Pocinčavanje i njegova primjena
Galvanizacija — metoda nanošenja metala na površinu metalnih i nemetalnih proizvoda elektroliza… Nakon takvog taloženja, površina proizvoda postaje veća velika otpornost na koroziju, ljepši izgled (ukrasni premaz), ponekad - veća tvrdoća, otpornost na habanje.
Ako je u ovom slučaju proizvod prekriven vrlo tankim (5 - 30 μm) slojem metala, samo u rijetkim slučajevima (površinsko otvrdnjavanje) koji doseže desetinke milimetra, tada se ova vrsta postupka naziva galvansko prevlačenje.
Trenutačno se galvanizacija naširoko koristi (bakrenje, niklanje, kromiranje, posrebrenje, pozlaćivanje, kadmij, pocinčavanje, pokositrenje, olovovanje).
Pozlata, posrebrenje, niklanje i kromiranje uglavnom se koriste u dekorativne svrhe, dok ujedno ovi premazi povećavaju otpornost na koroziju.
Bakar se uglavnom koristi kao međusloj na proizvodima od nikla ili kromiranog čelika.Dobro prianjanje zaštitnog metala na materijal proizvoda vrlo je važno za trajnost premaza. Cikel i krom čvrsto prianjaju na čelik, stoga se potonji prvo omekšava, a zatim se nanosi sloj nikla ili kroma do bakra.
Budući da sloj kroma u nekim slučajevima ne štiti od korozije, koristi se i troslojni premaz (bakar-nikal-krom). Pokrivanje proizvoda slojem nikla ili kroma štiti površinu od oksidacije kada se zagrije na 480 - 500 ° C. Premaz cinka naširoko se koristi za zaštitu od korozije; u nekim slučajevima pribjegavaju kadmijevanju.
Kromiranje i niklanje također se koristi za poboljšanje otpornosti površina na habanje, kao što su stereotipi u tiskarskoj industriji. Prekrivanje stereotipa slojem nikla, kroma ili željeza može povećati njegov životni vijek za 10 ili više puta. U tim slučajevima debljina nanesenog filma treba biti veća (30-50 mikrona ili više).
Nezamjenjivi uvjet za čvrstoću prianjanja nanesenog sloja na osnovni metal je čistoća površine potonjeg. Stoga se prije elektrolize pažljivo uklanjaju i najmanji tragovi prljavštine, oksida, masti iz proizvoda. Da bi se to postiglo, obično se odmašćuju u vrućim otopinama baza ili u organskim otapalima - kerozinu, benzinu.
Za uklanjanje oksida i nečistoća proizvodi se urezuju u sumpornoj ili klorovodičnoj kiselini, a za dobivanje glatkih površina - brušenjem i poliranjem. Posljednja operacija se ponavlja nakon nanošenja, ako je iz dekorativnih razloga potrebno postići sjajnu površinu, budući da su kupaonski proizvodi obično mat.
Glavni dio elektrolita su soli nanesenog metala.Osim toga, radi poboljšanja vodljivosti elektrolita, u njega se često uvode kiseline ili baze koje elektrolit čine kiselim ili lužnatim. Prilikom pozlate i posrebrenja, a ponekad i kod bakrenja, u elektrolit se uvode cijanidni spojevi koji osiguravaju bolje prianjanje prevlake na osnovni metal.stipsa.
Topljive anode se u pravilu koriste u postupcima galvanizacije u obliku metalnih traka ili šipki nanesenih na katodu. U tom slučaju metal se prenosi s anode na katodu. Međutim, anode izrađene od metala ili legure koje su netopljive u danom elektrolitu također se koriste, na primjer, u kromiranju, izrađene od olova ili legure olova i antimona. U tom slučaju metal se izdvaja na proizvodima zbog elektrolit i sol nanesenog metala moraju se sustavno dodavati elektrolitu.
Cinčanje se izvodi u kupkama od materijala koji je kemijski otporan na korišteni elektrolit. Velike kade izrađene su od čelika, zavarene, a za kisele otopine iznutra su izolirane gumom, ebonitom, vinil plastikom ili prekrivene lakovima otpornim na kiseline i toplinu.
Radni komadi koji se obrađuju obično se postavljaju na vješalice u kadi. Za procese koji se odvijaju pri niskoj gustoći struje (0,01 - 0,1 A / cm2), koriste se stacionarne kupke s fiksnim katodama.
Pri velikim gustoćama struje (npr. kod kromiranja) koriste se kontinuirane kupke, gdje se proizvodi tijekom procesa premazivanja kreću od jednog ruba kupke do drugog. Takve kupke obično su opremljene uređajima za miješanje elektrolita s komprimiranim zrakom i njegovo filtriranje.
Pri velikom kapacitetu koriste se automatski strojevi opremljeni brojnim kupkama, u kojima se vrši ne samo premazivanje samih proizvoda, već i priprema njihove površine (odmašćivanje, jetkanje i ispiranje). U takvim strojevima, proizvodi, koji se kreću po stepenicama vodoravno i okomito, sukcesivno prolaze kroz sve kade.
Galvanizacija, kao i kod svih elektrolitičkih procesa, koristi istosmjernu struju, obično niskog napona (6 - 24 V). Proces se regulira promjenom gustoće struje, vrijednost potonje se mijenja ovisno o procesu od stotinki i desetinki A/dm2 kod pozlate i srebra do desetinki A/cm2 kod kromiranja.
S povećanjem gustoće struje povećava se količina taloženog metala po jedinici vremena, ali kada prijeđe određenu vrijednost (svoju za svaki proces), kvaliteta premaza naglo se pogoršava. Pocinčane kupke napajaju DC generatori ili poluvodički pretvarači.
Za većinu postupaka galvanizacije, trenutna učinkovitost je relativno visoka (od 100 do 90%), za niz postupaka, na primjer, pozlata i neke vrste bakrenja, trenutna učinkovitost smanjuje se na 70 - 60%. Samo kod kromiranja je vrlo nizak (12%), budući da se u tom procesu većina potrošene električne energije troši na nuspojave.
Posljednjih godina provode se pokusi korištenja izmjenične struje u galvanskim procesima. Tipično, izmjenična komponenta se superponira na istosmjernu struju, pri čemu je amplituda izmjenične komponente približno 2 puta veća od istosmjerne vrijednosti.Korištenje izmjenične struje u proizvodnji prevlaka od nikla, bakra i cinka može poboljšati njihovu kvalitetu, posebice smanjiti onečišćenje nanesenog sloja nečistoćama.
U nekim slučajevima, bakreni premaz je moguć kada se kupka napaja strujom od 50 Hz. To se objašnjava djelomičnim ispravljanjem izmjenične struje pomoću elektrokemijske ćelije, zbog čega se u struji kupke pojavljuje konstantna komponenta.