Kāds ir galvanizācijas process?

Kāds ir galvanizācijas process?

Autors Smart Water Tech Allen Huang 2024-09-27

Galvanizācija ir process, kurā uz noteiktām metāla virsmām tiek pārklāts plāns citu metālu vai sakausējumu slānis, izmantojot elektrolīzes principu. Saskaņā ar pārklājuma sastāvu galvanizācijas procesu var iedalīt 8 kategorijās: hromēšana, vara pārklāšana, kadmija pārklāšana, alvas pārklāšana, cinkošana, niķeļa pārklāšana, apzeltīšana un sudraba pārklājums.

Tālāk šajā rakstā tiks detalizēti aprakstīti 8 galveno galvanizācijas procesu principi un raksturlielumi.

Hroms ir sudrabaini balts metāls ar vieglu debeszilu nokrāsu. Tam ir spēcīgas pasivēšanas īpašības un tas ātri pasivējas atmosfērā, parādot dārgmetāla īpašības, tāpēc dzelzs detaļu hromēšana ir katoda pārklājums. Hroma slānis ir ļoti stabils atmosfērā un var saglabāt savu spīdumu ilgu laiku. Tas ir ļoti stabils korozīvā vidē, piemēram, sārmā, slāpekļskābē, sulfīdā, karbonātā un organiskā skābē, bet šķīst halogenskābē, piemēram, sālsskābē un karstā koncentrētā sērskābē.

Hroma slānim ir augsta cietība, laba nodilumizturība, spēcīga atstarošanas spēja un laba karstumizturība. Nav acīmredzamu spīduma un cietības izmaiņu zem 500 grādiem; oksidēšanās un krāsas maiņa sākas, kad temperatūra pārsniedz 500 grādus; tas sāk mīkstināt, kad tas ir lielāks par 700 grādiem. Pateicoties lieliskajām hromēšanas slāņa īpašībām, to plaši izmanto kā aizsargdekoratīvās pārklājuma sistēmas ārējo slāni un funkcionālo pārklājuma slāni. Hromēšana bieži tiek izmantota virtuves jaucējkrānu virsmas apstrādē.

Vara pārklājuma slānis ir rozā un mīksts, tam ir laba elastība, elektrovadītspēja un siltumvadītspēja, to ir viegli pulēt, un to var iegūt, pienācīgi apstrādājot ķīmiski, lai iegūtu tādas dekoratīvas krāsas kā bronza, vara zaļa, melna un dabiska krāsa. Vara pārklājums viegli zaudē savu spīdumu gaisā, un, reaģējot ar oglekļa dioksīdu vai hlorīdu, uz virsmas veidojas pamata vara karbonāta vai vara hlorīda plēves slānis. Kad tas tiek pakļauts sulfīda iedarbībai, veidojas brūns vai melns vara sulfīds. Tāpēc kā dekoratīvs vara pārklājuma slānis uz virsmas ir jāuzklāj organiskais pārklājošais slānis. Tā kā vara pārklājums ir viegli oksidējams, to reti izmanto jaucējkrānos.

Kadmijs ir mīksts, sudrabaini balts, spīdīgs metāls, kas ir cietāks par alvu un mīkstāks par cinku. Tam ir laba plastika, un to ir viegli kalt un velmēt. Kadmija ķīmiskās īpašības ir līdzīgas cinka ķīmiskajām īpašībām, taču tas nešķīst sārmainā šķīdumā, šķīst slāpekļskābē un amonija nitrātā un ļoti lēni šķīst atšķaidītā sērskābē un atšķaidītā sālsskābē. Gan kadmija tvaiki, gan šķīstošie kadmija sāļi ir toksiski, un ir stingri jānovērš kadmija piesārņojums. Tā kā kadmija piesārņojums ir ļoti kaitīgs un dārgs, kadmija pārklājuma vietā parasti izmanto cinkošanu vai sakausējumu pārklājumu.
Ražošanā biežāk izmantotie kadmija pārklājuma risinājumi ir aminokarbonskābes kompleksā kadmija pārklājums, skābes sulfāta kadmija pārklājums un cianīda kadmija pārklājums. Turklāt ir pirofosfāta kadmija pārklājums, sārmaina trietanolamīna kadmija pārklājums un HEDP kadmija pārklājums.

Alvai ir sudrabaini balts izskats, tās atomu svars ir 118,7, blīvums 7,3 g/cm3, kušanas temperatūra ir 231,89 grādi un divvērtīgā un četrvērtīgā atomu valence, tāpēc elektroķīmiskie ekvivalenti ir 2,12 g/A·h un attiecīgi 1,107 g/A·h. Alvas priekšrocības ir izturība pret koroziju, netoksiskums, viegla dzelzs lodēšana, maigums un laba elastība.
Alvas pārklājumam ir šādas īpašības un lietojumi:

(1) augsta ķīmiskā stabilitāte;

(2) Elektroķīmiskajā secībā alvas standarta potenciāls ir pozitīvs pret dzelzs potenciālu, un tas ir tērauda katoda pārklājums. Tas var efektīvi aizsargāt pamatni tikai tad, ja pārklājums ir bez porām;

(3) Alvai ir laba vadītspēja, un to ir viegli lodēt;

(4) Alva kristalizējas un sāk mutēt -130 pakāpē, un pilnībā pārveidosies par kristālisku allotropu -300 pakāpē, ko parasti sauc par "alvas mēri", kurā tā pilnībā zaudē savas īpašības. ;

(5) Tāpat kā cinka un kadmija pārklājums, alva augstā temperatūrā, mitrumā un slēgtos apstākļos var izaugt par ūsām, ko sauc par gariem matiem;

(6) Pēc alvas pārklāšanas to var atkārtoti izšķīdināt karstā eļļā virs 231,89 grādiem, lai iegūtu spīdīgu rakstainu alvas slāni, ko var izmantot kā dekoratīvu pārklājumu ikdienas vajadzībām.

Cinks viegli šķīst skābē un sārmā, tāpēc to sauc par amfotērisku metālu. Cinks sausā gaisā gandrīz nemainās. Mitrā gaisā uz cinka virsmas veidosies pamata cinka karbonāta plēve. Sēra dioksīda, sērūdeņraža un jūras atmosfērā cinkam ir vāja izturība pret koroziju, jo īpaši augstā temperatūrā, augsta mitruma un organiskās skābes atmosfērā, cinka pārklājums ir ļoti viegli korozējams. Cinka standarta elektrodu potenciāls ir -0,76 V. Tērauda pamatnēm cinka pārklājums ir anodisks pārklājums. To galvenokārt izmanto, lai novērstu tērauda koroziju, un tā aizsargspēja ir cieši saistīta ar pārklājuma biezumu.

Pēc pasivēšanas, krāsošanas vai pārklāšanas ar gaismas aizsargu, cinka pārklājums var ievērojami uzlabot tā aizsargājošās un dekoratīvās īpašības. Attīstoties cinkošanas tehnoloģijai un ieviešot augstas veiktspējas cinkošanas balinātājus, cinkošana ir kļuvusi par aizsargājošu un dekoratīvu lietojumu no vienkārša aizsardzības mērķa.
Ir divu veidu cinkošanas risinājumi: cianīda pārklājuma šķīdumi un ne-cianīda pārklājuma risinājumi. Cianīda pārklājuma šķīdumus iedala mikrocianīda, zema cianīda, vidēja cianīda un augsta cianīda šķīdumos. Cianīdu nesaturošie apšuvuma šķīdumi ietver sārmainā cinkāta pārklājuma šķīdumus, amonija sāls pārklājuma šķīdumus, sulfātu pārklājuma šķīdumus un amonjaku nesaturošus hlorīda pārklājuma šķīdumus. Cianīda cinkošanas risinājumiem ir laba izlīdzināšanas spēja, kas rada gludus un smalkus pārklājumus, un tie ir izmantoti ražošanā ilgu laiku. Tomēr cianīda augstās toksicitātes un nopietna vides piesārņojuma dēļ ir izmantoti cinka pārklājuma šķīdumi ar zemu cianīda saturu, mikrocianīdu un bez cianīda.

1. Galvanizētais niķeļa slānis ir ļoti stabils gaisā. Tā kā metāla niķelim ir spēcīga pasivēšanas spēja, tas var ātri izveidot ļoti plānu pasivācijas plēvi uz virsmas, kas var izturēt atmosfēras, sārmu un dažu skābju koroziju.
2. Galvanizētie niķeļa kristāli ir ļoti smalki un tiem ir lieliskas pulēšanas īpašības. Pulētais niķeļa pārklājums var iegūt spoguļam līdzīgu spīdumu un var saglabāt savu spīdumu ilgu laiku atmosfērā. Tāpēc apdarei bieži izmanto galvanizēto slāni.
3. Niķeļa pārklājuma cietība ir salīdzinoši augsta, kas var uzlabot izstrādājuma virsmas nodilumizturību. Poligrāfijas nozarē niķeļa pārklājumu bieži izmanto, lai uzlabotu svina virsmas cietību. Tā kā metāla niķelim ir augsta ķīmiskā stabilitāte, dažās ķīmiskajās iekārtās bieži tiek izmantots arī biezāks niķeļa pārklājums, lai novērstu vides koroziju. Niķelēšana tiek plaši izmantota arī funkcionālos aspektos, piemēram, nodilušo un koroziju zaudējušo detaļu remontā un lokālai galvanizācijai izmantojot otu pārklājuma tehnoloģiju. Elektroformēšanas procesu izmanto elektroformēšanas plākšņu, ierakstu veidņu un citu veidņu ražošanai poligrāfijas nozarē. Biezajam niķeļa pārklājuma slānim ir laba nodilumizturība, un to var izmantot kā nodilumizturīgu pārklājumu. Īpaši pēdējos gados ir izstrādāta kompozītmateriāla galvanizācija, kas var uzklāt kompozītmateriālu niķeļa pārklājumu ar nodilumizturīgām daļiņām, un tā cietība un nodilumizturība ir augstāka nekā niķeļa pārklājumam. Ja grafītu vai fluorētu grafītu izmanto kā dispersas daļiņas, iegūtajam niķeļa-grafīta vai niķeļa-fluorēta grafīta kompozītmateriāla pārklājumam ir laba pašeļļošanās. To var izmantot kā eļļošanas pārklājumu. Melnais niķeļa pārklājums tiek plaši izmantots arī kā pārklājums vai dekoratīvs pārklājums optiskajiem instrumentiem.
4. Niķeļa pārklājumam ir plašs pielietojumu klāsts. To var izmantot kā aizsargājošu dekoratīvu pārklājumu uz tērauda, ​​cinka spiedlējumu, alumīnija sakausējumu un vara sakausējumu virsmas, lai aizsargātu pamatmateriālu no korozijas vai spēlētu spilgtu dekoratīvu lomu; to bieži izmanto arī kā starppārklājumu citiem pārklājumiem, uz kuriem uzklāts plāns hroma slānis vai zelta imitācijas slānis, kam ir labāka izturība pret koroziju un skaistāks izskats. Kas attiecas uz funkcionāliem lietojumiem, niķeļa pārklājums, kura biezums ir aptuveni 1–3 mm uz detaļām īpašās nozarēs, var sasniegt remonta mērķi. Plašāk tiek izmantots nepārtrauktās liešanas kristalizatorā, veidnē uz elektronisko komponentu virsmas, sakausējumu liešanas veidnēs, kosmosa dzinēju detaļu sarežģītajā formā un mikroelektronisko komponentu ražošanā utt.

Galvanizētajam zelta pārklājumam ir spēcīga izturība pret koroziju, laba vadītspēja, viegla metināšana, izturība pret augstu temperatūru un noteikta nodilumizturība (piemēram, cietais zelts, kas leģēts ar daudziem citiem elementiem). Tam ir laba pretkrāsas spēja. Tajā pašā laikā zelta sakausējuma pārklājumam ir dažādi toņi, un sudraba apzeltījums var novērst krāsas maiņu. Turklāt pārklājumam ir laba elastība un tas ir viegli pulējams, tāpēc to bieži izmanto kā dekoratīvu pārklājumu, piemēram, rotaslietām, pulksteņu detaļām un mākslas darbiem. To plaši izmanto arī galvanizācijas daļās, kurām nepieciešama ilgstoša stabila elektrisko parametru veiktspēja, piemēram, precīzijas instrumenti, iespiedplates, integrālās shēmas, elektronisko cauruļu apvalki un elektriskie kontakti. Taču zelta augstās cenas dēļ uz tā pielietošanu attiecas noteikti ierobežojumi.

Sudraba pārklājums novērš koroziju un palielina vadītspēju, atstarošanas spēju un skaistumu. To plaši izmanto elektrisko ierīču, instrumentu, skaitītāju un apgaismes ierīču ražošanā. Piemēram, ja vara vai vara sakausējuma daļas ir sudrabotas, tās vispirms ir jāattauko un jāsarūsē, pēc tam iepriekš jāpārklāj ar plānu sudrabu vai jāiegremdē šķīdumā, kas izgatavots no dzīvsudraba hlorīda utt., merserizācijas apstrādei tā, lai uz detaļu virsmas ir pārklāta dzīvsudraba plēve. Detaļas tiek izmantotas kā katodi un tīra sudraba plāksnes kā anodi, iegremdētas kālija sudraba cianīda elektrolītā, kas izgatavots no sudraba nitrāta un kālija cianīda, un galvanizēts. Cianīdu nesaturošu sudraba pārklājumu izmanto arī tādās nozarēs kā elektroierīces un instrumenti. Galvanizācijas šķīdumā izmanto tiosulfātu, sulfītu, tiocianātu, ferocianīdu utt. Lai novērstu sudraba pārklājuma krāsas maiņu, parasti ir jāveic pēcpārklāšanas apstrāde, galvenokārt balināšana, ķīmiskā un elektroķīmiskā pasivācija, dārgmetālu vai reto metālu pārklāšana, vai pārklājošo slāņu pārklājums.

Iepriekš minētās ir atšķirības starp 8 galvenajiem galvanizācijas procesiem. Parasti tiek izmantota hromēšana, niķelēšana un apzeltīšanavirtuves jaucējkrāni.