Galvanointi ja sen käyttö
Galvanointi - menetelmä metallien kerrostamiseksi metallien ja ei-metallituotteiden pinnalle elektrolyysi… Tällaisen laskeuman jälkeen tuotteen pinta muuttuu suuri korroosionkestävyys, kauniimpi ulkonäkö (koristepinnoite), joskus - suurempi kovuus, kulutuskestävyys.
Jos tässä tapauksessa tuote on päällystetty erittäin ohuella (5-30 μm) metallikerroksella, vain harvoissa tapauksissa (pintakovettuminen) ulottuu millimetrin kymmenesosaan, tämän tyyppistä prosessia kutsutaan galvaaniseksi pinnoitukseksi.
Tällä hetkellä galvanointia käytetään laajalti (kuparipinnoitus, nikkelipinnoitus, kromipinnoitus, hopeapinnoitus, kultapinnoitus, kadmiumpinnoitus, sinkkipinnoitus, tinapinnoitus, lyijypinnoitus).
Kullausta, hopeointia, nikkelöintiä ja kromausta käytetään pääasiassa koristetarkoituksiin, kun taas nämä pinnoitteet lisäävät korroosionkestävyyttä.
Kuparia käytetään pääasiassa nikkeli- tai kromiterästuotteiden välikerroksena.Suojametallin hyvä tarttuvuus tuotteen materiaaliin on erittäin tärkeää pinnoitteiden kestävyyden kannalta.Sikkkeli ja kromi kiinnittyvät tiukasti teräkseen, joten jälkimmäinen ensin pehmennetään ja sitten levitetään nikkeli- tai kromikerros kuparille.
Koska kromikerros ei joissain tapauksissa suojaa korroosiolta, käytetään myös kolmikerroksista pinnoitetta (kupari-nikkeli-kromi). Tuotteiden peittäminen nikkeli- tai kromikerroksella suojaa pintaa hapettumiselta kuumennettaessa 480–500 °C:seen. Sinkkipinnoitetta käytetään laajalti korroosiosuojaukseen; joissakin tapauksissa he turvautuvat kadmiumpinnoitukseen.
Kromi- ja nikkelipinnoitusta käytetään myös pintojen kulutuskestävyyden parantamiseen, kuten painoteollisuuden stereotypioihin. Stereotyypin peittäminen nikkeli-, kromi- tai rautakerroksella voi pidentää sen käyttöikää vähintään 10 kertaa. Näissä tapauksissa levitetyn kalvon paksuuden tulisi olla suurempi (30-50 mikronia tai enemmän).
Korvaamaton edellytys levitettävän kerroksen tartuntalujuudelle perusmetalliin on jälkimmäisen pinnan puhtaus. Siksi ennen elektrolyysiä tuotteista poistetaan huolellisesti pienimmät lian, oksidien ja rasvan jäljet. Tätä varten ne yleensä poistetaan rasvasta kuumissa emäsliuoksissa tai orgaanisissa liuottimissa - kerosiinissa, bensiinissä.
Oksidien ja epäpuhtauksien poistamiseksi tuotteet syövytetään rikki- tai kloorivetyhapossa ja sileiden pintojen saamiseksi - hiomalla ja kiillottamalla. Viimeinen toimenpide toistetaan levityksen jälkeen, jos koristeellisista syistä on tarpeen saada kiiltävä pinta, koska kylpyhuonetuotteet ovat yleensä matta.
Pääosa elektrolyytistä on levitetyn metallin suoloja.Lisäksi elektrolyytin johtavuuden parantamiseksi siihen lisätään usein happoja tai emäksiä, jotka tekevät elektrolyytistä happaman tai emäksisen. Kultauksen ja hopeapinnoituksen ja joskus kuparipinnoituksen aikana syanidiyhdisteitä johdetaan elektrolyyttiin, mikä saa aikaan pinnoitteen paremman tarttuvuuden perusmetalliin.alunaan.
Pääsääntöisesti elektrolyyttisissä prosesseissa käytetään liukoisia anodeja katodille levitettyjen metalliliuskojen tai -tankojen muodossa..V Tässä tapauksessa metalli siirtyy anodilta katodille. Kuitenkin myös metallista tai metalliseoksesta valmistettuja, tiettyyn elektrolyyttiin liukenemattomia anodeja käytetään esimerkiksi kromauksessa, lyijy- tai lyijy-antimoniseoksesta, jolloin metalli erottuu tuotteista johtuen elektrolyyttiä ja levitetyn metallin suolaa on lisättävä järjestelmällisesti elektrolyyttiin.
Galvanointi suoritetaan kylvyissä, jotka on valmistettu materiaalista, joka kestää kemiallisesti käytettyä elektrolyyttiä. Isot kylpyammeet valmistetaan teräksestä, hitsataan ja happoliuoksia varten ne eristetään sisältä kumilla, eboniitilla, vinyylimuovilla tai peitetään haponkestävällä ja kuumuutta kestävillä lakoilla.
Käsiteltävät työkappaleet asennetaan yleensä kylpyyn ripustimiin. Prosesseissa, jotka tapahtuvat alhaisella virrantiheydellä (0,01 - 0,1 A / cm2), käytetään kiinteitä kylpyjä kiinteillä katodeilla.
Suurilla virrantiheyksillä (esim. kromauksessa) käytetään jatkuvia kylpyjä, joissa tuotteet siirtyvät pinnoitusprosessin aikana kylvyn reunasta toiseen. Tällaiset kylvyt on yleensä varustettu laitteilla elektrolyytin sekoittamiseksi paineilmaan ja sen suodattamiseksi.
Suurella kapasiteetilla käytetään useilla kylpyillä varustettuja automaattisia koneita, joissa ei vain itse tuotteiden pinnoitusta, vaan myös niiden pintakäsittelyä (rasvanpoisto, syövytys ja huuhtelu). Tällaisissa koneissa tuotteet, jotka liikkuvat portailla vaaka- ja pystysuunnassa, kulkevat peräkkäin kaikkien altaiden läpi.
Galvanointi, kuten kaikki elektrolyyttiset prosessit, käyttää tasavirtaa, yleensä pienjännitettä (6 - 24 V). Prosessia säädellään muuttamalla virrantiheyttä, jälkimmäisen arvo muuttuu prosessin mukaan sadasosista ja kymmenesosista A / dm2 kultauksessa ja hopeassa kymmenesosista A / cm2 kromauksessa.
Virrantiheyden kasvaessa saostetun metallin määrä aikayksikköä kohti kasvaa, mutta kun se ylittää tietyn arvon (omansa kullekin prosessille), pinnoitteen laatu heikkenee jyrkästi. Galvanoidut kylpyammeet saavat virtansa DC-generaattoreista tai puolijohdemuuntimista.
Useimmissa galvanointiprosesseissa virran hyötysuhde on suhteellisen korkea (100 - 90 %), useissa prosesseissa, esimerkiksi kultauksessa ja tietyissä kuparipinnoitustyypeissä, virran hyötysuhde laskee 70 - 60 prosenttiin. Vain kromipinnoituksella on erittäin alhainen (12%), koska tässä prosessissa suurin osa kulutetusta sähköstä kuluu sivureaktioihin.
Viime vuosina on tehty kokeita vaihtovirran käytöstä galvaanisissa prosesseissa. Tyypillisesti AC-komponentti asetetaan DC-virran päälle, jolloin AC-komponentin amplitudi on noin 2 kertaa DC-arvo.Vaihtovirran käyttö nikkeli-, kupari- ja sinkkipinnoitteiden valmistuksessa voi parantaa niiden laatua, erityisesti vähentää levitettävän kerroksen saastumista epäpuhtauksilla.
Joissakin tapauksissa kuparipinnoitus on mahdollista, kun kylpyyn syötetään 50 Hz:n virta. Tämä selittyy vaihtovirran osittaisella tasasuuntauksella sähkökemiallisen kennon avulla, minkä vuoksi kylpyvirtaan ilmestyy vakiokomponentti.