Гальванізація металу

Опубліковано: 11 Вересня 2024

Для захисту металу від корозії на поверхню наноситься тонкий шар іншого металу – цинку, міді, хрому, нікелю, кадмію. Поширеним методом нанесення такого захисту є гальванізація, в основі якої лежить процес електролізу. Що таке гальваніка, які бувають види гальванічного покриття та в чому особливості методу – читайте в нашій статті.

Що таке гальванізація? 

Гальванізація – це технологічний процес нанесення на метал захисного покриття методом електролізу. На металеву поверхню наноситься тонкий шар іншого металу – процес відбувається шляхом перенесення іонів під впливом електричного струму у розчині електроліту за рахунок різниці потенціалів двох металів. В результаті осадження іонів на поверхні формується тонкий захисний шар, який служить бар’єром від впливу кородуючих факторів та перешкоджає розвитку електрохімічної корозії.

Гальванізація металу – види та призначення

Гальванічне покриття може бути сформовано з різних металів – вибір металу залежить від поставлених задач та особливостей експлуатації виробу. Вид гальванізації впливає на рівень антикорозійного захисту, міцність, зносостійкість, декоративні властивості покриття.

Цинкування

Цинкове гальванічне покриття ефективно захищає метал від корозії, зносу та механічних ушкоджень. Цинкування гальванічним методом використовується переважно для обробки метизів, тонких деталей, металевих виробів малих та середніх розмірів. В результаті гальванізації утворюється цинкове покриття товщиною до 30 мкм з гарними декоративними характеристиками. Якщо потрібно нанести більш товстий цинковий шар 40-200 мкм та забезпечити потужніший антикорозійний захист великогабаритних металоконструкцій в агресивних умовах експлуатації, використовується інша технологія – гаряче цинкування металу у ванні з цинковим розплавом при температурі близько 450oС.

Хромування

Гальванічне хромування – це технологія нанесення хромового покриття за допомогою електролізу. Хромований метал має характерний дзеркальний блиск та гладку текстуру. Хром захищає виріб від корозії та механічного зносу, знижує тертя, збільшує твердість сталі, підвищує жаростійкість до 800°C, забезпечує можливість експлуатації у прісній та солоній воді, у контакті з паром та азотною кислотою. Ціми факторами зумовлено широке застосування хромованих деталей в автомобільній промисловості, галузі машинобудування, у виробництві арматури водо- і паропроводів.

Нікелювання

Нікелювання методом гальванізації забезпечує захист металу від корозії та покращує естетичні характеристики виробу. Для посилення антикорозійних властивостей нікелювання виконується в комбінації з іншими методами гальваніки – нікель наноситься після попереднього міднення або хромування. Часто використовують багатошарові покриття – наприклад, з хрому, міді та нікелю. Гальванічне нікелювання використовується для антикорозійної обробки кріплення, деталей автомобілів, радіотехнічних приладів, медичних інструментів, електроніки, будівельних конструкцій, сувенірної продукції, декору.

Міднення

Міднення гальванічним способом використовується для антикорозійного захисту металу, підвищення зносостійкості, покращення естетики, посилення антифрикційних властивостей. Гальванічне міднення використовується для обробки електротехнічних деталей, компонентів трубопроводів, друкованих плат, декоративних виробів, сталевого дроту. Мідь збільшує електропровідність та покращує адгезію з іншими металевими покриттями, тому часто наноситься перед хромуванням та нікелюванням. Багатошарове покриття гальванікою забезпечує максимальний захист від корозії та рівномірну текстуру поверхні.

Кадміювання

Гальванічне кадміювання – це технологія нанесення тонкого шару кадмію (10-30 мкм) для захисту металу від корозії та покращення декоративних властивостей виробу. Кадмієве покриття зменшує зношування внаслідок тертя рухомих деталей, забезпечує можливість експлуатації металу у морській воді, у кислотних та лужних розчинах. Завдяки еластичності захисного покриття, кадмовані деталі можна вальцювати, штампувати, гнути. Метод використовується в авіаційній промисловості, будівництві кораблів, військовій галузі, енергетиці, автомобілебудуванні. Кадмій дуже токсичний, тому технологія жорстко контролюється та обмежується у багатьох країнах. Також застосування методу обмежується через високу вартість кадмію.

Гальванізація сталі – етапи процесу

Техпроцес гальванізації сталі реалізується на виробничих лініях, оснащених комплексом обладнання – гальванічними ваннами, ємностями для промивки і травлення, транспортерами, системами автоматизації і контролю.

Підготовка поверхні

Виконується очищення металу від продуктів корозії, залишків мастила, окалини, забруднень. Для цього використовуються різні методи – промивка, знежирення, кислотне травлення, піскоструминна обробка, занурення у спеціальні хімічні розчини. Головна задача – повністю видалити з металевої поверхні сторонні компоненти. Очищений виріб ретельно просушується.

Нанесення гальванічного покриття

Процес гальванізації відбувається у спеціальних гальванічних ваннах, де катодом служить металевий виріб, а анодом – пластини цинку, нікелю, хрому, міді або кадмію. Підводиться електричний струм, під дією електролізу метал аноду розчиняється в електроліті, іони переносяться на катод. Метал рівномірним шаром осаджується на поверхні, в результаті формується металеве покриття з необхідними захисними та декоративними характеристиками. Коли покриття набуває потрібної товщини, подача електричного струму припиняється, виріб промивається, просушується та направляється на контроль і подальшу механічну обробку.

Контроль параметрів процесу

Обов’язковий етап виробничого процесу – контроль проміжних параметрів та результатів обробки. Які параметри контролюються:

• склад електролітичного розчину;
• якість підготовки металу;
• час обробки, сила струму, електрична напруга та інші режими гальванізації;
• текстура і товщина готового гальванічного покриття.

Переваги та недоліки методу гальванізації

Метод гальванізації має багато переваг, але є і певні недоліки, які потрібно враховувати при виборі технології антикорозійного захисту металу та організації виробничого процесу. Переваги гальванізації металу:

• можливість вибору типу металевого покриття залежно від конструктиву та умов експлуатації виробу;
• формування захисного шару рівномірної товщини без напливів на непокритих ділянок, у тому числі при обробці деталей складної конфігурації;
• покращена естетика гальванічного покриття;
• висока продуктивність, швидка гальванічна обробка великих партій деталей.

Метод гальванізації має кілька недоліків:

• токсичність деяких металів і хімічних розчинів, які застосовуються на виробництві;
• обмеження по товщині, неможливість отримання захисного шару більше 50 мкм;
• необхідність постійного точного контролю технічних параметрів процесу – складу електроліту, напруги, струму, температури, часу гальванізації;
• високі трудовитрати та собівартість при обробці великогабаритних металоконструкцій.

Рішення про вибір методу антикорозійного захисту має засновуватися на реальних умовах експлуатації та конструктивних особливостях виробу. Наприклад, якщо потрібно оцинкувати масивний металокаркас великих габаритів та отримати посилене цинкове покриття товщиною до 100-200 мкм, краще обрати інший метод – гаряче цинкування зануренням у розплавлений цинк.

Гальванічне покриття – методи захисту

Гальванічне покриття забезпечує комплексний захист металу від хімічної та електрохімічної корозії – усуває вплив агресивних речовин, приймає на себе процеси окиснення замість основного металу, має здатність відновлюватися при мікроушкодженнях.

Фізичний захист

Гальванічне покриття служить механічним бар’єром між матеріалом виробу та навколишнім середовищем, захищаючи метал від хімічної корозії. Завдяки захисному шару поверхня залишається ізольованою від шкідливих впливів і не контактує з вологою, киснем, хімічними речовинами та іншими кородуючими факторами. Захисне гальванічне покриття має високу міцність, зносостійкість і твердість, тому його важко пошкодити в процесі експлуатації. Чим товще покриття, тим більш надійним стає бар’єрний захист.

Хімічний захист

Гальванізація забезпечує захист від електрохімічної корозії, яка відбувається внаслідок процесів електролізу. Металеве покриття виконує роль аноду та окиснюється замість основного матеріалу. Внаслідок природних процесів або штучної пасивації на поверхні утворюється оксидна плівка, завдяки чому захисний шар не піддається корозії, зберігає цілісність протягом усього терміну експлуатації та має здатність до самовідновлення.

Застосування методу гальванізації

Гальваніка – це популярна технологія, яка використовується для антикорозійного захисту металевих виробів різного призначення для галузей будівництва, дорожньої інфраструктури, машинобудування, автомобільної промисловості, електроніки, меблевого виробництва. Тип металу і товщина покриття обираються залежно від способу експлуатації, агресивності середовища, вимог до естетики та спеціальних характеристик.

Будівництво та інфраструктура

Гальванізація використовується для захисту від корозії металевих елементів будівельних конструкцій та інфраструктурного обладнання при підвищених вимогах до естетики покриття. Гальванічним методом обробляють болти, гайки та інше кріплення, металеву фурнитуру, арматуру, труби, деталі парканів та огорож, сталеві решітки, сітки, перила, сходи, поручні, жолоба водостоків, дорожні знаки, опори освітлення, елементи обшивки фасадів та ін.

Автомобільна промисловість

Гальванізація використовується для захисту від корозії автомобільних компонентів – кузовних деталей, дисків, бамперів, елементів кріплення, радіаторних решіток. Деякі металеві покриття посилюють певні характеристики, важливі в автомобільній промисловості. Наприклад, мідь збільшує електропровідність, хром підвищує термостійкість металу. Значну роль відіграє естетика гальванічного покриття, тому метод активно використовується для виготовлення автомобільних деталей з привабливим металевим блиском.

Електротехніка

Гальванічним способом можна отримати надтонке рівномірне покриття – ця перевага активно використовується у виробництві деталей електронних приладів. Гальванічне покриття захищає від корозії друковані плати, конектори, контакти, клеми, збільшує електропровідність деталей, подовжує термін їх експлуатації. Гальванізація оптимально підходить для захисту дрібних, тонких металевих елементів складної конфігурації.

FAQ