Cinkošana un tās pielietojums

Cinkošana - metode metālu uzklāšanai uz metāla un nemetāla izstrādājumu virsmas, izmantojot elektrolīze… Pēc šādas nogulsnēšanās produkta virsma iegūst lieliska izturība pret koroziju, skaistāks izskats (dekoratīvais pārklājums), reizēm — lielāka cietība, nodilumizturība.

Ja šajā gadījumā izstrādājumu klāj ļoti plāns (5 — 30 μm) metāla slānis, tikai retos gadījumos (virsmas sacietēšana) sasniedzot milimetra desmitdaļas, tad šāda veida procesu sauc par galvanisko pārklājumu.

Pašlaik galvanizācija tiek plaši izmantota (vara pārklāšana, niķelēšana, hromēšana, sudraba pārklājums, apzeltīšana, kadmija pārklājums, cinkošana, alvas pārklāšana, svina pārklājums).

Apzeltīšana, sudraba pārklājums, niķelēšana un hromēšana galvenokārt tiek izmantota dekoratīviem nolūkiem, vienlaikus šie pārklājumi palielina izturību pret koroziju.

Varš galvenokārt tiek izmantots kā starpslānis uz niķeļa vai hroma tērauda izstrādājumiem.Pārklājumu noturībai ļoti svarīga ir aizsargmetāla laba saķere ar izstrādājuma materiālu..Cikelis un hroms cieši pielīp pie tērauda, ​​tāpēc pēdējais vispirms tiek mīkstināts, bet pēc tam tiek uzklāts niķeļa vai hroma slānis. uz varu.

Tā kā hroma slānis dažos gadījumos neaizsargā pret koroziju, tiek izmantots arī trīsslāņu pārklājums (vara-niķeļa-hroms). Izstrādājumu pārklāšana ar niķeļa vai hroma slāni pasargā virsmu no oksidēšanās, uzkarsējot līdz 480 — 500°C. Cinka pārklājumu plaši izmanto aizsardzībai pret koroziju; dažos gadījumos viņi izmanto kadmija pārklājumu.

Hromēšana un niķeļa pārklājums tiek izmantots arī, lai uzlabotu virsmu nodilumizturību, piemēram, poligrāfijas nozarē pastāvošos stereotipus. Stereotipa pārklāšana ar niķeļa, hroma vai dzelzs slāni var palielināt tā kalpošanas laiku 10 vai vairāk reizes. Šādos gadījumos uzklātās plēves biezumam jābūt lielākam (30-50 mikroni vai vairāk).

Neaizstājams nosacījums uzklātā slāņa saķeres stiprībai ar parasto metālu ir tā virsmas tīrība. Tāpēc pirms elektrolīzes no izstrādājumiem rūpīgi tiek noņemtas mazākās netīrumu, oksīdu, tauku pēdas. Lai to izdarītu, tos parasti attauko karstos bāzes šķīdumos vai organiskos šķīdinātājos - petrolejā, benzīnā.

Lai noņemtu oksīdus un piemaisījumus, produkti tiek kodināti sērskābē vai sālsskābē, bet gludu virsmu iegūšanai - slīpējot un pulējot. Pēdējo darbību atkārto pēc uzklāšanas, ja dekoratīvu iemeslu dēļ nepieciešams iegūt spīdīgu virsmu, jo vannas istabas izstrādājumi parasti ir matēti.

Galvenā elektrolīta daļa ir uzklātā metāla sāļi.Turklāt, lai uzlabotu elektrolīta vadītspēju, tajā bieži tiek ievadītas skābes vai bāzes, kas padara elektrolītu skābu vai sārmainu. Apzeltīšanas un apsudrabošanas un dažkārt arī vara pārklājuma laikā elektrolītā tiek ievadīti cianīda savienojumi, kas nodrošina pārklājuma labāku saķeri ar parasto metālu.alauns.

Parasti galvanizācijas procesos izmanto šķīstošos anodus uz katoda uzliktu metāla sloksņu vai stieņu veidā..V Šajā gadījumā metāls tiek pārnests no anoda uz katodu. Tomēr anodi, kas izgatavoti no metāla vai sakausējuma, kas nešķīst noteiktā elektrolītā, tiek izmantoti arī, piemēram, hromēšanai, kas izgatavoti no svina vai svina-antimona sakausējuma.Šajā gadījumā metāls uz izstrādājumiem tiek atdalīts, jo elektrolītam sistemātiski jāpievieno elektrolīts un uzklātā metāla sāls.

Cinkošana tiek veikta vannās, kas izgatavotas no materiāla, kas ir ķīmiski izturīgs pret izmantoto elektrolītu. Lielie kubli ir izgatavoti no tērauda, ​​metināti, skābes šķīdumiem no iekšpuses izolēti ar gumiju, ebonītu, vinila plastmasu vai pārklāti ar skābes izturīgām un karstumizturīgām lakām.

Apstrādājamās detaļas parasti tiek montētas uz pakaramajiem vannā. Procesiem, kas notiek ar zemu strāvas blīvumu (0,01 - 0,1 A / cm2), tiek izmantotas stacionāras vannas ar fiksētiem katodiem.

Pie liela strāvas blīvuma (piemēram, hromējot) tiek izmantotas nepārtrauktas vannas, kur produkti pārklāšanas procesā pārvietojas no vienas vannas malas uz otru. Šādas vannas parasti ir aprīkotas ar ierīcēm elektrolīta sajaukšanai ar saspiestu gaisu un tā filtrēšanai.

Ar lielu jaudu tiek izmantotas automātiskās iekārtas, kas aprīkotas ar vairākām vannām, kurās tiek veikta ne tikai pašu izstrādājumu pārklāšana, bet arī to virsmas sagatavošana (attaukošana, kodināšana un skalošana). Šādās mašīnās izstrādājumi, pārvietojoties pa pakāpieniem horizontāli un vertikāli, secīgi iziet cauri visām vannām.

Galvanizācijā, tāpat kā visos elektrolītiskos procesos, tiek izmantota līdzstrāva, parasti zemspriegums (6 - 24 V). Process tiek regulēts, mainot strāvas blīvumu, pēdējā vērtība mainās atkarībā no procesa no simtdaļām un desmitdaļām A / dm2 zeltīšanā un sudrabā līdz desmitdaļām A / cm2 hromēšanā.

Palielinoties strāvas blīvumam, nogulsnētā metāla daudzums laika vienībā palielinās, bet, kad tas pārsniedz noteiktu vērtību (katram procesam savu), pārklājuma kvalitāte krasi pasliktinās. Cinkotās vannas darbina līdzstrāvas ģeneratori vai pusvadītāju pārveidotāji.

Lielākajai daļai galvanizācijas procesu strāvas efektivitāte ir salīdzinoši augsta (no 100 līdz 90%), vairākiem procesiem, piemēram, zeltīšanai un dažiem vara pārklājuma veidiem, strāvas efektivitāte samazinās līdz 70 - 60%. Tikai ar hromēšanu ir ļoti zems (12%), jo šajā procesā lielākā daļa patērētās elektroenerģijas tiek tērēta blakusreakcijām.

Pēdējos gados ir veikti eksperimenti par maiņstrāvas izmantošanu galvaniskajos procesos. Parasti maiņstrāvas komponents tiek uzklāts uz līdzstrāvas, un maiņstrāvas komponenta amplitūda ir aptuveni 2 reizes lielāka par līdzstrāvas vērtību.Maiņstrāvas izmantošana niķeļa, vara un cinka pārklājumu ražošanā var uzlabot to kvalitāti, jo īpaši samazināt uzklātā slāņa piesārņojumu ar piemaisījumiem.

Dažos gadījumos vara pārklājums ir iespējams, ja vannai tiek piegādāta strāva 50 Hz. Tas izskaidrojams ar daļēju maiņstrāvas iztaisnošanu ar elektroķīmisko elementu, kā rezultātā vannas strāvā parādās nemainīga sastāvdaļa.