• ReklamaA1 - silpol v2

Szukaj

    ReklamaB1 - EcoLine 04.2021-05.2024 Bogumiła

    Galwanotechnika

    Wydanie nr: 2(112)/2018

    Artykuły branżowe

    Galwanotechnika

    ponad rok temu  09.05.2018, ~ Administrator,   Czas czytania 9 minut

    Różnice w tworzeniu warstwy konwersyjnej spowodowane nieefektywnym mieszaniem.

    Różnice w tworzeniu warstwy konwersyjnej spowodowane nieefektywnym mieszaniem.

    Strona 2 z 4

    Właściwości ochronne

    W zależności od grubości i rodzaju wbudowanych kationów metali można uzyskać warstwę bezbarwną, niebieską, opalizującą (ze wzrostem grubości powłoki) lub czarną (czarne tlenki metali, porowata powierzchnia, silne pochłanianie światła). Dla uzyskania odporności korozyjnej znaczenie ma nie tylko grubość powłoki, ale i stopień spękania. Niebieska powłoka konwersyjna (rys. 3a) o grubości 50-100 nm i strukturze zwartej i mniej spękanej powierzchni może dawać odporność korozyjną charakterystyczną dla pasywacji opalizującej o grubości 250-400 nm (rys. 3b). Norma ISO 19598 [3] podaje minimalne odporności korozyjne powłok konwersyjnych. W praktyce odporności te są z łatwością osiągane, a nawet przekraczane (rys. 4).
    Dla powłok bezbarwnych (bezbarwne do niebieskawych) wymagana odporność korozyjna do białej korozji (oznaczanie wg ISO 9227) zgodnie z ISO 19598 w układzie bębnowym wynosi 120 h, a zawieszkowym 192 h, dla powłok opalizujących 120 h (bęben) oraz 192 h (zawieszka). Przy minimalnej grubości powłoki cynk-nikiel ≥8 lub ≥12 µm osiągana odporność do korozji podłoża >720 h (ISO 9227), co spełnia wymagania ISO 19598. Aby spełnić wymagania odpornościowe do białej korozji dla czarnej powłoki konwersyjnej, konieczne jest zastosowanie uszczelniacza (rys. 5). 

    Wymagana odporność korozyjna powłok cynk-nikiel z czarną warstwą konwersyjną z dodatkowym uszczelniaczem wynosi 168 h w aplikacji bębnowej i 240 h w aplikacji zawieszkowej (bez białej korozji, zgodnie z ISO 9227). Wymagana odporność korozyjna powłok cynk-nikiel z opalizującą warstwą konwersyjną wynosi 168 h w aplikacji bębnowej i 360 h w aplikacji zawieszkowej. 

    Aspekty ekologiczny i ekonomiczny

    Niektóre składniki wchodzące w skład obecnie stosowanych pasywacji budzą wątpliwości w aspekcie ekologicznym. Kwas borowy czy kobalt w wielu krajach są zakazane. Obawy wzbudzają także fluorki, które sprawiają kłopoty w oczyszczaniu ścieków. Od kilku lat dostępne są zamienniki procesów niezawierające ww. substancji, a charakteryzujące się porównywalną lub nawet lepszą odpornością korozyjną (rys. 6).

    Nowoczesne pasywacje w porównaniu z pierwszymi generacjami procesów zawierają w swoim składzie zdecydowanie niższe stężenia chromu (III), pracują w niższych temperaturach i wyższych wartościach pH (tabela 1).
    Przy obróbce elementów utwardzanych (np. śrub wysokiej klasy wytrzymałości 10.9) konieczne jest odwodorowanie przez wygrzewanie. W zdecydowanej większości przypadków proces ten prowadzony jest poza linią galwaniczną. Elementy pokryte powłoką cynk-nikiel muszą być wysuszone, wygrzane i ponownie wprowadzone na linię galwaniczną celem dalszej obróbki. Aby skrócić ten proces możliwe jest zastosowanie pasywacji odpornych na wygrzewanie. Uzyskane warstwy konwersyjne nie odbarwiają się po procesie wygrzewania i nie tracą odporności korozyjnej (rys. 7,  8). Dzięki temu możliwe jest odwodorowanie po kompletnym procesie galwanicznym.

    GALERIA ZDJĘĆ

    Rys. 1. Wartość pH wzrasta na powierzchni metalu, tworzenie struktury polimerowej tlenku chromu (III). [1]
    Rys. 2. Tworzenie warstwy konwersyjnej, opis schematyczny: a) kwaśny atak na powierzchnię cynkowo-niklową zgodnie z równ. 1, rozpuszczanie cynku i niklu oraz wydzielanie wodoru, b) wzrost wartości pH na powierzchni cynku-niklu wskutek zmniejszenia stężenia kwasu, c) powstawanie wodorotlenku chromu d) z jednoczesnym wiązaniem jonów cynkowych i niklowych oraz kolejnych kationów oraz anionów z roztworu. [2]
    Rys. 3. Grubość i struktura powłoki konwersyjnej, a = niebieska,b = opalizująca (grubopowłokowa), c = typowa szorstka struktura pasywacji czarnej.
    Rys. 4. Wymagana odporność korozyjna (do białej korozji) zgodnie z ISO 19598:2017-04 spasywowanych powłok cynk-nikiel w układzie zawieszkowym.
    Rys. 5. Wymagana odporność korozyjna zgodnie z PN EN ISO 19598:2017-04 (do białej korozji) spasywowanych i uszczelnionych powłok cynk-nikiel w aplikacji bębnowej.
    Rys. 6. Pasywacje niezawierające kobaltu, kwasu borowego i/lub fluorków w aplikacji zawieszkowej, czarne pasywacje z uszczelniaczem.
    Rys. 7. Brak zmian w wyglądzie powłoki po procesie wygrzewania.
    Rys. 8. Zmiany w wyglądzie po procesie wygrzewania.
    Rys. 9. Zwiększenie stężenia niklu w powłoce i zmniejszenie grubości podczas procesu pasywowania.
    Rys. 10. OCP stali, powłok cynku i cynku-niklu, 1 h w 5% wag. roztworze chlorku sodu, temp. 35°C. Sprzęt: Potencjostat PGSTAT302N (oprogramowanie GPES), płaska cela pomiarowa EL-F-001, Metrohm, elektroda robocza 0,882 cm2, elektroda odniesienia SCE (0,2412 V vs. SHE 25°C).
    Rys. 11. Dyfrakcja światła i interferencja na powłoce cynk-nikiel.
    Rys. 12. Wpływ czasu zanurzenia przy stałej temperaturze i pH.
    Rys. 13. Wpływ pH przy stałej temperaturze i czasie zanurzenia. W podanym przykładzie optymalna wartość pH=2,5.
    Rys. 14. Wzrost stężenia zanieczyszczeń (Zn2+, Ni2+, Fe2+) w roztworze pasywacji.
    Rys. 15. Wpływ zanieczyszczeń metalicznych na odporność korozyjną, 192 h, ISO 9227.
    Rys. 16. Wpływ zanieczyszczeń metalicznych na odporność korozyjną, 192 h, ISO 9227.
    Rys. 17. Wpływ zanieczyszczeń metalicznych na odporność korozyjną, 192 h, ISO 9227.
    Rys. 18. Urządzenie do oczyszczania roztworu pasywacji z zanieczyszczeń metalicznych.
    Rys. 19. Stężenia zanieczyszczeń w roztworze pasywacji z zastosowaniem (zielona linia) i bez (czerwona linia) kolumny jonowymiennej.
    Rys. 20. Różnice w tworzeniu warstwy konwersyjnej spowodowane nieefektywnym mieszaniem.

    Komentarze (0)

    dodaj komentarz
    Aby dodać komentarz musisz podać wynik
      Nie ma jeszcze komentarzy...