivatuskambrid ja -kapid, külmutusseadmed, filtreerimisseadmed, poolveetootmisseadmed, pumbad.

Tsingimise elektrolüüdid

Galaaniliseks galvaniseerimiseks kasutatakse olenev alt toote otstarbest elektrolüüte, mis jagunevad kahte põhirühma.

Elektrolüüte, milles tsink on lihtsate hüdraat-ioonide kujul, nimetatakse lihthappelisteks. Need on vesinikboori-, sulfaadi- ja kloriidilahused.

Keerulised komplekssed happelised ja aluselised elektrolüüdid sisaldavad tsinki kompleksioonides, millel on positiivne ja negatiivne laeng. Need on ammoniaak, pürofosfaat, tsüaniid ja muud lahused.

Kasutatava elektrolüüdi tüüp määrab peamiselt tootele (katoodile) sadestumise kiiruse ja seejärel tsingi sadestumise kvaliteedi.

Keerulistest elektrolüütidest settib tsink katoodile suure ioonide hajutamisega. Voolutiheduse kasvades metalli saagis väheneb ja vesiniku saagis suureneb.

Seetõttu toimub keeruliste elektrolüütide tsinkimine väikese voolutihedusega ning kate on väga kvaliteetne, peeneteraline ja ühtlane.

Kergelt happelistes lihtelektrolüütides toimub galvaniseerimine, sealhulgas kodus, suure voolutihedusega, suurema kiirusega kui keeruliste lahuste kasutamisel. Toodete välimus on hea, kuidkate ei ole väga kvaliteetne ja sobib ainult üsna lihtsa kujuga toodetele.

Tsingitud tsinkimine

Otsetsinkimise tehnoloogiline protsess toimub elektrolüüdiga vannis. Sinna lastakse mustast metallist valmistatud tooted, millele juhitakse spetsiaalsete elektroodide kaudu elektrivool (katood) ja puhas tsink kuulide või plaatide kujul, mis on asetatud spetsiaalsetesse võrgusektsioonidesse (anood).

Elektrokeemilise reaktsiooni käigus tsink lahustub elektrivoolu mõjul tihedusega 1–5 A/dm elektrolüüdis, seejärel settivad selle ioonid katoodile, moodustades 4–25 mikroni paksuse galvaanilise kihi. katmine.

Seda tehnoloogiat kasutades saadakse kinnitusdetailid (poldid ja mutrid) ühtlase ja läikiva kattega.

Automatiseeritud galvaniseerimisliin

Kaasaegne tsinkimisliin on täisautomaatne liin, mis teostab kõiki katmisetappe, sealhulgas keevitamist ja erinevate otstarvete ja konfiguratsioonidega toodete kvaliteetset rasvaärastustööd.

Automaatliin koosneb üldjuhul tehnoloogiliste galvaniseerimisvannide komplektist, moodulalalditest, peale-/väljalaadimisstendist, transpordivahenditest, väljatõmbeventilatsiooni-, veevarustus- ja kanalisatsiooniseadmetest, metallraamist koos teenindusredeliga.

Elektrokattevannid võivad olla valmistatud roostevabast terasest, plastikvoodriga terasest või kummist. Kaasaegsed vannid, mis on keevitatud lehtpolümeeridest, asendavad üha enam metallmahuteid. Vannimaterjali valik sõltub elektrolüüdi koostisest ja kontsentratsioonist ning töötemperatuurist.

Vee- ja kanalisatsioonisüsteemide kommunikatsioonid ning enamasti ventilatsioon asuvad vannide all ja on samuti polüpropüleenist.

Liina mõõtmed määravad selle tootlikkus ja galvaniseerimisvannide mõõtmed.

Galvaaniline tsinkimine toimub reovee moodustumisel suure raskmetalliioonide kontsentratsiooniga. Seetõttu kaitstakse neid, filtreeritakse, neutraliseeritakse, keemilist sadestamist, sorptsiooni ja muid protsesse kasutatakse tehnilistest polümeeridest valmistatud mahutites.

Elektrolüütiline tsinkimine kodus

Oma kätega toodetud galvaaniline galvaniseerimine algab materjalide valikust. Elektrolüüdiks võib olla tsinkkloriidi ja vesinikkloriidhappe lahus destilleeritud vees. See on nn jootmishape, mida kasutatakse kõige sagedamini kodus. Käsitöölised marineerivad tsinki aku väävelhappes ja saavad elektrolüüdi ZnSO_{4, kuid see protsess on ohtlik, sest reaktsiooni käigus eraldub plahvatusohtlik vesinik ja soojus. Mitte mingil juhul ei tohi elektrolüüdis olla lahustumata soolakristallide sadet.}

Puhast tsinki saab osta keemiapoest või raadioturult või saada Nõukogude Liidu soolapatareidest või kaitsmetest.

Galvanicvann võib olla klaasist või plastikust anum. Sellesse on paigaldatud anoodi ja katoodi alused. Anood on tsinkplaat, millele on toiteallikast ühendatud "pluss". Mida suurem on anood, seda ühtlasem on kate katoodil, tootel, millele kaitsekate kantakse. Anoode võib olla mitu, need saab asetada ümber katoodi samale kaugusele, et selle pind oleks igast küljest ühtlaselt ja üheaegselt kaetud tsingiga. Toiteallika "miinus" on ühendatud katoodiga.

Isegi kui galvaniseerimine toimub kodus, sisaldab tehnoloogia tingimata detaili põhjalikku puhastamist ja rasvaärastus, samuti selle aktiveerimist happelahuses.

Toiteallikaks on väikese võimsusega hõõglambiga autoaku või muu tarbija ahelas, et voolutugevus ahelas oleks väiksem, või konstantse väljundpingega toiteallikas. Peaasi, et tsinkimisprotsessi ajal ei tohiks elektrolüüt kiiresti keeda.

Tegelikult toimub galvaniseerimine siis, kui anoodid ja katood lastakse elektrolüüti ja elektriahel on suletud. Mida kauem protsess aega võtab, seda paksem on tootel tsingikiht.

Tsingimise abil muutub toodete kaitsekate täpseks, ühtlaseks ja siledaks ning dekoratiivse efektiga. Seda kasutatakse nii tööstuses kui ka kodus, hoolimata asjaolust, et reovee puhastamine keskkonnaohtlikest jäätmetest on vajalik.