Технология гальванического цинкования
Защитный металл наносится на изделия, погруженные в электролит, под воздействием разности электрических потенциалов. Обрабатываемая деталь подключается к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а цинковый анод (источник металла для покрытия) к положительному.
Технология обладает высокой производительностью, проста в применении, дешева и потому является массовой.
Требования к производству
В оснащение цеха (участка) нанесения защитных покрытий входят гальваническая и множество вспомогательных ванн: промывки, сушки, приготовления растворов. Кроме того, емкости для хранения электролитов, насосы, источники электропитания, шкафы для сушки и другое вспомогательное оборудование.
В процессе электролиза выделяются вредные для окружающей среды и человека вещества. В связи с этим, помещения гальванических производств в обязательном порядке оснащаются системами вытяжной вентиляции. Также, обязательным условием для функционирования таких производств является наличие очистных сооружений для гальванических стоков.
Этапы технологического процесса
Изделие, поступающее на производство для нанесения защитного покрытия, проходит следующие этапы:
- Механическая обработка поверхности;
- Химическое травление;
- Мойка в проточной воде и обезжиривание;
- Гальваническое цинкование;
- Мойка с целью удаление следов электролита;
- Сушка горячим (до 60 градусов) воздухом;
- Проверка качества, выбраковка дефектных деталей
Иногда, для усиления защитных свойств покрытия, дополнительно производят пассивирование или фосфатирование.
В качестве электролитов могут использоваться простые кислые (хлоридные, сульфатные, борфтористоводородные) или сложные комплексные (цинкатные, цианидные, пирофосфатные, аммиакатные) растворы. Первые — более простые и производительные, но мало пригодны для работы с деталями сложной формы.
Гальваническая оцинковка своими руками
Процесс нанесения металлического покрытия с использованием электролиза прост и вполне может использоваться в быту в качестве хобби. Нужны лишь:
- Источник постоянного тока (6-12 Вольт) с возможностью регулировки силы тока;
- Стеклянный сосуд (ванна);
- Нагреватель (электроплита) с термометром, для поддержания заданной температуры;
- Устройство для перемешивания электролита в процессе работы;
- Точные весы
А также химические реактивы, которые легко заказать в интернете.
Естественно, производительность домашней установки будет низкой, не иметь коммерческой перспективы. Для организации мастерской коммерческого масштаба придется решать слишком много вопросов, связанных с электро и водоснабжением, решением вопросов защиты окружающей среды и т.п.
Требования ГОСТ, нормативных актов, технических стандартов
Как и в любом другом промышленном производстве требования к продукции, используемым материалам и технологическим процессам, а главное их безопасности регулируется нормативными документами:
- Общие требования к металлическим (в числе которых и цинковое) и, неметаллическим покрытиям, наносимых с целью защиты от коррозии, определяет ГОСТ 9.301-86;
- Выбор операций технологических процессов получения покрытий производится по ГОСТ 9.305-84;
- Требования к рассеивающей способности электролитов определяются ГОСТ 9.309-86, а методы их приготовления — РД 50-664-88.
- Общие требования безопасности для всех стадий гальванических работ осуществляются по ГОСТ 12.3.008-75.
Плюс, множество других отраслевых и государственных стандартов.
Брак на производстве
Последний этап технологического процесса — контроль выпущенной продукции. Данный процесс регламентируется ГОСТ 9.302-88 (определяет методы контроля).
Признаками брака являются такие дефекты, как:
- Точечные каверны и царапины;
- Отслоения, хрупкость покрытия;
- Излишняя шероховатость;
- Разнотипность внешнего вида
В результате нарушений техпроцесса продукция может иметь темный цвет, это также является признаком брака.
Сферы применения гальваническое цинкования
Толщина наносимого металлопокрытия может составлять от 6 до 20 мкм. С точки зрения защиты от коррозии в агрессивных средах это мало. Поэтому гальваническое цинкование применяется для изделий, работающих в нормальных условиях окружающей среды, т.е. внутри помещений с хорошей вентиляцией и температурным режимом. При этом, изделия имеют отличный декоративный внешний вид и используются в различных предметах интерьера. Цвет гальванопокрытия, в зависимости от финишной обработки, серебристо-серый или зеленовато-желтый.
Тонкое и равномерное покрытие практически не влияет на изменение геометрических размеров деталей. Поэтому технология широко используется в производстве метизов.
Сравнение с другими технологиями оцинковки
Современная промышленность, помимо гальванического, широко использует еще четыре технологии цинкования:
- Горячее (окунание в расплав цинка);
- Термодиффузионное (контакт с порошкообразным цинком, нагретым до температуры 260-400 градусов);
- Газотермическое (бомбардировка расплавленными струёй газовой горелки капельками металла);
- Холодное — аналог обычного окрашивания, только ЛКМ содержит цинковую пудру.
Первый метод позволяет получать более толстое и крепкое металлопокрытие, способное деформироваться вместе с основным металлом, работать в агрессивных средах. Но его применение невозможно на изделиях точной формы.
Второй и третий методы позволяют получить прочные покрытия стойкие к механическим и коррозийным нагрузкам, но имеют высокую себестоимость и низкую производительность.
Покрытие, нанесенное четвертым методом, имеет наименьшую из всех технологий прочность и коррозионную стойкость, но является самым дешевым способом цинкования. Кроме того, позволяет обрабатывать изделия любого размера.
Плюсы и минусы
К достоинствам гальванического цинкования (в сравнении с остальными) можно отнести:
- Экономичность:
- Презентабельный внешний вид изделий;
- Возможность нанесения на прецизионные детали;
- Равномерность покрытия;
- Достаточная механическая прочность;
Основным недостатком является невозможность использования в агрессивных средах, а также ограничения по размерам (определяется величиной гальванической ванны).
Перспективы технологии
Технология гальванического цинкования постоянно развивается. Прогресс идет по нескольким направлениям:
- Улучшение показателей источников электрического питания;
- Создание композитных электролитов с повышенным коэффициентом рассеивания;
- Совершенствованием процессов подготовки;
- Внедрение вихревых индукционных нагревателей (для поддержания заданной температуры электролита);
- Внедрение систем безопасной переработки отходов
Все это позволяет увеличить качество гальванических покрытий и снизить их стоимость. Дает возможность экономить сырье и энергию, улучшать безопасность и экологичность предприятий.
