ชุบสังกะสีโลหะ: เทคโนโลยีอุปกรณ์

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03

การชุบสังกะสีเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและราคาไม่แพง ดังนั้นจึงเป็นวิธีทั่วไปในการปกป้องโลหะเหล็กจากการกัดกร่อน ส่วนใหญ่มักใช้ในการผลิตฮาร์ดแวร์และรัด รวมทั้งตาข่ายเหล็ก

วิธีการเคลือบสังกะสี

ชุบสังกะสีแบบป้องกันการกัดกร่อนได้หลายวิธี และอายุการใช้งานของสารเคลือบจะขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นป้องกัน

วิธีการเคลือบขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ต้องการ ขนาดของผลิตภัณฑ์ เงื่อนไขสำหรับการดำเนินการต่อไป

ที่ง่ายที่สุดและล้ำหน้าที่สุดทางเทคโนโลยี แต่ไม่สามารถต้านทานความเค้นทางกลของชั้นป้องกันได้ไม่เพียงพอคือการชุบสังกะสีแบบเย็นโดยใช้ไพรเมอร์ซึ่งมีผงสังกะสีที่กระจายตัวสูงจำนวนมาก

ในแง่ของปริมาณการผลิตสังกะสี การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนครองอันดับสอง การเคลือบที่ได้รับในลักษณะนี้มีคุณภาพสูงและทนทาน แต่ไม่ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากมีการใช้สังกะสีหลอมเหลว และต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมากเพื่อรักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่า 500 ° C ซึ่งเป็นวิธีทางเคมีในการเตรียมพื้นผิว

เหมือนกัลวาไนซ์แบบจุ่มร้อนมากกว่าวิธีการทางเทคโนโลยี แต่มีประสิทธิผลน้อยกว่าในการสะสมการกระจายความร้อนของชั้นป้องกัน ใช้เมื่อมีความต้องการสูงในด้านความหนาและลักษณะของสารเคลือบ

วิธีการชุบกัลวาไนซ์อีกวิธีหนึ่งคือการพ่นด้วยความร้อนด้วยแก๊ส ซึ่งใช้เพื่อป้องกันผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่และโครงสร้างที่ไม่สามารถวางลงในอ่างได้

การชุบกัลวาไนซ์ปราศจากข้อเสียหลายประการของวิธีการเคลือบแบบอื่นๆ และมีแง่บวก

ข้อดีของการชุบซิงค์

ชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไป

ข้อดีหลักเนื่องจากการชุบกัลวานิกของโลหะคือการปกป้องพื้นผิวของวัสดุจากการกัดกร่อนในระดับสูง สังกะสีชั้นบางๆ ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ได้หลายเท่า ดังนั้นจึงช่วยลดต้นทุนในการบำรุงรักษาและเปลี่ยนสินค้าได้

การเคลือบผิวสม่ำเสมอไม่มีริ้วและหยด และยังคงรูปร่างและขนาดของผลิตภัณฑ์ไว้ คุณสามารถใช้มันกับวัตถุใด ๆ แม้แต่รูปร่างที่ซับซ้อนที่สุด

การเคลือบตกแต่งที่เรียบเนียนและเงางามไม่ต้องการการประมวลผลเพิ่มเติมในกรณีส่วนใหญ่

นอกจากนี้ กระบวนการเคลือบสังกะสีเองยังมีค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อย และหน่วยการชุบสังกะสีก็ให้ผลผลิตสูง

ข้อเสียของการชุบซิงค์

วิธีการใช้สารเคลือบป้องกันด้วยกระแสไฟฟ้าไม่ใช่ข้อเสีย

ข้อเสียหลักคือการยึดเกาะของสังกะสีกับโลหะต่ำ เนื่องจากต้องทำความสะอาดพื้นผิวของผลิตภัณฑ์อย่างระมัดระวัง

ข้อเสียคือการก่อตัวของขยะพิษระหว่างกระบวนการเคลือบ ทำให้ต้องทำความสะอาดอย่างจริงจัง

การไม่ปฏิบัติตามระบอบการปกครองอาจนำไปสู่การเติมไฮโดรเจนของโลหะพื้นฐาน ซึ่งนำไปสู่ความเปราะบางของผลิตภัณฑ์และคุณภาพของการเคลือบละเมิด

หลักการทำงาน

การชุบสังกะสีขึ้นอยู่กับหลักการของผลการป้องกัน ซึ่งพิจารณาจากความแตกต่างในศักย์ไฟฟ้าเคมีของสังกะสีและเหล็ก เนื่องจากสังกะสีมีศักย์ไฟฟ้าเคมีต่ำกว่า การเคลือบจึงเป็นการป้องกันการบูชายัญสำหรับโลหะเหล็ก นั่นคือในสภาพแวดล้อมที่ชื้น ผู้ที่ได้รับการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี

เมื่อเหล็กถูกออกซิไดซ์ จะเกิดออกไซด์ซึ่งมีปริมาตรมากกว่าโลหะดั้งเดิม ฟิล์มออกไซด์จะหลวมและส่งผ่านออกซิเจนไปยังโลหะที่ยังไม่ออกซิไดซ์ และสำหรับสังกะสี ในระหว่างการออกซิเดชัน ฟิล์มจะบางและหนาแน่น จะไม่ปล่อยให้ออกซิเจนเข้าไปในโลหะลึก ไม่เพียงปกป้องผิวเคลือบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโลหะฐานที่อยู่ด้านล่างด้วย

ประเภทชุบสังกะสี

กัลวานิกกัลวาไนซ์เป็นเทคโนโลยีที่เป็นอิเล็กโทรลิซิส นั่นคือ กระบวนการรีดอกซ์เคมีไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์ภายใต้การกระทำของกระแสไฟฟ้าตรง

ตามองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ การชุบสังกะสีแบ่งออกเป็นสามประเภท: กรด ไซยาไนด์ และอัลคาไลน์

วิธีเคลือบสังกะสีที่นิยมใช้กันมากที่สุดในสภาพเป็นกรดเล็กน้อยอิเล็กโทรไลต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเหล็กหล่อและชิ้นส่วนเหล็กที่มีโครงสร้างซับซ้อน ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมที่มีการชุบกัลวาไนซ์ชนิดนี้จะมีโอกาสเกิดการแตกตัวของไฮโดรเจนได้น้อยกว่า และมีลักษณะเป็นเลิศ พร้อมเอฟเฟกต์การตกแต่งที่ยอดเยี่ยมในหลากหลายสี

ป้องกันการชุบเพิ่มเติม

ผลการป้องกันของการเคลือบสังกะสีนั้นขึ้นอยู่กับความหนาของมัน ซึ่งเมื่อชุบด้วยไฟฟ้าเพียง 5 ไมครอน และลักษณะของอิเล็กโทรไลต์

ในบางกรณี คุณสมบัติการป้องกันของสารเคลือบสังกะสีจะเพิ่มขึ้นโดยการทำให้เป็นฟิล์ม ฟอสเฟต หรือการทาสี

ทู่ (chromating) - การบำบัดทางเคมีของผลิตภัณฑ์ในสารละลายด้วยกรดโครมิกหรือเกลือซึ่งเป็นผลมาจากการที่ฟิล์มโครเมตเกิดขึ้นบนพื้นผิว กระบวนการนี้ไม่ได้ปรับปรุงคุณสมบัติในการป้องกันมากเท่ากับของตกแต่ง เพราะส่งผลให้ความมันวาวของสารเคลือบเพิ่มขึ้น และสามารถทาสีในสีต่างๆ ได้

เมื่อเคลือบฟอสเฟต (บำบัดด้วยเกลือกรดฟอสฟอริก) ของผลิตภัณฑ์สังกะสี ฟิล์มฟอสเฟตจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว ฟอสเฟตแล้วยังทาได้

ขั้นตอนการชุบสังกะสี

ในการผลิต การชุบสังกะสีประกอบด้วยกระบวนการทางเทคโนโลยีหลายอย่าง ซึ่งแต่ละกระบวนการจะเสร็จสิ้นโดยการล้างด้วยน้ำในอ่างไหลหรือวิธีการล้างด้วยแปรง

ขั้นแรก ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดสนิม ตะกรัน จาระบีในกระบวนการ สารหล่อเย็นที่ตกค้างอย่างทั่วถึงของเหลวหรือสีและล้างไขมันในสารละลายอัลคาไลน์ จากนั้นจึงทำการล้างไขมันด้วยไฟฟ้า

หลังจากนั้น พวกเขาจะดองในสารละลายกรดไฮโดรคลอริกที่เป็นน้ำ ซึ่งในที่สุดพื้นผิวจะถูกทำความสะอาดโดยไม่รบกวนชั้นผิว และถูกตัดหัว - กระตุ้นก่อนเคลือบสังกะสี เท่านั้นคือสังกะสีจริง

หลังจากนั้น หากจำเป็น ผลิตภัณฑ์จะถูกทำให้ใสและทำความสะอาดฟิล์มออกไซด์ในสารละลายกรดไนตริกที่เป็นน้ำ จากนั้นจึงใส่ฟอสเฟต พาสซีฟ และตากให้แห้ง

เมื่อชุบผลิตภัณฑ์ต่างๆ อาจดำเนินการเพิ่มเติมได้ ตัวอย่างเช่น แถบจะคลายก่อนการชุบสังกะสี ปลายเป็นรอย ยืด และหลังจากนั้น พวกเขาจะทาน้ำมันและพันขึ้น

อุปกรณ์ชุบซิงค์

สายการชุบกัลวาไนซ์เป็นลำดับเฉพาะของการล้างและอ่างเทคโนโลยีซึ่งมีการสร้างการเคลือบสังกะสีแบบชั้นเดียวหรือหลายชั้นพร้อมคุณสมบัติการทำงานที่จำเป็น

อุปกรณ์ที่มีระดับการใช้เครื่องจักรต่างกันไปตามปริมาณการผลิต ในองค์กรขนาดใหญ่มีการติดตั้งสายยานยนต์พร้อมการควบคุมอัตโนมัติ มีบรรทัดที่มีการควบคุมด้วยตนเองบางส่วนหรือทั้งหมด เช่นเดียวกับบรรทัดย่อย

สายกัลวาไนซ์มีมากกว่าอ่างอาบน้ำ รวมถึงระบบขนส่งแบบต่างๆ อุปกรณ์สำหรับบำบัดน้ำเสียอุปกรณ์เสริม ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์สำหรับชุบสังกะสี องค์ประกอบความร้อน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ขั้วลบและขั้วบวก

อุปกรณ์เพิ่มเติม ได้แก่ ระบบระบายอากาศ ห้องอบแห้งและตู้แช่ อุปกรณ์ทำความเย็น หน่วยกรอง อุปกรณ์ผลิตน้ำกึ่งสำเร็จรูป ปั๊ม

อิเล็กโทรไลต์สำหรับชุบสังกะสี

สำหรับการชุบกัลวานิก ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของผลิตภัณฑ์ อิเล็กโทรไลต์จะถูกใช้ ซึ่งแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก

อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งสังกะสีอยู่ในรูปของไอออนไฮเดรตอย่างง่าย เรียกว่ากรดธรรมดา เหล่านี้เป็นสารละลายไฮโดรบอริก ซัลเฟต และคลอไรด์

อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรดและด่างเชิงซ้อนประกอบด้วยสังกะสีในไอออนเชิงซ้อนที่มีประจุบวกและลบ ได้แก่แอมโมเนีย ไพโรฟอสเฟต ไซยาไนด์ และสารละลายอื่นๆ

ชนิดของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้เป็นหลักกำหนดอัตราการสะสม และจากนั้นคุณภาพของสังกะสีที่สะสมบนผลิตภัณฑ์ (แคโทด)

จากอิเล็กโทรไลต์เชิงซ้อน สังกะสีจะเกาะติดกับแคโทดด้วยการกระเจิงของไอออนสูง เมื่อความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้น ผลผลิตของโลหะจะลดลงและผลผลิตของไฮโดรเจนจะเพิ่มขึ้น

ดังนั้น การชุบสังกะสีในอิเล็กโทรไลต์เชิงซ้อนจะดำเนินการที่ความหนาแน่นกระแสไฟต่ำ และการเคลือบมีคุณภาพสูงมาก เนื้อละเอียด และสม่ำเสมอ

ในอิเล็กโทรไลต์ธรรมดาที่เป็นกรดเล็กน้อย การชุบสังกะสี รวมถึงที่บ้าน เกิดขึ้นที่ความหนาแน่นกระแสไฟสูง ด้วยความเร็วสูงกว่าเมื่อใช้สารละลายที่ซับซ้อน ลักษณะของผลิตภัณฑ์เป็นสิ่งที่ดี แต่การเคลือบไม่ได้คุณภาพสูงมากและเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างค่อนข้างเรียบง่ายเท่านั้น

ชุบสังกะสี

กระบวนการทางเทคโนโลยีของการชุบสังกะสีโดยตรงเกิดขึ้นในอ่างที่มีอิเล็กโทรไลต์ ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะเหล็กถูกลดระดับลงไป ซึ่งกระแสไฟฟ้า (แคโทด) ถูกจ่ายผ่านอิเล็กโทรดพิเศษ และสังกะสีบริสุทธิ์ในรูปของลูกบอลหรือเพลตที่วางในส่วนตาข่ายพิเศษ (แอโนด)

ระหว่างปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้าที่มีความหนาแน่น 1 ถึง 5 A/dm สังกะสีจะละลายในอิเล็กโทรไลต์ จากนั้นไอออนของมันจะตกลงบนแคโทด เกิดเป็นกัลวานิกหนา 4-25 ไมครอน เคลือบ

ด้วยเทคโนโลยีนี้ทำให้ได้ตัวยึด (สลักเกลียวและน็อต) ที่มีการเคลือบสม่ำเสมอและเป็นมันเงา

สายกัลวาไนซ์อัตโนมัติ

สายผลิตภัณฑ์สังกะสีที่ทันสมัยเป็นสายอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ซึ่งดำเนินการเคลือบในทุกขั้นตอน รวมถึงการเชื่อมและการขจัดคราบไขมันคุณภาพสูงของผลิตภัณฑ์สำหรับวัตถุประสงค์และการกำหนดค่าต่างๆ

สายอัตโนมัติโดยทั่วไปประกอบด้วยชุดของอ่างชุบไฟฟ้าเทคโนโลยี, วงจรเรียงกระแสแบบแยกส่วน, แท่นขนถ่าย, อุปกรณ์ขนส่ง, อุปกรณ์สำหรับระบายอากาศ, น้ำประปาและการกำจัดสิ่งปฏิกูล, โครงโลหะพร้อมบันไดบริการ

อ่างชุบโลหะด้วยไฟฟ้าสามารถทำจากสแตนเลส เหล็กเคลือบพลาสติก หรือยางห้องอาบน้ำสมัยใหม่ที่เชื่อมจากแผ่นโพลีเมอร์กำลังเข้ามาแทนที่ภาชนะโลหะมากขึ้น การเลือกใช้วัสดุอาบน้ำขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์และอุณหภูมิในการทำงาน

การสื่อสารของระบบประปาและท่อระบายน้ำ โดยส่วนใหญ่แล้วการระบายอากาศจะอยู่ใต้อ่างอาบน้ำและทำจากโพลีโพรพิลีนด้วย

ขนาดเส้นถูกกำหนดโดยผลผลิตและขนาดของอ่างชุบโลหะด้วยไฟฟ้า

การชุบกัลวานิกเกิดขึ้นกับการเกิดน้ำเสียที่มีไอออนของโลหะหนักที่มีความเข้มข้นสูง ดังนั้นพวกเขาจึงได้รับการปกป้อง กรอง ทำให้เป็นกลาง การตกตะกอนของสารเคมี การดูดซับ และกระบวนการอื่นๆ ที่ใช้ในภาชนะที่ทำจากโพลีเมอร์ทางวิศวกรรม

เคลือบสังกะสีด้วยไฟฟ้าที่บ้าน

กัลวานิกส์กัลวาไนซ์ ทำเอง เริ่มต้นด้วยการเลือกใช้วัสดุ อิเล็กโทรไลต์สามารถเป็นสารละลายของซิงค์คลอไรด์และกรดไฮโดรคลอริกในน้ำกลั่น นี่คือกรดบัดกรีที่เรียกว่าซึ่งส่วนใหญ่มักใช้ที่บ้าน ช่างฝีมือดองสังกะสีในกรดซัลฟิวริกแบตเตอรีและรับอิเล็กโทรไลต์ ZnSO_{4 แต่กระบวนการนี้เป็นอันตรายเพราะไฮโดรเจนและความร้อนที่ระเบิดได้จะถูกปล่อยออกระหว่างปฏิกิริยา ไม่ว่าในกรณีใดควรมีการตกตะกอนของผลึกเกลือที่ไม่ละลายในอิเล็กโทรไลต์}

สังกะสีบริสุทธิ์สามารถซื้อได้ที่ร้านเคมีภัณฑ์หรือตลาดวิทยุ หรือหาซื้อได้จากแบตเตอรี่เกลือหรือฟิวส์จากสหภาพโซเวียต

กัลวานิคอ่างอาบน้ำอาจเป็นภาชนะแก้วหรือพลาสติก มีการติดตั้งแทนขั้วบวกและแคโทด ขั้วบวกเป็นแผ่นสังกะสีที่เชื่อมต่อ "บวก" จากแหล่งพลังงาน ยิ่งขั้วบวกมีขนาดใหญ่เท่าใด การเคลือบผิวบนแคโทดก็จะยิ่งมีความสม่ำเสมอมากขึ้นเท่านั้น ผลิตภัณฑ์ที่จะใช้เคลือบป้องกัน สามารถมีขั้วบวกได้หลายอันสามารถวางไว้รอบ ๆ แคโทดในระยะทางเดียวกันเพื่อให้พื้นผิวถูกปกคลุมด้วยสังกะสีอย่างสม่ำเสมอและพร้อมกันจากทุกด้าน "ลบ" ของแหล่งพลังงานเชื่อมต่อกับแคโทด

แม้การชุบกัลวาไนซ์ที่บ้าน เทคโนโลยีจำเป็นต้องรวมถึงการทำความสะอาดและการขจัดคราบไขมันอย่างทั่วถึง รวมถึงการเปิดใช้งานในสารละลายกรด

แหล่งพลังงานคือแบตเตอรี่รถยนต์ที่มีหลอดไส้พลังงานต่ำหรือผู้บริโภครายอื่นในวงจรเพื่อให้กระแสไฟในวงจรต่ำลงหรือแหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟขาออกคงที่ สิ่งสำคัญคือไม่ควรให้อิเล็กโทรไลต์เดือดอย่างรวดเร็วในระหว่างกระบวนการชุบสังกะสี

อันที่จริงแล้ว การชุบกัลวาไนซ์เกิดขึ้นเมื่อแอโนดและแคโทดถูกลดระดับลงในอิเล็กโทรไลต์และวงจรไฟฟ้าปิด ยิ่งใช้กระบวนการนานขึ้น ชั้นสังกะสีก็จะยิ่งหนาขึ้นเท่านั้น

ด้วยการชุบกัลวาไนซ์ สารเคลือบป้องกันบนผลิตภัณฑ์จะมีความแม่นยำ สม่ำเสมอ และเรียบเนียน พร้อมเอฟเฟกต์การตกแต่ง ใช้ทั้งในอุตสาหกรรมและที่บ้าน แม้จะจำเป็นต้องบำบัดน้ำเสียจากของเสียที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม