Гальваническое цинкование
Цинк – светло-серый металл, в холодном состоянии хрупкий, при нагреве до температуры 100–150°С становится пластичным, легко гнется, не образует микротрещин. При нагреве более +250°С пластичность нивелируется, металл становится хрупким. Цинк легко паяется с использованием активных флюсов, твердость покрытий в зависимости от способа нанесения цинкового покрытий колеблется в пределах 0,4–2,0 ГПа.
Главная » Полезное » Гальваническое цинкование
- Виды и технологии цинкования
- Сравнительная характеристика применяемых электролитов
- Кислые (простые) электролиты
- Цианидные электролиты для гальванического цинкования
- Цинкатные электролиты
- Цинкование в домашних условиях своими руками
При комнатной температуре цинк почти не реагирует с химическими элементами, при нагреве более +225°С скорость окисления критически возрастает. По мере увеличения толщины коррозионной пленки окислительные процессы замедляются. Гальваническое цинкование защищает от коррозии изделия из железа, никеля, меди и прочих металлов.
Виды и технологии цинкования
В настоящее время антикоррозионное цинкование производится несколькими способами. Конкретный метод выбирается с учетом назначения и размеров деталей и технологических возможностей предприятия и наличия оборудования.
- Холодное цинкование. Процесс покрытия осуществляется в результате электрохимических реакций, адгезия обеспечивается за счет молекулярного притяжения. Для защиты от коррозии поверхности покрываются специальными красками большим процентным содержанием высокодисперсного цинка. Наиболее простотой и доступный метод, имеет широкое распространение во время изготовления товаров народного потребления и металлоконструкций быстровозводимых зданий.
- Горячее цинкование. По частоте использования располагается на втором месте среди всех способов, а по качеству покрытия занимает лидирующие позиции. Недостатки – большие энергетические потери, вредное влияние на окружающую среду. Подготовленные детали погружаются в специальные ванны с расплавленным цинком, после выдержки вынимаются и оставляются в подвешенном состоянии для удаления излишков и остывания.
- Гальваническое цинкование. Технические параметры отвечают требованиям ГОСТ301-86, толщина покрытия до 30 мкм. Во время процесса цинк переходит из анода на поверхность изделия, для придания заданных свойств для покрытия применяются различные по химическому составу электролиты. Недостаток метода – сложность очистки технологических составов.
- Газо-термическое цинкование. Один из сложных методов, цинк расплавляется в нагретом газовом потоке и направляется на поверхность обрабатываемых деталей. Используется для обработки элементов промышленного назначения с большими линейными размерами. Осадки пористые, для увеличения защиты от коррозионных процессов требуется дополнительное покрытие слоя цинка.
- Термодиффузионное цинкование. Один из разновидностей горячего цинкования. Покрытие происходит за счет проникновения атомов цинка в сталь, образуется сложная структура железоцинкового сплава. Преимущества: детали обрабатываются в замкнутых пространствах, что минимизирует вредное воздействие на окружающую среду, покрытие ровное без микропор, толщина нанесения цинкового покрытия колеблется в широких пределах.
Скорость коррозии гальванического цинкования и кадмирования
На сегодняшний день для цинкования используется до 40% общей добычи металла, это наиболее используемый метод антикоррозионной защиты металлических поверхностей. В связи с тем, что потенциал цинка отрицательнее, чем имеет сталь, чугун и железо, защита происходит электрохимическим путем. При воздействии летучих продуктов синтетических смол, олиф и хлоридсодержащих углеводородов покрытия гальванического цинкования быстро разрушаются.
Используемая толщина цинкования
Для увеличения коррозионной стойкости после цинкования изделий выполняется специальная химическая дополнительная обработка в растворах хромовой или фосфорной кислоты.
Сравнительная характеристика применяемых электролитов
Для гальванического цинкования применяются простые и сложные электролиты. К первым относятся хлоридные, сульфатные, борфторидные и прочие. Ко вторым относятся аммонийные, цианидные, аминонокомплексные и цинкатные электролиты, для улучшения могут добавляться различные добавки и присадки. Цинкование гальваническое в простых электролитах происходит при довольно низкой поляризации катода, в сложных электролитах поляризация имеет значительные величины. Осадки цинкования в кислых растворах с крупнокристаллической структурой. Качество улучшается после введения различных добавок. В сложных электролитах покрытие мелкокристаллическое, плотное, имеет повышенные эксплуатационные показатели. Конкретный способ цинкования подбирается с учетом условий эксплуатации изделий и технических возможностей предприятия.
Низкие показатели рассеивающей способности простых электролитов ограничивают цинкование деталей со сложными геометрическими формами. Осаждение цинка из сложных растворов происходит при высокой рассеивающей способности, они дают равномерное покрытие на сложных поверхностях.
Кислые (простые) электролиты Для процесса требуется специальное оборудование гальванического цинкования, ванны изготавливаются из устойчивых пластиков, размеры ванн регламентируются государственными стандартами, при желании заказчика могут корректироваться с учетом особенностей производственных помещений. В зависимости от того, какие размеры и планировку имеет цех гальваники, предусматривается возможность монтажа линий или отдельных рабочих зон для гальванического цинкования.
- Сульфатные электролиты. Главный компонент – сульфат цинка, оптимальная концентрация не менее 200 мг/л. Для непрерывно двигающихся деталей цинкования концентрация может повышаться до 700 мг/л. Сульфатные растворы просты в работе, нетоксичны, отличаются высоким выходом по току. За счет этих показателей цинкование гальваническое в сульфатных электролитах получило широкое распространение во время обработки деталей простой конструкции. Для стабилизации кислотности в состав добавляются специальные добавки.
Режим цинкования и состав хлоридных электролитов
Первый электролит применяется для цинкования во вращающихся установках, второй для гальванического цинкования с блестящими покрытиями, третий для покрытия цинком листового проката и проволоки.
- Хлоридные электролиты для гальванического цинкования. Несмотря на высокую проводимость по току применяются намного реже. Причина – получить химически чистый хлорид цинка технологически трудно, а в остальных марках соли присутствует большое количество недопустимых примесей.
Режим цинкования и состав хлоридных электролитов
- Борфторидные электролиты цинкования. Главный компонент – борфторид свинца, для повышения показателей электропроводности добавляются соли натрия, структура поверхности улучшается за счет добавок состав ПВА. На выход по току большое влияние оказывает режим работы оборудования. Нанесение цинкового покрытия должно производиться при температуре +20°С. Масса цинка зависит от времени осаждения и концентрации раствора.
Режим цинкования и состав борфторидных электролитов.
Цианидные электролиты для гальванического цинкования
Большое влияние на качество осадков оказывает режим работы гальванических ванн. Температурные параметры электрохимических процессов контролируются автоматических, процентное содержание цинка проверяется по окончании каждой рабочей смены. Добавление в растворы органических веществ позволяет получать блестящее гальваническое цинкование. Работы на оборудовании разбиваются на отдельные этапы, соблюдение рекомендованных параметров каждого из них обеспечивает надлежащее качество покрытий.
Состав цианидных электролитов для промышленного оборудования
Раствор цианида натрия готовится отдельно при обязательном соблюдении правил техники безопасности производства работ на промышленном оборудовании. После подготовки цианида натрия в раствор небольшими порциями при постоянном перемешивании вводится гидроксид натрия. На завершающем этапе приготовления электролит разводится дистиллированной водой до получения расчетной концентрации цинка. Цинкование гальваническое в растворе производит значительно меньше примесей, при необходимости они удаляются электрохимическим путем по мере накопления.
Цинкатные электролиты Принципы гальванического цинкования в цинкатных электролитах отличаются по показателям плотности тока. Диссоциация компонентов происходит ступенчато, для осаждения необходимы высокие значения катодной поляризации. Поверхность изделия имеет губчатую структуру и темный цвет из-за микрочастиц, появляющихся за счет электрохимического растворения в щелочной среде цинковых анодов. Для устранения проблемы в раствор добавляются соединения четырехвалентного олова. Допускается в тех же целях использовать трилон Б, полиэтиленполиамин и др. Добавки дают возможность получать более полное цинкование гальваническое при увеличенных параметрах плотности тока.
Состав и режим цинкатных электролитов
- Хлораммонийные электролиты. За счет высокой катодной поляризации и электропроводности достигается оптимальная рассеивающая способность. Цинкование гальваническое получается гладким и блестящим, покрытия равномерные на сложных профилях. Оборудование не требует дополнительных механизмов перемешивания раствора, для стабилизации показателей кислотности используются буферные добавки. Для получения блеска во время гальванического цинкования применяются блескообразователи. В промышленности широко применяются хлораммонийно-уротропные электролиты, для депассивации анодов добавляется ацетат аммония.
Состав и режимы хлораммонийных электролитов для гальванического цинкования
- Аминокомплексные электролиты для гальванического цинкования. Получают за счет добавки к хлораммонийным различных органических соединений, имеют высокую поляризацию цинка. Осадки мелкокристаллические, при использовании специальных дополнительных компонентов блестящие. Оборудование для производства работ обыкновенное,
Состав электролитов для гальванического цинкования с использованием аминокомплексных соединений
- Пирофосфатные электролиты для гальванического цинкования. Для оборудования технологических линий применяются емкости из пластиков, подготовка деталей производится в отдельных ваннах. В результате химического взаимодействия исходных компонентов выпадает осадок пирофосфата цинка, в дальнейшем он растворяется с образованием комплексных соединений цинка.
Состав пирофосфатных электролитов для гальванического цинкования
Для повышения качества и устойчивости цинковых покрытий дополнительно может выполняться финишное осаждение верхнего слоя. Чаще всего в промышленности в этих целях используется хроматирование.
Цинкование в домашних условиях своими руками
Небольшие по размерам изделия можно цинковать своими руками. Для гальванического цинкования применяется простой кислый электролит, приготавливаемый из 200 г сернокислого цинка, 50 г сернокислого аммония, 15 г уксуснокислого натрия. Компоненты растворяются в одном литре воды, температура электролита во время нанесения цинкового покрытия 18 ÷ 25°С, плотность по току 1,5 А/дм 2 .
Оборудование своими руками для цинкования
1 – емкость под электролит. Можно изготовить своими руками из пластиков.
2 – аноды из цинка. Размеры должны отвечать размерам емкости, количество подбирается в зависимости от размещения обрабатываемых деталей.
3 – изделия цинкования. Размеры и количество должны учитывать технические характеристики ванны.
4 – электролит. Раствор приготавливается согласно существующих рекомендаций по химическому составу.
Толщина цинкового покрытия своими руками регулируется временем выдержки, плотностью тока и концентрацией электролита. Цинкование гальваническое должно производиться с соблюдением техники безопасности, размеры оборудования обеспечивать благоприятные параметры процесса.
Также мы производим
Воздуховоды хим стойкие
В разделе представлены цилиндрические и прямоугольные воздуховоды. Специалисты и менеджеры компании Пласт Продукт помогут подобрать и рассчитают цену любой интересующей вас продукции. Воздуховоды применяются на промышленных и бытовых объектах, устойчивы к химии и коррозии.
Вентиляторы промышленные коррозионностойкие и химстойкие
Промышленные химически стойкие вентиляторы Plast-Product – предназначенные для гальванических цехов и производственных помещений с агрессивными испарениями. Производятся из хим стойких пластиков Полипропилен ПНД, ПВХ и ПВДФ. Материал и характеристики подбираются в зависимости от задач заказчика.
Фильтры волокнистые гальванические (ФВГ, ФКГ)
Фильтры волокнистые гальванические предназначены для высокоэффективной очистки воздушных вентиляционных выбросов от жидких и растворимых в воде твердых аэрозольных частиц и паров в гальванических, травильных и химических производствах; из вытяжных шкафов, лабораторных помещений; моечных камер для струйной обработки поверхностей. Могут использоваться в пищевой промышленности.
Скруббер
Компания Plast-Product производит скрубберы абсорберы и центробежно-барботажные установки, аппараты которые используются для очистки воздуха от пыле-газо-воздушных смесей и токсичных испарений.
Если вас интересует стоимость изготовления продукции, отправьте нам техническое задание на почту info@plast‑product.ru или позвоните по телефону 8 800 555‑17‑56
Гальваническое цинкование металла – это формирование покрытия на металле электрохимическим способом
Оцинковка металла – это самый востребованный способ его защиты от коррозии. Около 40% от добычи цинка ежегодно расходуется именно для этих целей. Сегодня различают несколько способов нанесения Zn на металлические изделия, электрохимические методики дают наиболее высокие результаты. Один из них – гальваника. Она позволяет наносить чрезвычайно тонкие защитные слои. Что это гальваническая оцинковка? Это формирование тонкого слоя на поверхности металла в растворе электролита. Процесс осуществляется между анодом и катодом. Цинк во время процедуры растворяется, защитный слой образуют его положительные ионы, оседающие на поверхность металлического изделия.
Так формируется пленка, минимальные значения которой 4мкм. Максимальные параметры могут достигать 20 мкм. Одно из важнейших преимуществ данного вида обработки – это формирование эстетически привлекательных изделий с гладкой и точной поверхностью.
Технология цинкования
Технология гальванического цинкования металла выполняется в несколько этапов, каждый из которых является частью единого цикла:
- сначала металлические изделия обезжиривают в специальных реагентах и тщательно промывают,
- затем в растворе соляной кислоты с добавлением специальных веществ металл протравливают, удаляя с него окалину и коррозию, по завершении соли тщательно смывают,
- подготовленное изделие отправляется в ванну с электролитом, конструкция подключается к постоянному электрическому току, анод из цинка растворяется и оседает на поверхность основного металла изделия,
- затем металл промывают от электролита,
- далее следует этап осветления в азотной кислоте, в это же время удаляются оксидные пленки,
- затем следует этап очередной промывки,
- теперь выполняется процедура пассивации, если в ТУ заявлен дополнительный слой, его наносят сразу после пассивации,
- металлическое изделие промывается, высушивается и отправляется на ОТК.
Защитные свойства цинкового покрытия можно усилить. Чаще всего для этого создают на поверхностях хромированные или фосфатные пленки с помощью погружения в растворы кислот. На цинковый слой наносят лакокрасочные материалы.
Гальваническое покрытие цинком позволяет формировать защитный слой с прекрасными защитными параметрами. Для этого процесса могут быть применены электроды различных видов, но соли цинка используются всегда. В процессах могут дополнительно использоваться самые различные материалы: от борной кислоты до сернокислого алюминия. Каждое вещество придает процессам и результату различные химико-физические параметры.
К прочтению: Особенности эксплуатации плоскошлифовальных станков о металлу
Область применения
Металлические изделия с цинковым покрытием, сформированным гальваническим методом широко используются в самых различных отраслях промышленности:
- нефте- и газодобывающая промышленность,
- нефте- и газоперерабатывающая промышленность,
- автомобилестроение,
- строительство,
- энергетика,
- конструкции для автодорожной инфраструктуры,
- сельское хозяйство,
- металлические конструкции для зданий,
- опоры ЛЭП, рекламных банеров и других модулей,
- судостроение,
- вагоностроение,
- крепежные и мелкие металлические детали любого назначения,
- машиностроение и другие сферы.
Причиной столь широкого применения продукции с защитным слоем цинка, нанесенного с помощью гальванических процессов, стала высокая устойчивость покрытия к агрессивным воздействиям окружающей среды, низкая стоимость производства и экологическая безопасность. Положительные частицы цинка оседают на металл, не нарушая ферритовую подложку. Защитные свойства не заменяются, а усиливаются.
Преимущества
Преимущества перед другими способами цинкования:
- процесс гальванического нанесения цинка характеризуется высокой производительностью,
- возможность нанесения цинковой защиты как на внешние стенки изделий, так и на внутренние поверхности,
- сравнительно высокая скорость выполнения процессов,
- возможность формировать тонкий слой,
- экономия цинка,
- цинковый слой характеризуют высокие параметры прочности,
- технология проста и доступна для реализации в домашних условиях,
- гальванизация имеет невысокую себестоимость,
- покрытие формируется равномерно и однородно, без капелек, подтеков и иных дефектов,
- гальваническое нанесение цинка возможно на изделия любых форм и конфигураций,
- эстетичность цинкового покрытия позволяет использовать изделия в декоративных целях.
Как и у других технологий, у гальванического способа есть и недостатки. Главный из них – это недостаточные параметры адгезии покрытия с основным материалом. Ее можно увеличить, если тщательно подготовить поверхности к цинкованию. Технологию необходимо выполнять точно, в противном случае существуют риски появления водородной хрупкости металла. В результате процессов образуются вредные отходы, которые подлежат утилизации.
Резюмируем
Гальванический слой формирует в основном материале большую подверженность усталостным напряжениям. Это обусловлено высоким содержанием водорода в металле. Но при правильном формировании технологических процессов его результаты высоки. Металлические изделия получают надежную защиту и эффектный внешний вид.
Источник https://plast-product.ru/galvanicheskoe-tsinkovanie/
Источник https://xn—-ntbhhmr6g.xn--p1ai/metallyi/galvanicheskoe-tsinkovanie-metalla-eto-formirovanie-pokryitiya-na-metalle-elektrohimicheskim-sposobom
Источник
