Mis on galvaniseerimise protsess?

Mis on galvaniseerimise protsess?

Autor: Smart Water Tech Allen Huang 2024-09-27

Galvaniseerimine on protsess, mille käigus kaetakse teatud metallpindadele õhuke kiht teisi metalle või sulameid, kasutades elektrolüüsi põhimõtet. Katte koostise järgi võib galvaniseerimise protsessi jagada 8 kategooriasse: kroomimine, vase katmine, kaadmiumiga katmine, tinaga katmine, tsinkimine, nikeldamine, kullamine ja hõbedamine.

Järgmisena kirjeldatakse selles artiklis 8 peamise galvaniseerimisprotsessi põhimõtteid ja omadusi.

Kroom on hõbevalge metall, millel on kerge taevasinine toon. Sellel on tugevad passiveerimisomadused ja see passiveerub kiiresti atmosfääris, näidates väärismetalli omadusi, seega on rauddetailide kroomimine katoodplaat. Kroomikiht on atmosfääris väga stabiilne ja võib pikka aega säilitada oma sära. See on väga stabiilne söövitavates keskkondades, nagu leelis, lämmastikhape, sulfiid, karbonaat ja orgaaniline hape, kuid see lahustub vesinikhalogeniidhappes, nagu vesinikkloriidhape ja kuum kontsentreeritud väävelhape.

Kroomikihil on kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, tugev peegeldusvõime ja hea kuumakindlus. Läike ja kõvadus alla 500 kraadi ei muutu ilmselgelt; oksüdatsioon ja värvimuutus algavad siis, kui temperatuur ületab 500 kraadi; see hakkab pehmenema, kui see on üle 700 kraadi. Tänu kroomitud kattekihi suurepärastele omadustele kasutatakse seda laialdaselt kaitse-dekoratiivse kattesüsteemi väliskihi ja funktsionaalse kattekihina. Kroomikat kasutatakse sageli köögisegistite pinnatöötluses.

Vaskkatte kiht on roosa ja pehme, sellel on hea plastilisus, elektrijuhtivus ja soojusjuhtivus, seda on lihtne poleerida ja seda saab korraliku keemilise töötlemisega, et saada dekoratiivseid värve, nagu pronks, vaskroheline, must ja loomulik värv. Vaskplaat kaotab õhu käes kergesti oma läike ja süsinikdioksiidi või kloriidiga reageerides tekib pinnale aluselise vaskkarbonaadi või vaskkloriidkile kiht. Kui see puutub kokku sulfiidiga, moodustub pruun või must vasksulfiid. Seetõttu tuleb dekoratiivse vaskkattekihina pinnale kanda orgaaniline kattekiht. Kuna vaskplaati on lihtne oksüdeeruda, kasutatakse seda segistites harva.

Kaadmium on pehme hõbevalge läikiv metall, mis on kõvem kui tina ja pehmem kui tsink. Sellel on hea plastilisus ning seda on lihtne sepistada ja rullida. Kaadmiumi keemilised omadused on sarnased tsingi omadega, kuid see ei lahustu leeliselises lahuses, lahustub lämmastikhappes ja ammooniumnitraadis ning lahustub väga aeglaselt lahjendatud väävelhappes ja lahjendatud vesinikkloriidhappes. Kaadmiumiaur ja lahustuvad kaadmiumisoolad on mõlemad mürgised ja kaadmiumi saastamist tuleb rangelt vältida. Kuna kaadmiumireostus on väga kahjulik ja kallis, kasutatakse kaadmiumiga katte asemel tavaliselt tsinkimist või sulamit.
Tootmises sagedamini kasutatavad kaadmiumplaadistamise lahused on aminokarboksüülhappe komplekskaadmiumplaatimine, happesulfaadiga kaadmiumplaatimine ja tsüaniidkaadmiumplaatimine. Lisaks on kaadmiumpürofosfaat, leeliseline trietanoolamiin kaadmiumplaat ja HEDP kaadmiumplaat.

Tina välimus on hõbevalge, selle aatommass on 118,7, tihedus 7,3 g/cm3, sulamistemperatuur 231,89 kraadi ning kahe- ja neljavalentse aatomvalents, seega on elektrokeemilised ekvivalendid 2,12 g/A·h ja vastavalt 1,107g/A·h. Tina eelisteks on korrosioonikindlus, mittetoksilisus, lihtne raua jootmine, pehmus ja hea elastsus.
Tinaga katmisel on järgmised omadused ja kasutusalad:

(1) kõrge keemiline stabiilsus;

(2) Elektrokeemilises järjestuses on tina standardpotentsiaal raua omaga võrreldes positiivne ja see on terase katoodkate. See suudab aluspinda tõhusalt kaitsta ainult siis, kui kate on poorideta;

(3) Tina on hea juhtivusega ja seda on lihtne jootma;

(4) Tina kristalliseerub ja hakkab muteeruma -130 kraadi juures ning muutub täielikult kristalliliseks allotroopiks -300 kraadi juures, mida tavaliselt tuntakse kui "tinakatku", misjärel on tina oma omadused täielikult kaotanud. ;

(5) Sarnaselt tsinkimisele ja kaadmiumile võib ka tina kõrgel temperatuuril, niiskuses ja suletud tingimustes kasvada vurruks, mida nimetatakse pikkadeks karvadeks;

(6) Pärast tinatamist saab selle uuesti lahustada kuumas õlis temperatuuril üle 231,89 kraadi, et saada läikiv mustriga tinakiht, mida saab kasutada dekoratiivkattena igapäevasteks vajadusteks.

Tsink lahustub kergesti happes ja leelis, seetõttu nimetatakse seda amfoteerseks metalliks. Kuivas õhus tsink peaaegu ei muutu. Niiskes õhus moodustub tsingi pinnale aluseline tsinkkarbonaatkile. Vääveldioksiidis, vesiniksulfiidis ja merekeskkonnas on tsingil halb korrosioonikindlus, eriti kõrgel temperatuuril, kõrge niiskuse ja orgaanilise happega atmosfääris, on tsinkkate väga kergesti korrodeeruv. Tsingi elektroodi standardpotentsiaal on -0,76 V. Teraspindade puhul on tsinkkate anoodiline kate. Seda kasutatakse peamiselt terase korrosiooni vältimiseks ja selle kaitseomadused on tihedalt seotud katte paksusega.

Pärast passiveerimist, värvimist või valguskaitsega katmist võib tsinkkate oma kaitse- ja dekoratiivseid omadusi oluliselt parandada. Tsingimise tehnoloogia arendamise ja suure jõudlusega tsinkimise valgendite kasutuselevõtuga on tsinkimine jõudnud kaitse-dekoratiivsetesse rakendustesse lihtsal kaitseotstarbel.
Tsingimise lahendusi on kahte tüüpi: tsüaniidiga katmise lahused ja mittetsüaniidiga katmise lahendused. Tsüaniidiga katmise lahused jagunevad mikrotsüaniidisisaldusega, madala tsüaniidisisaldusega, keskmise tsüaniidisisaldusega ja kõrge tsüaniidisisaldusega lahusteks. Tsüaniidivabad plaadistuslahused hõlmavad leeliselise tsinkaadi katmise lahuseid, ammooniumsoola plaadistamise lahuseid, sulfaatkatte lahuseid ja ammoniaagivabasid kloriidiga katmise lahuseid. Tsüaniidtsinkimise lahendused on hea tasandusvõimega, mis annavad sileda ja õrna pinnakatte ning neid on tootmises kasutatud pikka aega. Tsüaniidi kõrge toksilisuse ja tõsise keskkonnareostuse tõttu on aga kasutatud madala tsüaniidisisaldusega, mikrotsüaniidisisaldusega ja mittetsüaniidi sisaldavaid tsinkimislahendusi.

1. Galvaniseeritud niklikiht on õhus väga stabiilne. Kuna metalli niklil on tugev passiveerimisvõime, võib see kiiresti moodustada pinnale väga õhukese passiveerimiskile, mis talub atmosfääri, leeliste ja mõnede hapete korrosiooni.
2. Galvaniseeritud nikli kristallid on väga peened ja neil on suurepärased poleerimisomadused. Poleeritud nikkelkate võib saada peeglitaolise läikiva välimuse ja säilitada oma läike atmosfääris pikka aega. Seetõttu kasutatakse galvaniseeritud kihti sageli kaunistamiseks.
3. Nikkelkatte kõvadus on suhteliselt kõrge, mis võib parandada toote pinna kulumiskindlust. Trükitööstuses kasutatakse plii pinna kõvaduse parandamiseks sageli nikeldamist. Kuna metalli niklil on kõrge keemiline stabiilsus, kasutavad mõned keemiaseadmed sageli ka paksemat niklit, et vältida keskkonna korrosiooni. Nikeldamist kasutatakse laialdaselt ka funktsionaalsetes aspektides, nagu kulunud ja korrodeerunud osade parandamine ning harjaga katmise tehnoloogia kasutamine lokaalseks galvaniseerimiseks. Elektroformeerimisprotsessi kasutatakse elektroformeerimisplaatide, plaadivormide ja muude trükitööstuses kasutatavate vormide valmistamiseks. Paks nikeldatud kiht on hea kulumiskindlusega ja seda saab kasutada kulumiskindla kattena. Eriti viimastel aastatel on välja töötatud komposiitgalvaaniline katmine, mille abil on võimalik sadestada kulumiskindlate osakestega komposiitnikkelkatet ning selle kõvadus ja kulumiskindlus on kõrgem kui nikeldamisel. Kui dispergeeritud osakestena kasutatakse grafiiti või fluoritud grafiiti, on saadud nikkel-grafiit või nikkel-fluoritud grafiitkomposiitkate hea isemäärimisega. Seda saab kasutada määrdekattena. Musta nikeldamist kasutatakse laialdaselt ka optiliste instrumentide katte- või dekoratiivkattena.
4. Nikeldamisel on lai valik rakendusi. Seda saab kasutada kaitsva dekoratiivkattena terase, tsingi survevalandite, alumiiniumisulamite ja vasesulamite pinnal, et kaitsta alusmaterjali korrosiooni eest või mängida eredat dekoratiivset rolli; seda kasutatakse sageli ka teiste kattekihtide vahekattena, millele on kaetud õhuke kroomikiht või kiht kullaimitatsiooni, millel on parem korrosioonikindlus ja ilusam välimus. Funktsionaalsete rakenduste osas võib eritööstuses kasutatavate osade umbes 1–3 mm paksune nikeldamine saavutada remondi eesmärgi. Seda kasutatakse laialdasemalt eelkõige pidevvalu kristallisaatoris, elektrooniliste komponentide pinnal olevas vormis, sulamite survevaluvormis, kosmosemootorite osade keerulises vormis ja mikroelektrooniliste komponentide valmistamisel jne.

Galvaniseeritud kullast kattel on tugev korrosioonikindlus, hea juhtivus, lihtne keevitamine, vastupidavus kõrgele temperatuurile ja teatud kulumiskindlus (näiteks paljude muude elementidega legeeritud kõva kuld). Sellel on hea värvimuutusvastane võime. Samal ajal on kullasulamist kattel erinevaid toone ja hõbeda kullaga katmine võib vältida värvimuutust. Lisaks on kate hea elastsusega ja seda on lihtne poleerida, mistõttu kasutatakse seda sageli dekoratiivkattena, näiteks ehete, kellaosade ja kunstiteoste jaoks. Seda kasutatakse laialdaselt ka galvaniseeritavates osades, mis nõuavad pikaajalist stabiilset elektriliste parameetrite jõudlust, nagu täppisriistad, trükiplaadid, integraallülitused, elektroonikatoru kestad ja elektrikontaktid. Kuid kulla kõrge hinna tõttu on selle rakendamisel teatud piirangud.

Hõbedamine hoiab ära korrosiooni ning suurendab juhtivust, peegelduvust ja ilu. Seda kasutatakse laialdaselt elektriseadmete, instrumentide, arvestite ja valgustusseadmete tootmises. Näiteks kui vasest või vasesulamist osad on hõbetatud, tuleb need kõigepealt rasvatustada ja roostetada, seejärel eelnevalt kaetud õhukese hõbedaga või kasta merserisatsiooni töötlemiseks elavhõbedakloriidist valmistatud lahusesse jne nii, et osade pinnale kaetakse elavhõbedakile. Osasid kasutatakse katoodidena ja puhast hõbeplaate anoodidena, kastetakse hõbenitraadist ja kaaliumtsüaniidist valmistatud kaalium-hõbetsüaniidi elektrolüüti ning kaetakse galvaaniliselt. Tsüaniidivaba hõbetamist kasutatakse ka sellistes tööstusharudes nagu elektriseadmed ja instrumendid. Galvaniseerimislahuses kasutatakse tiosulfaati, sulfitit, tiotsüanaati, ferrotsüaniidi jne. Hõbedamise värvimuutuse vältimiseks on tavaliselt vaja läbida kattejärgne töötlemine, peamiselt heledamaks muutmine, keemiline ja elektrokeemiline passiveerimine, väärismetallide või haruldaste metallide katmine, või kattekihtide katmine.

Ülaltoodud on erinevused 8 peamise galvaniseerimisprotsessi vahel. Tavaliselt kasutatakse kroomimist, nikeldamist ja kullatamistköögisegistid.