Галванизиране на метал: видове, методи, описание на процеса

Галванизираното покритие е химичен метод нанасяне на метален филм за защита на продуктите и придаване на допълнителни характеристики: устойчивост на корозия, твърдост, износоустойчивост, декоративност и др. Всеки метален продукт се нуждае от допълнителна защита, дори алуминиевите части са покрити с галванична изолация.

принцип

Схемата, с която се осъществява оформянето на метала, е съвсем проста. Той включва продукт, към който се нанася защитно покритие, контейнер с електролитен разтвор, в който се поставя продуктът. Третият участник в процеса е метална плоча, върху която се прилага положителен ток, действа като анод, продуктът, поставен в разтвора, става катод, където се прилага отрицателен заряд.

Когато електрическата верига е затворена, металът на анода (плоча) се разтваря в електролита и под действието на тока се втурва към отрицателно заредения продукт (катод), като по този начин създава трайно покритие. Електролитът е проводящо решение за преместване на метали от анода към катода. Размерът на резервоарите (ваните) с електролит е различен, в зависимост от производствените проблеми.

Големите продукти се поставят върху суспензии, през които преминава отрицателен заряд, като проектът се държи на теглото в обема на банята. Малките продукти получават галванично покритие в барабанните вани, където голям брой продукти са поцинковани едновременно. В този случай към барабана се прилага отрицателен заряд, който се върти в резервоара с електролит, където анодът се навива.

Има вани, изработени от камбани, където галваничното покритие се прилага едновременно към голям брой много малки части, като хардуер. Продуктите се изливат в резервоара, съставът на електролита се излива и анодът се монтира. На баните се дава бавно въртене, по време на което продуктите се покриват равномерно със защитен метал.

методи

Галваничният метод на покриване на продуктите ви позволява да създадете трайно защитно покритие върху металите, изолирайки части от корозионните ефекти на работната среда. Изолацията може да бъде направена от различни метали, приложението се извършва чрез анодно и катодно пръскане.

Катодното покритие се характеризира с факта, че при най-малко нарушение на целостта на нанесения слой, металът под него се разрушава по-интензивно, което се улеснява от самата технология за покритие. Пример за бърза ерозия са продуктите от консервиран метал, където изолационният слой е калай.

Анодното галванизиране има други характеристики. При възникване на опасност от корозия, галваничната изолация е изложена на разрушаване, металът остава непокътнат за дълго време. Анодираните продукти са добре защитени от корозивни среди, механични повреди. Най-често срещаният вид изолация е поцинковане. Методът ви позволява да запазите всички характеристики на преработения продукт, неговия външен вид, форма и размер.

цели

Галваничното покритие се разделя на няколко вида в зависимост от предназначението на продукта:

• Защитни и декоративни. Целта на приложението е да се получат високи естетически характеристики и да се предпазят продуктите от вредни фактори.
• Защитен. Изолирайте металните части от действието на корозивни среди, механични повреди.
• Специална цел. Галванизирането се прилага за получаване на нови свойства - повишена износоустойчивост, повишени характеристики на твърдост и магнитни, електроизолационни свойства на готовия продукт. В някои случаи галванизацията се използва за възстановяване на първоначалния вид на продукта или при продължителна употреба.

Видове покрития

Методът на галваничното покритие се прилага чрез нанасяне на различни метали върху продукта, като всеки от тях има свои собствени характеристики и цели при по-нататъшната експлоатация на частта или обекта:

• Сребриране - повишава естетическата стойност, предпазва от корозия, подобрява отражателните, проводими характеристики. Видът на приложение се търси в производството на статични релета, контактори, електромагнитни релета, електромагнитни задвижки, микросхеми и други електронни продукти.
• Никелирането е най-търсеното покритие на стоманени, медни и алуминиеви изделия. Никеловият слой надеждно предпазва продуктите или машинните части от ръжда, която се образува под въздействието на външната среда, както и от видовете корозия, причинени от замърсяване с агресивни среди на работната среда - алкали, киселини, соли. Никелираните продукти показват висока устойчивост на тежки механични повреди, абразия.
• Хромиране - увеличава износоустойчивостта, твърдостта на анодираните повърхности, ви позволява да подобрите външния вид, възстановите повредените части до първоначалните параметри. В зависимост от промените в технологичния режим, те получават галванични покрития с различни параметри и свойства - сив мат (повишена твърдост, но ниска износоустойчивост), брилянтна (висока износоустойчивост, твърдост), млечна пластмаса (естетика, висока степен на антикорозионна защита, ниска твърдост), цинково покритие - Антикорозионна обработка на твърди стоманени листове, автомобилни части, строителни и довършителни материали.

• Позлатяване - използва се в бижутерията, електрониката и други индустрии. Слоят от злато придава на детайлите високи отражателни свойства, естетика, защита срещу корозия, повишава проводимите качества.
• Медното покритие често се използва за покриване на метал, за да се предпази от корозия, медта подобрява проводимите свойства, метал с такова покритие често се използва за производство на електрически проводници, които се използват на открито.
• Месинг - използва се за защита на стомана, алуминий и сплави от корозионни повреди. Месинговият слой осигурява необходимата адхезия на металните части с гума.
• Родийът е специално покритие, което придава висока устойчивост на части в химически корозивни среди, за да осигури допълнителна механична устойчивост на износване. Също така, родийното покритие придава на продуктите декоративност, предпазва сребърните предмети от окисляване, тъпота.

Регулирането на качеството и технологичните процеси на галванопластика се извършва с помощта на ГОСТ 9.301-78.

Подготвителен етап

Галванизирането е многостепенен процес, който се изпълнява в три основни етапа (подготовка, нанасяне на покритие, крайна обработка на крайния продукт).

Подготовката на повърхността за по-нататъшно галванизиране е най-продължителният и критичен етап от целия процес. Качеството на полученото защитно покритие зависи от точността и адекватността на неговото изпълнение. При наличието на най-малките следи от мазнини и оксидни филми върху металната повърхност, получаването на равномерен непрекъснат защитен филм няма да бъде възможно - покритието няма да може да проникне в слоевете на основния метал, може да се образуват мехурчета, да се разкъсат и т.н.

Дефекти могат да възникнат на места, където има разкъсвания, повърхностни неравности, на места с лошо полирани връзки, места, които не са достатъчно прахообразни. Галванизирането изисква ниска грапавост на повърхността, пълно почистване след полиране и задължителна обработка с обезмасляващи средства.

Типове обработка на части

Механичната обработка и постигането на перфектна гладкост на металните части се постигат в домашни условия чрез шлайфане на повърхността с шкурка и други абразиви, като се използват в индустриален мащаб пясъкоструене, химически и автоматизирани методи за постигане на резултати. В подготвителния етап се извършва изолация на части или отделни места, които не подлежат на поцинковане.

В зависимост от вида на използвания метал се извършват различни препарати. Преди поцинковане или втвърдяване, повърхността на защитената част е обезмаслена и маринована. Хромирането и никелирането се предшестват от механично смилане, обезмасляване и отстраняване на оксидния филм. Обезмасляването се извършва на два етапа - започване на работа и пълно обезмасляване.

Предварителните части се измиват с разтворители - бял спирт, бензин, специални органични смеси и др. Крайната обработка се извършва с алкални разтвори или по електрохимичен метод. След това частите се измиват с гореща вода, те се активират и оформят леко метала, за да се отстранят най-малките оксидни филми, което подобрява адхезията на повърхността на частта с галванично покритие на метала.

Как се осъществява процесът

Отлагането на защитен слой от метал върху продуктите се извършва с помощта на специално оборудване. Разликите в прилагането на галванични видове се отразяват в рецептата на използвания електролит.

Галваничният метод на покритие на метали и други материали е както следва:

• Електролитни вани се пълнят с електролитен разтвор. Те поставят анодите и обработените продукти. Размерът и външният вид на ваната зависи от размера на частите, които изискват покритие.
• Нагревателното устройство довежда температурата на електролитен състав до желаната технологично приемлива стойност.
• Токът се подава към конструкцията от източник, снабден с регулатор на напрежението.
• Процесът на галванопластика отнема известно време, неговата стойност се определя от размера на частта, постигането на необходимата дебелина на защитния слой.

Характеристики на процеса

В някои случаи, при метода на покритие с галванично покритие, детайлите се окачват на катодния прът, разположен в банята, а върху анодния прът се поставят метални пластини, които покриват продуктите. За да се получат определени характеристики на покритието, в електролита могат да бъдат въведени метални соли, органични съединения, ярки агенти и т.н.

За ускоряване на процеса на прехвърляне на метали електролитът се разбърква, което прави възможно използването на висока плътност на тока. Обръщането на посоката на тока осигурява гладка повърхност.

Точното време на процеса на галванично покритие се установява емпирично - чрез нанасяне на защитен слой върху детайла, измерващ дебелината на получения слой за определен период от време при дадените условия на технологичния процес. На етапа на монтиране се обръща специално внимание на дебелината на слоя в кухините и кухините на третираната експериментална част.

Дебелина на слоя

Дебелината на галванизираното покритие се определя съгласно данните за средната дебелина на нанесения слой, в зависимост от условията, при които ще се използва детайла. Те са разделени на групи:

• Условия на светлината (LS) - частите се използват в затворени отопляеми помещения със сравнително суха атмосфера, или продуктът ще се използва за кратък период от време в среда, в която няма активни корозивни агенти. Дебелината на еднослойното покритие е около 7 микрона, многослойна - 15 микрона.
• Средни условия (CC) - частите ще се използват в среда със средна влажност, замърсяване, малки количества гориво, промишлени емисии или изпаряване на морска вода. Дебелината на еднослойното покритие е 15 микрона, многослойна - 30 микрона.
• Тежки условия (JS) - осигуряват експлоатацията на части в условия на висока влажност, високи нива на замърсяване с промишлени газове, отпадъци от горива, твърди вещества, прах. Дебелината на еднослойното покритие - 30 микрона, многослойно - 45.

Данните за дебелината на обшивката на части в един слой съдържа ГОСТ 2249-43. Те включват цинкови покрития. Контролира многослойното покритие по ГОСТ 3002-45 (никелови покрития). Дебелината на слоя може да се променя според изискванията на конструкцията или в случаите, когато детайлът е проектиран за кратък експлоатационен живот. Срок на експлоатация на поцинковането е до 5 години, за други видове покрития до 3 години.

Обработка на завършен продукт

Галванизирането на части завършва със етап на допълнителна обработка. В този процес се изпълняват следните операции:

• Изясняване.
• Оцветяване с бои и лакове.
• Пасивация.
• Dehydriding.
• Смазване или полиране.
• Подреждане на композициите срещу оцветяване.

Осветлението и пасивирането увеличават антикорозионните свойства на галванизираните продукти и кадмиевите покрития. Процесът на пасивация е потапянето на продукти в специален разтвор, образувайки върху повърхността на детайла защитен филм с дебелина до 1 микрона.

Продукти от стомана, мед с галванично покритие се обработват допълнително с масла - маслото се смазва. Това се прави с цел подобряване на защитните качества на металната изолация и допринася за подобряване на корозионната устойчивост.

Контрол на качеството

Изискванията за качеството на галваничното покритие зависят от работните условия на преработения продукт. За оценка на заявлението се използват такива видове контрол :

• Оценка на външния вид на детайла чрез визуална проверка, сравнение с еталонни проби (повърхностно покритие, цвят, наличие или липса на гланц).
• Определянето на дебелината и порьозността на покритието се извършва в лабораторни условия (измерване).
• Устойчивост на корозия съгласно TU или ГОСТ (тест).
• Механична, физическа стабилност (отразяващи свойства, пластичност, износоустойчивост, електрическа и температурна устойчивост, твърдост и др.)

предимства

Предимствата на този метод за защита на металните изделия включват:

• Високи антикорозионни свойства.
• Устойчивост на механични и физически повреди.
• Устойчивост на агресивни среди от природен и индустриален произход.
• Ниска порьозност на покритието.
• Твърдост, износоустойчивост.
• Възможност за регулиране на дебелината на нанесеното покритие по време на нанасянето.

Недостатъците на метода включват висока консумация на енергия, екологични заплахи, високи разходи за почистващи мерки.