Γαλβανικός γαλβανισμός μετάλλου: τεχνολογία, εξοπλισμός

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-02 13:52

Ο γαλβανισμός είναι ένας αποτελεσματικός και φθηνός, και επομένως ένας κοινός τρόπος για την προστασία των σιδηρούχων μετάλλων από τη διάβρωση. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται για την παραγωγή υλικού και συνδετήρων, καθώς και για χαλύβδινα πλέγματα.

Μέθοδοι Επικάλυψης Ψευδάργυρου

Ο αντιδιαβρωτικός γαλβανισμός πραγματοποιείται με διάφορους τρόπους και η διάρκεια ζωής της επίστρωσης εξαρτάται από το πάχος του προστατευτικού στρώματος.

Η μέθοδος επίστρωσης εξαρτάται από τις απαιτούμενες ιδιότητες, το μέγεθος του προϊόντος, τις συνθήκες περαιτέρω λειτουργίας του.

Το απλούστερο και πιο προηγμένο τεχνολογικά, αλλά ανεπαρκώς ανθεκτικό στη μηχανική καταπόνηση του προστατευτικού στρώματος, είναι ο ψυχρός γαλβανισμός με αστάρια, τα οποία περιέχουν μεγάλες ποσότητες σκόνης ψευδάργυρου υψηλής διασποράς.

Όσον αφορά τον όγκο παραγωγής γαλβανισμού, ο γαλβανισμός εν θερμώ κατέχει τη δεύτερη θέση. Η επίστρωση που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο είναι υψηλής ποιότητας και ανθεκτική, αλλά περιβαλλοντικά επικίνδυνη, καθώς χρησιμοποιείται τήγμα ψευδαργύρου και απαιτείται μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας για να διατηρηθεί η θερμοκρασία του λίγο μικρότερη από 500 ° C, χημικές μέθοδοι προετοιμασίας επιφανειών.

Πολύ παρόμοιο με τον γαλβανισμό εν θερμώτεχνολογική, αλλά λιγότερο παραγωγική μέθοδος εναπόθεσης θερμικής διάχυσης προστατευτικού στρώματος. Χρησιμοποιείται όταν τίθενται υψηλές απαιτήσεις στο πάχος και την εμφάνιση της επίστρωσης.

Μια άλλη μέθοδος γαλβανισμού είναι ο θερμικός ψεκασμός αερίου, ο οποίος χρησιμοποιείται για την προστασία προϊόντων και κατασκευών μεγάλου μεγέθους που απλά δεν μπορούν να τοποθετηθούν σε λουτρό.

Ο γαλβανισμένος γαλβανισμός στερείται πολλά από τα μειονεκτήματα άλλων μεθόδων επίστρωσης και έχει τις θετικές του πτυχές.

Πλεονεκτήματα της επίστρωσης ψευδαργύρου

Η επίστρωση ψευδαργύρου με ηλεκτρόλυση είναι η πιο κοινή μέθοδος.

Το κύριο πλεονέκτημα, λόγω του οποίου χρησιμοποιείται γαλβανικός γαλβανισμός μετάλλου, είναι ο υψηλός βαθμός προστασίας της επιφάνειας του υλικού από τη διάβρωση. Ένα λεπτό στρώμα ψευδαργύρου αυξάνει τη διάρκεια ζωής των προϊόντων αρκετές φορές και επομένως μειώνει το κόστος συντήρησης και αντικατάστασής τους.

Η επίστρωση είναι ομοιόμορφη, χωρίς ραβδώσεις και πτώσεις, και διατηρείται το σχήμα και το μέγεθος του προϊόντος. Μπορείτε να το εφαρμόσετε σε αντικείμενα οποιουδήποτε, ακόμη και του πιο περίπλοκου σχήματος.

Οι λείες και γυαλιστερές διακοσμητικές επικαλύψεις δεν απαιτούν πρόσθετη επεξεργασία στις περισσότερες περιπτώσεις.

Επιπλέον, η ίδια η διαδικασία επίστρωσης ψευδαργύρου απαιτεί μικρό κόστος και οι μονάδες γαλβανισμού είναι εξαιρετικά παραγωγικές.

Μειονεκτήματα της επίστρωσης ψευδαργύρου

Η μέθοδος εφαρμογής προστατευτικής επίστρωσης με ηλεκτρόλυση δεν είναι χωρίς μειονεκτήματα.

Το κύριο μειονέκτημα είναιχαμηλή πρόσφυση ψευδάργυρου στο μέταλλο, λόγω της οποίας η επιφάνεια του προϊόντος πρέπει να καθαριστεί προσεκτικά.

Το μειονέκτημα είναι επίσης ο σχηματισμός τοξικών αποβλήτων κατά τη διαδικασία της επίστρωσης, που απαιτεί σοβαρό καθαρισμό.

Η μη συμμόρφωση με τα καθεστώτα μπορεί να οδηγήσει σε πλήρωση με υδρογόνο του βασικού μετάλλου, γεγονός που οδηγεί σε ευθραυστότητα του ίδιου του προϊόντος και σε παραβίαση της ποιότητας της επίστρωσης.

Αρχή λειτουργίας

Ο γαλβανισμός βασίζεται στην αρχή της προστατευτικής δράσης, η οποία καθορίζεται από τη διαφορά στα ηλεκτροχημικά δυναμικά ψευδαργύρου και σιδήρου. Δεδομένου ότι ο ψευδάργυρος έχει χαμηλότερο ηλεκτροχημικό δυναμικό, η επίστρωσή του είναι μια θυσιαστική προστασία για τα σιδηρούχα μέταλλα. Δηλαδή, σε ένα υγρό περιβάλλον, αυτός είναι που υφίσταται ηλεκτροχημική διάβρωση.

Όταν ο σίδηρος οξειδώνεται, σχηματίζονται οξείδια που έχουν μεγαλύτερο όγκο από το αρχικό μέταλλο. Η μεμβράνη οξειδίου χαλαρώνει και διοχετεύει οξυγόνο στο ακόμη μη οξειδωμένο μέταλλο. Και στον ψευδάργυρο, κατά την οξείδωση, η μεμβράνη σχηματίζεται λεπτή και πυκνή, δεν αφήνει οξυγόνο βαθιά μέσα στο μέταλλο, προστατεύοντας όχι μόνο την επικάλυψη, αλλά και το βασικό μέταλλο από κάτω.

Τύποι επιμετάλλωσης ψευδαργύρου

Ο γαλβανικός γαλβανισμός είναι μια τεχνολογία που είναι η ηλεκτρόλυση, δηλαδή διεργασίες ηλεκτροχημικής οξειδοαναγωγής σε έναν ηλεκτρολύτη υπό τη δράση ενός συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος.

Σύμφωνα με τη σύσταση του ηλεκτρολύτη, η επίστρωση ψευδαργύρου χωρίζεται σε τρεις τύπους: όξινη, κυανική και αλκαλική.

Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος επίστρωσης ψευδαργύρου σε ελαφρώς όξινηηλεκτρολύτες, ειδικά για μέρη από χυτοσίδηρο και χάλυβα πολύπλοκης διαμόρφωσης. Τα προϊόντα από άνθρακα και κράμα χάλυβες με αυτόν τον τύπο γαλβανισμού υπόκεινται λιγότερο στην εμφάνιση ευθραυστότητας υδρογόνου και η εμφάνιση είναι εξαιρετική, με υπέροχο διακοσμητικό αποτέλεσμα σε μεγάλη γκάμα χρωμάτων.

Πρόσθετη προστασία γαλβανισμού

Η προστατευτική δράση των επικαλύψεων ψευδαργύρου εξαρτάται από το πάχος του, το οποίο είναι μόνο 5 μικρά όταν επιμεταλλώνεται, και τη φύση του ηλεκτρολύτη.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι προστατευτικές ιδιότητες των επικαλύψεων ψευδαργύρου ενισχύονται με παθητικοποίηση, φωσφοροποίηση ή βαφή.

Παθητικοποίηση (χρωμίωση) - χημική επεξεργασία προϊόντων σε διαλύματα με χρωμικό οξύ ή τα άλατά του, ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζονται χρωμικά φιλμ στην επιφάνεια. Αυτή η διαδικασία ενισχύει όχι τόσο τις προστατευτικές ιδιότητες όσο τις διακοσμητικές, γιατί ως αποτέλεσμα ενισχύεται η γυαλάδα της επίστρωσης και μπορεί να βαφτεί σε διάφορα χρώματα.

Κατά τη φωσφοροποίηση (επεξεργασία σε άλατα φωσφορικού οξέος) γαλβανισμένων προϊόντων, σχηματίζεται ένα φωσφορικό φιλμ στην επιφάνεια. Μετά τη φωσφοροποίηση, μπορεί ακόμα να εφαρμοστεί βαφή.

Στάδια ψευδαργύρου

Στην παραγωγή, ο γαλβανισμός αποτελείται από διάφορες τεχνολογικές διεργασίες, καθεμία από τις οποίες ολοκληρώνεται με πλύσιμο με νερό σε λουτρό που ρέει ή με μέθοδο πλύσης με βούρτσα.

Πρώτον, τα προϊόντα καθαρίζονται επιμελώς από σκουριά, άλατα, γράσο επεξεργασίας, υπολείμματα ψυκτικούυγρά ή χρώματα και απολιπανμένα σε αλκαλικά διαλύματα. Στη συνέχεια πραγματοποιείται ηλεκτρολυτική απολίπανση.

Μετά από αυτό, παστώνονται σε υδατικό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος, στο οποίο η επιφάνεια καθαρίζεται τελικά χωρίς να διαταραχθεί η επιφανειακή στρώση και αποκεφαλίζεται - ενεργοποιείται πριν την εφαρμογή της επικάλυψης ψευδαργύρου. Μόνο τότε είναι ο πραγματικός γαλβανισμός.

Μετά, εάν είναι απαραίτητο, τα προϊόντα διαυγάζονται και καθαρίζονται από το φιλμ οξειδίου σε υδατικό διάλυμα νιτρικού οξέος, στη συνέχεια φωσφορίζονται, παθητικοποιούνται και ξηραίνονται.

Κατά τον γαλβανισμό διαφόρων προϊόντων, ενδέχεται να εκτελεστούν πρόσθετες εργασίες. Για παράδειγμα, μια λωρίδα ξετυλίγεται πριν από τον γαλβανισμό, τα άκρα συγκολλούνται, ισιώνονται και μετά λαδώνονται και τυλίγονται.

Εξοπλισμός για επίστρωση ψευδαργύρου

Μια γραμμή γαλβανισμού είναι μια συγκεκριμένη ακολουθία ξεβγάλματος και τεχνολογικών λουτρών στα οποία δημιουργείται μια επίστρωση ψευδαργύρου μονής ή πολλαπλών στρώσεων με τις απαιτούμενες λειτουργικές ιδιότητες.

Σύμφωνα με τους όγκους παραγωγής, χρησιμοποιείται εξοπλισμός με διάφορους βαθμούς μηχανοποίησης. Σε μεγάλες επιχειρήσεις εγκαθίστανται μηχανοποιημένες γραμμές με αυτόματο έλεγχο. Υπάρχουν γραμμές με μερικό ή πλήρη χειροκίνητο έλεγχο, καθώς και μίνι γραμμές.

Η σειρά γαλβανισμού αποτελείται από περισσότερα από λουτρά. Περιλαμβάνει συστήματα μεταφοράς διαφόρων σχεδίων, εξοπλισμό για την επεξεργασία λυμάτων,βοηθητικός εξοπλισμός, ο οποίος περιλαμβάνει συσκευές για γαλβανισμό, θερμαντικά στοιχεία, εναλλάκτες θερμότητας, ράβδους καθόδου και ανόδου.

Ο πρόσθετος εξοπλισμός περιλαμβάνει συστήματα εξαερισμού, θαλάμους στεγνώματος και ντουλάπια, εξοπλισμό ψύξης, μονάδες φιλτραρίσματος, εξοπλισμό παραγωγής ημι-νερού, αντλίες.

Ηλεκτρολύτες για επίστρωση ψευδαργύρου

Για γαλβανικό γαλβανισμό, ανάλογα με τον σκοπό του προϊόντος, χρησιμοποιούνται ηλεκτρολύτες, οι οποίοι χωρίζονται σε δύο κύριες ομάδες.

Οι ηλεκτρολύτες, στους οποίους ο ψευδάργυρος έχει τη μορφή απλών ενυδατωμένων ιόντων, ονομάζονται απλοί όξινοι. Αυτά είναι υδροβορικά, θειικά και χλωριούχα διαλύματα.

Σύμπλοκα σύμπλοκα όξινα και αλκαλικά ηλεκτρολύτες περιέχουν ψευδάργυρο σε σύμπλοκα ιόντα με θετικό και αρνητικό φορτίο. Αυτά είναι αμμωνία, πυροφωσφορικά, κυανιούχα και άλλα διαλύματα.

Ο τύπος του ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται καθορίζει πρωτίστως τον ρυθμό εναπόθεσης και στη συνέχεια την ποιότητα των εναποθέσεων ψευδαργύρου στο προϊόν (κάθοδος).

Από σύνθετους ηλεκτρολύτες, ο ψευδάργυρος κατακάθεται στην κάθοδο με υψηλή σκέδαση ιόντων. Καθώς η πυκνότητα του ρεύματος αυξάνεται, η απόδοση του μετάλλου μειώνεται και η απόδοση του υδρογόνου αυξάνεται.

Επομένως, η επίστρωση ψευδαργύρου σε σύνθετους ηλεκτρολύτες πραγματοποιείται με χαμηλή πυκνότητα ρεύματος και η επίστρωση είναι πολύ υψηλής ποιότητας, λεπτόκοκκη και ομοιόμορφη.

Σε ελαφρώς όξινους απλούς ηλεκτρολύτες, ο γαλβανισμός, ακόμη και στο σπίτι, πραγματοποιείται με υψηλή πυκνότητα ρεύματος, με μεγαλύτερη ταχύτητα από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται σύνθετα διαλύματα. Η εμφάνιση των προϊόντων είναι καλή, αλλάη επίστρωση δεν είναι πολύ υψηλής ποιότητας και είναι κατάλληλη μόνο για προϊόντα με αρκετά απλό σχήμα.

Γαλβανισμένη επίστρωση ψευδαργύρου

Η τεχνολογική διαδικασία άμεσου γαλβανισμού πραγματοποιείται σε λουτρό με ηλεκτρολύτη. Προϊόντα από σιδηρούχο μέταλλο κατεβαίνουν σε αυτό, στο οποίο τροφοδοτείται ηλεκτρικό ρεύμα (κάθοδος) μέσω ειδικών ηλεκτροδίων και καθαρός ψευδάργυρος με τη μορφή σφαιρών ή πλακών τοποθετημένων σε ειδικά τμήματα πλέγματος (άνοδος).

Κατά τη διάρκεια μιας ηλεκτροχημικής αντίδρασης, υπό την επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος με πυκνότητα 1 έως 5 A/dm, ο ψευδάργυρος διαλύεται στον ηλεκτρολύτη και στη συνέχεια τα ιόντα του κατακάθονται στην κάθοδο, σχηματίζοντας ένα γαλβανικό πάχους 4-25 micron επίστρωση.

Με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας αποκτώνται συνδετήρες (μπουλόνια και παξιμάδια) με ομοιόμορφη και γυαλιστερή επίστρωση.

Αυτοματοποιημένη γραμμή γαλβανισμού

Η σύγχρονη γραμμή γαλβανισμού είναι μια πλήρως αυτοματοποιημένη γραμμή, η οποία εκτελεί όλα τα στάδια της επίστρωσης, συμπεριλαμβανομένης της συγκόλλησης και της υψηλής ποιότητας απολίπανσης προϊόντων για διάφορους σκοπούς και διαμορφώσεις.

Η αυτόματη γραμμή αποτελείται γενικά από ένα σύνολο τεχνολογικών λουτρών επιμετάλλωσης, αρθρωτούς ανορθωτές, βάση φόρτωσης/εκφόρτωσης, εξοπλισμό μεταφοράς, εξοπλισμό για εξαερισμό, παροχή νερού και αποχέτευση, μεταλλικό πλαίσιο με σκάλα υπηρεσίας.

Τα λουτρά επιμετάλλωσης μπορούν να κατασκευαστούν από ανοξείδωτο χάλυβα, χάλυβα με πλαστική επένδυση ή καουτσούκ. Τα σύγχρονα λουτρά, συγκολλημένα από πολυμερή φύλλων, αντικαθιστούν όλο και περισσότερο τα μεταλλικά δοχεία. Η επιλογή του υλικού μπάνιου εξαρτάται από τη σύνθεση και τη συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη και τη θερμοκρασία λειτουργίας.

Οι επικοινωνίες των συστημάτων ύδρευσης και αποχέτευσης και στις περισσότερες περιπτώσεις ο εξαερισμός βρίσκονται κάτω από τα λουτρά και είναι επίσης κατασκευασμένοι από πολυπροπυλένιο.

Οι διαστάσεις της γραμμής καθορίζονται από την παραγωγικότητά της και τις διαστάσεις των λουτρών επιμετάλλωσης.

Ο γαλβανικός γαλβανισμός συμβαίνει με το σχηματισμό λυμάτων με υψηλή συγκέντρωση ιόντων βαρέων μετάλλων. Ως εκ τούτου, προστατεύονται, φιλτράρονται, εξουδετερώνονται, χρησιμοποιούνται χημική καθίζηση, ρόφηση και άλλες διεργασίες σε δοχεία κατασκευασμένα από πολυμερή μηχανικής.

Ηλεκτρολυτική επίστρωση ψευδαργύρου στο σπίτι

Ο γαλβανικός γαλβανισμός, που παράγεται από τα χέρια του καθενός, ξεκινά με την επιλογή των υλικών. Ο ηλεκτρολύτης μπορεί να είναι ένα διάλυμα χλωριούχου ψευδαργύρου και υδροχλωρικού οξέος σε απεσταγμένο νερό. Αυτό είναι το λεγόμενο οξύ συγκόλλησης, το οποίο χρησιμοποιείται συχνότερα στο σπίτι. Οι τεχνίτες παστώνουν ψευδάργυρο σε θειικό οξύ μπαταρίας και παίρνουν ηλεκτρολύτη ZnSO_{4, αλλά αυτή η διαδικασία είναι επικίνδυνη, επειδή κατά την αντίδραση απελευθερώνεται εκρηκτικό υδρογόνο και θερμότητα. Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να υπάρχει ίζημα αδιάλυτων κρυστάλλων αλατιού στον ηλεκτρολύτη.}

Ο καθαρός ψευδάργυρος μπορεί να αγοραστεί σε ένα κατάστημα χημικών ή μια αγορά ραδιοφώνου ή μπορεί να ληφθεί από μπαταρίες αλατιού ή ασφάλειες από τη Σοβιετική Ένωση.

Γαλβανικότο μπάνιο μπορεί να είναι γυάλινο ή πλαστικό δοχείο. Σε αυτό τοποθετούνται βάσεις για την άνοδο και την κάθοδο. Η άνοδος είναι μια πλάκα ψευδαργύρου στην οποία συνδέεται ένα "συν" από την πηγή ισχύος. Όσο μεγαλύτερη είναι η άνοδος, τόσο πιο ομοιόμορφη θα είναι η επίστρωση στην κάθοδο, το προϊόν στο οποίο θα εφαρμοστεί η προστατευτική επίστρωση. Μπορεί να υπάρχουν πολλές άνοδοι, μπορούν να τοποθετηθούν γύρω από την κάθοδο στην ίδια απόσταση ώστε η επιφάνειά της να καλύπτεται με ψευδάργυρο ομοιόμορφα και ταυτόχρονα από όλες τις πλευρές. Το "μείον" της πηγής ρεύματος συνδέεται με την κάθοδο.

Ακόμη και όταν ο γαλβανισμός γίνεται στο σπίτι, η τεχνολογία περιλαμβάνει απαραιτήτως σχολαστικό καθαρισμό και απολίπανση του εξαρτήματος, καθώς και την ενεργοποίησή του σε διάλυμα οξέος.

Η πηγή τροφοδοσίας είναι μια μπαταρία αυτοκινήτου με μια λάμπα πυρακτώσεως χαμηλής ισχύος ή ένας άλλος καταναλωτής στο κύκλωμα έτσι ώστε το ρεύμα στο κύκλωμα να είναι χαμηλότερο ή ένα τροφοδοτικό με σταθερή τάση εξόδου. Το κύριο πράγμα είναι ότι δεν πρέπει να υπάρχει γρήγορος βρασμός του ηλεκτρολύτη κατά τη διαδικασία γαλβανισμού.

Στην πραγματικότητα, ο γαλβανισμός συμβαίνει όταν οι άνοδοι και η κάθοδος χαμηλώνουν στον ηλεκτρολύτη και το ηλεκτρικό κύκλωμα είναι κλειστό. Όσο περισσότερο διαρκεί η διαδικασία, τόσο πιο παχύ είναι το στρώμα ψευδαργύρου στο προϊόν.

Με τη βοήθεια του γαλβανισμού, η προστατευτική επίστρωση των προϊόντων γίνεται ακριβής, ομοιόμορφη και λεία, με διακοσμητικό αποτέλεσμα. Χρησιμοποιείται τόσο στη βιομηχανία όσο και στο σπίτι, παρά το γεγονός ότι απαιτείται επεξεργασία λυμάτων από επικίνδυνα απόβλητα για το περιβάλλον.