дата: 15.12.2016

Гальванічне цинкування як спосіб захисту металу

Гальванічне цинкування – це нанесення цинку на залізо, вироблене за допомогою електрохімічного процесу. Завдяки цинкування, оброблена поверхня стає здатна протистояти корозійних процесів.

Гальванічне цинкування металу

Антикорозійні властивості цинку

Майже половина виробленого на планеті цинку використовується саме для створення оцинкованої сталі. Показник електрохімічного потенціалу цинку дорівнює 0,76, що вигідно відрізняє цей матеріал від чорних металів, у яких цей показник вищий.

Механізм захисту від корозії цинку діє таким чином: в результаті окислення на оцинкованої поверхні з’являється тонка, але міцна оксидна плівка. Саме ця плівка і заважає кисню просуватися вглиб матеріалу. В результаті процес гальмується. У чорних металів ж оксиди характеризуються великими обсягами і неміцною плівкою, яка в ході реакції розпушується і руйнується. Внаслідок руйнування плівки відбувається проникнення кисню в неокисленную поверхню, результатом чого стає розвиток корозії.

Корозія оцинкованої сталі

Однак у деяких випадках анодний тип взаємодії цинку з чорними металами може змінитися на катодний, що призводить до стрімкого розвитку корозії. Це може статися, наприклад, у випадку, коли оцинкований матеріал виявляється в гарячій воді (більше 70 градусів).

Крім того, на швидкість розвитку корозії впливає характер pH середовища. Комфортний для металу показник рн знаходиться в межах 7-12 (лужне середовище). При відхиленні цього показника в будь-яку сторону, корозійні процеси розвиваються швидше.

Зверніть увагу! Особливо комфортні умови для появи іржі є в тропічному і сильно забрудненому кліматі.

Також слід відзначити погіршення хімічної стійкості цинку при контакті з леткими елементами, які виділяються з деяких продуктів органічного походження:

  • синтетичних смол;
  • оліфи;
  • вуглеводнів із вмістом хлору.

Швидкість корозії цинкового покриття

Негативно впливають на оцинковані поверхні просочені маслом і нещодавно пофарбовані деталі, якщо вони розташовані в одному закритому просторі. У таких випадках відбувається руйнування захисної плівки.

Гальванічна обробка поверхні

Важливим достоїнством цинку є і те, що навіть самий тонкий його шар здатний захищати метал від корозії. Хоча товщина і рівномірність покриття, безумовно, мають неабияке значення для ефективного захисту поверхні. Гальванічне цинкування дозволяє домогтися товщини покриття в межах від 5 до 40 мікрометрів. В умовах широкомасштабного промислового виробництва товщина захисного шару може бути доведена до 500 мікрометрів (1/2 міліметра).

Хроматування цинку

На якість покриття визначальний вплив надають характеристика застосовуваного електроліту. Захисні особливості цинку можна посилити з допомогою спеціальних методик, серед яких можна виділити наступні:

  1. Хроматування (інша назва – пасивування) являє собою хімічну обробку матеріалу хромової кислотою, в результаті чого виникає хроматная захисна плівка.
  2. Фосфатування – обробку деталей солі фосфорної кислоти, що призводить до появи на металі фосфатної плівки.
  3. Фарбування – обробку поверхні лакофарбовим матеріалом (зазвичай слідом за фосфатированием).

Забарвлення оцинкованого листа

При гальванічної оцинкуванню здійснюється осадження позитивно заряджених часток цинку на поверхні (катоді). При цьому використовуються водні розчини електролітів, через які подається постійний струм. Аноди, що застосовуються в процесі, повинні бути цинковими, оскільки їх призначення полягає в заповненні разряжающихся на деталях іонів. У різних випадках може використовуватися струм з катодного щільністю від 1 до 5 Ампер на квадратний дециметр.

Достоїнства і недоліки гальванічної методики

Порівняно з іншими способами цинкування, гальванічний спосіб характеризується такими перевагами:

  • підвищеною продуктивністю;
  • невисокою собівартістю;
  • оптимальним рівнем захисту металу;
  • рівномірністю нанесення покриття (відсутністю патьоків, крапель та інших дефектів);
  • можливістю нанесення цинкового покриття на виріб незалежно від його конструктивної складності, навіть якщо мова йде про дрібних порах;
  • декоративністю одержуваних покриттів (гладкістю і блиском), в результаті чого деталі не потрібно додатково обробляти.

Головний мінус гальванічної технології – невисокі адгезивні якості (здатність до зчеплення) цинкового покриття із захисним металом. Щоб підвищити адгезію, необхідно особливо ретельно готувати метал до цинкування. Підготовка полягає в очищенні поверхні, що підлягає обробці.

Також існує ризик наводороживания чорних металів, особливо при порушенні правил гальваніки. В результаті виникає так звана » воднева крихкість деталі. До того ж і виглядає такий виріб непривабливо.

Не можна не відзначити і екологічну шкідливість виробництв, де застосовується гальванічна методика. Для таких процесів характерна виділення отруйних забруднюючих речовин, які перед утилізацією потрібно піддавати глибокому очищенню.

Цинкування в промислових умовах

Електролітичне цинкування у виробничих цілях складається з безлічі послідовних технологічних етапів:

Технологічний цикл цинкування
Технологічний цикл цинкування
  • очищення чорного металу від слідів корозії, окалини, лаків, фарб та мастил (процес завершується знежиренням в лужному розчині);
  • промивання проточною водою в спеціальній ємності;
  • електролітичного знежирення;
  • промивання;
  • травлення в розчині соляної кислоти, щоб видалити залишки слідів корозії;
  • промивання
  • самого цинкування – занурення деталей у ванну з розігрітим цинком, в результаті чого на поверхні утворюється захисний шар;
  • промивання;
  • можливого освітлення поверхні за рахунок занурення в розчин азотної кислоти;
  • промивання;
  • потім можливого фосфатування;
  • промивання;
  • також можливого хроматування (електролітичного або розпиленням);
  • висушування вироби.

Промивання може здійснюватися не тільки під проточною водою, але і з допомогою щітки. Іноді необхідні додаткові процедури, приміром, гальванічне цинкування може початися з розмотування металевої смуги, зварювання її кінців і правки. Закінчується процес нанесенням масла і змотуванням смуги.

Промивання металу проточною водою

В залежності від виду деталей і масштабів виробництва використовується різне обладнання, яке являє собою набір технологічних і промивальних ємностей. Ванни застосовуються для проведення як одношарового, так і багатошарового цинкування з заданими параметрами.

Гальванічне обладнання класифікується за рівнем механізації робіт:

  • автоматичне управління;
  • частково автоматизоване управління;
  • ручне управління;
  • міні-лінії.

Крім ванн у комплектацію технологічної лінії включаються:

Лінія фарбування гальванічної

  • транспортні механізми (оператори, маніпулятори);
  • апарати для очищення стоків;
  • допоміжні пристрої (дзвони, підвіски, штанги, теплообмінники і т. д.);
  • додаткове обладнання (вентиляційні системи, компресори, холодильники, сушильні камери, насосні агрегати, випрямлячі фільтри тощо).

Електроліти для гальванічного цинкування

В гальваніці використовуються два типи електролітів:

  1. Прості кислі (хлориди, сульфати, борфтористоводороды), в яких цинк є гидратированными іонами.
  2. Кислі та лужні складні комплексні (цинкаты, ціаніди, пірофосфати, аміак), де цинк є в комплексних позитивно чи негативно заряджені іони.

Швидкість і якість осадження цинку на катоді визначається складом і походженням електролітів. Найбільш популярний спосіб металізації здійснюється з допомогою простих слабокислих електролітів. В даному випадку застосовується більш щільний струм, ніж у випадку з комплексними електролітами. В результаті темпи нанесення покриттів більш високі.

Види електролітів для цинкування
Види електролітів для цинкування

Застосування цього типу електролітів дає хорошу укрываемость і зовнішній вигляд оброблених виробів, а також дозволяє уникнути наводороживания. Однак у простих слабокислих електролітів є недолік – вони дають неміцні покриття, придатні лише для деталей нескладної конфігурації.

При використанні комплексних електролітів спостерігається підвищене розсіювання іонів, зростання виділення водню і щільності електроструму. Використання таких електролітів дає можливості одержання рівномірних і високоякісних покриттів на деталях будь-якого рівня складності.

Гальваніка в домашніх умовах

В якості джерела електроструму буде використовувати зарядний пристрій (2-6 А, 6-12) або звичайний акумулятор. Електролітом послужить розчин солі цинку. Для його виготовлення знадобляться такі компоненти:

Гальванічне цинкування в домашніх умовах

  • сірчанокислий цинк – 200 грамів;
  • сірчанокислий магній – 50 грамів;
  • оцтовокислий натрій – 15 грамів;
  • вода – 1 літр.

Також можна застосувати електроліт з акумулятора, в якому буде розміщуватися цинк. Після закінчення реакції кислота трансформується в сіль, залишиться лише цинк. При дуже високій концентрації розчину на дні утворюється осад. У цьому випадку просто додаємо в ємність більше води.

Зверніть увагу! Гальванічне цинкування проводиться в захисному фартусі, рукавичках і окулярах. Приміщення повинно вентилюватися.

Проціджений електроліт заливаємо в скляну ємність. Ретельно очищену і знежирену деталь занурюємо в розчин. Після 5-10 секунд дістаємо виріб і відразу промиваємо під проточною водою. Таким чином, хімічна активація завершено. Починаємо процес анодування.

Робимо з цинку електрод. Для цього высверливаем в цинковій шматку отвір, а потім підвішуємо електрод на дроті з міді.

Електрод повинен відповідати таким характеристикам:

  • площа поверхні порівнянна з площею деталі;
  • плоска форма, зручна для установки в ємності.

Щоб підключитися до електроживлення, використовуємо мідні дроти. Мінусом єднаємося з виробом, а плюсом – з електродом. Після розчинення останнього на деталі з’явиться цинковий шар. Час операції – від 15 до 40 хвилин.

Технічні характеристики гальваніки

Фактори, які впливають на якість покриття:

  1. Щільність струму повинна становити від 0,5 до 10 А (ідеально – 1,5 А) на квадратний дециметр покриття. Інтенсивність реакції контролюється регулятором. Якщо бульбашок занадто багато, покриття буде нерівномірним і пухким.
  2. Оптимальна температура електроліту – від 20 до 25 градусів.
  3. Щільність електроліту – від нуля до рівня розчинення солей цинку.
  4. В залежності від складності геометрії деталі можуть бути істотні відмінності в товщині шару на різних ділянках, коли в поглибленнях покриття недостатнє, а на опуклостях занадто товсте.

Таким чином, рекомендується збільшити дистанцію до електрода, а також застосовувати 2 цинкового анода і прокручувати виріб. Цинкування можна здійснювати не тільки в один шар, але і багатошарово. При цьому перед нанесенням нових шарів необхідно видаляти з’явилися нарости.

НАШ ЕКСПЕРТ РАДИТЬ ПОЧИТАТИ ЦЕ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *