Galvanizálás és alkalmazása
Galvanizálás - a fémek fémek és nemfémes termékek felületére történő lerakódásának módja elektrolízis… Az ilyen lerakódás után a termék felülete felveszi nagy korrózióállóság, szebb megjelenés (dekoratív bevonat), néha — nagyobb keménység, kopásállóság.
Ha ebben az esetben a terméket nagyon vékony (5 — 30 μm) fémréteg borítja, csak ritkán (felületi keményedés) a tizedmillimétert is elérve, akkor ezt a fajta eljárást galvanikus bevonatnak nevezzük.
Jelenleg a galvanizálást széles körben használják (rézbevonat, nikkelezés, krómozás, ezüstözés, aranyozás, kadmiumozás, horganyzás, ónozás, ólombevonat).
Az aranyozást, ezüstözést, nikkelezést és krómozást elsősorban dekorációs célokra használják, ugyanakkor ezek a bevonatok növelik a korrózióállóságot.
A rezet főként nikkel- vagy krómacél termékek közbenső rétegeként használják.A bevonatok tartóssága szempontjából nagyon fontos a védőfém jó tapadása a termék anyagához.A zikel és a króm szorosan tapad az acélhoz, ezért az utóbbit először meglágyítják, majd nikkel- vagy krómréteget visznek fel a rézhez.
Mivel a krómréteg bizonyos esetekben nem véd a korrózió ellen, háromrétegű bevonatot (réz-nikkel-króm) is alkalmaznak. A termékek nikkel- vagy krómréteggel való bevonása megvédi a felületet az oxidációtól, ha 480–500 °C-ra hevítik. A cinkbevonatot széles körben használják korrózióvédelemre; egyes esetekben kadmiumozáshoz folyamodnak.
A krómozást és a nikkelezést a felületek kopásállóságának javítására is használják, például a nyomdaiparban kialakult sztereotípiákat. Ha egy sztereotípiát nikkel-, króm- vagy vasréteggel fed le, az élettartama tízszeresére vagy többre nőhet. Ezekben az esetekben a felvitt film vastagságának nagyobbnak kell lennie (30-50 mikron vagy több).
A felvitt réteg nemesfémmel való tapadási szilárdságának pótolhatatlan feltétele az utóbbi felületének tisztasága. Ezért az elektrolízis előtt a szennyeződések, oxidok, zsírok legkisebb nyomait is gondosan eltávolítják a termékekről. Ehhez általában bázisok forró oldataiban vagy szerves oldószerekben - kerozinban, benzinben - zsírtalanítják.
Az oxidok és szennyeződések eltávolítására a termékeket kénsavban vagy sósavban maratják, és sima felületeket kapnak - csiszolással és polírozással. Az utolsó műveletet a felhordás után megismételjük, ha dekoratív okokból fényes felületet kell elérni, mivel a fürdőszobai termékek általában mattak.
Az elektrolit fő része az alkalmazott fém sói.Ezenkívül az elektrolit vezetőképességének javítására gyakran savakat vagy bázisokat vezetnek be, amelyek savassá vagy lúgossá teszik az elektrolitot. Az aranyozás és ezüstözés, esetenként a rézbevonat során cianidvegyületeket juttatnak az elektrolitba, ami a bevonat jobb tapadását biztosítja az alapfémhez.timsó.
A galvanizálási eljárásokban általában oldható anódokat használnak a katódra alkalmazott fémcsíkok vagy -rudak formájában..V Ebben az esetben a fém az anódról a katódra kerül. Azonban az adott elektrolitban oldhatatlan fémből vagy ötvözetből készült anódokat is alkalmaznak, például krómozásnál, ólom vagy ólom-antimon ötvözetből készült, ilyenkor a fém leválik a termékekről, mivel a az elektrolitot és a felvitt fém sóját szisztematikusan hozzá kell adni az elektrolithoz.
A horganyzást a használt elektrolittal szemben kémiailag ellenálló anyagból készült fürdőben végezzük. A nagyméretű kádak acélból készülnek, hegesztve, savas oldatokhoz belülről gumival, ebonittal, vinil műanyaggal szigetelik, vagy saválló és hőálló lakkokkal borítják.
A megmunkálandó munkadarabokat általában akasztókra szerelik a fürdőben. Alacsony áramsűrűséggel (0,01-0,1 A / cm2) végbemenő folyamatokhoz rögzített katóddal ellátott, állófürdőket használnak.
Nagy áramsűrűség esetén (pl. krómozásnál) folyamatos fürdőket használnak, ahol a bevonási folyamat során a termékek a fürdő egyik szélétől a másikig mozognak. Az ilyen fürdők általában olyan eszközökkel vannak felszerelve, amelyek az elektrolitot sűrített levegővel keverik össze és szűrik.
Nagy kapacitáson számos fürdővel felszerelt automata gépeket használnak, amelyekben nemcsak maguknak a termékeknek a bevonását, hanem felületi előkészítését (zsírtalanítás, maratás és öblítés) is elvégzik. Az ilyen gépekben a vízszintesen és függőlegesen lépcsőkön mozgó termékek egymás után áthaladnak az összes kádon.
A galvanizálás, mint minden elektrolitikus eljárás, egyenáramot használ, általában alacsony feszültséget (6-24 V). A folyamatot az áramsűrűség változtatásával szabályozzák, ez utóbbi értéke a folyamattól függően változik, az aranyozás és az ezüst A/dm2 század-tizedétől a krómozás tizede A/cm2-ig.
Az áramsűrűség növekedésével az egységnyi idő alatt lerakódott fém mennyisége növekszik, de ha ez meghalad egy bizonyos értéket (minden eljárásnál a sajátját), a bevonat minősége erősen romlik. A horganyzott fürdőket egyenáramú generátorok vagy félvezető átalakítók táplálják.
A legtöbb galvanizálási eljárásnál az áramhatékonyság viszonylag magas (100-90%), számos eljárásnál, például aranyozásnál és bizonyos típusú rézbevonatoknál, az áramhatékonyság 70-60%-ra csökken. Csak krómozásnál nagyon alacsony (12%), mivel ebben a folyamatban az elfogyasztott villamos energia nagy részét mellékreakciókra költik.
Az elmúlt években kísérletek folytak a váltóáram galvanikus folyamatokban történő felhasználásával kapcsolatban. Általában egy váltakozó áramú komponenst egyenáramra helyeznek, és az AC komponens amplitúdója körülbelül kétszerese a DC értéknek.A váltakozó áram használata a nikkel-, réz- és cinkbevonatok előállításánál javíthatja azok minőségét, különösen csökkentheti a felvitt réteg szennyeződésekkel való szennyeződését.
Bizonyos esetekben rézbevonat lehetséges, ha a fürdőt 50 Hz-es árammal látják el. Ez azzal magyarázható, hogy a váltakozó áramot részben egy elektrokémiai cella egyenirányítja, aminek következtében a fürdőáramban állandó komponens jelenik meg.