Kas yra galvanizavimo procesas?

Kas yra galvanizavimo procesas?

Autorius Smart Water Tech Allen Huang 2024-09-27

Galvanizavimas – tai plono kitų metalų ar lydinių sluoksnio padengimas ant tam tikrų metalinių paviršių naudojant elektrolizės principą. Pagal dangos sudėtį galvanizavimo procesą galima suskirstyti į 8 kategorijas: chromavimas, vario dengimas, kadmio dengimas, alavo dengimas, cinkavimas, nikeliavimas, auksavimas ir sidabravimas.

Toliau šiame straipsnyje bus išsamiai aprašyti 8 pagrindinių galvanizavimo procesų principai ir charakteristikos.

Chromas yra sidabriškai baltas metalas su švelniu dangaus mėlynumo atspalviu. Jis pasižymi stipriomis pasyvavimo savybėmis ir greitai pasyvuoja atmosferoje, parodydamas tauriojo metalo savybes, todėl geležies dalių chromavimas yra katodinis. Chromo sluoksnis yra labai stabilus atmosferoje ir gali išlaikyti savo blizgesį ilgą laiką. Jis yra labai stabilus korozinėse terpėse, tokiose kaip šarmai, azoto rūgštis, sulfidas, karbonatas ir organinė rūgštis, tačiau tirpsta vandenilio halogeninėje rūgštyje, pvz., druskos rūgštyje ir karštoje koncentruotoje sieros rūgštyje.

Chromo sluoksnis turi didelį kietumą, gerą atsparumą dilimui, stiprų atspindžio gebėjimą ir gerą atsparumą karščiui. Nėra akivaizdžių blizgesio ir kietumo pokyčių žemiau 500 laipsnių; Oksidacija ir spalvos pasikeitimas prasideda, kai temperatūra viršija 500 laipsnių; jis pradeda minkštėti, kai yra didesnis nei 700 laipsnių. Dėl puikių chromavimo sluoksnio savybių jis plačiai naudojamas kaip apsauginio-dekoratyvinio dengimo sistemos išorinis sluoksnis ir funkcinis dengimo sluoksnis. Chromavimas dažnai naudojamas virtuvės maišytuvų paviršiaus apdorojimui.

Vario dengimo sluoksnis yra rausvos spalvos ir minkštas, turi gerą plastiškumą, elektrinį laidumą ir šilumos laidumą, jį lengva poliruoti ir jį galima gauti tinkamai apdorojant cheminiu būdu, kad būtų gautos dekoratyvinės spalvos, tokios kaip bronza, vario žalia, juoda ir natūrali spalva. Vario dengimas ore lengvai praranda blizgesį, o reaguodamas su anglies dioksidu ar chloridu paviršiuje susidaro bazinės vario karbonato arba vario chlorido plėvelės sluoksnis. Kai jį veikia sulfidas, susidaro rudas arba juodas vario sulfidas. Todėl, kaip dekoratyvinį vario dengimo sluoksnį, ant paviršiaus reikia dengti organinį dengiamąjį sluoksnį. Kadangi vario danga yra lengvai oksiduojama, ji retai naudojama maišytuvuose.

Kadmis yra minkštas, sidabriškai baltas, blizgus metalas, kietesnis už alavą ir minkštesnis už cinką. Jis turi gerą plastiškumą, jį lengva kalti ir valcuoti. Kadmio cheminės savybės panašios į cinko, tačiau jis netirpsta šarminiame tirpale, tirpsta azoto rūgštyje ir amonio nitrate, o labai lėtai tirpsta praskiestoje sieros rūgštyje ir praskiestoje druskos rūgštyje. Kadmio garai ir tirpios kadmio druskos yra toksiški, todėl reikia griežtai užkirsti kelią taršai kadmiu. Kadangi kadmio tarša yra labai kenksminga ir brangi, kadmio dengimą dažniausiai pakeičia cinko arba lydinio dengimas.
Gamyboje dažniau naudojami kadmio dengimo tirpalai yra aminokarboksirūgšties kompleksinis dengimas kadmiu, rūgštinis sulfatas kadmiu ir cianido kadmio dengimas. Be to, yra padengimas pirofosfatu kadmiu, šarminiu trietanolamino kadmiu ir HEDP kadmiu.

Alavas yra sidabriškai baltos spalvos, jo atominis svoris yra 118,7, tankis 7,3 g/cm3, lydymosi temperatūra 231,89 laipsnio, o dvivalenčių ir keturių valentų atominis valentingumas, todėl elektrocheminiai ekvivalentai yra 2,12 g/A·h ir 1,107g/A·h atitinkamai. Alavas turi atsparumo korozijai, netoksiškumo, lengvo geležies litavimo, minkštumo ir gero lankstumo privalumus.
Skardos dengimas turi šias charakteristikas ir paskirtį:

(1) Didelis cheminis stabilumas;

(2) Pagal elektrocheminę seką alavo standartinis potencialas yra teigiamas lyginant su geležies potencialu, ir tai yra katodinė plieno danga. Jis gali veiksmingai apsaugoti pagrindą tik tada, kai dangoje nėra porų;

(3) alavas turi gerą laidumą ir yra lengvai lituojamas;

(4) Alavas kristalizuojasi ir pradeda mutuoti esant -130 laipsniui ir visiškai virsta kristaliniu alotropu -300 laipsniu, paprastai vadinamu „alavo maru“, tada jis visiškai prarado savo savybes. ;

(5) Kaip ir padengimas cinku ir kadmiu, alavas gali išaugti į ūsus esant aukštai temperatūrai, drėgmei ir uždaroms sąlygoms, kurios vadinamos ilgais plaukeliais;

(6) Po skardos padengimo jį galima pakartotinai ištirpinti karštame aliejuje, kurio temperatūra viršija 231,89 laipsnius, kad būtų gautas blizgus raštuotas alavo sluoksnis, kuris gali būti naudojamas kaip dekoratyvinė danga kasdieniams poreikiams tenkinti.

Cinkas lengvai tirpsta rūgštyse ir šarmuose, todėl vadinamas amfoteriniu metalu. Cinkas beveik nesikeičia sausame ore. Drėgname ore cinko paviršiuje susidarys bazinė cinko karbonato plėvelė. Sieros dioksido, vandenilio sulfido ir jūros atmosferoje cinkas yra silpnas atsparumas korozijai, ypač esant aukštai temperatūrai, aukštai drėgmei ir organinių rūgščių atmosferai, cinko danga yra labai lengva korozijai. Standartinis cinko elektrodo potencialas yra -0,76 V. Plieniniams pagrindams cinko danga yra anodinė danga. Jis daugiausia naudojamas siekiant užkirsti kelią plieno korozijai, o jo apsauginės savybės yra glaudžiai susijusios su dangos storiu.

Po pasyvavimo, dažymo ar padengimo šviesos apsauga, cinko danga gali žymiai pagerinti savo apsaugines ir dekoratyvines savybes. Tobulėjant cinkavimo technologijoms ir pritaikant didelio efektyvumo cinkavimo baliklius, cinkavimas tapo naudojamas apsaugine-dekoratyviniais tikslais dėl paprastos apsaugos.
Yra dviejų tipų cinkavimo tirpalai: dengimo cianidu tirpalai ir necianidiniai dengimo tirpalai. Dengimo cianidu tirpalai skirstomi į mikrocianido, mažai cianido, vidutinio cianido ir didelio cianido. Dengimo tirpalai be cianido apima šarminio cinko tirpalus, amonio druskos dengimo tirpalus, sulfatinius dengimo tirpalus ir amoniako neturinčius chlorido tirpalus. Cinko cianido tirpalai pasižymi geromis išlyginimo savybėmis, todėl gaunamos lygios ir švelnios dangos, ir jie gamyboje naudojami ilgą laiką. Tačiau dėl didelio cianido toksiškumo ir didelės aplinkos taršos buvo naudojami mažai cianido, mikrocianidiniai ir necianidiniai cinkavimo tirpalai.

1. Galvanizuotas nikelio sluoksnis yra labai stabilus ore. Kadangi metalinis nikelis turi stiprią pasyvavimo savybę, jis gali greitai suformuoti labai ploną pasyvavimo plėvelę ant paviršiaus, kuri gali atsispirti atmosferos korozijai, šarmams ir kai kurioms rūgštims.
2. Galvanizuoti nikelio kristalai yra itin smulkūs ir pasižymi puikiomis poliravimo savybėmis. Poliruota nikelio danga gali atrodyti kaip veidrodinis blizgus ir ilgą laiką gali išlaikyti blizgesį atmosferoje. Todėl apdailai dažnai naudojamas galvanizuotas sluoksnis.
3. Nikelio dangos kietumas yra gana didelis, todėl gali pagerinti gaminio paviršiaus atsparumą dilimui. Spausdinimo pramonėje nikeliavimas dažnai naudojamas švino paviršiaus kietumui pagerinti. Kadangi metalinis nikelis pasižymi dideliu cheminiu stabilumu, kai kurioje cheminėje įrangoje taip pat dažnai naudojama storesnė nikelio danga, kad būtų išvengta terpės korozijos. Nikeliavimas taip pat plačiai naudojamas atliekant funkcinius aspektus, pavyzdžiui, taisant susidėvėjusias ir korozijos pažeistas dalis ir naudojant šepečio dengimo technologiją vietiniam galvanizavimui. Elektroformavimo procesas naudojamas gaminant elektroformavimo plokštes, įrašymo formas ir kitas formas spausdinimo pramonėje. Storas nikelio sluoksnis turi gerą atsparumą dilimui ir gali būti naudojamas kaip dilimui atspari danga. Ypač pastaraisiais metais buvo sukurta kompozitinė galvanizacija, kuri gali nusodinti kompozitinę nikelio dangą su dilimui atspariomis dalelėmis, o jos kietumas ir atsparumas dilimui yra didesnis nei nikelio. Jei grafitas arba fluorintas grafitas naudojamas kaip dispersinės dalelės, gauta nikelio-grafito arba nikelio-fluorinto grafito kompozicinė danga turi gerą savaiminį tepimą. Jis gali būti naudojamas kaip tepimo danga. Juodasis nikeliavimas taip pat plačiai naudojamas kaip optinių instrumentų danga arba dekoratyvinė danga.
4. Nikeliavimas turi platų pritaikymo spektrą. Jis gali būti naudojamas kaip apsauginė dekoratyvinė plieno, cinko liejinių, aliuminio lydinių ir vario lydinių paviršiaus apsauginė danga, siekiant apsaugoti pagrindinę medžiagą nuo korozijos arba atlikti ryškų dekoratyvinį vaidmenį; taip pat dažnai naudojama kaip tarpinė kitų dangų danga, ant kurios padengiamas plonas chromo sluoksnis arba aukso imitacijos sluoksnis, kuris turi geresnį atsparumą korozijai ir gražesnę išvaizdą. Kalbant apie funkcines paskirtis, apie 1–3 mm storio nikelio danga specialiose pramonės šakose gali pasiekti remonto tikslą. Ypač plačiau naudojamas nuolatinio liejimo kristalizatoriuje, elektroninių komponentų paviršiaus formoje, lydinių liejimo formoje, sudėtingoje erdvėlaivių variklių dalių formoje ir mikroelektroninių komponentų gamyboje ir kt.

Galvanizuota aukso danga pasižymi dideliu atsparumu korozijai, geru laidumu, lengvu suvirinimu, atsparumu aukštai temperatūrai ir tam tikru atsparumu dilimui (pvz., kietu auksu, legiruotu su daugeliu kitų elementų). Jis pasižymi geromis apsaugos nuo spalvos savybėmis. Tuo pačiu metu aukso lydinio danga yra įvairių atspalvių, o sidabro padengimas gali užkirsti kelią spalvos pasikeitimui. Be to, danga pasižymi geru lankstumu ir lengvai poliruojama, todėl dažnai naudojama kaip dekoratyvinė danga, pavyzdžiui, papuošalams, laikrodžių detalėms ir meno kūriniams. Jis taip pat plačiai naudojamas galvanizuojant dalis, kurioms reikalingas ilgalaikis stabilus elektrinis parametras, pvz., tikslieji prietaisai, spausdintinės plokštės, integriniai grandynai, elektroninių vamzdžių apvalkalai ir elektriniai kontaktai. Tačiau dėl aukštos aukso kainos jo taikymui taikomi tam tikri apribojimai.

Sidabrinė danga apsaugo nuo korozijos ir padidina laidumą, atspindėjimą ir grožį. Jis plačiai naudojamas elektros prietaisų, prietaisų, skaitiklių ir apšvietimo prietaisų gamybos pramonėje. Pavyzdžiui, kai vario arba vario lydinio dalys yra padengtos sidabru, jas pirmiausia reikia nuriebalinti ir surūdyti, tada iš anksto padengti plonu sidabru arba panardinti į tirpalą, pagamintą iš gyvsidabrio chlorido ir pan., kad būtų galima apdoroti merserizaciją taip, kad ant dalių paviršiaus padengta gyvsidabrio plėvelė. Dalys naudojamos kaip katodai, o gryno sidabro plokštės kaip anodai, panardintos į kalio sidabro cianido elektrolitą, pagamintą iš sidabro nitrato ir kalio cianido, ir galvanizuotos. Sidabravimas be cianido taip pat naudojamas tokiose pramonės šakose kaip elektros prietaisai ir instrumentai. Galvaninio dengimo tirpale naudojamas tiosulfatas, sulfitas, tiocianatas, ferocianidas ir kt. Norint, kad sidabro danga nepakeistų spalvos, dažniausiai reikia atlikti po padengimo apdorojimą, daugiausia pašviesinimą, cheminį ir elektrocheminį pasyvavimą, tauriųjų metalų ar retųjų metalų padengimą, arba dengiančių sluoksnių dengimas.

Aukščiau pateikiami skirtumai tarp 8 pagrindinių galvanizavimo procesų. Dažniausiai naudojamas chromavimas, nikeliavimas ir auksavimasvirtuvės maišytuvai.