Proces galvanizace kovu, jeho účel: popis a vlastnosti, fotografie.

Galvanické zinkování je jedním z nejběžnějších, účinných a relativně levných způsobů protikorozní ochrany ocelových a litinových kovových konstrukcí, strojních součástí, technologického nábytku, bytového zařízení a dalších kovových výrobků pro domácnost a průmysl. Galvanické pokovování ocelových výrobků zajišťuje nejen antikorozní ochranu, ale také atraktivnější vzhled.

Obsah:

• Druhy zinkování
• Technologie galvanizace
• Kroky povlakování
• Сферы применения
• Výhody galvanického zinkování

Druhy zinkování

V moderní průmyslové výrobě existuje několik běžných metod potahování kovových výrobků zinkem, aby byly chráněny před korozí.

• Galvanizace – kovový výrobek je připojen k zápornému pólu (katodě) a umístěn do lázně s elektrolytem a molekuly zinku jsou přenášeny z kladné anody na kovový výrobek.
• Povlak za studena se provádí díky elektrochemické přitažlivosti molekul zinku k povrchu kovového výrobku.
• Horký – výrobek se ponoří do lázně ze zinkové taveniny. V podstatě jednoduchá, ale energeticky velmi náročná metoda.
• Plynotermální – tavenina zinku zahřátá do kapalného stavu je rozstřikována do proudu plynu. Nejsložitější metoda a používá se pouze pro pokrytí velkých kovových konstrukcí.
• Tepelná difúze – vrstva zinku proniká hluboko do povrchu kovového výrobku a vytváří slitinu železo-zinek.

Na základě kombinace výhod a nevýhod všech uvedených technologií se galvanické pokovování zinkem nejvíce rozšířilo díky kombinaci relativně nízké ceny procesu a jeho relativní jednoduchosti.

Galvanické pokovování je několikanásobně levnější než metoda za tepla a nevyžaduje tak drahé zařízení na tavení kovů a vysokou spotřebu energie. Navíc jednoduchost samotného procesu nevyžaduje vysoce kvalifikovaný personál. Nanesená vrstva o tloušťce až 40 mikronů je přitom dosti odolná vůči mechanickým a korozním vlivům. Poskytuje spolehlivou ochranu proti korozi a má poměrně atraktivní vzhled bez prohýbání nebo jiných vad.

Podstata galvanického zinkování kovu

Technologie spočívá v ukládání kladně nabitých atomů zinku na záporně nabitý kovový produkt pod vlivem konstantního elektrického proudu v elektrolytu. Aby se povlaku dodaly určité vlastnosti, používají se v elektrolytickém roztoku různé přísady.

Pro zlepšení estetických, antikorozních a mechanických pevnostních charakteristik po galvanickém zinkování se galvanické zinkování dodatečně upravuje sloučeninami na bázi fosfátů nebo kadmia.

Kroky povlakování

1. Čištění a odmašťování obrobku pomocí kovových kartáčů, zásad a rozpouštědel. Odstraňte stopy koroze, laky, barvy, mastnotu a další konzervační materiály.
2. Elektrolytické odstranění oleje a mastnoty.
3. Moření a moření v roztoku kyseliny chlorovodíkové za účelem úplného odstranění všech druhů vodního kamene a stop rzi.
4. Bezprostřední fáze galvanického zinkování v elektrolytické lázni.
5. Odstranění oxidového filmu z pozinkovaného povrchu kyselinou dusičnou.
6. Fosfátování, pokud je nutné zvýšit odolnost proti opotřebení a tvrdost galvanizovaných kovových výrobků.
7. Pasivace (v případě potřeby) je dodatečná ochrana vytvořené zinkové vrstvy elektrolytickým chromátováním.

Po každé fázi se obrobek umyje a vysuší. Galvanické zinkování kovu je ukončeno důkladným vysušením.

V sériovém měřítku dochází k pozinkování dílů a konstrukcí postupným ponořováním do acidobazických, vodních a galvanických lázní. Obrobky jsou připevněny k hákům zajištěným válečky k nosníku. Celý proces zinkování je zakončen pečlivou kontrolou kvality s povinným měřením výsledné galvanizační vrstvy a posouzením její celistvosti. Kontrolují nejen absenci mezer, ale také rovnoměrnost nanášení nátěru.

Jaké mohou být závady?

Kvalita galvanizace je ovlivněna několika faktory:

• špatná příprava obrobku;
• odchylky od technologického postupu;
• nekvalitní elektrolyt;
• vlastnosti tvaru a rozměrů kovové konstrukce;
• nesprávné umístění obrobku v galvanické lázni

Alespoň jeden z uvedených faktorů může při galvanickém zinkování vést k nepřijatelným vadám.

• Důlková místa – přesné mezery nebo rýhy. Důvodem může být kontaminace elektrolytu hydroxidem nebo jinými organickými látkami. K tomu může také dojít, pokud je cirkulace roztoku špatná.
• Nízký stupeň adheze (adheze) zinkové vrstvy k základnímu kovu. Může to být způsobeno porušením technologie čištění, moření a odmašťování nebo přítomností jiných kovových solí a nečistot v roztoku.
• Odlišný typ struktury galvanizovaných kovových výrobků je pozorován v důsledku porušení technologie přípravy elektrolytu nebo v důsledku akumulace velkého množství solí železa.
• Drsnost galvanizace ukazuje na mechanické znečištění elektrolytického roztoku nebo nedostatek nabitých atomů zinku v kombinaci se zvýšenou hustotou elektrického proudu.
• Křehkost vrstvy je pozorována, když je hustota elektrického proudu nadměrná nebo v přítomnosti silné kontaminace roztoku organickou hmotou.
• Hnědý odstín pozinkovaného výrobku ukazuje na nízkou proudovou hustotu nebo na přítomnost kontaminace elektrolytu organickými látkami.

Druhy elektrolytů

Elektrolytické řešení je důležitým faktorem pro zajištění požadovaných vlastností zinkování. V tomto případě je důležité dodržet nejen správné složení, ale i teplotu, neboť v kombinaci se správnými proudovými výkonovými parametry to má přímý vliv na ukládání atomů zinku na kovové konstrukce.

Standardní galvanické zinkování kovů zahrnuje použití tří hlavních typů elektrolytů.

• Kyselé – roztoky chloridu, síranu nebo fluoridu boritého.
• Zásadité (kyanid a zinečnan) se připravují z kyanidu sodného a zinečnatého rozpuštěného v hydroxidu sodném.
• Slabě alkalické (amonné) složení je roztok oxidu zinečnatého v kombinaci se síranem nebo chloridem amonným.

Сферы применения

Metoda galvanického pokovování zinkem se používá ke spolehlivé ochraně kovu před korozí téměř ve všech odvětvích průmyslové výroby kovových výrobků, válcovaných výrobků a stavebních konstrukcí:

• části strojů, obráběcích strojů a jiných výrobních zařízení;
• pracovní části zemědělské a silniční stavební techniky;
• instalatérské a jiné nástroje;
• kování a jakékoli jiné typy upevnění;
• domácí a zemědělské vybavení;
• kovový nábytek pro laboratoře, potravinářské a lékařské instituce;
• podpěry a piloty z černé oceli;
• výrobky z litiny pro různé účely;
• budování kovových konstrukcí včetně oplocení;
• plechy a další standardní sortiment výrobků ze železných kovů.

Výhody a vlastnosti galvanického zinkování

Kromě spolehlivého antikorozního povlaku umožňuje galvanické zinkování dodat kovovým výrobkům určité dekorativní vlastnosti díky rovnoměrnému rozložení zinkové vrstvy bez ohledu na její reliéf, tvar a velikost výrobku. Během procesu zinkování může mít hotový pozinkovaný výrobek v případě potřeby určitý odstín, včetně duhového zlata, duhy, modré atd.

Navzdory skutečnosti, že zinkování by nemělo být v přímém kontaktu s vodou, kovové konstrukce potažené zinkovou vrstvou lze bezpečně používat venku v téměř jakémkoli klimatickém pásmu.

Malá, ale dostatečná tloušťka povlaku nemění maximální přípustné geometrické rozměry dílu, ale zároveň poskytuje potřebnou ochranu proti korozi. Oproti horké metodě jde o významnou výhodu, důležitou pro strojírenství.

Relativně nízká cena procesu galvanického pokovování zinkovou antikorozní vrstvou v kombinaci s jeho dostatečnou kvalitou je jednou z nejdůležitějších výhod této technologie, která se stala nejrozšířenější v moderním průmyslu.

K ochraně kovových konstrukcí před oxidací, poškozením a dalšími negativními vlivy prostředí se používá povrchová galvanizace. Při tomto postupu se na kov nanáší galvanický zinek. Podstatou technologie je, že obrobek je podroben elektrolytickému procesu: pod vlivem elektrického proudu se na povrchu kovu ukládají ionty zinku v roztoku, což vytváří spolehlivou ochranu produktu.

Proč galvanizovat?

Zinek vytváří bariérový povlak, který zabraňuje vlhkosti a kyslíku dostat se na kovový povrch – dva hlavní faktory, které způsobují korozi. Zinek se navíc vyznačuje anodickými vlastnostmi – pozinkované kovové konstrukce mají vysokou elektrickou vodivost. Tato vlastnost umožňuje použití výrobků v elektrotechnice nebo elektronických systémech.

V jakých oblastech se galvanizace používá:

• Stavba. Používá se k ochraně stavebních materiálů před vlivy prostředí. Často se zinkový povlak aplikuje na kovové střešní krytiny, okapy, oplocení a nosné konstrukce;
• Nástroje a spotřební materiál. Svorky, šrouby, matice, hřebíky a kovové spojovací prvky jsou vyrobeny ze zinku;
• Potravinářský průmysl. Používá se k vytvoření bezpečných a hygienických povrchů na obalech a zařízeních, která přicházejí do styku s potravinami;
• Medicína. Často se používá k potahování lékařských nástrojů nebo implantátů k prevenci infekce lidí a ochraně zařízení;
• Architektura a design. Vytváří esteticky atraktivní povrchy na kovových prvcích budov a konstrukcí;
• Elektrotechnický průmysl. Používá se k ochraně elektrických kontaktů a součástí před korozí a vysokými teplotami.

Pozinkované kovové konstrukce se používají ve všech zpracovatelských odvětvích včetně stavebnictví, elektrotechniky, elektroniky a lékařství. Ochranný nátěr zvyšuje životnost výrobků a také vytváří estetičtější vzhled jejich povrchu.

Metody galvanizace

Je obvyklé rozlišovat 2 hlavní metody: žárové a studené zinkování. Liší se principem povlaku a charakteristikou výsledné vrstvy. Žárové zinkování poskytuje odolnější povlak, který poskytuje lepší ochranu proti korozi. Studené zinkování se vyznačuje snadnou technologií a hospodárností.

Žárově pozinkováno

Žárové zinkování zahrnuje ponoření kovové části do roztaveného zinku, který reaguje s kovem a vytváří silnou vazbu.

Jak se to provádí:

• Příprava povrchu. Obrobek je podroben mechanickému a chemickému čištění – je odstraněna rez, nečistoty a mastnota. Poté se ošetří tavidlem pro zlepšení přilnavosti zinkové vrstvy;
• Ponoření. Optimální technologie pro žárové zinkování kovu zahrnuje udržování produktu v lázni taveniny po dobu 3-10 minut. Je důležité si uvědomit, že během procesu zinkování se může na povrchu taveniny v lázni vytvořit vrstva strusky. Před zvednutím výrobku se struska opatrně odstraní pomocí speciální škrabky.
• Reakce. Když je obrobek spuštěn do lázně horkého zinku, dojde k chemické reakci, která vede k vytvoření vrstev intermetalické sloučeniny zinek-železo;
• Chlazení. Obrobek se vyjme z lázně a ochladí. Zinkový povlak začíná oxidovat a mění se na oxid zinečnatý. Tento oxid reaguje s oxidem uhličitým ze vzduchu a vytváří vrstvu uhličitanu zinečnatého, který dále chrání produkt před korozí.

Žárové zinkování je použitelné pro výrobky libovolné velikosti a konfigurace – části ocelových konstrukcí, trubky a plechy. Jednou z výhod žárového zinkování je, že vrstva zinku je rovnoměrnější a odolnější ve srovnání se studenou metodou.

Za studena pozinkováno

Provádí se nanesením tenké vrstvy zinku na povrch výrobku. Proces zahrnuje použití speciálních galvanizačních směsí, které se nanášejí na kovový povrch pomocí štětce, válečku nebo malířské pistole.

Jak se to provádí:

• Příprava povrchu. Nečistoty, rez, olej a oxidy jsou odstraněny. Kovový povrch se čistí od oxidů a jiných nečistot pomocí alkalické nebo kyselé lázně. Tento proces pomáhá zajistit dobrou přilnavost zinkového povlaku;
• Aplikace zinkového povlaku. Pro povrchovou úpravu se používá pracovní kompozice, která zahrnuje barvu obsahující zinek a zinek s přídavkem polymerů různého původu. Podle požadavků mezistátních norem musí být obsah zinku v pracovním složení nejméně 95%;
• Sušení Po nanesení vrstvy zinku se obrobek vysuší. Studený zinkový povlak tvrdne přirozeně bez dodatečného chlazení.

Vrstva zinku získaná procesem studeného zinkování je tenčí ve srovnání s metodou žárového zinkování. Nespornou výhodou metody je však její technologická jednoduchost: nanášení povlaku nevyžaduje použití složitého aparátu a drahých nástrojů. Studené zinkování se také používá k ochraně malých dílů – pouzder matic, matic, šroubů a dalších podobných předmětů.

Jakou metodu byste měli zvolit?

Volba mezi studeným nebo horkým zinkováním musí brát v úvahu mnoho faktorů, které ovlivňují efektivitu a vhodnost pro konkrétní projekt. Tabulka uvádí obecné aspekty, které je třeba vzít v úvahu při výběru technologie:

V konečném důsledku bude optimální volba metody galvanizace záviset na pečlivém zvážení všech zmíněných faktorů a vhodnosti pro konkrétní požadavky projektu. V tomto případě by bylo nejlepším řešením vyhledat odbornou radu – specialisté Plazma-SPB vám pomohou učinit nejlepší rozhodnutí s ohledem na jedinečné vlastnosti konkrétního projektu. Individuální přístup a doporučení odborníků vám pomohou učinit informované rozhodnutí splňující všechny potřebné parametry.