Galvanización galvánica de metales: tecnología, equipos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2024-01-02 13:53

La galvanización es una forma efectiva y económica, y por lo tanto, una forma común de proteger los metales ferrosos de la corrosión. La mayoría de las veces se usa en la producción de hardware y sujetadores, así como mallas de acero.

Métodos de recubrimiento de zinc

El galvanizado anticorrosión se lleva a cabo de varias maneras, y la vida útil del recubrimiento depende del grosor de la capa protectora.

El método de recubrimiento depende de sus propiedades requeridas, el tamaño del producto, las condiciones para su posterior operación.

La más sencilla y tecnológicamente avanzada, pero que no proporciona suficiente resistencia a los esfuerzos mecánicos de la capa protectora, es la galvanización en frío con imprimaciones, que contienen grandes cantidades de polvo de zinc muy disperso.

En cuanto al volumen de producción de galvanizado, el galvanizado en caliente ocupa el segundo lugar. El recubrimiento obtenido de esta manera es de alta calidad y duradero, pero no es seguro para el medio ambiente, ya que se utiliza una fusión de zinc y se requiere una gran cantidad de electricidad para mantener su temperatura un poco menos de 500 ° C, métodos químicos de preparación de superficies.

Muy similar al galvanizado en caliente másmétodo tecnológico, pero menos productivo, de deposición por difusión térmica de una capa protectora. Se utiliza cuando se imponen altas exigencias al grosor y la apariencia del revestimiento.

Otro método de galvanizado es la pulverización térmica con gas, que se utiliza para proteger productos y estructuras de gran tamaño que simplemente no se pueden colocar en un baño.

La galvanización galvanizada carece de muchas de las desventajas de otros métodos de recubrimiento y tiene sus aspectos positivos.

Ventajas del zincado

El zincado por electrólisis es el método más común.

La principal ventaja, debido a que se utiliza la galvanización galvánica del metal, es un alto grado de protección de la superficie del material contra la corrosión. Una fina capa de zinc aumenta varias veces la vida útil de los productos y, por lo tanto, reduce el costo de su mantenimiento y reemplazo.

El recubrimiento es uniforme, sin rayas ni gotas, y se conserva la forma y el tamaño del producto. Puede aplicarlo a objetos de cualquier forma, incluso las más complejas.

Los revestimientos decorativos lisos y brillantes no requieren procesamiento adicional en la mayoría de los casos.

Además, el proceso de recubrimiento de zinc en sí requiere poco gasto y las unidades de galvanizado son altamente productivas.

Desventajas del zincado

El método de aplicación de una capa protectora por electrólisis no está exento de inconvenientes.

La principal desventaja esbaja adherencia del zinc al metal, por lo que la superficie del producto debe limpiarse cuidadosamente.

La desventaja es también la formación de desechos tóxicos durante el proceso de recubrimiento, que requieren una limpieza profunda.

El incumplimiento de los regímenes puede provocar el llenado de hidrógeno del metal base, lo que conduce a la fragilidad del producto en sí y a una violación de la calidad del recubrimiento.

Principio de funcionamiento

La galvanización se basa en el principio del efecto protector, que está determinado por la diferencia en los potenciales electroquímicos del zinc y el hierro. Dado que el zinc tiene un potencial electroquímico más bajo, su recubrimiento es una protección de sacrificio para los metales ferrosos. Es decir, en un ambiente húmedo, es él quien sufre corrosión electroquímica.

Cuando el hierro se oxida, se forman óxidos que tienen un volumen mayor que el metal original. La película de óxido se suelta y pasa oxígeno al metal aún no oxidado. Y en el zinc, durante la oxidación, la película se forma delgada y densa, no permite que el oxígeno penetre profundamente en el metal, protegiendo no solo el recubrimiento, sino también el metal base debajo.

Tipos de zincado

El galvanizado galvánico es una tecnología que consiste en electrólisis, es decir, procesos electroquímicos redox en un electrolito bajo la acción de una corriente eléctrica continua.

Según la composición del electrolito, el zincado se divide en tres tipos: ácido, cianurado y alcalino.

El método de recubrimiento de zinc más utilizado en ambientes ligeramente ácidoselectrolitos, especialmente para piezas de fundición y acero de configuración compleja. Los productos hechos de aceros al carbono y aleados con este tipo de galvanizado están menos sujetos a la fragilización por hidrógeno, y la apariencia es excelente, con un maravilloso efecto decorativo en una amplia gama de colores.

Protección galvanizada adicional

El efecto protector de los recubrimientos de zinc depende de su espesor, que es de solo 5 micrones cuando se galvaniza, y de la naturaleza del electrolito.

En algunos casos, las propiedades protectoras de los recubrimientos de zinc se mejoran mediante pasivación, fosfatación o pintura.

Pasivación (cromatización): tratamiento químico de productos en soluciones con ácido crómico o sus sales, como resultado de lo cual se forman películas de cromato en la superficie. Este proceso potencia no tanto las propiedades protectoras como las decorativas, ya que como resultado se potencia el brillo del revestimiento, pudiendo pintarse en varios colores.

Al fosfatar (tratamiento en sales de ácido fosfórico) de productos galvanizados, se forma una película de fosfato en la superficie. Después del fosfatado, todavía se puede aplicar pintura.

Etapas del zincado

En la producción, el galvanizado consta de varios procesos tecnológicos, cada uno de los cuales se completa con un lavado con agua en un baño fluido o un método de lavado con cepillo.

Primero, los productos se limpian a fondo de óxido, incrustaciones, grasa de proceso, residuos de refrigerantelíquidos o pinturas y desengrasado en soluciones alcalinas. Luego tiene lugar el desengrasado electrolítico.

Después, se decapan en una solución acuosa de ácido clorhídrico, en la que finalmente se limpia la superficie sin alterar la capa superficial y se decapita, se activa antes de aplicar el recubrimiento de zinc. Solo entonces es el galvanizado real.

Después, si es necesario, los productos se clarifican y limpian de la película de óxido en una solución acuosa de ácido nítrico, luego se fosfatan, pasivan y secan.

Al galvanizar varios productos, se pueden realizar operaciones adicionales. Por ejemplo, una tira se desenrolla antes de galvanizarse, los extremos se sueldan, se enderezan y después se engrasan y se enrollan.

Equipos para cincado

Una línea de galvanizado es una secuencia específica de lavados y baños tecnológicos en los que se crea un recubrimiento de zinc monocapa o multicapa con las propiedades funcionales requeridas.

De acuerdo con los volúmenes de producción, se utilizan equipos con distintos grados de mecanización. En las grandes empresas, se instalan líneas mecanizadas con control automático. Hay líneas con control manual parcial o total, así como minilíneas.

La línea de galvanizado consiste en algo más que baños. Incluye sistemas de transporte de diversos diseños, equipos para el tratamiento de aguas residuales,equipo auxiliar, que incluye dispositivos para galvanizar, elementos calefactores, intercambiadores de calor, varillas catódicas y anódicas.

El equipo adicional incluye sistemas de ventilación, cámaras y gabinetes de secado, equipo de refrigeración, unidades de filtración, equipo de producción de agua desmineralizada, bombas.

Electrolitos para zincado

Para el galvanizado galvánico, según el propósito del producto, se utilizan electrolitos, que se dividen en dos grupos principales.

Los electrolitos, en los que el zinc se encuentra en forma de iones hidratados simples, se denominan ácidos simples. Estas son soluciones hidrobóricas, de sulfato y de cloruro.

Los electrolitos complejos ácidos y alcalinos contienen zinc en iones complejos con carga positiva y negativa. Estos son amoníaco, pirofosfato, cianuro y otras soluciones.

El tipo de electrolito utilizado determina principalmente la tasa de deposición y luego la calidad de los depósitos de zinc en el producto (cátodo).

A partir de electrolitos complejos, el zinc se deposita en el cátodo con una alta dispersión de iones. A medida que aumenta la densidad de corriente, disminuye el rendimiento del metal y aumenta el rendimiento del hidrógeno.

Por lo tanto, el zincado en electrolitos complejos se lleva a cabo con una baja densidad de corriente y el recubrimiento es de muy alta calidad, de grano fino y uniforme.

En electrolitos simples ligeramente ácidos, la galvanización, incluso en el hogar, tiene lugar a una alta densidad de corriente, con una velocidad más alta que cuando se utilizan soluciones complejas. La apariencia de los productos es buena, peroel recubrimiento no es de muy alta calidad y solo es adecuado para productos de forma bastante simple.

Cincado galvanizado

El proceso tecnológico de galvanización directa se realiza en un baño con electrolito. En él se introducen productos hechos de metal ferroso, a los que se suministra corriente eléctrica (cátodo) a través de electrodos especiales, y zinc puro en forma de bolas o placas colocadas en secciones de malla especiales (ánodo).

Durante una reacción electroquímica, bajo la influencia de una corriente eléctrica con una densidad de 1 a 5 A/dm, el zinc se disuelve en el electrolito, luego sus iones se depositan en el cátodo, formando una capa galvánica de 4-25 micras de espesor. recubrimiento.

Es con el uso de esta tecnología que los sujetadores (tornillos y tuercas) se obtienen con un recubrimiento uniforme y brillante.

Línea de galvanizado automatizado

La moderna línea de galvanizado es una línea completamente automatizada que realiza todas las etapas del recubrimiento, incluidas la soldadura y el desengrasado de alta calidad de productos para diversos propósitos y configuraciones.

La línea automática generalmente consta de un conjunto de baños tecnológicos de galvanoplastia, rectificadores modulares, un puesto de carga/descarga, equipo de transporte, equipo para ventilación de escape, suministro de agua y eliminación de aguas residuales, un marco de metal con una escalera de servicio.

Los baños de galvanoplastia pueden estar hechos de acero inoxidable, acero revestido de plástico o caucho. Los baños modernos, soldados a partir de láminas de polímeros, están reemplazando cada vez más a los contenedores metálicos. La elección del material del baño depende de la composición y concentración del electrolito y de la temperatura de funcionamiento.

Las comunicaciones de los sistemas de abastecimiento de agua y alcantarillado y, en la mayoría de los casos, la ventilación se encuentran debajo de los baños y también están hechas de polipropileno.

Las dimensiones de la línea están determinadas por su productividad y las dimensiones de los baños galvánicos.

La galvanización galvánica se produce con la formación de aguas residuales con una alta concentración de iones de metales pesados. Por lo tanto, se defienden, filtran, neutralizan, precipitación química, sorción y otros procesos se utilizan en contenedores hechos de polímeros de ingeniería.

Zincado electrolítico en casa

El galvanizado galvánico, producido con las propias manos, comienza con la selección de los materiales. El electrolito puede ser una solución de cloruro de zinc y ácido clorhídrico en agua destilada. Este es el llamado ácido de soldadura, que se usa con mayor frecuencia en el hogar. Los artesanos decapan el zinc en ácido sulfúrico de batería y obtienen el electrolito ZnSO_{4, pero este proceso es peligroso porque durante la reacción se libera hidrógeno explosivo y calor. En ningún caso debe haber un precipitado de cristales de sal no disueltos en el electrolito.}

El zinc puro se puede comprar en una tienda de productos químicos o en un mercado de radio, o se puede obtener de baterías de sal o fusibles de la Unión Soviética.

Galvánicael baño puede ser un recipiente de vidrio o plástico. Se instalan soportes para el ánodo y el cátodo. El ánodo es una placa de zinc a la que se conecta un "más" desde la fuente de alimentación. Cuanto más grande sea el ánodo, más uniforme será el revestimiento sobre el cátodo, el producto sobre el que se aplicará el revestimiento protector. Puede haber varios ánodos, se pueden colocar alrededor del cátodo a la misma distancia para que su superficie se cubra con zinc de manera uniforme y simultánea desde todos los lados. El "menos" de la fuente de alimentación está conectado al cátodo.

Incluso cuando el galvanizado se realiza en casa, la tecnología incluye necesariamente la limpieza y desengrasado a fondo de la pieza, así como su activación en una solución ácida.

La fuente de alimentación es una batería de automóvil con una lámpara incandescente de baja potencia u otro consumidor en el circuito para que la corriente en el circuito sea menor, o una fuente de alimentación con un voltaje de salida constante. Lo principal es que no debe haber una ebullición rápida del electrolito durante el proceso de galvanización.

En realidad, la galvanización ocurre cuando los ánodos y el cátodo se sumergen en el electrolito y el circuito eléctrico se cierra. Cuanto más tarde el proceso, más gruesa será la capa de zinc sobre el producto.

Con la ayuda del galvanizado, la capa protectora de los productos se vuelve precisa, uniforme y suave, con un efecto decorativo. Se utiliza tanto en la industria como en el hogar, a pesar de que se requiere el tratamiento de aguas residuales de residuos peligrosos para el medio ambiente.