Galvanisasi dan aplikasinya
Galvanisasi — metode pengendapan logam pada permukaan produk logam dan non-logam menggunakan elektrolisa… Setelah pengendapan seperti itu, permukaan produk memperoleh ketahanan korosi yang besar, penampilan lebih cantik (lapisan dekoratif), terkadang — kekerasan lebih besar, ketahanan aus.
Jika dalam hal ini produk dilapisi dengan lapisan logam yang sangat tipis (5 — 30 μm), hanya dalam kasus yang jarang terjadi (pengerasan permukaan) mencapai sepersepuluh milimeter, maka jenis proses ini disebut pelapisan galvanik.
Saat ini, pelapisan listrik banyak digunakan (pelapisan tembaga, pelapisan nikel, pelapisan krom, pelapisan perak, pelapisan emas, pelapisan kadmium, pelapisan seng, pelapisan timah, pelapisan timbal).
Pelapisan emas, pelapisan perak, pelapisan nikel dan pelapisan krom terutama digunakan untuk keperluan dekoratif, sementara pada saat yang sama pelapisan ini meningkatkan ketahanan terhadap korosi.
Tembaga terutama digunakan sebagai interlayer pada produk baja nikel atau krom.Adhesi yang baik dari logam pelindung ke bahan produk sangat penting untuk daya tahan pelapis..Zickel dan kromium melekat erat pada baja, oleh karena itu yang terakhir dilunakkan terlebih dahulu, dan kemudian lapisan nikel atau kromium diterapkan ke tembaga.
Karena lapisan krom dalam beberapa kasus tidak melindungi dari korosi, lapisan tiga lapis (tembaga-nikel-kromium) juga digunakan. Menutupi produk dengan lapisan nikel atau kromium melindungi permukaan dari oksidasi saat dipanaskan hingga 480 — 500 ° C. Lapisan seng banyak digunakan untuk perlindungan korosi; dalam beberapa kasus mereka menggunakan pelapisan kadmium.
Pelapisan krom dan nikel juga digunakan untuk meningkatkan ketahanan aus permukaan, seperti stereotip dalam industri percetakan. Menutupi stereotip dengan lapisan nikel, krom, atau besi dapat meningkatkan masa pakainya hingga 10 kali atau lebih. Dalam kasus ini, ketebalan film yang diterapkan harus lebih besar (30-50 mikron atau lebih).
Kondisi yang tak tergantikan untuk kekuatan adhesi lapisan yang diterapkan pada logam dasar adalah kebersihan permukaan yang terakhir. Oleh karena itu, sebelum elektrolisis, sisa kotoran, oksida, lemak terkecil dikeluarkan dengan hati-hati dari produk. Untuk melakukan ini, mereka biasanya diturunkan dalam larutan basa panas atau dalam pelarut organik - minyak tanah, bensin.
Untuk menghilangkan oksida dan kotoran, produk digoreskan dalam asam sulfat atau asam klorida, dan untuk mendapatkan permukaan yang halus - dengan menggiling dan memoles. Operasi terakhir diulangi setelah aplikasi, jika karena alasan dekoratif perlu mendapatkan permukaan yang mengkilap, karena produk kamar mandi biasanya matte.
Bagian utama dari elektrolit adalah garam dari logam yang diaplikasikan.Selain itu, untuk meningkatkan konduktivitas elektrolit, asam atau basa sering dimasukkan ke dalamnya, yang membuat elektrolit menjadi asam atau basa. Selama penyepuhan dan pelapisan perak, dan kadang-kadang dengan pelapisan tembaga, senyawa sianida dimasukkan ke dalam elektrolit, yang memberikan daya rekat yang lebih baik dari lapisan ke logam dasar.alum.
Biasanya, anoda terlarut digunakan dalam proses pelapisan listrik dalam bentuk strip atau batang logam yang diaplikasikan pada katoda..V Dalam hal ini, logam dipindahkan dari anoda ke katoda. Namun, anoda yang terbuat dari logam atau paduan yang tidak larut dalam elektrolit tertentu juga digunakan, misalnya dalam pelapisan krom, terbuat dari timbal atau paduan timbal-antimoni.Dalam hal ini, logam dipisahkan pada produk karena elektrolit dan garam dari logam yang digunakan harus ditambahkan secara sistematis ke elektrolit.
Galvanisasi dilakukan di bak mandi yang terbuat dari bahan yang tahan secara kimiawi terhadap elektrolit yang digunakan. Bak besar terbuat dari baja, dilas, dan untuk larutan asam diisolasi dari dalam dengan karet, ebonit, plastik vinil atau ditutup dengan pernis tahan asam dan tahan panas.
Benda kerja yang akan diproses biasanya dipasang di gantungan di bak mandi. Untuk proses yang berlangsung pada kerapatan arus rendah (0,01 — 0,1 A / cm2), bak stasioner dengan katoda tetap digunakan.
Pada kepadatan arus yang tinggi (misalnya dalam pelapisan krom), rendaman kontinu digunakan, di mana produk selama proses pelapisan berpindah dari satu sisi rendaman ke sisi lainnya. Pemandian semacam itu biasanya dilengkapi dengan perangkat untuk mencampur elektrolit dengan udara terkompresi dan menyaringnya.
Pada kapasitas tinggi, mesin otomatis yang dilengkapi dengan sejumlah bak digunakan, di mana tidak hanya pelapisan produk itu sendiri, tetapi juga persiapan permukaannya (degreasing, etsa, dan pembilasan) dilakukan. Dalam mesin seperti itu, produk, bergerak secara horizontal dan vertikal, berturut-turut melewati semua bak.
Elektroplating, seperti semua proses elektrolitik, menggunakan arus searah, biasanya tegangan rendah (6 - 24 V). Prosesnya diatur dengan mengubah kerapatan arus, nilai yang terakhir berubah tergantung pada proses dari seperseratus dan sepersepuluh A / dm2 dalam penyepuhan dan perak menjadi sepersepuluh A / cm2 dalam pelapisan krom.
Dengan meningkatnya kerapatan arus, jumlah logam yang disimpan per satuan waktu meningkat, tetapi ketika melebihi nilai tertentu (miliknya sendiri untuk setiap proses), kualitas lapisan menurun tajam. Pemandian galvanis ditenagai oleh generator DC atau konverter semikonduktor.
Untuk sebagian besar proses pelapisan listrik, efisiensi saat ini relatif tinggi (dari 100 hingga 90%), untuk sejumlah proses, misalnya penyepuhan dan beberapa jenis pelapisan tembaga, efisiensi saat ini menurun menjadi 70 - 60%. Hanya dengan pelapisan krom sangat rendah (12%), karena dalam proses ini sebagian besar konsumsi listrik dihabiskan untuk reaksi samping.
Dalam beberapa tahun terakhir, percobaan telah dilakukan pada penggunaan arus bolak-balik dalam proses galvanik. Biasanya, komponen AC ditumpangkan pada arus DC, dengan amplitudo komponen AC kira-kira 2 kali nilai DC.Penggunaan arus bolak-balik dalam produksi pelapis nikel, tembaga dan seng dapat meningkatkan kualitasnya, khususnya mengurangi kontaminasi lapisan yang diaplikasikan dengan pengotor.
Dalam beberapa kasus, lapisan tembaga dimungkinkan saat bak disuplai dengan arus 50 Hz. Ini dijelaskan oleh perbaikan parsial arus bolak-balik oleh sel elektrokimia, yang menyebabkan komponen konstan muncul dalam arus mandi.