Galvanisch verzinken van metaal: technologie, apparatuur

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-02 14:00

Verzinken is een effectieve en goedkope, en daarom een gebruikelijke manier om ferrometalen te beschermen tegen corrosie. Meestal wordt het gebruikt bij de productie van hardware en bevestigingsmiddelen, evenals staalgaas.

Zinkcoatingmethoden

Anti-corrosie verzinken wordt op verschillende manieren uitgevoerd en de levensduur van de coating is afhankelijk van de dikte van de beschermlaag.

De methode van coaten hangt af van de vereiste eigenschappen, de grootte van het product, de voorwaarden voor de verdere werking ervan.

De eenvoudigste en technologisch meest geavanceerde, maar onvoldoende weerstand biedend aan mechanische belasting van de beschermende laag, is koudverzinken met behulp van primers, die grote hoeveelheden sterk verspreid zinkpoeder bevatten.

Qua het volume van de galvanisatieproductie neemt thermisch verzinken de tweede plaats in. De op deze manier verkregen coating is van hoge kwaliteit en duurzaam, maar onveilig voor het milieu, omdat een zinksmelt wordt gebruikt en er een grote hoeveelheid elektriciteit nodig is om de temperatuur ervan iets onder 500 ° C te houden, chemische methoden voor oppervlaktevoorbereiding.

Zeer vergelijkbaar met thermisch verzinken meertechnologische, maar minder productieve methode van thermische diffusie-afzetting van een beschermende laag. Het wordt gebruikt wanneer hoge eisen worden gesteld aan de dikte en het uiterlijk van de coating.

Een andere methode van verzinken is gasthermisch spuiten, dat wordt gebruikt om grote producten en constructies te beschermen die simpelweg niet in een bad kunnen worden geplaatst.

Gegalvaniseerd verzinken is verstoken van veel van de nadelen van andere coatingmethoden en heeft zijn positieve aspecten.

Voordelen van verzinken

Verzinken door elektrolyse is de meest gebruikelijke methode.

Het belangrijkste voordeel, waardoor galvanisch verzinken van metaal wordt gebruikt, is een hoge mate van bescherming van het oppervlak van het materiaal tegen corrosie. Een dunne laag zink verlengt de levensduur van producten meerdere malen en verlaagt daardoor de kosten van onderhoud en vervanging.

De coating is egaal, zonder strepen en druppels, en de vorm en grootte van het product blijft behouden. Je kunt het toepassen op objecten van elke, zelfs de meest complexe vorm.

Gladde en glanzende decoratieve coatings vereisen in de meeste gevallen geen extra bewerking.

Bovendien vereist het zinkcoatingproces zelf weinig kosten en zijn de galvaniseereenheden zeer productief.

Nadelen van verzinken

De methode om een beschermende coating aan te brengen door middel van elektrolyse is niet zonder nadelen.

Het grootste nadeel islage hechting van zink op metaal, waardoor het oppervlak van het product zorgvuldig moet worden gereinigd.

Het nadeel is ook de vorming van giftig afval tijdens het coatingproces, dat grondige reiniging vereist.

Het niet naleven van de regimes kan leiden tot waterstofvulling van het basismetaal, wat leidt tot de kwetsbaarheid van het product zelf en tot een schending van de kwaliteit van de coating.

Werkingsprincipe

Verzinken is gebaseerd op het principe van beschermend effect, dat wordt bepaald door het verschil in de elektrochemische potentialen van zink en ijzer. Omdat zink een lager elektrochemisch potentieel heeft, is de coating een opofferende bescherming voor ferrometalen. Dat wil zeggen, in een vochtige omgeving is hij het die elektrochemische corrosie ondergaat.

Wanneer ijzer wordt geoxideerd, worden oxiden gevormd die een groter volume hebben dan het oorspronkelijke metaal. De oxidefilm wordt los en geeft zuurstof door aan het nog niet-geoxideerde metaal. En op zink vormt de film tijdens oxidatie dun en dicht, het laat geen zuurstof diep in het metaal door, waardoor niet alleen de coating wordt beschermd, maar ook het onderliggende basismetaal.

Soorten verzinken

Galvanisch verzinken is een technologie die elektrolyse is, d.w.z. elektrochemische redoxprocessen in een elektrolyt onder invloed van een directe elektrische stroom.

Volgens de samenstelling van de elektrolyt is verzinken verdeeld in drie soorten: zuur, cyanide en alkalisch.

De meest gebruikte zinklaagmethode in licht zuurelektrolyten, vooral voor gietijzeren en stalen onderdelen met een complexe configuratie. Producten gemaakt van koolstof- en gelegeerd staal met dit type galvanisatie zijn minder onderhevig aan het optreden van waterstofbrosheid en het uiterlijk is uitstekend, met een prachtig decoratief effect in een breed scala aan kleuren.

Extra galvanisatiebescherming

Het beschermende effect van zinkcoatings hangt af van de dikte, die bij galvanisatie slechts 5 micron is, en de aard van het elektrolyt.

In sommige gevallen worden de beschermende eigenschappen van zinkcoatings verbeterd door passiveren, fosfateren of schilderen.

Passiveren (chromateren) - chemische behandeling van producten in oplossingen met chroomzuur of zijn zouten, waardoor chromaatfilms op het oppervlak worden gevormd. Dit proces verbetert niet zozeer de beschermende eigenschappen als wel de decoratieve, omdat hierdoor de glans van de coating wordt verbeterd en deze in verschillende kleuren kan worden geverfd.

Bij het fosfateren (behandeling in fosforzuurzouten) van verzinkte producten ontstaat er een fosfaatfilm op het oppervlak. Na het fosfateren kan er nog verf worden aangebracht.

Stappen van verzinken

In de productie bestaat verzinken uit verschillende technologische processen, die elk worden voltooid door wassen met water in een stromend bad of een borstelwasmethode.

Eerst worden de producten grondig ontdaan van roest, kalkaanslag, procesvet, koelvloeistofrestenvloeistoffen of verf en ontvet in alkalische oplossingen. Daarna vindt elektrolytische ontvetting plaats.

Daarna worden ze gebeitst in een waterige oplossing van zoutzuur, waarin het oppervlak uiteindelijk wordt gereinigd zonder de oppervlaktelaag te verstoren en wordt onthoofd - geactiveerd voordat de zinklaag wordt aangebracht. Alleen dan is het eigenlijke verzinken.

Daarna worden de producten, indien nodig, geklaard en ontdaan van de oxidefilm in een waterige oplossing van salpeterzuur, vervolgens gefosfateerd, gepassiveerd en gedroogd.

Bij het verzinken van diverse producten kunnen aanvullende bewerkingen worden uitgevoerd. Een strip wordt bijvoorbeeld afgewikkeld vóór het verzinken, de uiteinden worden gelast, rechtgetrokken en daarna geolied en opgewikkeld.

Apparatuur voor verzinken

Een verzinklijn is een specifieke opeenvolging van spoel- en technologische baden waarin een enkel- of meerlaagse zinklaag met de vereiste functionele eigenschappen wordt gecreëerd.

In overeenstemming met de productievolumes wordt apparatuur met verschillende mate van mechanisatie gebruikt. Bij grote ondernemingen zijn gemechaniseerde lijnen met automatische besturing geïnstalleerd. Er zijn lijnen met gedeeltelijke of volledige handmatige bediening, evenals minilijnen.

De verzinklijn bestaat uit meer dan alleen baden. Het omvat transportsystemen van verschillende ontwerpen, apparatuur voor afvalwaterbehandeling,hulpapparatuur, waaronder apparaten voor verzinken, verwarmingselementen, warmtewisselaars, kathode- en anodestaven.

Extra apparatuur omvat ventilatiesystemen, droogkamers en -kasten, koelapparatuur, filtereenheden, demi-waterproductieapparatuur, pompen.

Elektrolyten voor verzinken

Voor galvanisch verzinken worden, afhankelijk van het doel van het product, elektrolyten gebruikt, die in twee hoofdgroepen zijn onderverdeeld.

Elektrolyten, waarin zink de vorm heeft van enkelvoudige gehydrateerde ionen, worden enkelvoudig zuur genoemd. Dit zijn hydroboor-, sulfaat- en chlorideoplossingen.

Complex complexe zure en alkalische elektrolyten bevatten zink in complexe ionen met een positieve en negatieve lading. Dit zijn ammoniak, pyrofosfaat, cyanide en andere oplossingen.

Het type elektrolyt dat wordt gebruikt, bepa alt voornamelijk de afzettingssnelheid en vervolgens de kwaliteit van de zinkafzetting op het product (kathode).

Van complexe elektrolyten bezinkt zink op de kathode met hoge ionenverstrooiing. Naarmate de stroomdichtheid toeneemt, neemt de opbrengst aan metaal af en de opbrengst aan waterstof toe.

Daarom wordt het verzinken in complexe elektrolyten uitgevoerd met een lage stroomdichtheid en is de coating van zeer hoge kwaliteit, fijnkorrelig en uniform.

In licht zure eenvoudige elektrolyten vindt het verzinken, ook thuis, plaats met een hoge stroomdichtheid, met een hogere snelheid dan bij het gebruik van complexe oplossingen. Het uiterlijk van de producten is goed, maarde coating is niet van zeer hoge kwaliteit en is alleen geschikt voor producten met een vrij eenvoudige vorm.

Gegalvaniseerd verzinken

Technologisch proces van direct verzinken vindt plaats in een bad met elektrolyt. Producten gemaakt van ferrometaal worden erin neergelaten, waaraan een elektrische stroom (kathode) wordt geleverd via speciale elektroden, en puur zink in de vorm van ballen of platen die in speciale gaassecties (anode) zijn gelegd.

Tijdens een elektrochemische reactie, onder invloed van een elektrische stroom met een dichtheid van 1 tot 5 A/dm, lost zink op in de elektrolyt, waarna zijn ionen neerslaan op de kathode, waardoor een 4-25 micron dikke galvanische coating.

Het is met het gebruik van deze technologie dat bevestigingsmiddelen (bouten en moeren) worden verkregen met een uniforme en glanzende coating.

Geautomatiseerde verzinklijn

De moderne verzinklijn is een volledig geautomatiseerde lijn, die alle stadia van het coaten uitvoert, inclusief lassen en hoogwaardig ontvetten van producten voor verschillende doeleinden en configuraties.

De automatische lijn bestaat over het algemeen uit een reeks technologische galvaniseerbaden, modulaire gelijkrichters, een laad- / losstandaard, transportapparatuur, apparatuur voor afzuiging, watervoorziening en riolering, een metalen frame met een serviceladder.

Galvaniseerbaden kunnen worden gemaakt van roestvrij staal, met kunststof bekleed staal of rubber. Moderne baden, gelast uit plaatpolymeren, vervangen steeds vaker metalen containers. De keuze van het badmateriaal hangt af van de samenstelling en concentratie van de elektrolyt en de bedrijfstemperatuur.

Communicatie van watervoorziening en riolering, en in de meeste gevallen ventilatie bevinden zich onder de baden en zijn ook gemaakt van polypropyleen.

De afmetingen van de lijn worden bepaald door de productiviteit en de afmetingen van de galvaniseerbaden.

Galvanisch verzinken vindt plaats met de vorming van afvalwater met een hoge concentratie aan zware metaalionen. Daarom worden ze verdedigd, gefilterd, geneutraliseerd, chemische precipitatie, sorptie en andere processen worden gebruikt in containers gemaakt van technische polymeren.

Elektrolytisch verzinken thuis

Galvanisch verzinken, geproduceerd door eigen handen, begint met de selectie van materialen. De elektrolyt kan een oplossing zijn van zinkchloride en zoutzuur in gedestilleerd water. Dit is het zogenaamde soldeerzuur, dat thuis het meest wordt gebruikt. Ambachtslieden pekelen zink in accuzwavelzuur en krijgen elektrolyt ZnSO_{4, maar dit proces is gevaarlijk, omdat bij de reactie explosieve waterstof en warmte vrijkomen. Er mag in geen geval een neerslag van onopgeloste zoutkristallen in de elektrolyt aanwezig zijn.}

Puur zink kan worden gekocht bij een chemische winkel of radiomarkt, of kan worden verkregen uit zoute batterijen of lonten uit de Sovjet-Unie.

Galvanischhet bad kan een glazen of plastic container zijn. Hierin zijn standaards voor de anode en kathode geïnstalleerd. De anode is een zinken plaat waarop een "plus" is aangesloten vanaf de stroombron. Hoe groter de anode, hoe uniformer de coating zal zijn op de kathode, het product waarop de beschermende coating wordt aangebracht. Er kunnen meerdere anodes zijn, ze kunnen op dezelfde afstand rond de kathode worden geplaatst, zodat het oppervlak gelijkmatig en gelijktijdig van alle kanten wordt bedekt met zink. De "min" van de stroombron is verbonden met de kathode.

Zelfs wanneer het verzinken thuis wordt gedaan, omvat de technologie noodzakelijkerwijs een grondige reiniging en ontvetting van het onderdeel, evenals de activering ervan in een zure oplossing.

De stroombron is een auto-accu met een gloeilamp met laag vermogen of een andere verbruiker in het circuit zodat de stroom in het circuit lager is, of een voeding met een constante uitgangsspanning. Het belangrijkste is dat de elektrolyt niet snel kookt tijdens het verzinkproces.

Eigenlijk vindt verzinken plaats wanneer de anodes en kathode in de elektrolyt worden neergelaten en het elektrische circuit wordt gesloten. Hoe langer het proces duurt, hoe dikker de zinklaag op het product zit.

Met behulp van verzinken wordt de beschermende coating op producten nauwkeurig, uniform en glad, met een decoratief effect. Het wordt zowel in de industrie als thuis gebruikt, ondanks het feit dat afvalwaterzuivering van milieugevaarlijk afval vereist is.