Galvanizácia a jej aplikácia

Galvanizácia — spôsob nanášania kovov na povrch kovových a nekovových výrobkov pomocou elektrolýza… Po takomto nanesení povrch výrobku získa veľká odolnosť proti korózii, krajší vzhľad (dekoratívny náter), niekedy — väčšia tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu.

Ak je v tomto prípade výrobok pokrytý veľmi tenkou (5 – 30 μm) vrstvou kovu, len v ojedinelých prípadoch (povrchové vytvrdzovanie) dosahujúcou desatiny milimetra, potom sa tento typ procesu nazýva galvanické pokovovanie.

V súčasnosti je široko využívané galvanické pokovovanie (medenie, niklovanie, chrómovanie, striebrenie, zlatenie, kadmium, zinkovanie, cínovanie, pokovovanie olovom).

Pozlátenie, postriebrenie, niklovanie a chrómovanie sa používa najmä na dekoratívne účely, pričom tieto nátery zároveň zvyšujú odolnosť proti korózii.

Meď sa používa hlavne ako medzivrstva na výrobkoch z niklu alebo chrómovej ocele.Dobrá priľnavosť ochranného kovu k materiálu výrobku je veľmi dôležitá pre trvanlivosť povlakov..Cikel a chróm pevne priľnú k oceli, preto sa táto najskôr zmäkne a potom sa nanesie vrstva niklu alebo chrómu do medi.

Keďže chrómová vrstva v niektorých prípadoch nechráni pred koróziou, používa sa aj trojvrstvový náter (meď-nikel-chróm). Krycie výrobky vrstvou niklu alebo chrómu chránia povrch pred oxidáciou pri zahriatí na 480 - 500 ° C. Zinkový povlak sa široko používa na ochranu proti korózii; v niektorých prípadoch sa uchyľujú k pokovovaniu kadmiom.

Chrómovanie a niklovanie sa tiež používa na zlepšenie odolnosti povrchov proti opotrebovaniu, ako sú stereotypy v polygrafickom priemysle. Prekrytie stereotypu vrstvou niklu, chrómu alebo železa môže zvýšiť jeho životnosť 10 a viackrát. V týchto prípadoch by hrúbka naneseného filmu mala byť väčšia (30-50 mikrónov alebo viac).

Nenahraditeľnou podmienkou pre priľnavosť nanesenej vrstvy k základnému kovu je čistota jeho povrchu. Preto sa pred elektrolýzou z produktov opatrne odstránia najmenšie stopy nečistôt, oxidov, tukov. Na tento účel sa zvyčajne odmasťujú v horúcich roztokoch zásad alebo v organických rozpúšťadlách - petrolej, benzín.

Na odstránenie oxidov a nečistôt sú produkty leptané v kyseline sírovej alebo chlorovodíkovej a na získanie hladkých povrchov - brúsením a leštením. Posledná operácia sa opakuje po aplikácii, ak je z dekoratívnych dôvodov potrebné získať lesklý povrch, pretože kúpeľňové výrobky sú zvyčajne matné.

Hlavnou časťou elektrolytu sú soli aplikovaného kovu.Okrem toho sa na zlepšenie vodivosti elektrolytu do elektrolytu často zavádzajú kyseliny alebo zásady, ktoré spôsobujú, že elektrolyt je kyslý alebo zásaditý. Pri pozlátení a postriebrení a niekedy aj pri pokovovaní medi sa do elektrolytu zavádzajú kyanidové zlúčeniny, ktoré zabezpečujú lepšiu priľnavosť povlaku k základnému kovu.kamenec.

Pri galvanizačných procesoch sa spravidla používajú rozpustné anódy vo forme kovových pásikov alebo tyčí nanesených na katódu. V tomto prípade sa kov prenáša z anódy na katódu. Pri chrómovaní sa však používajú napríklad aj anódy z kovu alebo zliatiny, ktoré sú v danom elektrolyte nerozpustné, vyrobené z olova alebo zliatiny olova a antimónu.V tomto prípade dochádza k separácii kovu na výrobkoch v dôsledku elektrolyt a soľ aplikovaného kovu sa musia systematicky pridávať do elektrolytu.

Galvanizácia sa vykonáva v kúpeľoch vyrobených z materiálu, ktorý je chemicky odolný voči použitému elektrolytu. Veľké vane sú oceľové, zvárané a pre kyslé roztoky sú zvnútra izolované gumou, ebonitom, vinylovým plastom alebo pokryté kyselinovzdornými a žiaruvzdornými lakmi.

Obrobky, ktoré sa majú spracovať, sú zvyčajne namontované na závesoch vo vani. Pre procesy prebiehajúce pri nízkej prúdovej hustote (0,01 – 0,1 A / cm2) sa používajú stacionárne kúpele s pevnými katódami.

Pri vysokých prúdových hustotách (napr. pri chrómovaní) sa používajú kontinuálne kúpele, kde sa produkty počas procesu poťahovania pohybujú z jedného okraja kúpeľa na druhý. Takéto kúpele sú zvyčajne vybavené zariadeniami na miešanie elektrolytu so stlačeným vzduchom a jeho filtrovanie.

Pri vysokej kapacite sa používajú automatické stroje vybavené množstvom kúpeľov, v ktorých sa vykonáva nielen poťahovanie samotných výrobkov, ale aj ich povrchová príprava (odmasťovanie, leptanie a oplachovanie). V takýchto strojoch výrobky, pohybujúce sa po schodoch horizontálne a vertikálne, postupne prechádzajú cez všetky vane.

Galvanizácia, ako pri všetkých elektrolytických procesoch, používa jednosmerný prúd, zvyčajne nízke napätie (6 - 24 V). Proces sa reguluje zmenou prúdovej hustoty, ktorej hodnota sa mení v závislosti od procesu od stotín a desatín A / dm2 pri pozlátení a striebre až po desatiny A / cm2 pri chrómovaní.

S rastúcou prúdovou hustotou sa zvyšuje množstvo naneseného kovu za jednotku času, ale keď prekročí určitú hodnotu (vlastnú pre každý proces), kvalita povlaku sa prudko zhorší. Pozinkované vane sú napájané jednosmernými generátormi alebo polovodičovými meničmi.

Pri väčšine procesov galvanického pokovovania je prúdová účinnosť pomerne vysoká (od 100 do 90 %), pri rade procesov, napríklad zlatenie a niektoré druhy pomedenia, prúdová účinnosť klesá na 70 - 60 %. Len pri chrómovaní je veľmi nízka (12%), keďže pri tomto procese sa väčšina spotrebovanej elektriny minie na vedľajšie reakcie.

V posledných rokoch sa uskutočnili experimenty s využitím striedavého prúdu v galvanických procesoch. Typicky je striedavá zložka superponovaná na jednosmerný prúd, pričom amplitúda striedavej zložky je približne 2-násobkom hodnoty jednosmerného prúdu.Použitie striedavého prúdu pri výrobe niklových, medených a zinkových povlakov môže zlepšiť ich kvalitu, najmä znížiť znečistenie nanesenej vrstvy nečistotami.

V niektorých prípadoch je možný medený povlak, keď je kúpeľ napájaný prúdom 50 Hz. Vysvetľuje sa to čiastočnou rektifikáciou striedavého prúdu elektrochemickým článkom, vďaka čomu sa v prúde kúpeľa objavuje konštantná zložka.