• ReklamaA1 - silpol v2

Szukaj

    Reklama
    B1 - konica minolta 18.02.2022-31.03.2023 Bogumiła

    Galwanotechnika

    Wydanie nr: 5(127)/2020

    Artykuły branżowe

    Galwanotechnika

    ponad rok temu  13.11.2020, ~ Administrator   

    Galwanizowanie stanowi podstawową metodę uzyskiwania powłok ochronnych, technicznych oraz ochronno-dekoracyjnych.

    Galwanizowanie stanowi podstawową metodę uzyskiwania powłok ochronnych, technicznych oraz ochronno-dekoracyjnych.

    Strona 1 z 5

    Galwanizacja, czyli obrabianie detali w kąpieli z elektrolitu

    Powłoki galwaniczne są stosowane od ponad 100 lat, a mimo to wciąż cieszą się ogromną popularnością m.in. w sektorze budowy maszyn, gdzie są wysoko cenione za antykorozyjność i możliwość sterowania właściwościami powierzchni. I choć mogłoby się wydawać, że na rynku tym niewiele się dzieje, oferta powłok galwanicznych powoli, acz konsekwentnie ewoluuje. Równolegle rozwijają się jednak także alternatywne systemy powlekania, aspirujące do roli następcy galwanizowania. 

    Proces galwanizacji (czy też poprawnie: galwanostegii) należy do tej grupy technologii, których rozwój zbiegł się w czasie z drugą rewolucją przemysłową, tj. przejściem od mechanizacji do elektryfikacji produkcji. Jego zastosowanie na skalę masową wymagało bowiem stałych dostaw energii elektrycznej. Początki galwanizacji sięgają jednak znacznie dalej w przeszłość: po raz pierwszy zastosowano ją w 1837 r. do złocenia i srebrzenia biżuterii. Współodkrywca tej metody – Henri de Ruolz – nie zamierzał jednak na tym poprzestać. Słusznie sądził, że elektroliza jako technologia powlekania przedmiotów warstwą metalową stale związaną z podłożem ma znacznie większy potencjał wykorzystania. Nie udało mu się jednak tego udowodnić: jego eksperymenty z osadzaniem warstwy niklu z roztworu soli zakończyły się fiaskiem, głównie ze względu na nietrwałość uzyskanej powłoki. Sztuka ta udała się kilka lat później Johannowi Friedrichowi Böttgerowi, który na przełomie 1842 i 1843 r. wyodrębnił z siarczanu niklowo-amonowego powłokę niklową o bardzo dobrych parametrach fizycznych i wysokiej trwałości. Od tej pory przez cały XIX wiek proces niklowania był udoskonalany, ale prawdziwy przełom nastąpił dopiero na początku kolejnego stulecia, gdy O.P. Watts opatentował nowy elektrolit na bazie siarczanu niklowo-borowego, a jednocześnie dziesięciokrotnie zwiększył natężenie prądu stosowanego w procesie galwanizacji, dzięki czemu znacznie skrócił jego przebieg. 
    Jego sukces zachęcił chemików do eksperymentowania z powłokami na bazie innych metali: cynku, cyny, miedzi, chromu, platyny czy rutenu. Pozytywne efekty tych prób, zwłaszcza w przypadku szeroko stosowanych do dziś powłok cynkowych, zapewniły galwanizacji istotną rolę w XX-wiecznej produkcji przemysłowej. I choć w ostatnim czasie coraz głośniej mówi się o jej zastąpieniu alternatywnymi metodami, takimi jak cynkowanie płatkowe, natryskiwanie termiczne czy osadzanie z fazy gazowej, wydaje się, że jeszcze długo pozostanie ona jedną z podstawowych metod zabezpieczania antykorozyjnego metali, zwłaszcza w takich branżach, jak off-shore, motoryzacja czy budowa maszyn.

    Od anody do katody
    Aby zrozumieć, skąd wynika owa popularność, warto dokładnie przyjrzeć się samemu procesowi elektrolitycznego nanoszenia powłok metalowych na powierzchnie innych metali. Mimo że pojęciem „galwanizacja” określa się niekiedy także cynkowanie ogniowe oraz natryskiwanie termiczne, w wąskim znaczeniu obejmuje ono wyłącznie procesy powlekania w kąpieli galwanicznej, tj. w specjalnie do tego celu przystosowanych wannach z tworzywa sztucznego (np. PVC, PP, PE czy polifluorku winylu). Właściwa kąpiel powinna zostać poprzedzona odpowiednim przygotowaniem powierzchni, tj. oczyszczeniem jej z wszelkich zabrudzeń, odtłuszczeniem i usunięciem warstwy tlenków. Dlatego, zanim trafi do wanny, powlekany detal jest najpierw poddawany obróbce mechanicznej (np. śrutowaniu) i chemicznej (np. trawieniu). Tak przygotowany komponent zanurzany jest w elektrolicie, czyli wodnym roztworze związków chemicznych zawierającym jony metalu powłokowego oraz substancje organiczne i nieorganiczne mające wpływ na przewodność roztworu i jakość uzyskiwanej powłoki. Funkcję katalizatora reakcji chemicznej pełni tu prąd generowany przez prostownik galwaniczny i dostarczany przez zanurzone w wannie elektrody. Pod wpływem dostarczonego ładunku elektrycznego wokół elektrod powstaje pole elektrostatyczne, które powoduje przemieszczanie się jonów metalu powłokowego (zwykle anody) w kierunku metalu powlekanego (zwykle katody). W efekcie wyładowywania się jonów metalu na powierzchni detalu powstają zarodki krystalizacji, które w kolejnej fazie rozrastają się, formując trwałą powłokę. 
    Choć może to brzmieć skomplikowanie, proces ten w gruncie rzeczy bazuje na prostym mechanizmie przepływu prądu od anody do katody, w efekcie czego na powierzchni detalu powstaje ochronna powłoka z jonów metalu naładowanego przeciwnie. Kluczową rolę w kształtowaniu jej właściwości odgrywa przy tym odpowiedni dobór metalu powłokowego. O ile bowiem jako materiał powlekany stosuje się głównie stal lub żeliwo, o tyle materiał powłoki może być różny, w zależności od jej docelowych funkcji. Jeśli w charakterze tym zastosujemy metal bardziej szlachetny, np. miedź, nikiel, chrom, ołów, cynę lub srebro, będzie on pełnił funkcję katody, a tym samym da początek powłoce katodowej, która co prawda zwiększa przewodność elektryczną detalu, ale wykazuje wyższy potencjał elektrochemiczny niż chronione podłoże, a tym samym w sytuacji uszkodzenia nie zapobiegnie jego korozji. Dlatego tego typu warstwy stosowane są w przemyśle rzadziej, głównie w sektorze spożywczym i produkcji elektroniki – w przeciwieństwie do powłok anodowych, które z racji niższego potencjału elektrochemicznego zapewniają znakomitą ochronę stali przed korozją, utleniając się w pierwszej kolejności, a tym samym zapobiegając lub opóźniając utlenienie powierzchni chronionej. Różnice te znajdują odzwierciedlenie w podziale powłok galwanicznych na ochronne (anodowe) oraz ochronno-dekoracyjne i techniczne (katodowe). Te ostatnie stosowane są przede wszystkim w celu nadania powlekanemu detalowi określonych właściwości fizykochemicznych, takich jak odporność na ścieranie, poślizg czy zwiększony połysk.

    GALERIA ZDJĘĆ

    Schemat przebiegu procesu galwanizacji na przykładzie miedziowania.
    Złączka wod.-kan. pokryta powłoką cynkową DELAT-PROZINC.
    Niska gęstość prądu galwanizacji sprzyja powstawaniu dużych formacji kryształów cynku.
    Odporność na korozję kompozytowych powłok galwanicznych w zależności od składu fazy dyspersyjnej.
    Odporność na ścieranie kompozytowych powłok galwanicznych w zależności od składu fazy dyspersyjnej.
    Jedną z technologii konkurencyjnych wobec galwanizacji jest PECVD, czyli chemiczne osadzanie z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym.

    Jak się czujesz po przeczytaniu tego artykułu ? Głosów: 4

    • 2
      ZADOWOLONY
    • 1
      ZASKOCZONY
    • 1
      POINFORMOWANY
    • 0
      OBOJĘTNY
    • 0
      SMUTNY
    • 0
      WKURZONY
    • 0
      BRAK SŁÓW

    Komentarze (1)

    dodaj komentarz
    Aby dodać komentarz musisz podać wynik
    • ~ Miszmaszu 1 13 minut temuocena: 100%  Jaka fajny artykuł dzięki
      oceń komentarz zgłoś do moderacji

    WYDANIE 5(127)/2020

    Reklama
    C1 - prenumerata