جلفنة المعدن: التكنولوجيا ، المعدات

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 13:49

الجلفنة وسيلة فعالة وغير مكلفة ، وبالتالي فهي وسيلة شائعة لحماية المعادن الحديدية من التآكل. غالبًا ما يتم استخدامه في إنتاج الأجهزة والمثبتات ، وكذلك الشبكات الفولاذية.

طرق طلاء الزنك

يتم تنفيذ الجلفنة المضادة للتآكل بطرق مختلفة ، وتعتمد مدة خدمة الطلاء على سماكة الطبقة الواقية.

تعتمد طريقة الطلاء على خصائصه المطلوبة ، وحجم المنتج ، وشروط تشغيله الإضافي.

الأبسط والأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية ، ولكنه لا يوفر مقاومة كافية للإجهاد الميكانيكي للطبقة الواقية ، هو الجلفنة الباردة باستخدام مواد أولية ، والتي تحتوي على كميات كبيرة من مسحوق الزنك شديد التشتت.

من حيث حجم إنتاج الجلفنة ، يحتل الجلفنة بالغمس الساخن المرتبة الثانية. الطلاء الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة عالي الجودة ودائم ، ولكنه غير آمن بيئيًا ، حيث يتم استخدام ذوبان الزنك ، وهناك حاجة إلى كمية كبيرة من الكهرباء للحفاظ على درجة حرارته أقل بقليل من 500 درجة مئوية ، الطرق الكيميائية لتحضير السطح.

تشبه إلى حد بعيد الجلفنة بالغمس الساخن أكثرطريقة تكنولوجية ، لكنها أقل إنتاجية لترسيب الانتشار الحراري لطبقة واقية. يتم استخدامه عندما يتم وضع متطلبات عالية على سمك ومظهر الطلاء.

طريقة أخرى للجلفنة هي الرش الحراري بالغاز ، والذي يستخدم لحماية المنتجات الكبيرة الحجم والهياكل التي لا يمكن وضعها في الحمام.

الجلفنة المجلفنة خالية من العديد من عيوب طرق الطلاء الأخرى ولها جوانبها الإيجابية.

مزايا طلاء الزنك

الطلاء بالزنك بالتحليل الكهربائي هو الطريقة الأكثر شيوعًا.

الميزة الرئيسية ، بسبب استخدام الجلفنة المعدنية للمعدن ، هي درجة عالية من حماية سطح المادة من التآكل. طبقة رقيقة من الزنك تزيد من عمر خدمة المنتجات عدة مرات ، وبالتالي تقلل من تكلفة صيانتها واستبدالها.

الطلاء متساوي ، بدون خطوط وقطرات ، ويتم الحفاظ على شكل وحجم المنتج. يمكنك تطبيقه على كائنات من أي شكل ، حتى أكثرها تعقيدًا.

الطلاء الزخرفي الأملس واللامع لا يتطلب معالجة إضافية في معظم الحالات.

بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب عملية طلاء الزنك نفسها نفقات قليلة ، ووحدات الجلفنة عالية الإنتاجية.

عيوب طلاء الزنك

طريقة تطبيق الطلاء الواقي بالتحليل الكهربائي لا تخلو من العيوب

العيب الرئيسي هوانخفاض التصاق الزنك بالمعدن ، لذلك يجب تنظيف سطح المنتج بعناية.

الجانب السلبي أيضًا هو تكوين نفايات سامة أثناء عملية الطلاء ، مما يتطلب تنظيفًا جادًا.

عدم الامتثال للأنظمة يمكن أن يؤدي إلى حشو المعدن بالهيدروجين ، مما يؤدي إلى هشاشة المنتج نفسه وإلى انتهاك جودة الطلاء.

مبدأ العملية

تعتمد الجلفنة على مبدأ التأثير الوقائي ، والذي يتم تحديده من خلال الاختلاف في الإمكانات الكهروكيميائية للزنك والحديد. نظرًا لأن الزنك يحتوي على إمكانات كهروكيميائية منخفضة ، فإن طلاءه يعد بمثابة حماية تقديرية للمعادن الحديدية. أي أنه في بيئة رطبة هو الذي يتعرض للتآكل الكهروكيميائي.

عندما يتأكسد الحديد ، تتشكل أكاسيد ذات حجم أكبر من المعدن الأصلي. يصبح فيلم الأكسيد مفكوكًا ويمرر الأكسجين إلى المعدن الذي لا يزال غير مؤكسد. وعلى الزنك ، أثناء الأكسدة ، يتشكل الفيلم رقيقًا وكثيفًا ، ولا يسمح للأكسجين بعمق في المعدن ، مما يحمي ليس فقط الطلاء ، ولكن أيضًا المعدن الأساسي تحته.

أنواع طلاء الزنك

الجلفنة الجلفانية هي تقنية التحليل الكهربائي ، أي عمليات الأكسدة الكهروكيميائية في المنحل بالكهرباء تحت تأثير تيار كهربائي مباشر.

وفقًا لتكوين المنحل بالكهرباء ، ينقسم طلاء الزنك إلى ثلاثة أنواع: حامض ، وسيانيد ، وقلوي.

طريقة طلاء الزنك الأكثر استخدامًا في الحمضية قليلاًالمنحلات بالكهرباء ، خاصة لأجزاء الحديد الزهر والصلب ذات التكوين المعقد. المنتجات المصنوعة من الفولاذ الكربوني وسبائك الفولاذ بهذا النوع من الجلفنة أقل عرضة لحدوث التقصف الهيدروجين ، والمظهر ممتاز ، مع تأثير زخرفي رائع في مجموعة واسعة من الألوان.

حماية جلفنة إضافية

التأثير الوقائي لطلاء الزنك يعتمد على سُمكه ، الذي لا يتجاوز 5 ميكرون عند الطلاء بالكهرباء ، وطبيعة المنحل بالكهرباء.

في بعض الحالات ، يتم تحسين الخصائص الوقائية لطلاء الزنك عن طريق التخميل أو الفوسفات أو الطلاء.

التخميل (الكرومات) - المعالجة الكيميائية للمنتجات في محاليل بحمض الكروميك أو أملاحه ، ونتيجة لذلك تتشكل أغشية الكرومات على السطح. لا تعمل هذه العملية على تحسين الخصائص الوقائية بقدر الخصائص الزخرفية ، لأنه نتيجة لذلك يتم تحسين لمعان الطلاء ، ويمكن طلاءه بألوان مختلفة.

عند معالجة المنتجات المجلفنة بالفوسفات (المعالجة بأملاح حامض الفوسفوريك) ، يتم تشكيل فيلم فوسفات على السطح. بعد الفوسفات ، لا يزال من الممكن تطبيق الطلاء.

مراحل طلاء الزنك

في الإنتاج ، تتكون الجلفنة من عدة عمليات تكنولوجية ، كل منها يتم عن طريق الغسيل بالماء في حمام متدفق أو بطريقة غسل الفرشاة.

أولاً ، يتم تنظيف المنتجات تمامًا من الصدأ والقشور وشحوم المعالجة وبقايا سائل التبريدسوائل أو دهانات منزوعة الشحوم في محاليل قلوية. ثم يتم إزالة الشحوم كهربائيا.

بعد ذلك ، يتم تخليلها في محلول مائي من حمض الهيدروكلوريك ، حيث يتم تنظيف السطح أخيرًا دون إزعاج الطبقة السطحية ويتم قطع رأسها - يتم تنشيطها قبل وضع طلاء الزنك. عندها فقط يتم الجلفنة الفعلية.

بعد ذلك ، إذا لزم الأمر ، يتم تصفية المنتجات وتنظيفها من فيلم الأكسيد في محلول مائي من حمض النيتريك ، ثم الفوسفات والتخميل والتجفيف.

عند جلفنة منتجات مختلفة ، يمكن إجراء عمليات إضافية. على سبيل المثال ، يتم فك الشريط قبل الجلفنة ، ويتم لحام الأطراف وتقويمها ، وبعد ذلك يتم تزييتها ولفها.

معدات طلاء الزنك

خط الجلفنة هو تسلسل محدد من الشطف والحمامات التكنولوجية التي يتم فيها إنشاء طلاء زنك أحادي أو متعدد الطبقات مع الخصائص الوظيفية المطلوبة.

وفقًا لأحجام الإنتاج ، يتم استخدام معدات بدرجات متفاوتة من الميكنة. في الشركات الكبيرة ، يتم تركيب خطوط ميكانيكية ذات تحكم أوتوماتيكي. هناك خطوط ذات تحكم يدوي جزئي أو كامل ، بالإضافة إلى خطوط صغيرة.

خط الجلفنة يتكون من أكثر من مجرد حمامات. وتشمل أنظمة نقل بمختلف التصاميم ومعدات لمعالجة مياه الصرف الصحي ،المعدات المساعدة والتي تشمل أجهزة الجلفنة وعناصر التسخين والمبادلات الحرارية والكاثود وقضبان الأنود.

تشمل المعدات الإضافية أنظمة التهوية ، وغرف التجفيف والخزائن ، ومعدات التبريد ، ووحدات الترشيح ، ومعدات إنتاج المياه ، والمضخات.

المنحلات بالكهرباء لطلاء الزنك

للجلفنة ، اعتمادًا على الغرض من المنتج ، يتم استخدام الإلكتروليتات ، والتي تنقسم إلى مجموعتين رئيسيتين.

الإلكتروليتات ، التي يكون فيها الزنك على شكل أيونات رطبة بسيطة ، تسمى الحمضية البسيطة. هذه هي المحاليل المائية والكبريتات والكلوريد.

تحتوي الإلكتروليتات الحمضية والقلوية المعقدة على الزنك في أيونات معقدة بشحنة موجبة وسالبة. هذه هي الأمونيا والبيروفوسفات والسيانيد والمحاليل الأخرى.

يحدد نوع الإلكتروليت المستخدم بشكل أساسي معدل الترسب ثم جودة رواسب الزنك على المنتج (الكاثود).

من الإلكتروليتات المعقدة ، يستقر الزنك على الكاثود مع تشتت أيون عالي. مع زيادة الكثافة الحالية ، ينخفض إنتاج المعدن ويزداد إنتاج الهيدروجين.

لذلك ، يتم تنفيذ طلاء الزنك في الإلكتروليتات المعقدة بكثافة تيار منخفضة ، والطلاء عالي الجودة للغاية ، وحبيبات دقيقة وموحدة.

في الإلكتروليتات البسيطة الحمضية قليلاً ، يحدث الجلفنة ، بما في ذلك في المنزل ، بكثافة تيار عالية ، وبسرعة أعلى من عند استخدام الحلول المعقدة. مظهر المنتجات جيد ، ولكنالطلاء ليس بجودة عالية جدًا وهو مناسب فقط للمنتجات ذات الشكل البسيط إلى حد ما.

طلاء الزنك المجلفن

تحدث العملية التكنولوجية للجلفنة المباشرة في حمام به إلكتروليت. يتم إنزال المنتجات المصنوعة من معادن حديدية فيه ، حيث يتم إمداد تيار كهربائي (كاثود) من خلال أقطاب خاصة ، وزنك نقي على شكل كرات أو ألواح موضوعة في أقسام شبكية خاصة (قطب موجب).

أثناء تفاعل كهروكيميائي ، تحت تأثير تيار كهربائي بكثافة من 1 إلى 5 أمبير / دسم ، يذوب الزنك في الإلكتروليت ، ثم تستقر أيوناته على القطب السالب ، مشكلاً جلفانيًا بسمك 4-25 ميكرون طلاء.

باستخدام هذه التقنية ، يتم الحصول على السحابات (البراغي والصواميل) بطلاء موحد ولامع.

خط الجلفنة الآلي

خط الجلفنة الحديث هو خط مؤتمت بالكامل يقوم بجميع مراحل الطلاء ، بما في ذلك اللحام وإزالة الشحوم عالية الجودة للمنتجات لأغراض وتكوينات مختلفة.

يتكون الخط الأوتوماتيكي بشكل عام من مجموعة من حمامات الطلاء الكهربائي التكنولوجية ، ومعدلات معيارية ، وحامل تحميل / تفريغ ، ومعدات نقل ، ومعدات لتهوية العادم ، وإمدادات المياه والتخلص من مياه الصرف الصحي ، وإطار معدني مع سلم خدمة.

يمكن صنع حمامات الطلاء بالكهرباء من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ المبطن بالبلاستيك أو المطاط.الحمامات الحديثة ، الملحومة من البوليمرات الصفائح ، تحل بشكل متزايد محل الحاويات المعدنية. يعتمد اختيار مادة الاستحمام على تكوين وتركيز المنحل بالكهرباء ودرجة حرارة التشغيل.

اتصالات شبكات الإمداد بالمياه والصرف الصحي وفي معظم الحالات توجد التهوية تحت الحمامات وهي مصنوعة أيضًا من مادة البولي بروبيلين.

يتم تحديد أبعاد الخط من خلال إنتاجيته وأبعاد حمامات الطلاء الكهربائي.

يحدث الجلفنة مع تكون مياه الصرف الصحي مع تركيز عالٍ من أيونات المعادن الثقيلة. لذلك ، يتم الدفاع عنها وترشيحها وتحييدها ، ويتم استخدام الترسيب الكيميائي والامتصاص وغيرها من العمليات في حاويات مصنوعة من البوليمرات الهندسية.

طلاء الزنك كهربائيا في المنزل

الجلفنة الجلفانية ، التي يتم إنتاجها بأيدي المرء ، تبدأ باختيار المواد. يمكن أن يكون المحلول الكهربائي عبارة عن محلول من كلوريد الزنك وحمض الهيدروكلوريك في الماء المقطر. هذا هو ما يسمى بحمض اللحام ، والذي يستخدم غالبًا في المنزل. يقوم الحرفيون بمخلل الزنك في حمض الكبريتيك بالبطارية ويحصلون على إلكتروليت ZnSO_{4، لكن هذه العملية خطيرة ، لأن الهيدروجين المتفجر والحرارة ينطلقان أثناء التفاعل. لا ينبغي بأي حال من الأحوال أن يكون هناك رواسب من بلورات الملح غير المنحلة في الإلكتروليت.}

يمكن شراء الزنك النقي من متجر كيماويات أو سوق راديو ، أو يمكن الحصول عليه من بطاريات الملح أو الصمامات من الاتحاد السوفيتي.

كلفانييمكن أن يكون الحمام عبارة عن وعاء زجاجي أو بلاستيكي. يتم تثبيت قواعد الأنود والكاثود فيه. الأنود عبارة عن صفيحة من الزنك يتم توصيل "علامة موجب" بها من مصدر الطاقة. كلما كان الأنود أكبر ، كلما كان الطلاء أكثر اتساقًا على الكاثود ، المنتج الذي سيتم تطبيق الطلاء الواقي عليه. يمكن أن يكون هناك العديد من الأنودات ، ويمكن وضعها حول الكاثود على نفس المسافة بحيث يتم تغطية سطحه بالزنك بالتساوي وفي نفس الوقت من جميع الجوانب. "ناقص" مصدر الطاقة متصل بالكاثود.

حتى عند إجراء الجلفنة في المنزل ، تتضمن التقنية بالضرورة تنظيفًا شاملاً وإزالة الشحوم من الجزء ، بالإضافة إلى تنشيطه في محلول حامضي.

مصدر الطاقة هو بطارية سيارة بها مصباح متوهج منخفض الطاقة أو مستهلك آخر في الدائرة بحيث يكون التيار في الدائرة أقل ، أو مصدر طاقة بجهد خرج ثابت. الشيء الرئيسي هو أنه لا ينبغي أن يكون هناك غليان سريع للإلكتروليت أثناء عملية الجلفنة.

في الواقع ، يحدث الجلفنة عندما يتم إنزال الأنودات والكاثود في المنحل بالكهرباء وإغلاق الدائرة الكهربائية. كلما استغرقت العملية وقتًا أطول ، زادت سماكة طبقة الزنك على المنتج.

بمساعدة الجلفنة ، يصبح الطلاء الواقي على المنتجات دقيقًا وموحدًا وسلسًا ، مع تأثير زخرفي. يتم استخدامه في كل من الصناعة والمنزل ، على الرغم من حقيقة أن معالجة مياه الصرف الصحي من النفايات الخطرة بيئيًا مطلوبة.