Galvaninis metalo cinkavimas: technologija, įranga

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 13:59

Cinkavimas yra efektyvus ir nebrangus, todėl įprastas būdas apsaugoti juoduosius metalus nuo korozijos. Dažniausiai jis naudojamas gaminant apkaustus ir tvirtinimo detales, taip pat plieninį tinklelį.

Cinko dengimo metodai

Antikorozinis cinkavimas atliekamas įvairiais būdais, o dangos tarnavimo laikas priklauso nuo apsauginio sluoksnio storio.

Dengimo būdas priklauso nuo jo reikalingų savybių, gaminio dydžio, tolesnio jo veikimo sąlygų.

Paprasčiausias ir technologiškai pažangiausias, tačiau nepakankamai atsparus apsauginio sluoksnio mechaniniam įtempimui, yra š altasis cinkavimas naudojant gruntus, kuriuose yra daug labai dispersinių cinko miltelių.

Pagal cinkavimo gamybos apimtį karštasis cinkavimas užima antrą vietą. Tokiu būdu gauta danga yra kokybiška ir patvari, tačiau aplinkai nesaugi, nes naudojamas cinko lydalas, kurio temperatūrai palaikyti kiek žemesnę nei 500°C reikia daug elektros energijos, cheminiai paviršiaus paruošimo būdai.

Labai panašus į karštąjį cinkavimątechnologinis, bet mažiau produktyvus apsauginio sluoksnio terminio difuzinio nusodinimo būdas. Jis naudojamas, kai keliami dideli reikalavimai dangos storiui ir išvaizdai.

Kitas cinkavimo būdas yra dujinis terminis purškimas, kuriuo apsaugomi dideli gaminiai ir konstrukcijos, kurių tiesiog negalima dėti į vonią.

Cinkuotas cinkavimas neturi daugelio kitų dengimo būdų trūkumų ir turi teigiamų aspektų.

Cinkavimo privalumai

Cinkavimas elektrolizės būdu yra labiausiai paplitęs metodas.

Pagrindinis privalumas, dėl kurio naudojamas galvaninis metalo cinkavimas, yra aukštas medžiagos paviršiaus apsaugos nuo korozijos laipsnis. Plonas cinko sluoksnis kelis kartus padidina gaminių tarnavimo laiką, todėl sumažėja jų priežiūros ir keitimo išlaidos.

Dangtis yra lygi, be dryžių ir lašelių, išsaugoma gaminio forma ir dydis. Galite pritaikyti jį bet kokios, net ir pačios sudėtingiausios formos objektams.

Lygioms ir blizgančioms dekoratyvinėms dangoms daugeliu atvejų nereikia papildomo apdorojimo.

Be to, pats cinko dengimo procesas reikalauja nedaug išlaidų, o cinkavimo įrenginiai yra labai produktyvūs.

Cinkavimo trūkumai

Apsauginės dangos padengimo elektrolizės būdu metodas yra be trūkumų.

Pagrindinis trūkumas yramažas cinko sukibimas su metalu, dėl to gaminio paviršius turi būti kruopščiai nuvalytas.

Neigiamas aspektas taip pat yra toksiškų atliekų susidarymas dengimo proceso metu, todėl reikia rimtai išvalyti.

Nesilaikant režimų, pagrindinis metalas gali būti pripildytas vandeniliu, o tai lemia paties gaminio trapumą ir dangos kokybės pažeidimą.

Veikimo principas

Cinkavimas pagrįstas apsauginio poveikio principu, kurį lemia cinko ir geležies elektrocheminių potencialų skirtumas. Kadangi cinkas turi mažesnį elektrocheminį potencialą, jo danga yra juodųjų metalų apsauga. Tai yra, drėgnoje aplinkoje jis patiria elektrocheminę koroziją.

Oksiduojant geležį susidaro oksidai, kurių tūris didesnis nei pirminio metalo. Oksido plėvelė tampa laisva ir perduoda deguonį dar neoksiduotam metalui. O ant cinko oksidacijos metu plėvelė susidaro plona ir tanki, nepraleidžia deguonies giliai į metalą, apsaugodama ne tik dangą, bet ir apačioje esantį netaurųjį metalą.

Cinkavimo tipai

Galvaninis cinkavimas yra elektrolizės technologija, t. y. elektrolite vykstantys elektrocheminiai redokso procesai veikiant nuolatinei elektros srovei.

Pagal elektrolito sudėtį cinkavimas skirstomas į tris tipus: rūgštinį, cianidinį ir šarminį.

Dažniausiai naudojamas cinko dengimo būdas silpnai rūgštinėje aplinkojeelektrolitai, ypač sudėtingos konfigūracijos ketaus ir plieno dalims. Gaminiai, pagaminti iš anglies ir legiruotojo plieno su tokio tipo cinkavimu, yra mažiau jautrūs vandeniliniam trapumui, o išvaizda yra puiki, pasižymi nuostabiu dekoratyviniu įvairių spalvų efektu.

Papildoma apsauga nuo cinkavimo

Apsauginis cinko dangų poveikis priklauso nuo jos storio, kuris galvanizuojant yra tik 5 mikronai, ir nuo elektrolito pobūdžio.

Kai kuriais atvejais apsauginės cinko dangų savybės sustiprinamos pasyvinant, fosfatuojant arba dažant.

Pasyvavimas (chromavimas) – cheminis produktų apdorojimas tirpaluose su chromo rūgštimi arba jos druskomis, dėl kurio paviršiuje susidaro chromatinės plėvelės. Šis procesas pagerina ne tiek apsaugines, kiek dekoratyvines savybes, nes dėl to sustiprėja dangos blizgesys, galima dažyti įvairiomis spalvomis.

Fosfatuojant (apdorojant fosforo rūgšties druskomis) cinkuotus gaminius, ant paviršiaus susidaro fosfatinė plėvelė. Po fosfatavimo vis tiek galima tepti dažus.

Cinkavimo etapai

Gamyboje cinkavimas susideda iš kelių technologinių procesų, kurių kiekvienas užbaigiamas plaunant vandeniu tekančioje vonioje arba plovimo šepečiu metodu.

Pirma, produktai kruopščiai nuvalomi nuo rūdžių, apnašų, proceso riebalų, aušinimo skysčio likučiųskysčiais arba dažais ir nuriebalinti šarminiuose tirpaluose. Tada vyksta elektrolitinis riebalų šalinimas.

Po jo jie marinuojami vandeniniame druskos rūgšties tirpale, kuriame paviršius galutinai nuvalomas nepažeidžiant paviršinio sluoksnio ir jis nupjaunamas – aktyvuojamas prieš dengiant cinko dangą. Tik tada atliekamas tikrasis cinkavimas.

Po to, jei reikia, produktai nuskaidrinami ir nuvalomi nuo oksido plėvelės vandeniniame azoto rūgšties tirpale, po to fosfatuojami, pasyvuojami ir išdžiovinami.

Cinkuojant įvairius gaminius, gali būti atliekamos papildomos operacijos. Pavyzdžiui, juosta išvyniojama prieš cinkavimą, galai suvirinami, ištiesinami, o po jo sutepami ir suvyniojami.

Cinkavimo įranga

Cinkavimo linija – tai specifinė skalavimo ir technologinių vonių seka, kurios metu sukuriama vieno arba daugiasluoksnė cinko danga, turinti reikiamas funkcines savybes.

Atsižvelgiant į gamybos apimtis, naudojama įvairaus mechanizavimo laipsnio įranga. Didelėse įmonėse įrengiamos mechanizuotos linijos su automatiniu valdymu. Yra linijų su daliniu arba visišku rankiniu valdymu, taip pat mini linijų.

Cinkavimo liniją sudaro ne tik vonios. Ją sudaro įvairaus dizaino transporto sistemos, nuotekų valymo įrenginiai,pagalbinė įranga, kurią sudaro cinkavimo įtaisai, kaitinimo elementai, šilumokaičiai, katodiniai ir anodiniai strypai.

Papildoma įranga apima vėdinimo sistemas, džiovinimo kameras ir spintas, šaldymo įrangą, filtravimo įrenginius, pusiau vandens gamybos įrangą, siurblius.

Cinkavimo elektrolitai

Galvaniniam cinkavimui, priklausomai nuo gaminio paskirties, naudojami elektrolitai, kurie skirstomi į dvi pagrindines grupes.

Elektrolitai, kuriuose cinkas yra paprastų hidratuotų jonų pavidalu, vadinami paprastais rūgštiniais. Tai vandenilio boro, sulfato ir chlorido tirpalai.

Sudėtinguose kompleksiniuose rūgštiniuose ir šarminiuose elektrolituose yra cinko kompleksinių jonų, turinčių teigiamą ir neigiamą krūvį. Tai amoniakas, pirofosfatas, cianidas ir kiti tirpalai.

Naudojamo elektrolito tipas pirmiausia lemia nusėdimo greitį, o vėliau ir cinko nuosėdų ant gaminio (katodo) kokybę.

Iš sudėtingų elektrolitų cinkas nusėda ant katodo su didele jonų sklaida. Didėjant srovės tankiui, metalo išeiga mažėja, o vandenilio išeiga didėja.

Todėl sudėtingų elektrolitų cinkavimas atliekamas esant mažam srovės tankiui, o danga yra labai kokybiška, smulkiagrūdė ir vienoda.

Šiek tiek rūgštiniuose paprastuose elektrolituose cinkavimas, taip pat ir namuose, vyksta esant dideliam srovės tankiui, didesniu greičiu nei naudojant sudėtingus tirpalus. Produktų išvaizda yra gera, betdanga nėra labai kokybiška ir tinka tik gana paprastos formos gaminiams.

Cinkuotas cinkavimas

Technologinis tiesioginio cinkavimo procesas vyksta vonioje su elektrolitu. Į jį nuleidžiami gaminiai iš juodųjų metalų, į kuriuos per specialius elektrodus tiekiama elektros srovė (katodas), o grynas cinkas rutuliukų arba plokščių pavidalu, išklotas specialiose tinklelio dalyse (anodas).

Vykstant elektrocheminei reakcijai, veikiant elektros srovei, kurios tankis nuo 1 iki 5 A/dm, cinkas ištirpsta elektrolite, tada jo jonai nusėda ant katodo, sudarydami 4-25 mikronų storio galvaniką. danga.

Būtent naudojant šią technologiją tvirtinimo detalės (varžtai ir veržlės) gaunamos vienoda ir blizgia danga.

Automatizuota cinkavimo linija

Šiuolaikinė cinkavimo linija yra visiškai automatizuota linija, kuri atlieka visus dengimo etapus, įskaitant suvirinimą ir kokybišką įvairios paskirties ir konfigūracijos gaminių nuriebalinimą.

Automatinę liniją paprastai sudaro technologinių galvanizavimo vonių komplektas, moduliniai lygintuvai, pakrovimo / iškrovimo stendas, transporto įranga, ištraukiamosios ventiliacijos, vandentiekio ir nuotekų šalinimo įranga, metalinis karkasas su aptarnavimo kopėčiomis.

Galnifikavimo vonios gali būti pagamintos iš nerūdijančio plieno, plastiku padengto plieno arba gumos. Šiuolaikinės vonios, suvirintos iš lakštinių polimerų, vis dažniau pakeičia metalines talpas. Vonios medžiagos pasirinkimas priklauso nuo elektrolito sudėties ir koncentracijos bei darbinės temperatūros.

Vandentiekio ir kanalizacijos sistemų komunikacijos, o daugeliu atvejų vėdinimas yra po voniomis ir taip pat iš polipropileno.

Linijos matmenis lemia jos našumas ir galvanizavimo vonių matmenys.

Galvaninis cinkavimas vyksta susidarius nuotekoms, kuriose yra didelė sunkiųjų metalų jonų koncentracija. Todėl jie yra ginami, filtruojami, neutralizuojami, cheminis nusodinimas, sorbcija ir kiti procesai naudojami inžinerinių polimerų konteineriuose.

Elektrolitinis cinkavimas namuose

Galvaninis cinkavimas, pagamintas savo rankomis, prasideda nuo medžiagų parinkimo. Elektrolitas gali būti cinko chlorido ir druskos rūgšties tirpalas distiliuotame vandenyje. Tai vadinamoji litavimo rūgštis, kuri dažniausiai naudojama namuose. Cinką meistrai marinuoja akumuliatoriaus sieros rūgštyje ir gauna elektrolitą ZnSO_{4, tačiau šis procesas pavojingas, nes reakcijos metu išsiskiria sprogus vandenilis ir šiluma. Jokiu būdu elektrolite neturi būti neištirpusių druskos kristalų nuosėdų.}

Gryno cinko galima nusipirkti chemijos prekių parduotuvėje ar radijo turguje arba jo galima įsigyti iš Sovietų Sąjungos druskos baterijų ar saugiklių.

Galvaninisvonia gali būti stiklinė arba plastikinė talpa. Joje sumontuoti stovai anodui ir katodui. Anodas yra cinko plokštė, prie kurios iš maitinimo š altinio prijungiamas "pliusas". Kuo didesnis anodas, tuo vienodesnė danga bus ant katodo, gaminio, ant kurio bus dedama apsauginė danga. Anodų gali būti keli, jie gali būti išdėstyti aplink katodą vienodu atstumu, kad jo paviršius būtų padengtas cinku tolygiai ir vienu metu iš visų pusių. Maitinimo š altinio „minusas“prijungtas prie katodo.

Net kai cinkavimas atliekamas namuose, technologija būtinai apima kruopštų detalės valymą ir nuriebalinimą, taip pat jos aktyvavimą rūgšties tirpale.

Maitinimo š altinis yra automobilio akumuliatorius su mažos galios kaitinama lempa arba kitas vartotojas grandinėje, kad srovė grandinėje būtų mažesnė, arba maitinimo š altinis su pastovia išėjimo įtampa. Svarbiausia, kad galvanizuojant greitai neužvirtų elektrolitas.

Tiesą sakant, galvanizavimas įvyksta, kai anodai ir katodas nuleidžiami į elektrolitą ir uždaroma elektros grandinė. Kuo ilgiau procesas užtrunka, tuo storesnis cinko sluoksnis yra ant gaminio.

Cinkavimo pagalba gaminių apsauginė danga tampa tiksli, vienoda ir lygi bei suteikia dekoratyvinį efektą. Jis naudojamas tiek pramonėje, tiek buityje, nepaisant to, kad nuotekas iš aplinkai pavojingų atliekų reikia valyti.