การชุบสังกะสีและการประยุกต์ใช้

การชุบสังกะสี — วิธีการฝากโลหะบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์โลหะและอโลหะโดยใช้ อิเล็กโทรไลซิส… หลังจากการทับถมดังกล่าว พื้นผิวของผลิตภัณฑ์จะได้มา ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี, รูปลักษณ์ที่สวยงามกว่า (การเคลือบเพื่อการตกแต่ง) บางครั้ง — ความแข็งที่มากขึ้น, ความต้านทานการสึกหรอ

หากในกรณีนี้ ผลิตภัณฑ์ถูกเคลือบด้วยชั้นโลหะที่บางมาก (5 — 30 ไมโครเมตร) เฉพาะในกรณีที่หายาก (การชุบแข็งผิว) ถึงหนึ่งในสิบของมิลลิเมตร กระบวนการประเภทนี้เรียกว่าการเคลือบกัลวานิก

ในปัจจุบัน การชุบด้วยไฟฟ้าถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย (การชุบทองแดง, การชุบนิเกิล, การชุบโครเมี่ยม, การชุบเงิน, การชุบทอง, การชุบแคดเมียม, การชุบสังกะสี, การชุบดีบุก, การชุบตะกั่ว)

การชุบทอง การชุบเงิน การชุบนิกเกิล และการชุบโครเมี่ยมส่วนใหญ่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการตกแต่ง ในขณะที่การเคลือบเหล่านี้จะเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน

ทองแดงส่วนใหญ่จะใช้เป็น interlayer บนผลิตภัณฑ์เหล็กนิกเกิลหรือโครเมี่ยมการยึดเกาะที่ดีของโลหะป้องกันกับวัสดุของผลิตภัณฑ์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความทนทานของสารเคลือบผิว ซิคเกิลและโครเมียมจะติดแน่นกับเหล็ก ดังนั้นหลังจึงถูกทำให้อ่อนลงก่อน แล้วจึงทาชั้นของนิกเกิลหรือโครเมียม ไปที่ทองแดง

เนื่องจากในบางกรณีชั้นโครเมียมไม่สามารถป้องกันการกัดกร่อนได้ จึงใช้การเคลือบสามชั้น (ทองแดง-นิกเกิล-โครเมียม) การเคลือบผลิตภัณฑ์ด้วยชั้นนิกเกิลหรือโครเมียมช่วยปกป้องพื้นผิวจากการเกิดออกซิเดชันเมื่อได้รับความร้อนถึง 480 — 500 ° C การเคลือบสังกะสีใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อป้องกันการกัดกร่อน ในบางกรณีพวกเขาหันไปใช้การชุบแคดเมียม

การชุบโครเมียมและนิกเกิลยังใช้เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอของพื้นผิว เช่น แบบแผนในอุตสาหกรรมการพิมพ์ การหุ้มต้นแบบด้วยชั้นนิกเกิล โครเมียม หรือเหล็กสามารถเพิ่มอายุการใช้งานได้ถึง 10 เท่าหรือมากกว่านั้น ในกรณีเหล่านี้ ความหนาของฟิล์มที่ใช้ควรมากกว่า (30-50 ไมครอนขึ้นไป)

เงื่อนไขที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้สำหรับแรงยึดเกาะของชั้นที่ใช้กับโลหะฐานคือความสะอาดของพื้นผิวของชั้นหลัง ดังนั้นก่อนการอิเล็กโทรลิซิส สิ่งสกปรก ออกไซด์ และไขมันที่เล็กที่สุดจะถูกกำจัดออกจากผลิตภัณฑ์อย่างระมัดระวัง ในการทำเช่นนี้พวกเขามักจะถูกล้างไขมันในสารละลายเบสร้อนหรือในตัวทำละลายอินทรีย์ - น้ำมันก๊าดน้ำมันเบนซิน

ในการขจัดออกไซด์และสิ่งสกปรก ผลิตภัณฑ์จะถูกกัดด้วยกรดซัลฟิวริกหรือกรดไฮโดรคลอริก และเพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบ - โดยการเจียรและขัด การดำเนินการครั้งล่าสุดจะทำซ้ำหลังจากการใช้งานหากจำเป็นต้องได้พื้นผิวที่เงางามเพื่อเหตุผลด้านการตกแต่งเนื่องจากผลิตภัณฑ์ในห้องน้ำมักจะเคลือบด้าน

ส่วนหลักของอิเล็กโทรไลต์คือเกลือของโลหะที่ใช้นอกจากนี้ เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ กรดหรือเบสมักจะถูกนำมาใช้ในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งทำให้อิเล็กโทรไลต์เป็นกรดหรือด่าง ในระหว่างการชุบทองและเงิน และบางครั้งด้วยการชุบทองแดง สารประกอบไซยาไนด์จะถูกนำเข้าสู่อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งช่วยให้สารเคลือบยึดเกาะกับโลหะฐานได้ดีขึ้น สารส้ม

ตามกฎแล้ว แอโนดที่ละลายน้ำได้จะถูกใช้ในกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าในรูปแบบของแถบหรือแท่งโลหะที่ใช้กับแคโทด..V ในกรณีนี้ โลหะจะถูกถ่ายโอนจากแอโนดไปยังแคโทด อย่างไรก็ตาม แอโนดที่ทำจากโลหะหรือโลหะผสมที่ไม่ละลายในอิเล็กโทรไลต์ที่กำหนดยังใช้ได้ เช่น ในการชุบโครเมียมที่ทำจากโลหะผสมตะกั่วหรือตะกั่ว-พลวง ในกรณีนี้ โลหะจะถูกแยกออกจากผลิตภัณฑ์เนื่องจาก ต้องเติมอิเล็กโทรไลต์และเกลือของโลหะที่ใช้ลงในอิเล็กโทรไลต์อย่างเป็นระบบ

การชุบสังกะสีจะดำเนินการในอ่างที่ทำจากวัสดุที่ทนทานต่อสารเคมีต่ออิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ อ่างขนาดใหญ่ทำจากเหล็ก เชื่อม และสำหรับสารละลายกรด จะหุ้มฉนวนจากด้านในด้วยยาง มะเกลือ พลาสติกไวนิล หรือเคลือบด้วยสารเคลือบเงาที่ทนกรดและทนความร้อน

ชิ้นงานที่ต้องดำเนินการมักจะติดตั้งบนไม้แขวนเสื้อในอ่างอาบน้ำ สำหรับกระบวนการที่เกิดขึ้นที่ความหนาแน่นกระแสต่ำ (0.01 — 0.1 A / cm2) จะใช้อ่างน้ำนิ่งที่มีแคโทดคงที่

ที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูง (เช่น ในการชุบโครเมี่ยม) จะใช้อ่างต่อเนื่อง ซึ่งผลิตภัณฑ์ระหว่างกระบวนการเคลือบจะเคลื่อนจากขอบอ่างหนึ่งไปยังอีกขอบหนึ่ง ห้องอาบน้ำดังกล่าวมักจะมีอุปกรณ์สำหรับผสมอิเล็กโทรไลต์กับอากาศอัดและกรอง

ที่ความจุสูง มีการใช้เครื่องจักรอัตโนมัติที่มีอ่างอาบน้ำจำนวนมาก ซึ่งไม่เพียงแต่ทำการเคลือบผิวผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังดำเนินการเตรียมพื้นผิว (การล้างไขมัน การกัด และการล้าง) ในเครื่องดังกล่าว ผลิตภัณฑ์จะเคลื่อนที่เป็นขั้นๆ ในแนวนอนและแนวตั้ง ผ่านถังทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง

การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า เช่นเดียวกับกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ทั้งหมด ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งโดยปกติจะเป็นแรงดันต่ำ (6 - 24 V) กระบวนการนี้ถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนความหนาแน่นกระแส ค่าของการเปลี่ยนแปลงหลังขึ้นอยู่กับกระบวนการจากหนึ่งในร้อยและสิบของ A / dm2 ในการปิดทองและเงินเป็นสิบของ A / cm2 ในการชุบโครเมี่ยม

เมื่อความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้น ปริมาณของโลหะที่สะสมต่อหน่วยเวลาจะเพิ่มขึ้น แต่เมื่อมีค่าเกินค่าที่กำหนด (ค่าของมันเองสำหรับแต่ละกระบวนการ) คุณภาพของสารเคลือบผิวจะลดลงอย่างรวดเร็ว อ่างสังกะสีใช้พลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงหรือเครื่องแปลงสารกึ่งตัวนำ

สำหรับกระบวนการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าส่วนใหญ่ ประสิทธิภาพในปัจจุบันค่อนข้างสูง (ตั้งแต่ 100 ถึง 90%) สำหรับกระบวนการต่างๆ เช่น การปิดทองและการชุบทองแดงบางประเภท ประสิทธิภาพในปัจจุบันจะลดลงเหลือ 70 - 60% เฉพาะการชุบโครเมียมเท่านั้นที่ต่ำมาก (12%) เนื่องจากในกระบวนการนี้ ไฟฟ้าที่ใช้ไปส่วนใหญ่ถูกใช้ไปกับปฏิกิริยาข้างเคียง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการทดลองเกี่ยวกับการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในกระบวนการไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้ว ส่วนประกอบไฟฟ้ากระแสสลับจะซ้อนทับกับกระแสไฟตรง โดยแอมพลิจูดของส่วนประกอบไฟฟ้ากระแสสลับจะอยู่ที่ประมาณ 2 เท่าของค่าไฟฟ้ากระแสตรงการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในการผลิตสารเคลือบนิกเกิล ทองแดง และสังกะสีสามารถปรับปรุงคุณภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลดการปนเปื้อนของชั้นเคลือบด้วยสิ่งสกปรก

ในบางกรณี อาจเคลือบทองแดงได้เมื่ออ่างจ่ายกระแสไฟ 50 Hz สิ่งนี้อธิบายได้จากการแก้ไขกระแสสลับบางส่วนโดยเซลล์ไฟฟ้าเคมีเนื่องจากส่วนประกอบคงที่ปรากฏในกระแสน้ำ