Galvanização galvânica de metal: tecnologia, equipamentos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-02 14:01

A galvanização é uma maneira eficaz e barata e, portanto, uma maneira comum de proteger metais ferrosos da corrosão. Na maioria das vezes é usado na produção de ferragens e fixadores, bem como malha de aço.

Métodos de Revestimento de Zinco

A galvanização anticorrosiva é realizada de várias maneiras, e a vida útil do revestimento depende da espessura da camada protetora.

O método de revestimento depende de suas propriedades exigidas, do tamanho do produto, das condições para sua operação posterior.

A mais simples e tecnologicamente avançada, mas com resistência insuficiente ao estresse mecânico da camada protetora, é a galvanização a frio com primers, que contêm grandes quantidades de pó de zinco altamente disperso.

Em termos de volume de produção de galvanização, a galvanização por imersão a quente ocupa o segundo lugar. O revestimento obtido dessa maneira é de alta qualidade e durável, mas ambientalmente inseguro, pois é usado um fundido de zinco e é necessária uma grande quantidade de eletricidade para manter sua temperatura um pouco menos de 500 ° C, métodos químicos de preparação de superfície.

Muito semelhante à galvanização por imersão a quente maistecnológico, mas menos produtivo, de deposição por difusão térmica de uma camada protetora. É usado quando são colocadas altas exigências na espessura e aparência do revestimento.

Outro método de galvanização é a pulverização térmica a gás, que é usada para proteger produtos e estruturas de grande porte que simplesmente não podem ser colocados em banho.

A galvanização galvanizada é desprovida de muitas das desvantagens de outros métodos de revestimento e tem seus aspectos positivos.

Vantagens da zincagem

Zincagem por eletrólise é o método mais comum.

A principal vantagem, devido à qual a galvanização galvânica do metal é usada, é um alto grau de proteção da superfície do material contra a corrosão. Uma fina camada de zinco aumenta várias vezes a vida útil dos produtos e, portanto, reduz o custo de sua manutenção e substituição.

O revestimento é uniforme, sem riscos e gotas, e a forma e o tamanho do produto são preservados. Você pode aplicá-lo a objetos de qualquer forma, mesmo a mais complexa.

Revestimentos decorativos lisos e brilhantes não requerem processamento adicional na maioria dos casos.

Além disso, o próprio processo de revestimento de zinco requer poucos gastos e as unidades de galvanização são altamente produtivas.

Desvantagens da zincagem

O método de aplicação de um revestimento protetor por eletrólise não é isento de inconvenientes.

A principal desvantagem ébaixa adesão do zinco ao metal, pelo que a superfície do produto deve ser cuidadosamente limpa.

A desvantagem também é a formação de resíduos tóxicos durante o processo de revestimento, exigindo uma limpeza séria.

O descumprimento dos regimes pode levar ao enchimento de hidrogênio do metal base, o que leva à fragilidade do próprio produto e à violação da qualidade do revestimento.

Princípio de funcionamento

A galvanização baseia-se no princípio do efeito protetor, que é determinado pela diferença dos potenciais eletroquímicos do zinco e do ferro. Como o zinco tem menor potencial eletroquímico, seu revestimento é uma proteção de sacrifício para metais ferrosos. Ou seja, em ambiente úmido, é ele quem sofre corrosão eletroquímica.

Quando o ferro é oxidado, formam-se óxidos que têm um volume maior que o metal original. O filme de óxido fica solto e passa oxigênio para o metal ainda não oxidado. E no zinco, durante a oxidação, o filme se forma fino e denso, não deixa o oxigênio penetrar profundamente no metal, protegendo não só o revestimento, mas também o metal base por baixo.

Tipos de zincagem

A galvanização galvânica é uma tecnologia que é eletrólise, ou seja, processos redox eletroquímicos em um eletrólito sob a ação de uma corrente elétrica contínua.

De acordo com a composição do eletrólito, a zincagem é dividida em três tipos: ácido, cianeto e alcalino.

O método de revestimento de zinco mais comumente usado emeletrólitos, especialmente para peças de ferro fundido e aço de configuração complexa. Os produtos feitos de aços carbono e ligas com esse tipo de galvanização estão menos sujeitos à ocorrência de fragilização por hidrogênio, e a aparência é excelente, com um efeito decorativo maravilhoso em uma ampla gama de cores.

Proteção de galvanização adicional

O efeito protetor dos revestimentos de zinco depende de sua espessura, que é de apenas 5 mícrons quando galvanizada, e da natureza do eletrólito.

Em alguns casos, as propriedades protetoras dos revestimentos de zinco são aprimoradas por passivação, fosfatização ou pintura.

Passivação (cromatização) - tratamento químico de produtos em soluções com ácido crômico ou seus sais, resultando na formação de filmes de cromato na superfície. Este processo valoriza não tanto as propriedades protetoras quanto as decorativas, pois com isso o brilho do revestimento é aprimorado, podendo ser pintado em várias cores.

Ao fosfatar (tratamento em sais de ácido fosfórico) de produtos galvanizados, forma-se um filme de fosfato na superfície. Após a fosfatização, a tinta ainda pode ser aplicada.

Etapas da zincagem

Na produção, a galvanização consiste em vários processos tecnológicos, cada um dos quais é completado por lavagem com água em banho de fluxo ou método de lavagem com escova.

Primeiro, os produtos são completamente limpos de ferrugem, escamas, graxa de processo, resíduos de refrigerantelíquidos ou tintas e desengordurados em soluções alcalinas. Em seguida, ocorre o desengorduramento eletrolítico.

Em seguida, são decapados em uma solução aquosa de ácido clorídrico, na qual a superfície é finalmente limpa sem perturbar a camada superficial e é decapitada - ativada antes da aplicação do revestimento de zinco. Só então a galvanização real.

Depois disso, se necessário, os produtos são clarificados e limpos do filme de óxido em solução aquosa de ácido nítrico, depois fosfatados, passivados e secos.

Ao galvanizar vários produtos, operações adicionais podem ser realizadas. Por exemplo, uma tira é desenrolada antes da galvanização, as extremidades são soldadas, endireitadas e depois lubrificadas e enroladas.

Equipamento para zincagem

Uma linha de galvanização é uma sequência específica de enxágües e banhos tecnológicos em que é criado um revestimento de zinco de camada única ou multicamada com as propriedades funcionais exigidas.

De acordo com os volumes de produção, são utilizados equipamentos com diferentes graus de mecanização. Em grandes empresas, são instaladas linhas mecanizadas com controle automático. Existem linhas com controle manual parcial ou total, assim como minilinhas.

A linha de galvanização consiste em mais do que apenas banhos. Inclui sistemas de transporte de vários modelos, equipamentos para tratamento de águas residuais,equipamentos auxiliares, que incluem dispositivos para galvanização, elementos de aquecimento, trocadores de calor, catodos e hastes anódicas.

Equipamentos adicionais incluem sistemas de ventilação, câmaras e armários de secagem, equipamentos de refrigeração, unidades de filtragem, equipamentos de produção de semi-água, bombas.

Eletrólitos para zincagem

Para galvanização galvânica, dependendo da finalidade do produto, são utilizados eletrólitos, que são divididos em dois grupos principais.

Eletrólitos, nos quais o zinco está na forma de íons hidratados simples, são chamados de ácidos simples. Estas são soluções hidrobóricas, sulfato e cloreto.

Eletrólitos complexos ácidos e alcalinos contêm zinco em íons complexos com carga positiva e negativa. Estas são amônia, pirofosfato, cianeto e outras soluções.

O tipo de eletrólito usado determina principalmente a taxa de deposição e, em seguida, a qualidade dos depósitos de zinco no produto (cátodo).

A partir de eletrólitos complexos, o zinco se deposita no cátodo com alta dispersão de íons. À medida que a densidade de corrente aumenta, o rendimento do metal diminui e o rendimento do hidrogênio aumenta.

Portanto, a zincagem em eletrólitos complexos é realizada com baixa densidade de corrente e o revestimento é de altíssima qualidade, granulação fina e uniforme.

Em eletrólitos simples levemente ácidos, a galvanização, inclusive em casa, ocorre em alta densidade de corrente, com velocidade maior do que quando se utiliza soluções complexas. A aparência dos produtos é boa, maso revestimento não é de alta qualidade e só é adequado para produtos de forma bastante simples.

Zincagem galvanizada

Processo tecnológico de galvanização direta ocorre em banho com eletrólito. Nele são abaixados produtos feitos de metal ferroso, aos quais é fornecida uma corrente elétrica (cátodo) através de eletrodos especiais e zinco puro na forma de bolas ou placas colocadas em seções de malha especial (ânodo).

Durante uma reação eletroquímica, sob a influência de uma corrente elétrica com densidade de 1 a 5 A/dm, o zinco se dissolve no eletrólito, então seus íons se depositam no cátodo, formando um galvânico de 4-25 mícrons de espessura revestimento.

É com o uso desta tecnologia que são obtidos fixadores (parafusos e porcas) com revestimento uniforme e brilhante.

Linha de Galvanização Automatizada

A moderna linha de galvanização é uma linha totalmente automatizada, que realiza todas as etapas do revestimento, incluindo soldagem e desengorduramento de alta qualidade de produtos para diversas finalidades e configurações.

A linha automática geralmente é composta por um conjunto de banhos de galvanoplastia tecnológica, retificadores modulares, uma plataforma de carga/descarga, equipamentos de transporte, equipamentos para ventilação exaustora, abastecimento de água e esgoto, estrutura metálica com escada de serviço.

Banhos de galvanoplastia podem ser feitos de aço inoxidável, aço revestido de plástico ou borracha. Banhos modernos, soldados a partir de polímeros de folha, estão substituindo cada vez mais os recipientes de metal. A escolha do material do banho depende da composição e concentração do eletrólito e da temperatura de operação.

As comunicações dos sistemas de abastecimento de água e esgoto e, na maioria dos casos, a ventilação estão localizadas sob os banhos e também são feitas de polipropileno.

As dimensões da linha são determinadas pela sua produtividade e pelas dimensões dos banhos de galvanoplastia.

A galvanização galvânica ocorre com a formação de efluentes com alta concentração de íons de metais pesados. Por isso, são defendidos, filtrados, neutralizados, precipitação química, sorção e outros processos são utilizados em recipientes feitos de polímeros de engenharia.

Zincagem eletrolítica em casa

A galvanização galvânica, produzida pelas próprias mãos, começa com a seleção dos materiais. O eletrólito pode ser uma solução de cloreto de zinco e ácido clorídrico em água destilada. Este é o chamado ácido de solda, que é mais usado em casa. Os artesãos conservam o zinco no ácido sulfúrico da bateria e obtêm o eletrólito ZnSO_{4, mas esse processo é perigoso, porque hidrogênio explosivo e calor são liberados durante a reação. Em nenhum caso deve haver um precipitado de cristais de sal não dissolvidos no eletrólito.}

Zinco puro pode ser comprado em uma loja de produtos químicos ou mercado de rádio, ou pode ser obtido em baterias de sal ou fusíveis da União Soviética.

Galvânicoo banho pode ser um recipiente de vidro ou plástico. Suportes para o ânodo e o cátodo são instalados nele. O ânodo é uma placa de zinco à qual um "mais" é conectado da fonte de alimentação. Quanto maior o ânodo, mais uniforme será o revestimento no cátodo, produto sobre o qual o revestimento protetor será aplicado. Pode haver vários ânodos, eles podem ser colocados ao redor do cátodo à mesma distância para que sua superfície seja coberta com zinco uniforme e simultaneamente de todos os lados. O "menos" da fonte de energia é conectado ao cátodo.

Mesmo quando a galvanização é feita em casa, a tecnologia passa necessariamente pela limpeza e desengorduramento minucioso da peça, bem como a sua ativação em solução ácida.

A fonte de alimentação é uma bateria de carro com uma lâmpada incandescente de baixa potência ou outro consumidor no circuito para que a corrente no circuito seja menor, ou uma fonte de alimentação com tensão de saída constante. O principal é que não deve haver ebulição rápida do eletrólito durante o processo de galvanização.

Na verdade, a galvanização ocorre quando os ânodos e o cátodo são abaixados no eletrólito e o circuito elétrico é fechado. Quanto mais tempo o processo demorar, mais espessa será a camada de zinco no produto.

Com a ajuda da galvanização, o revestimento protetor dos produtos torna-se preciso, uniforme e liso, com efeito decorativo. É usado tanto na indústria quanto em casa, apesar de ser necessário o tratamento de águas residuais de resíduos perigosos para o meio ambiente.