Mikä on galvanointiprosessi?

Mikä on galvanointiprosessi?

Kirjailija: Smart Water Tech Allen Huang 2024-09-27

Galvanointi on prosessi, jossa pinnoitetaan ohut kerros muita metalleja tai metalliseoksia tietyille metallipinnoille käyttäen elektrolyysiperiaatetta. Pinnoitteen koostumuksen mukaan galvanointiprosessi voidaan jakaa 8 luokkaan: kromipinnoitus, kuparipinnoitus, kadmiumpinnoitus, tinapinnoitus, sinkkipinnoitus, nikkelipinnoitus, kultapinnoitus ja hopeapinnoitus.

Seuraavaksi tässä artikkelissa kerrotaan yksityiskohtaisesti kahdeksan tärkeimmän galvanointiprosessin periaatteet ja ominaisuudet.

Kromi on hopeanvalkoinen metalli, jossa on lievä taivaansininen sävy. Sillä on vahvat passivointiominaisuudet ja se passivoituu nopeasti ilmakehässä osoittaen jalometallin ominaisuuksia, joten rautaosien kromipinnoite on katodipinnoite. Kromikerros on erittäin vakaa ilmakehässä ja voi säilyttää kiiltonsa pitkään. Se on erittäin stabiili syövyttävissä väliaineissa, kuten alkalissa, typpihapossa, sulfidissa, karbonaatissa ja orgaanisessa hapossa, mutta se liukenee halogeenivetyhappoon, kuten kloorivetyhappoon ja kuumaan väkevään rikkihappoon.

Kromikerroksella on korkea kovuus, hyvä kulutuskestävyys, vahva heijastuskyky ja hyvä lämmönkestävyys. Alle 500 asteen kiillossa ja kovuudessa ei ole ilmeistä muutosta; hapettuminen ja värjäytyminen alkavat, kun lämpötila ylittää 500 astetta; se alkaa pehmentyä, kun se on yli 700 astetta. Kromipinnoituskerroksen erinomaisten ominaisuuksien ansiosta sitä käytetään laajalti suoja-koristepinnoitusjärjestelmän ulkokerroksena ja toiminnallisena pinnoituskerroksena. Kromipinnoitusta käytetään usein keittiöhanojen pintakäsittelyssä.

Kuparipinnoituskerros on vaaleanpunainen ja pehmeä, sillä on hyvä sitkeys, sähkönjohtavuus ja lämmönjohtavuus, se on helppo kiillottaa ja se voidaan saada asianmukaisella kemiallisella käsittelyllä koristevärien, kuten pronssin, kuparinvihreän, mustan ja luonnollisen värin saamiseksi. Kuparipinnoitus menettää helposti kiiltonsa ilmassa, ja pinnalle muodostuu emäksinen kuparikarbonaatti- tai kuparikloridikalvo, kun se reagoi hiilidioksidin tai kloridin kanssa. Kun se altistuu sulfidille, muodostuu ruskeaa tai mustaa kuparisulfidia. Siksi koristeellisena kuparipinnoituskerroksena pinnalle on levitettävä orgaaninen päällystekerros. Koska kuparipinnoite on helppo hapettaa, sitä käytetään harvoin hanoissa.

Kadmium on pehmeä, hopeanvalkoinen, kiiltävä metalli, joka on tinaa kovempaa ja sinkkiä pehmeämpää. Sillä on hyvä plastisuus ja se on helppo takoa ja rullata. Kadmiumin kemialliset ominaisuudet ovat samanlaiset kuin sinkin, mutta se ei liukene emäksiseen liuokseen, liukenee typpihappoon ja ammoniumnitraattiin ja liukenee hyvin hitaasti laimeaan rikkihappoon ja laimeaan suolahappoon. Kadmiumhöyry ja liukoiset kadmiumsuolat ovat molemmat myrkyllisiä, ja kadmiumin saastuminen on estettävä tiukasti. Koska kadmiumsaaste on erittäin haitallista ja kallista, kadmiumpinnoitteen korvaamiseen käytetään yleensä sinkitystä tai seospinnoitusta.
Tuotannossa useammin käytetyt kadmiumpinnoitusliuostyypit ovat aminokarboksyylihappokompleksi-kadmiumpinnoitus, happosulfaattikadmiumpinnoitus ja syanidikadmiumpinnoitus. Lisäksi on olemassa pyrofosfaatti-kadmiumpinnoitus, alkalinen trietanoliamiini-kadmiumpinnoitus ja HEDP-kadmiumpinnoitus.

Tinan ulkonäkö on hopeanvalkoinen, sen atomipaino on 118,7, tiheys 7,3 g/cm3, sulamispiste 231,89 astetta ja kaksiarvoisen ja neliarvoisen atomivalenssi, joten sähkökemialliset ekvivalentit ovat 2,12 g/A·h ja 1,107 g/A·h, vastaavasti. Tinan etuna on korroosionkestävyys, myrkyttömyys, helppo raudan juottaminen, pehmeys ja hyvä sitkeys.
Tinauksella on seuraavat ominaisuudet ja käyttötarkoitukset:

(1) Korkea kemiallinen stabiilisuus;

(2) Sähkökemiallisessa sekvenssissä tinan standardipotentiaali on positiivinen raudan potentiaaliin nähden, ja se on katodinen pinnoite teräkselle. Se voi suojata alustaa tehokkaasti vain, kun pinnoitteessa ei ole huokosia;

(3) Tinalla on hyvä johtavuus ja se on helppo juottaa;

(4) Tina kiteytyy ja alkaa mutatoitua -130 asteessa ja muuttuu täysin kiteiseksi allotroopiksi -300 asteessa, joka tunnetaan yleisesti nimellä "tinarutto", jolloin se on täysin menettänyt ominaisuutensa. ;

(5) Kuten sinkki- ja kadmiumpinnoitus, tina voi kasvaa viiksiksi korkeassa lämpötilassa, kosteudessa ja suljetuissa olosuhteissa, joita kutsutaan pitkiksi karvoiksi;

(6) Tinauksen jälkeen se voidaan liuottaa uudelleen kuumaan öljyyn yli 231,89 astetta, jolloin saadaan kiiltävä kuviollinen tinakerros, jota voidaan käyttää koristepinnoitteena päivittäisiin tarpeisiin.

Sinkki liukenee helposti happoon ja alkaliin, joten sitä kutsutaan amfoteeriseksi metalliksi. Sinkki ei juurikaan muutu kuivassa ilmassa. Kosteassa ilmassa sinkin pinnalle muodostuu emäksinen sinkkikarbonaattikalvo. Rikkidioksidissa, rikkivetyssä ja meriympäristössä sinkillä on huono korroosionkestävyys, erityisesti korkeissa lämpötiloissa, korkeassa kosteudessa ja orgaanisissa happamissa ilmakehissä, sinkkipinnoite on erittäin helppo syöpyä. Sinkin standardielektrodipotentiaali on -0,76 V. Teräsalustoille sinkkipinnoite on anodinen pinnoite. Sitä käytetään pääasiassa teräksen korroosion estämiseen, ja sen suojakyky liittyy läheisesti pinnoitteen paksuuteen.

Passivoinnin, värjäyksen tai valosuojalla pinnoittamisen jälkeen sinkkipinnoite voi parantaa merkittävästi sen suojaavia ja koristeellisia ominaisuuksia. Sinkkipinnoitustekniikan kehityksen ja tehokkaiden sinkkipinnoituksen kirkasteiden käyttöönoton myötä sinkkipinnoitus on tullut suojaaviin ja koristeellisiin sovelluksiin yksinkertaisesta suojaavasta tarkoituksesta.
Sinkkipinnoitusratkaisuja on kahta tyyppiä: syanidipinnoitusratkaisut ja ei-syanidipinnoitusratkaisut. Syanidipinnoitusliuokset jaetaan mikrosyanidipitoisiin, vähäsyanidipitoisiin, keskisyanidipitoisiin ja runsasyanidisiin. Syanidittomia pinnoitusliuoksia ovat alkaliset sinkaattipinnoitusliuokset, ammoniumsuolapinnoitusliuokset, sulfaattipinnoitusliuokset ja ammoniakkittomat kloridipinnoitusliuokset. Syanidisinkitysratkaisuilla on hyvä tasoituskyky, joka tuottaa sileitä ja herkkiä pinnoitteita, ja niitä on käytetty tuotannossa pitkään. Syanidin korkean myrkyllisyyden ja vakavan ympäristön saastumisen vuoksi on kuitenkin käytetty vähän syanidia, mikrosyanidia ja ei-syanidia sisältäviä sinkkipinnoitusliuoksia.

1. Sähköpinnoitettu nikkelikerros on erittäin vakaa ilmassa. Koska metallinikkelillä on vahva passivointikyky, se voi nopeasti muodostaa pinnalle erittäin ohuen passivointikalvon, joka kestää ilmakehän, alkalien ja joidenkin happojen korroosiota.
2. Sähköpinnoitetut nikkelikiteet ovat erittäin hienoja ja niillä on erinomaiset kiillotusominaisuudet. Kiillotettu nikkelipinnoite voi saada peilimäisen kiiltävän ulkonäön ja säilyttää kiiltonsa pitkään ilmakehässä. Siksi galvanoitua kerrosta käytetään usein koristeluun.
3. Nikkelipinnoitteen kovuus on suhteellisen korkea, mikä voi parantaa tuotteen pinnan kulutuskestävyyttä. Painoteollisuudessa nikkelöintiä käytetään usein parantamaan lyijypinnan kovuutta. Koska metallinikkelillä on korkea kemiallinen stabiilisuus, joissakin kemiallisissa laitteissa käytetään usein myös paksumpaa nikkelipinnoitusta väliaineen aiheuttaman korroosion estämiseksi. Nikkelöintiä käytetään laajalti myös toiminnallisissa osissa, kuten kuluneiden ja syöpyneiden osien korjaamisessa ja harjapinnoitustekniikan käyttämisessä paikallisessa galvanoinnissa. Sähkömuovausprosessia käytetään sähkömuovauslevyjen, levymuottien ja muiden painoteollisuuden muottien valmistukseen. Paksulla nikkelipinnoituskerroksella on hyvä kulutuskestävyys ja sitä voidaan käyttää kulutusta kestävänä pinnoitteena. Erityisesti viime vuosina on kehitetty komposiittisähköpinnoitusta, joka voi kerrostaa nikkelikomposiittipinnoitteen kulutusta kestävillä hiukkasilla ja jonka kovuus ja kulutuskestävyys on korkeampi kuin nikkelipinnoituksen. Jos dispergoituina hiukkasina käytetään grafiittia tai fluorattua grafiittia, saadulla nikkeli-grafiitti- tai nikkelifluoratulla grafiittikomposiittipinnoitteella on hyvä itsevoitelukyky. Sitä voidaan käyttää voitelupinnoitteena. Mustaa nikkelöintiä käytetään laajalti myös optisten instrumenttien pinnoitteena tai koristepinnoitteena.
4. Nikkelöinnillä on laaja valikoima sovelluksia. Sitä voidaan käyttää suojaavana koristepinnoitteena teräksen, sinkkipainevalujen, alumiiniseosten ja kupariseosten pinnalla suojaamaan perusmateriaalia korroosiolta tai toimimaan kirkkaana koristeena; sitä käytetään usein myös muiden pinnoitteiden välipinnoitteena, jolle on pinnoitettu ohut kerros kromia tai kerros kultaa, jolla on parempi korroosionkestävyys ja kauniimpi ulkonäkö. Mitä tulee toiminnallisiin sovelluksiin, noin 1–3 mm:n paksuisella nikkelöinnillä erikoisteollisuuden osissa voidaan saavuttaa korjaustarkoitus. Erityisesti jatkuvavalukiteyttimessä, elektronisten komponenttien pinnalla olevassa muotissa, metalliseosten painevalumuotissa, ilmailu- ja avaruusmoottorien osien monimutkaisessa muodossa ja mikroelektronisten komponenttien valmistuksessa jne., sitä käytetään laajemmin.

Galvanoidulla kultapinnoitteella on vahva korroosionkestävyys, hyvä johtavuus, helppo hitsaus, korkean lämpötilan kestävyys ja tietty kulutuskestävyys (kuten monilla muilla elementeillä seostettu kova kulta). Sillä on hyvä värjäytymisenestokyky. Samanaikaisesti kultaseospinnoitteella on erilaisia ​​sävyjä, ja hopean kullantaminen voi estää värimuutoksia. Lisäksi pinnoitteella on hyvä sitkeys ja se on helppo kiillottaa, joten sitä käytetään usein koristepinnoitteena, kuten koruissa, kelloosissa ja taideteoksissa. Sitä käytetään myös laajalti galvanoinnissa osissa, jotka edellyttävät pitkäaikaista vakaata sähköisten parametrien suorituskykyä, kuten tarkkuusinstrumenteissa, painetuissa levyissä, integroiduissa piireissä, elektroniikkaputkien kuorissa ja sähkökoskettimissa. Kullan korkean hinnan vuoksi sen soveltamiseen liittyy kuitenkin tiettyjä rajoituksia.

Hopeapinnoitus estää korroosiota ja lisää johtavuutta, heijastavuutta ja kauneutta. Sitä käytetään laajalti sähkölaitteiden, instrumenttien, mittarien ja valaistuslaitteiden valmistusteollisuudessa. Esimerkiksi kun kupari- tai kupariseososat hopeoidaan, ne on ensin poistettava rasvasta ja ruostettava, sitten esipinnoitettava ohuella hopealla tai upotettava elohopeakloridista valmistettuun liuokseen jne. merserointikäsittelyä varten siten, että kerros osien pinnalle on pinnoitettu elohopeakalvo. Osia käytetään katodeina ja puhdashopealevyjä anodeina, upotettuna hopeanitraatista ja kaliumsyanidista valmistettuun kaliumhopeasyanidielektrolyyttiin ja pinnoitettu. Syanidivapaata hopeapinnoitusta käytetään myös teollisuudessa, kuten sähkölaitteissa ja instrumenteissa. Galvanointiliuoksessa käytetään tiosulfaattia, sulfiittia, tiosyanaattia, ferrosyanidia jne. Jotta hopeapinnoitus ei vaihtaisi väriä, on yleensä suoritettava jälkikäsittely, pääasiassa kirkastaminen, kemiallinen ja sähkökemiallinen passivointi, jalometallien tai harvinaisten metallien pinnoitus, tai päällystyskerrosten pinnoittaminen.

Yllä olevat ovat erot 8 tärkeimmän galvanointiprosessin välillä. Kromipinnoitusta, nikkelöintiä ja kultapinnoitusta käytetään yleisestikeittiön hanat.