Гальваническое цинкование металла

Гальваническое цинкование металла

Гальваническое цинкование – недорогой и эффективный, а потому распространенный способ защиты черных металлов от коррозии. В большое применение его используют при производстве метизов и крепежных изделий. Способы нанесения цинкового покрытия зависит от его необходимых свойств, размеров изделия, условий его дальнейшей эксплуатации. Самый легкий и технологичный, но недостаточно обеспечивающий защиту к механическим воздействиям защитного покрытия, – это холодное цинкование, в которых в большом количестве содержится высокодисперсный цинковый порошок.

Гальваническое цинкование – недорогой и эффективный, а потому распространенный способ защиты черных металлов от коррозии. В большое применение его используют при производстве метизов и крепежных изделий. Способы нанесения цинкового покрытия зависит от его необходимых свойств, размеров изделия, условий его дальнейшей эксплуатации. Самый легкий и технологичный, но недостаточно обеспечивающий защиту к механическим воздействиям защитного покрытия, – это холодное цинкование, в которых в большом количестве содержится высокодисперсный цинковый порошок.

Гальваническое цинкование лишено многих недостатков других способов нанесения покрытия и имеет свои положительные стороны.

Преимущества гальванического цинкования

Способ нанесения цинкового покрытия путем электролиза наиболее распространен. Основным достоинством, из-за которого применяется именно гальваническое цинкование металла, является высокая степень защищенности поверхности материала от коррозии. Тонкий слой цинка увеличивает срок службы изделий в несколько раз, а значит, и снижает затраты на их техническое обслуживание. Покрытие получается ровным, без потеков и капель, сохраняется и форма, и размер изделия. Нанести его можно на предметы любой, даже самой сложной формы. Гладкие и блестящие декоративные покрытия не требуют в большинстве случаев дополнительной обработки. Кроме того, сам процесс нанесения цинкового покрытия требует незначительных расходов, а гальванические агрегаты обладают высокой производительностью.

Недостатки гальванического цинкования

Способ нанесения защитного покрытия электролизом не лишен недостатков. Принцип действия Гальваническое цинкование основано на принципе защитного действия, который определяется разностью электрохимических потенциалов цинка и железа. Поскольку цинк имеет меньший электрохимический потенциал, покрытие из него является протекторной защитой для черных металлов. То есть во влажной среде электрохимической коррозии подвергается именно гальваническое цинкование. Оксидная пленка становится рыхлой и пропускает к еще не окисленному металлу кислород. А на цинке при окислении пленка образуется тонкая и плотная, она не пропускает кислород вглубь металла, защищая не только покрытие, но и основной металл под ним.

Виды гальванического цинкования

Цинкование гальваническое – технология, представляющая собой электролиз, т. е. электрохимические окислительно- восстановительные процессы в электролите под действием постоянного электрического тока.
По составу электролита цинкование делится на три вида:

·         Кислотное.

·         Цианидное

·         Щелочное.

Чаще всего используется метод нанесения цинкового покрытия в слабокислых электролитах, особенно для чугунных и стальных деталей сложной конфигурации. Изделия из углеродистых и легированных сталей при этом виде цинкования меньше подвергаются возникновению водородной хрупкости, да и внешний вид получается превосходный, с замечательным декоративным эффектом в широкой цветовой гамме. Дополнительная защита при цинковании Защитное действие покрытий из цинка зависит от его толщины, которая при гальваническом нанесении всего 5 мкм, и характера электролита. В некоторых случаях защитные свойства цинкового покрытия увеличиваются пассивированием, фосфатированием.

Пассивирование (хроматирование) – химическая обработка изделий в растворах с хромовой кислотой либо ее солями, в результате которой на поверхности образуются хроматные пленки. Это процесс усиливает не столько защитные свойства, сколько декоративные, потому что в результате усиливается блеск покрытия, и оно может быть окрашено в различные цвета.
цинкование гальваническое технология.
При фосфатировании (обработке в солях фосфорной кислоты) оцинкованных изделий на поверхности пленка образуется фосфатная. После фосфатирования может еще наноситься лакокрасочное покрытие.

Этапы гальванического цинкования.

 На производстве гальваническое цинкование состоит из нескольких технологических процессов, каждый из которых завершается промывкой водой в проточной ванне или щеточно-моечным способом. Сначала изделия тщательно очищаются от ржавчины, окалины, технологической смазки, остатков охлаждающей жидкости или краски и обезжириваются в щелочных растворах. Затем происходит обезжиривание электролитическое.
Линия гальванического цинкования.
После него протравливаются в водном растворе соляной кислоты, при котором поверхность окончательно очищается без нарушения поверхностного слоя и происходит ее декапирование – активация перед нанесением цинкового покрытия. Только потом производится собственно цинкование. После него, при необходимости, изделия осветляются и очищаются от окисной пленки в водном растворе азотной кислоты, затем фосфатирование, пассивация и сушка. При цинковании различных изделий могут выполняться дополнительные операции. Например, полосу перед цинкованием разматывают, сваривают концы, правят, а после него промасливают и сматывают.

Оборудование гальванического цинкования

Гальваническая линия — это определенная последовательность промывочных и технологических ванн, в которых создаются одно- или многослойное цинковое покрытие с требуемыми функциональными свойствами. В соответствии с объемами производства используется оборудование с различной степенью механизации. На крупных предприятиях устанавливаются механизированные линии с автоматическим управлением. Существуют линии с частичным или полным ручным управлением, а также мини-линии. оборудование гальванического цинкования Линия гальванического цинкования состоит не только из ванн. В нее входят транспортные системы различной конструкции, обязательно оборудование для очистки сточных вод, вспомогательное оборудование, к которому относятся приспособления для цинкования, ТЭНы, теплообменники, катодные и анодные штанги. В дополнительное оборудование входят системы вентиляции, сушильные камеры и шкафы, холодильное оборудование, фильтровальные установки, оборудование получения демиводы, насосы.

Электролиты для цинкования

Для гальванического цинкования в зависимости от назначения изделия применяют электролиты, которые делятся на две основные группы. Электролиты, в которых цинк находится в виде простых гидратированных ионов, называют простыми кислыми. Это борфтористоводородные, сульфатные и хлоридные растворы. Сложные комплексные кислые и щелочные электролиты содержат цинк в комплексных ионах с положительным и отрицательным зарядом. Это аммиакатные, пирофосфатные, цианидные и другие растворы. От того, какой электролит применяется, зависит в первую очередь скорость осаждения, а затем качество осадков цинка на изделии (катоде). Из комплексных электролитов цинк оседает на катоде при высоком рассеивании ионов. При увеличении плотности тока выход металла снижается и увеличивается выход водорода. Поэтому цинкование в сложных электролитах производится при малой плотности тока, а покрытие получается очень качественное, мелкозернистое и равномерное. В слабокислых простых электролитах гальваническое цинкование, в домашних условиях в том числе, проходит при большой плотности тока, с большей, чем при использовании сложных растворов, скоростью. Внешний вид изделий получается хороший, но покрытие не очень качественное и подходит только для изделий достаточно простой формы.

Гальваническое цинкование процесс

Технологический процесс непосредственно цинкования происходит в ванне с электролитом. В нее опускаются изделия из черного металла, к которым через специальные электроды подводится электрический ток (катод), и чистый цинк в виде шаров или пластин, уложенных в специальные сетчатые секции (анод). В процессе электрохимической реакции под воздействием электрического тока плотностью от 1 до 5 А/дм цинк растворяется в электролите, затем его ионы оседают на катоде, образуя гальваническое покрытие толщиной 4-25 мкм. Именно с использованием такой технологии получают крепежные изделия (болты и гайки) с равномерным и блестящим покрытием.

Автоматизированная линия для гальванического цинкования

Современная линия гальванического цинкования – это полностью автоматизированная линия, на которой осуществляются все этапы нанесения покрытия, включая сварку и качественное обезжиривание изделий разного назначения и конфигурации. Автоматическая линия в общем случае состоит из комплекта технологических гальванических ванн, модульных выпрямителей, стенда загрузки/разгрузки, транспортного оборудования, оборудования для вытяжной вентиляции, подвода воды и отвода канализационных стоков, металлокаркаса с трапом обслуживания.

Современная линия гальванического цинкования

Гальванические ванны могут изготавливаться из нержавеющей стали, стали, футерованной полимерными материалами или резиной. Современные ванны, сваренные из листовых полимеров, все больше вытесняют металлические емкости. Выбор материала ванн зависит от состава и концентрации электролита и рабочей температуры. Коммуникации систем водоснабжения и канализации, и в большинстве случаев вентиляции располагаются под ваннами и также изготавливаются из полипропилена. Размеры линии определяются ее производительностью и габаритами гальванических ванн. Гальваническое цинкование происходит с образованием сточных вод с высокой концентрацией ионов тяжелых металлов. Поэтому их отстаивают, фильтруют, нейтрализуют, используют химическое осаждение, сорбцию и другие процессы в емкостях из инженерных полимеров.

Горячее цинкование металла

·         Подготовка изделия к цинкованию — Изготавливаются отверстия для попадания химического раствора и цинка не только на внешнюю поверхность, но и внутрь скрытых полостей.

·         Формирование – ряд подготовительных моментов, проводимых над обрабатываемой конструкцией, во время которых она крепится на специальную технологическую балку.

·         Обезжиривание – в процессе этого этапа с обрабатываемой поверхности удаляются органические и неорганические загрязнения, например масляные пятна, полученные в результате изготовления конструкции.

·         Травление – это снятие с поверхности металла ржавчины, окалин и нагара.

·         Ополаскивание – удаление соляной кислоты после предыдущего процесса.

·         Флюсование – процесс увеличения адгезии цинка, который достигается путем обработки металла хлористым аммонием.

·         Сушка – этот процесс подвергает металл нагреванию, улучшая его реакцию, и значительно уменьшает время пребывания изделия в расплавленном цинке за счет снижения тепловой инерции. По окончанию этого этапа на поверхности остается тончайший слой солей и элементы готовы.

·         Горячее цинкование – пройдя предыдущий процесс высыхания, металлоконструкции перемещаются в специальную  ванну, с расплавленным цинком, температура которого составляет порядка 450° C.

·         Охлаждение –  обработанные элементы оставляют в специально отведенном помещении для последующего охлаждения.

·         Расформирование – этап, на котором подвергаемые цинкованию металлоконструкции, демонтируются с технологической балки и далее разделяются на заказы и финальную обработку. Она необходима только для удаления подтеков цинка.