גלוון גלווני של מתכת: טכנולוגיה, ציוד

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

גלוון הוא דרך יעילה וזולה, ולכן דרך נפוצה להגן על מתכות ברזליות מפני קורוזיה. לרוב הוא משמש בייצור של חומרה ומחברים, כמו גם רשת פלדה.

שיטות ציפוי אבץ

הגלוון נגד קורוזיה מתבצע בדרכים שונות, וחיי השירות של הציפוי תלויים בעובי שכבת המגן.

שיטת הציפוי תלויה בתכונות הנדרשות שלו, בגודל המוצר, בתנאים להמשך פעולתו.

הפשוטה והמתקדמת ביותר מבחינה טכנולוגית, אך לא מספקת מספיק עמידות בפני מתח מכני של שכבת המגן, היא גלוון קר באמצעות פריימרים, המכילים כמויות גדולות של אבקת אבץ מפוזרת מאוד.

מבחינת היקף ייצור הגלוון, הגלוון בחום תופס את המקום השני. הציפוי המתקבל בדרך זו הוא איכותי ועמיד, אך לא בטוח מבחינה סביבתית, שכן נעשה שימוש בהמסה של אבץ, ונדרשת כמות גדולה של חשמל כדי לשמור על הטמפרטורה שלו קצת פחות מ-500 מעלות צלזיוס, שיטות כימיות להכנת פני השטח.

דומה מאוד לגלוון חם יותרשיטה טכנולוגית, אך פחות פרודוקטיבית של שקיעת דיפוזיה תרמית של שכבת הגנה. הוא משמש כאשר מונחות דרישות גבוהות לעובי ולמראה הציפוי.

שיטה נוספת לגלוון היא ריסוס גז-תרמי, המשמש להגנה על מוצרים ומבנים גדולים שפשוט לא ניתן להכניסם לאמבטיה.

גלוון מגולוון נטול הרבה מהחסרונות של שיטות ציפוי אחרות ויש לו היבטים חיוביים.

היתרונות של ציפוי אבץ

ציפוי אבץ באמצעות אלקטרוליזה היא השיטה הנפוצה ביותר.

היתרון העיקרי, שבגללו נעשה שימוש בגלוון גלווני של מתכת, הוא רמה גבוהה של הגנה על פני החומר מפני קורוזיה. שכבה דקה של אבץ מגדילה את חיי השירות של מוצרים פי כמה, ולכן מפחיתה את עלות התחזוקה וההחלפה שלהם.

הציפוי אחיד, ללא פסים וטיפות, והצורה והגודל של המוצר נשמרים. אתה יכול להחיל אותו על אובייקטים מכל צורה, אפילו הצורה המורכבת ביותר.

ציפויים דקורטיביים חלקים ומבריק אינם דורשים עיבוד נוסף ברוב המקרים.

בנוסף, תהליך ציפוי האבץ עצמו דורש מעט הוצאות, ויחידות הגלוון הינן פרודוקטיביות ביותר.

חסרונות של ציפוי אבץ

שיטת מריחת ציפוי מגן באמצעות אלקטרוליזה אינה חפה מחסרונות.

החיסרון העיקרי הואהידבקות נמוכה של אבץ למתכת, עקב כך יש לנקות בזהירות את פני המוצר.

החיסרון הוא גם היווצרות פסולת רעילה במהלך תהליך הציפוי, הדורשת ניקוי רציני.

אי עמידה במשטרים עלולה להוביל למילוי מימן של המתכת הבסיסית, מה שמוביל לשבירות המוצר עצמו ולפגיעה באיכות הציפוי.

עקרון הפעולה

הגלוון מבוסס על עקרון האפקט המגן, שנקבע על ידי ההבדל בפוטנציאל האלקטרוכימי של אבץ וברזל. מכיוון שלאבץ פוטנציאל אלקטרוכימי נמוך יותר, הציפוי שלו מהווה הגנה מקרבת למתכות ברזליות. כלומר, בסביבה לחה, הוא זה שעובר קורוזיה אלקטרוכימית.

כאשר ברזל מתחמצן, נוצרות תחמוצות בעלות נפח גדול יותר מהמתכת המקורית. סרט התחמוצת מתרופף ומעביר חמצן למתכת שעדיין לא מחומצנת. ועל אבץ, במהלך החמצון, הסרט נוצר דק וצפוף, הוא לא נותן חמצן עמוק לתוך המתכת, מגן לא רק על הציפוי, אלא גם על המתכת הבסיסית שמתחתיו.

סוגי ציפוי אבץ

גלוון גלווני היא טכנולוגיה שהיא אלקטרוליזה, כלומר תהליכי חיזור אלקטרוכימיים באלקטרוליט תחת פעולת זרם חשמלי ישיר.

לפי הרכב האלקטרוליט, ציפוי אבץ מתחלק לשלושה סוגים: חומצה, ציאניד ובסיסי.

שיטת ציפוי האבץ הנפוצה ביותר במעט חומציותאלקטרוליטים, במיוחד עבור חלקי ברזל יצוק ופלדה בעלי תצורה מורכבת. מוצרים העשויים מפלדות פחמן וסגסוגת עם גילוון מסוג זה פחות נתונים להופעת התפרקות מימן, והמראה מצוין, עם אפקט דקורטיבי נפלא במגוון רחב של צבעים.

הגנה נוספת לגלוון

השפעת ההגנה של ציפויי אבץ תלויה בעובי שלו, שהוא רק 5 מיקרון בציפוי אלקטרוני, ובאופי האלקטרוליט.

במקרים מסוימים, תכונות ההגנה של ציפוי אבץ משופרות על ידי פסיבציה, פוספטציה או צביעה.

פסיבציה (כרומטציה) - טיפול כימי במוצרים בתמיסות עם חומצה כרומית או מלחיה, כתוצאה מכך נוצרים סרטי כרומט על פני השטח. תהליך זה משפר לא כל כך את תכונות ההגנה מאשר את הדקורטיביות, מכיוון שכתוצאה מכך משפרים את ברק הציפוי, וניתן לצבוע אותו בצבעים שונים.

בעת פוספט (טיפול במלחי חומצה זרחתית) של מוצרים מגולוונים, נוצר סרט פוספט על פני השטח. לאחר פוספטציה, עדיין ניתן ליישם צבע.

שלבים של ציפוי אבץ

בייצור, הגלוון מורכב מכמה תהליכים טכנולוגיים, שכל אחד מהם מסתיים בשטיפה במים באמבט זורמים או בשיטת שטיפת מברשת.

ראשית, המוצרים מנוקים ביסודיות מחלודה, אבנית, שומן תהליך, שאריות נוזל קירורנוזלים או צבעים ומוסר שומנים בתמיסות אלקליות. לאחר מכן מתבצעת הסרת שומנים אלקטרוליטית.

לאחריו מוחמצים בתמיסה מימית של חומצה הידרוכלורית, בה מנקים לבסוף את המשטח מבלי להפריע לשכבת פני השטח ועורפים אותו - מפעילים אותו לפני מריחת ציפוי האבץ. רק אז מתבצע הגלוון בפועל.

לאחריו, במידת הצורך, מבררים את המוצרים ומנקים את שכבת התחמוצת בתמיסה מימית של חומצה חנקתית, ולאחר מכן פוספטים, פסיבים ומייבשים.

כאשר מגלוון מוצרים שונים, עשויות להתבצע פעולות נוספות. למשל, רצועה פורקים לפני הגלוון, מרותכים את הקצוות, מיישרים ולאחריה משמנים ומפותלים.

ציוד לציפוי אבץ

קו גלוון הוא רצף ספציפי של שטיפה ואמבטיות טכנולוגיות שבהן נוצר ציפוי אבץ חד או רב שכבתי בעל התכונות הפונקציונליות הנדרשות.

בהתאם להיקפי הייצור, נעשה שימוש בציוד בדרגות מיכון שונות. בארגונים גדולים מותקנים קווים ממוכנים עם בקרה אוטומטית. יש קווים עם שליטה ידנית חלקית או מלאה, כמו גם מיני-קווים.

קו הגלוון מורכב מיותר מסתם אמבטיות. הוא כולל מערכות הובלה במגוון עיצובים, ציוד לטיפול בשפכים,ציוד עזר הכולל מכשירים לגלוון, גופי חימום, מחליפי חום, מוטות קתודה ואנודה.

ציוד נוסף כולל מערכות אוורור, תאי ייבוש וארונות, ציוד קירור, יחידות סינון, ציוד לייצור חצי מים, משאבות.

אלקטרוליטים לציפוי אבץ

לגלוון גלווני, בהתאם לייעוד המוצר, משתמשים באלקטרוליטים המחולקים לשתי קבוצות עיקריות.

אלקטרוליטים, שבהם אבץ נמצא בצורה של יונים פשוטים המוזלים, נקראים חומציים פשוטים. אלו הן תמיסות הידרובוריות, סולפט וכלוריד.

אלקטרוליטים חומציים ואלקליים מורכבים מורכבים מכילים אבץ ביונים מורכבים בעלי מטען חיובי ושלילי. אלה הם אמוניה, פירופוספט, ציאניד ותמיסות אחרות.

סוג האלקטרוליט בשימוש קובע בעיקר את קצב השקיעה ולאחר מכן את איכות משקעי האבץ על המוצר (קתודה).

מן אלקטרוליטים מורכבים, אבץ מתיישב על הקתודה עם פיזור יונים גבוה. ככל שצפיפות הזרם עולה, תפוקת המתכת פוחתת ותפוקת המימן עולה.

לכן, ציפוי אבץ באלקטרוליטים מורכבים מתבצע בצפיפות זרם נמוכה, והציפוי איכותי מאוד, דק ואחיד.

באלקטרוליטים פשוטים מעט חומציים, הגלוון, כולל בבית, מתבצע בצפיפות זרם גבוהה, במהירות גבוהה יותר מאשר בעת שימוש בתמיסות מורכבות. המראה של המוצרים טוב, אבלהציפוי אינו באיכות גבוהה במיוחד ומתאים רק למוצרים בעלי צורה פשוטה למדי.

ציפוי אבץ מגולוון

תהליך טכנולוגי של גלוון ישיר מתרחש באמבטיה עם אלקטרוליט. מורידים לתוכו מוצרים העשויים ממתכת ברזל, אליהם מסופק זרם חשמלי (קתודה) באמצעות אלקטרודות מיוחדות, ואבץ טהור בצורת כדורים או לוחות המונחים בחתכי רשת מיוחדים (אנודה).

במהלך תגובה אלקטרוכימית, בהשפעת זרם חשמלי בצפיפות של 1 עד 5 A/dm, אבץ מתמוסס באלקטרוליט, ואז יונים שלו מתיישבים על הקתודה ויוצרים גלווני בעובי של 4-25 מיקרון ציפוי.

באמצעות טכנולוגיה זו מתקבלים מחברים (ברגים ואומים) עם ציפוי אחיד ומבריק.

קו גלוון אוטומטי

קו הגלוון המודרני הוא קו אוטומטי לחלוטין, המבצע את כל שלבי הציפוי, לרבות ריתוך והסרת שומנים איכותית של מוצרים למטרות ותצורות שונות.

הקו האוטומטי מורכב בדרך כלל מסט של אמבטיות ריפוי טכנולוגיות, מיישרים מודולריים, עמדת טעינה/פריקה, ציוד הובלה, ציוד לאוורור פליטה, אספקת מים ופינוי שפכים, מסגרת מתכת עם סולם שירות.

אמבטיות חיפוי אלקטרוניקה יכולות להיות עשויות מפלדת אל חלד, פלדה מרופדת פלסטיק או גומי.אמבטיות מודרניות, מרותכות מפולימרי גיליון, מחליפות יותר ויותר מיכלי מתכת. בחירת חומר האמבטיה תלויה בהרכב ובריכוז האלקטרוליט ובטמפרטורת הפעולה.

תקשורת של מערכות אספקת מים וביוב, וברוב המקרים אוורור ממוקמים מתחת לאמבטיות ועשויים גם הם מפוליפרופילן.

מידות הקו נקבעות לפי התפוקה שלו וממדי אמבטיות הציפוי.

גלוון גלווני מתרחש עם היווצרות שפכים עם ריכוז גבוה של יוני מתכות כבדות. לכן, הם מוגנים, מסוננים, מנוטרלים, משקעים כימיים, ספיגה ותהליכים אחרים משמשים במיכלים העשויים מפולימרים הנדסיים.

ציפוי אבץ אלקטרוליטי בבית

גלוון גלווני, המיוצר במו ידיו, מתחיל בבחירת החומרים. האלקטרוליט יכול להיות תמיסה של אבץ כלורי וחומצה הידרוכלורית במים מזוקקים. זוהי מה שנקרא חומצת הלחמה, המשמשת לרוב בבית. בעלי מלאכה מחמצים אבץ בחומצה גופרתית בסוללה ומקבלים אלקטרוליט ZnSO_{4, אבל תהליך זה מסוכן, כי מימן נפיץ וחום משתחררים במהלך התגובה. בשום מקרה אסור שיהיו משקעים של גבישי מלח לא מומסים באלקטרוליט.}

ניתן לקנות אבץ טהור בחנות כימיקלים או בשוק רדיו, או להשיג סוללות מלח או נתיכים מברית המועצות.

Galvanicהאמבטיה יכולה להיות מיכל זכוכית או פלסטיק. מותקנים בו מעמדים לאנודה ולקתודה. האנודה היא לוחית אבץ אליה מחובר "פלוס" ממקור החשמל. ככל שהאנודה גדולה יותר, כך הציפוי יהיה אחיד יותר על הקתודה, המוצר שעליו יונח ציפוי המגן. יכולות להיות מספר אנודות, ניתן למקם אותן מסביב לקתודה באותו מרחק כך שהשטח שלה מכוסה באבץ באופן שווה ובו-זמנית מכל הצדדים. ה"מינוס" של מקור הכוח מחובר לקתודה.

גם כאשר הגלוון נעשה בבית, הטכנולוגיה כוללת בהכרח ניקוי יסודי והסרת שומנים של החלק, כמו גם הפעלתו בתמיסת חומצה.

מקור הכוח הוא מצבר לרכב עם מנורת ליבון בהספק נמוך או צרכן אחר במעגל כך שהזרם במעגל נמוך יותר, או ספק כוח עם מתח מוצא קבוע. העיקר שלא תהיה הרתחה מהירה של האלקטרוליט בתהליך הגלוון.

למעשה, הגלוון מתרחש כאשר האנודות והקתודה מורידים אל האלקטרוליט והמעגל החשמלי נסגר. ככל שהתהליך אורך זמן רב יותר, שכבת האבץ עבה יותר על המוצר.

בעזרת הגלוון, ציפוי המגן על מוצרים הופך מדויק, אחיד וחלק, בעל אפקט דקורטיבי. הוא משמש הן בתעשייה והן בבית, למרות שנדרש טיפול בשפכים מפסולת מסוכנת לסביבה.