Cinkanje in njegova uporaba
Galvanizacija - metoda nanašanja kovin na površino kovinskih in nekovinskih izdelkov z uporabo elektroliza… Po takem nanašanju pridobi površina izdelka velika odpornost proti koroziji, lepši videz (dekorativni premaz), včasih — večja trdota, odpornost proti obrabi.
Če je v tem primeru izdelek prekrit z zelo tanko (5-30 μm) plastjo kovine, ki le v redkih primerih (površinsko utrjevanje) doseže desetinke milimetra, se ta vrsta postopka imenuje galvanska prevleka.
Trenutno se galvanizacija pogosto uporablja (bakrenje, nikljanje, kromiranje, posrebrenje, pozlačenje, kadmijevo prevleko, cinkanje, kositranje, svinčenje).
Pozlačenje, posrebrenje, nikljanje in kromiranje se uporabljajo predvsem v dekorativne namene, hkrati pa ti premazi povečajo odpornost proti koroziji.
Baker se večinoma uporablja kot vmesni sloj na izdelkih iz jekla iz niklja ali kroma.Dober oprijem zaščitne kovine na material izdelka je zelo pomemben za obstojnost premazov. Cikel in krom se tesno oprimeta jekla, zato se slednje najprej zmehča, nato pa se nanese sloj niklja ali kroma. do bakra.
Ker kromirana plast v nekaterih primerih ne ščiti pred korozijo, se uporablja tudi troslojna prevleka (baker-nikelj-krom). Pokrivanje izdelkov s plastjo niklja ali kroma ščiti površino pred oksidacijo pri segrevanju na 480-500 ° C. Cinkov premaz se pogosto uporablja za zaščito pred korozijo; v nekaterih primerih se zatečejo k prevleki s kadmijem.
Kromiranje in nikljanje se uporablja tudi za izboljšanje odpornosti proti obrabi površin, kot so stereotipi v tiskarski industriji. Pokrivanje stereotipa s plastjo niklja, kroma ali železa lahko podaljša njegovo življenjsko dobo za 10 ali večkrat. V teh primerih mora biti debelina nanesenega filma večja (30-50 mikronov ali več).
Nenadomestljiv pogoj za trdnost oprijema nanesenega sloja na osnovno kovino je čistoča površine slednje. Zato pred elektrolizo iz izdelkov skrbno odstranimo najmanjše sledi umazanije, oksidov, maščob. Da bi to naredili, se običajno razmastijo v vročih raztopinah baz ali v organskih topilih - kerozinu, bencinu.
Za odstranitev oksidov in nečistoč se izdelki jedkajo v žveplovi ali klorovodikovi kislini, za pridobitev gladkih površin pa z brušenjem in poliranjem. Zadnji postopek se ponovi po nanosu, če je iz dekorativnih razlogov potrebno doseči sijočo površino, saj so kopalniški izdelki običajno mat.
Glavni del elektrolita so soli uporabljene kovine.Poleg tega se za izboljšanje prevodnosti elektrolita vanj pogosto vnesejo kisline ali baze, ki naredijo elektrolit kisel ali bazičen. Med pozlačevanjem in posrebrenjem, včasih tudi z bakrenjem, se v elektrolit vnesejo cianidne spojine, ki zagotavljajo boljši oprijem prevleke na osnovno kovino.alum.
Topne anode se praviloma uporabljajo v postopkih galvanizacije v obliki kovinskih trakov ali palic, ki se nanesejo na katodo. V tem primeru se kovina prenaša z anode na katodo. Uporabljajo pa se tudi anode iz kovine ali zlitine, ki so netopne v določenem elektrolitu, na primer pri kromiranju iz svinca ali zlitine svinca in antimona.V tem primeru se kovina na izdelkih loči zaradi elektrolit in sol uporabljene kovine je treba sistematično dodajati elektrolitu.
Cinkanje se izvaja v kopeli iz materiala, ki je kemično odporen na uporabljeni elektrolit. Velike kadi so izdelane iz jekla, varjene, za kislinske raztopine pa so od znotraj izolirane z gumo, ebonitom, vinilno plastiko ali prekrite s kislinsko in toplotno odpornimi laki.
Obdelovanci, ki jih je treba obdelati, so običajno nameščeni na obešalnikih v kopeli. Za procese, ki potekajo pri nizki gostoti toka (0,01 - 0,1 A / cm2), se uporabljajo stacionarne kopeli s fiksnimi katodami.
Pri visokih gostotah toka (npr. pri kromiranju) se uporabljajo neprekinjene kopeli, kjer se izdelki med postopkom nanašanja prevleke premikajo od enega roba kopeli do drugega. Takšne kopeli so običajno opremljene z napravami za mešanje elektrolita s stisnjenim zrakom in njegovo filtriranje.
Pri visoki zmogljivosti se uporabljajo avtomatski stroji, opremljeni s številnimi kopeli, v katerih se izvaja ne le premazovanje samih izdelkov, temveč tudi priprava njihove površine (razmaščevanje, jedkanje in izpiranje). V takih strojih izdelki, ki se premikajo po stopnicah vodoravno in navpično, zaporedno prehajajo skozi vse kadi.
Galvanizacija, kot pri vseh elektrolitskih postopkih, uporablja enosmerni tok, običajno nizke napetosti (6 - 24 V). Postopek uravnavamo s spreminjanjem gostote toka, vrednost slednjega se glede na proces spreminja od stotink in desetink A/dm2 pri pozlačevanju in srebru do desetink A/cm2 pri kromiranju.
S povečanjem gostote toka se poveča količina nanesene kovine na časovno enoto, ko pa preseže določeno vrednost (za vsak postopek svojo), se kakovost prevleke močno poslabša. Pocinkane kopeli napajajo generatorji enosmernega toka ali polprevodniški pretvorniki.
Pri večini postopkov galvanizacije je izkoristek toka razmeroma visok (od 100 do 90%), pri številnih postopkih, na primer pri pozlačevanju in nekaterih vrstah bakrenja, se izkoristek toka zmanjša na 70 - 60%. Samo pri kromiranju je zelo nizka (12 %), saj se pri tem procesu večina porabljene električne energije porabi za stranske reakcije.
V zadnjih letih so bili izvedeni poskusi uporabe izmeničnega toka v galvanskih procesih. Običajno je izmenična komponenta prekrita z enosmernim tokom, pri čemer je amplituda izmenične komponente približno 2-kratna vrednost enosmernega toka.Uporaba izmeničnega toka pri proizvodnji prevlek iz niklja, bakra in cinka lahko izboljša njihovo kakovost, zlasti zmanjša onesnaženje nanesene plasti z nečistočami.
V nekaterih primerih je bakrena prevleka možna, ko je kopel napajana s tokom 50 Hz. To je razloženo z delno rektifikacijo izmeničnega toka z elektrokemično celico, zaradi česar se v toku kopeli pojavi konstantna komponenta.