Metāla galvaniskā cinkošana: tehnoloģija, aprīkojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 13:59

Cinkošana ir efektīvs un lēts, un tāpēc tas ir izplatīts veids, kā aizsargāt melnos metālus no korozijas. Visbiežāk to izmanto furnitūras un stiprinājumu, kā arī tērauda sietu ražošanā.

Cinka pārklājuma metodes

Pretkorozijas cinkošana tiek veikta dažādos veidos, un pārklājuma kalpošanas laiks ir atkarīgs no aizsargslāņa biezuma.

Pārklāšanas metode ir atkarīga no tā nepieciešamajām īpašībām, izstrādājuma izmēra, tā turpmākās darbības apstākļiem.

Visvienkāršākā un tehnoloģiski modernākā, bet nepietiekami noturīgā aizsargslāņa mehāniskās slodzes noturība ir aukstā cinkošana, izmantojot gruntskrāsas, kas satur lielu daudzumu augsti dispersa cinka pulvera.

Cinkošanas ražošanas apjoma ziņā karstā cinkošana ieņem otro vietu. Šādā veidā iegūtais pārklājums ir kvalitatīvs un izturīgs, taču videi nedrošs, jo tiek izmantots cinka kausējums, un, lai uzturētu tā temperatūru nedaudz zemāku par 500 ° C, nepieciešams liels elektroenerģijas daudzums, virsmas sagatavošanas ķīmiskās metodes.

Ļoti līdzīgs karstajai cinkošanai vairāktehnoloģiska, bet mazāk produktīva aizsargslāņa termiskās difūzijas uzklāšanas metode. To izmanto, ja pārklājuma biezumam un izskatam tiek izvirzītas augstas prasības.

Vēl viena cinkošanas metode ir gāzes termiskā izsmidzināšana, ko izmanto, lai aizsargātu liela izmēra izstrādājumus un konstrukcijas, kuras vienkārši nevar ievietot vannā.

Cinkotajai cinkošanai nepiemīt daudzi citu pārklāšanas metožu trūkumi, un tai ir savi pozitīvie aspekti.

Cinkojuma priekšrocības

Cinkošana ar elektrolīzi ir visizplatītākā metode.

Galvenā priekšrocība, kuras dēļ tiek izmantota metāla galvaniskā cinkošana, ir augsta materiāla virsmas aizsardzības pakāpe pret koroziju. Plāns cinka slānis vairākas reizes pagarina izstrādājumu kalpošanas laiku un tādējādi samazina to uzturēšanas un nomaiņas izmaksas.

Pārklājums ir vienmērīgs, bez svītrām un pilieniem, saglabājas produkta forma un izmērs. Varat to lietot jebkuras, pat vissarežģītākās formas objektiem.

Gludiem un spīdīgiem dekoratīviem pārklājumiem vairumā gadījumu nav nepieciešama papildu apstrāde.

Turklāt cinka pārklāšanas process prasa nelielus izdevumus, un cinkošanas bloki ir ļoti produktīvi.

Cinkošanas trūkumi

Aizsargpārklājuma uzklāšanas metodei ar elektrolīzi nav nekādu trūkumu.

Galvenais trūkums irzema cinka saķere ar metālu, kā dēļ izstrādājuma virsma ir rūpīgi jātīra.

Negatīvā puse ir arī toksisku atkritumu veidošanās pārklāšanas procesā, kam nepieciešama nopietna tīrīšana.

Režīmu neievērošana var izraisīt parastā metāla pildījumu ar ūdeņradi, kas noved pie paša izstrādājuma trausluma un pārklājuma kvalitātes pārkāpuma.

Darbības princips

Cinkošana balstās uz aizsargefekta principu, ko nosaka cinka un dzelzs elektroķīmisko potenciālu atšķirība. Tā kā cinkam ir zemāks elektroķīmiskais potenciāls, tā pārklājums ir melno metālu upura aizsardzība. Tas ir, mitrā vidē tieši viņš tiek pakļauts elektroķīmiskajai korozijai.

Oksidējoties dzelzs, veidojas oksīdi, kuru tilpums ir lielāks nekā oriģinālajam metālam. Oksīda plēve kļūst vaļīga un nodod skābekli vēl neoksidētajam metālam. Un uz cinka oksidēšanās laikā plēve veidojas plāna un blīva, tā neielaiž skābekli dziļi metālā, aizsargājot ne tikai pārklājumu, bet arī parasto metālu zem tā.

Cinkošanas veidi

Galvaniskā cinkošana ir tehnoloģija, kas ir elektrolīze, t.i., elektroķīmiskie redoksprocesi elektrolītā tiešas elektriskās strāvas iedarbībā.

Atbilstoši elektrolīta sastāvam cinkošana ir sadalīta trīs veidos: skābā, cianīda un sārmainā.

Visbiežāk izmantotā cinka pārklāšanas metode viegli skābāelektrolīti, īpaši sarežģītas konfigurācijas čuguna un tērauda daļām. Izstrādājumi, kas izgatavoti no oglekļa un leģētā tērauda ar šāda veida cinkošanu, ir mazāk pakļauti ūdeņraža trauslumam, un tie ir lieliski izskatīgi ar brīnišķīgu dekoratīvu efektu plašā krāsu diapazonā.

Papildu aizsardzība pret cinkošanu

Cinka pārklājumu aizsargājošais efekts ir atkarīgs no tā biezuma, kas galvanizētā veidā ir tikai 5 mikroni, un elektrolīta rakstura.

Dažos gadījumos cinka pārklājumu aizsargājošās īpašības pastiprina pasivēšana, fosfatēšana vai krāsošana.

Pasivēšana (hromēšana) - produktu ķīmiska apstrāde šķīdumos ar hromskābi vai tās sāļiem, kā rezultātā uz virsmas veidojas hromāta plēves. Šis process uzlabo ne tik daudz aizsargājošās, cik dekoratīvās īpašības, jo rezultātā tiek pastiprināts pārklājuma spīdums, un to var krāsot dažādās krāsās.

Fosfējot (apstrādājot fosforskābes sāļos) cinkotos izstrādājumus, uz virsmas veidojas fosfāta plēve. Pēc fosfatēšanas joprojām var uzklāt krāsu.

Cinkošanas posmi

Ražošanā cinkošana sastāv no vairākiem tehnoloģiskiem procesiem, no kuriem katrs tiek pabeigts, mazgājot ar ūdeni tekošā vannā vai mazgāšanas metodi ar otu.

Vispirms produkti tiek rūpīgi attīrīti no rūsas, katlakmens, procesa taukiem, dzesēšanas šķidruma atlikumiemšķidrumos vai krāsās un attaukots sārmainos šķīdumos. Pēc tam notiek elektrolītiskā attaukošana.

Pēc tam tos marinē sālsskābes ūdens šķīdumā, kurā virsma tiek galīgi notīrīta, netraucējot virsmas slānim un tiek nogriezta galva - aktivizēta pirms cinka pārklājuma uzklāšanas. Tikai tad notiek faktiskā cinkošana.

Pēc tam, ja nepieciešams, produkti tiek dzidrināti un attīrīti no oksīda plēves slāpekļskābes ūdens šķīdumā, pēc tam fosfatēti, pasivēti un žāvēti.

Cinkojot dažādus izstrādājumus, var tikt veiktas papildus darbības. Piemēram, sloksni pirms cinkošanas attin, galus metina, iztaisno un pēc tam ieeļļo un uztīt.

Aprīkojums cinkošanai

Cinkošanas līnija ir noteikta skalošanas un tehnoloģisko vannu secība, kurā tiek izveidots viena vai vairāku slāņu cinka pārklājums ar nepieciešamajām funkcionālajām īpašībām.

Atbilstoši ražošanas apjomiem tiek izmantotas iekārtas ar dažādu mehanizācijas pakāpi. Lielos uzņēmumos ir uzstādītas mehanizētās līnijas ar automātisko vadību. Ir līnijas ar daļēju vai pilnīgu manuālo vadību, kā arī mini līnijas.

Cinkošanas līnija sastāv no vairāk nekā tikai vannām. Tas ietver dažāda dizaina transporta sistēmas, iekārtas notekūdeņu attīrīšanai,palīgiekārtas, kas ietver ierīces galvanizācijai, sildelementus, siltummaiņus, katoda un anoda stieņus.

Papildu aprīkojums ietver ventilācijas sistēmas, žāvēšanas kameras un skapjus, saldēšanas iekārtas, filtrēšanas iekārtas, demi-ūdens ražošanas iekārtas, sūkņus.

Cinkojuma elektrolīti

Galvaniskajai cinkošanai atkarībā no izstrādājuma mērķa tiek izmantoti elektrolīti, kurus iedala divās galvenajās grupās.

Elektrolītus, kuros cinks ir vienkāršu hidratētu jonu veidā, sauc par vienkāršiem skābiem. Tie ir bora, sulfāta un hlorīda šķīdumi.

Kompleksi kompleksie skābie un sārmainie elektrolīti satur cinku kompleksos jonos ar pozitīvu un negatīvu lādiņu. Tie ir amonjaks, pirofosfāts, cianīds un citi šķīdumi.

Izmantotā elektrolīta veids galvenokārt nosaka nogulsnēšanās ātrumu un pēc tam cinka nogulšņu kvalitāti uz izstrādājuma (katoda).

No kompleksiem elektrolītiem cinks nosēžas uz katoda ar augstu jonu izkliedi. Palielinoties strāvas blīvumam, metāla iznākums samazinās un ūdeņraža iznākums palielinās.

Tādēļ cinkošana kompleksos elektrolītos tiek veikta ar zemu strāvas blīvumu, un pārklājums ir ļoti kvalitatīvs, smalkgraudains un viendabīgs.

Viegli skābos vienkāršos elektrolītos cinkošana, arī mājas apstākļos, notiek pie liela strāvas blīvuma, ar lielāku ātrumu nekā izmantojot sarežģītus šķīdumus. Izskats produktiem ir labs, betpārklājums nav ļoti kvalitatīvs un ir piemērots tikai diezgan vienkāršas formas izstrādājumiem.

Cinkota cinkošana

Tiešās cinkošanas tehnoloģiskais process notiek vannā ar elektrolītu. Tajā tiek nolaisti izstrādājumi, kas izgatavoti no melnā metāla, kam caur speciāliem elektrodiem tiek piegādāta elektriskā strāva (katods), un tīrs cinks lodīšu vai plākšņu veidā, kas ieklāts īpašās sieta sekcijās (anodā).

Elektroķīmiskās reakcijas laikā elektriskās strāvas ar blīvumu no 1 līdz 5 A/dm iedarbībā cinks izšķīst elektrolītā, pēc tam tā joni nosēžas uz katoda, veidojot 4-25 mikronus biezu galvaniku. pārklājums.

Tieši izmantojot šo tehnoloģiju, stiprinājumi (bultskrūves un uzgriežņi) tiek iegūti ar vienmērīgu un spīdīgu pārklājumu.

Automātiskā cinkošanas līnija

Mūsdienīgā cinkošanas līnija ir pilnībā automatizēta līnija, kas veic visus pārklāšanas posmus, ieskaitot metināšanu un kvalitatīvu dažādu mērķu un konfigurāciju produktu attaukošanu.

Automātiskā līnija kopumā sastāv no tehnoloģisko galvanizācijas vannu komplekta, modulārajiem taisngriežiem, iekraušanas/izkraušanas stenda, transporta aprīkojuma, iekārtas izplūdes ventilācijai, ūdens apgādei un notekūdeņu novadīšanai, metāla karkasa ar servisa kāpnēm.

Galvaniskās vannas var būt izgatavotas no nerūsējošā tērauda, tērauda ar plastmasas oderējumu vai gumijas. Mūsdienu vannas, kas metinātas no lokšņu polimēriem, arvien vairāk aizstāj metāla konteinerus. Vannas materiāla izvēle ir atkarīga no elektrolīta sastāva un koncentrācijas un darba temperatūras.

Ūdensapgādes un kanalizācijas sistēmu komunikācijas un vairumā gadījumu ventilācija atrodas zem vannām un arī ir no polipropilēna.

Līnijas izmērus nosaka tās produktivitāte un galvanizācijas vannu izmēri.

Galvaniskā cinkošana notiek, veidojoties notekūdeņiem ar augstu smago metālu jonu koncentrāciju. Tādēļ tos aizsargā, filtrē, neitralizē, ķīmisko izgulsnēšanu, sorbciju un citus procesus izmanto konteineros, kas izgatavoti no inženierpolimēriem.

Elektrolītiskā cinkošana mājas apstākļos

Pašu rokām ražotā galvaniskā cinkošana sākas ar materiālu izvēli. Elektrolīts var būt cinka hlorīda un sālsskābes šķīdums destilētā ūdenī. Šī ir tā sauktā lodēšanas skābe, ko visbiežāk izmanto mājās. Amatnieki marinē cinku akumulatora sērskābē un iegūst elektrolītu ZnSO_{4, taču šis process ir bīstams, jo reakcijas laikā izdalās sprādzienbīstams ūdeņradis un siltums. Elektrolītā nekādā gadījumā nedrīkst būt neizšķīdinātu sāls kristālu nogulsnes.}

Tīru cinku var iegādāties ķīmijas veikalā vai radio tirgū, vai arī to var iegūt no Padomju Savienības sāls baterijām vai drošinātājiem.

Galvanicvanna var būt stikla vai plastmasas trauks. Tajā ir uzstādīti statīvi anodam un katodam. Anods ir cinka plāksne, kurai no strāvas avota ir pievienots "pluss". Jo lielāks anods, jo vienmērīgāks pārklājums būs uz katoda, produkta, uz kura tiks uzklāts aizsargpārklājums. Anodi var būt vairāki, tos var novietot ap katodu vienādā attālumā, lai tā virsma vienmērīgi un vienlaicīgi no visām pusēm pārklātos ar cinku. Strāvas avota "mīnuss" ir savienots ar katodu.

Pat tad, ja cinkošana tiek veikta mājas apstākļos, tehnoloģija obligāti ietver rūpīgu detaļas tīrīšanu un attaukošanu, kā arī tās aktivizēšanu skābes šķīdumā.

Strāvas avots ir automašīnas akumulators ar mazjaudas kvēlspuldzi vai cits patērētājs ķēdē, lai strāva ķēdē būtu mazāka, vai barošanas avots ar nemainīgu izejas spriegumu. Galvenais, lai galvanizācijas procesā nenotiktu strauja elektrolīta vārīšanās.

Patiesībā cinkošana notiek, kad anodi un katods ir nolaisti elektrolītā un elektriskā ķēde ir aizvērta. Jo ilgāk process ilgst, jo biezāks ir cinka slānis uz izstrādājuma.

Ar cinkošanas palīdzību izstrādājumu aizsargpārklājums kļūst precīzs, viendabīgs un gluds, ar dekoratīvu efektu. To izmanto gan rūpniecībā, gan mājās, neskatoties uz to, ka ir nepieciešama notekūdeņu attīrīšana no videi bīstamajiem atkritumiem.