Stockmeier Obróbka Mechaniczna I Cieplna Profesjonalne Przygotowanie Powierzchni

Stockmeier Obróbka Mechaniczna I Cieplna Profesjonalne Przygotowanie Powierzchni USUWANIE OLEJU CZYSZCZENIE NATRYSKOWE Urządzenia jednokomorowe (produkty nie zawierające soli): Leraclen 138 - Płynny, neutralny, nadaje się także do użycia w przypadku aluminium i metali kolorowych. LERACLEN SRU - Płynny, lekko alkaliczny, nadaje się także do użycia w przypadku aluminium i metali kolorowych, bardzo dobre właściwości demulgujące także w przypadku emulsji. Leraclen 1238 - Płynny, słabo alkaliczny, nadaje się do użycia w przypadku narzędzi ze stali. Learaclen 1428 - Płynny, słabo alkaliczny, mocne właściwości pasywujące. Learaclen 1205 - Słabo alkaliczny, nadaje się do stali, metali kolorowych i aluminium. Nie stwarza warstw barierowych, nada - je się również przed nitrowaniem. Leraclen PC 14 - Proszkowy, lekko alkaliczny, słabo pieniący, demulgujący przeznaczony do żelaza, aluminium, cynku i tworzyw sztucznych. Nie stwarza warstw barierowych, zalecany przed azotowaniem. Urządzenia wielokomorowe, warunkowo jednokomorowe: Leraclen 1418 phos - Płynny, odtłuszczająco-fosfornanujący, demulgujący. Leraclen CGR Plus - Płynny, słabo kwaśny, demulgujący, rozjaśniający, do użycia w przypadku aluminium, stali szlachetnej i miedzi. Cleaner P 2 - Płynny, słabo alkaliczny, mocno pasywujący. Leraclen 1364 - Płynny, słabo alkaliczny, bardzo dobrze czyści. Reiniger 196 - W formie proszku, alkaliczny, także do aluminium i metali kolorowych. Leraclen 1260 - Płynny, mocno alkaliczny, usuwa pigmenty. Reiniger 1048TN-1 - Płynny, mocno alkaliczny bez tworzenia piany. Leraclen 1453 - Płynny, delikatnie alkaliczny, bez zawartości amin i krzemianów. Ochrona korozyjna. Nadaje się dla żelaza i metali kolorowych. CZYSZCZENIE ZANURZENIOWE (EWENTUALNIE ULTRADŹWIĘKAMI) Systemy wodne: Leraclen 1203 G - Płynny, prawie neutralny, także do aluminium i metali kolorowych. Leraclen US-A - Płynny, słabo alkaliczny, bardzo dobra ochrona przed korozją, tworzy mało piany. Leraclen HD 340 - Płynny, alkaliczny, demulgujący z pasywacją. Reiniger 1039 - W formie proszku, mocno alkaliczny, zawiera silikaty, emulgujący, specjalnie do PVD lub innego chemicznego/galwanicznego pokrycia. Leraclen 1220 - W formie proszku, mocno alkaliczny, nie zawiera silikatów, demulgujący, specjalnie do PVD lub innego chemicznego/galwanicznego po- krycia. Reiniger 128 - Kąpiel z przepływem, średnio alka- liczny. Nadaje się do stali i miedzi. ODWARSTWIANIE/ODFOSFORANOWANIE Systemy bezwodne (np. stoły myjące: Stobi-Clean 60 - VbF A III, bez aromatów, na bazie węglowodoru. Stobi-clean 65 - VbF A III, ekstremalnie bezzapachowy, na bazie węglowodoru. Leraclen 1466 - VbF A II, na bazie naturalnych olei cytrusowych. Lerasolv E 15 - Bez VBF i VOC, ze zdolnością biodegradacji, produkt bez ADR, nie sklasyfikowany jak produkt niebezpieczny. CZYSZCZENIE ZANURZENIOWO-CIŚNIENIOWE Reiniger 1105 - Płynny, neutralny preparat, również do aluminium, stali szlachetnej i mosiądzu. Reiniger 1106 - Płynny, słabo alkaliczny, również do aluminium, stali szlachetnej i mosiądzu. Reiniger 1108 - Płynny, mocno alkaliczny do stali. Leraclen CTB - Płynna mieszanina związków powierzchniowo czynnych, demulgująca. PREPARATY DO CZYSZCZENIA WYSOKOCIŚNIENIOWEGO Leraclen 1471 - Proszkowy, słabo alkaliczny. Leraclen CA 42 - Płynny, alkaliczny, ekstremalnie dobre mycie. Leraclen HD 340 - Płynny, mocno alkaliczny, słabo pieniący, bardzo dobrze myjący. Lerapur 268 - Płynny, mocno alkaliczny, bez sili- katów, nie pieniący, możliwość natryskiwania. Leraclen CL - Proszkowy, mocno alkaliczny, bez silikatów, nie pieniący, możliwość natryskiwania. Reiniger 178 BSK - Proszkowy, mocno alkaliczny, bez silikatów, emulgujący, użycie zanurzeniowe. Reiniger 161 - Płynny, trawiący, na bazie kwasu fosforowego, użycie zanurzeniowe. Leratens SE - Płynny związek powierzchniowo czynny, odpieniający, wzmacnia efekt mycia, użycie natryskowe. Leratens SDSP - Płynny związek powierzchniowo czynny, odpieniający, wzmacnia efekt mycia, użycie natryskowe. Leratens 1182 - Płynny związek powierzchniowo czynny, mocno wzmacnia efekty czyszczenia, użycie zanurzeniowe. Emulsionsspal - ter WS - Płynny, odpieniający, rozdzielający zużytą emulsję, demulgujący. Reiniger TN-1 - Płynny, nie tworzący piany, silnie alkaliczny koncentrat do odtłuszczania i odfosforanowania stali. Odpieniacz 1012 - Koncentrat odpieniający zawierają- cy siloksany. VOPOX - Usuwanie ekstremalnie ciężkich zabrudzeń jak zapieczony nagar olejowy ze spawów stali nierdzewnej. Stockmeier Lakiernie Profesjonalne Przygotowanie Powierzchni Stockmeier Lakiernie Profesjonalne Przygotowanie Powierzchni WIELOKOMOROWE URZĄDZENIA NATRYSKOWE ODTŁUSZCZANIE ALKALICZNE Produkty proszkowe, emulgujące: Reiniger 1039 - Silnie alkaliczny, zawierający krzemiany. Reiniger 178 BSK - Silnie alkaliczny, nie zawierający krzemianów. Reiniger 199 - Lekko alkaliczny, zawierający krzemiany. Reiniger 123 - Lekko alkaliczny, zawierający krzemiany, nadaje się do wszystkich rodzajów metali. Produkty proszkowe, demulgujące: Laraclen 1220 - Silnie alkaliczny, bez zawartości krzemianów. ReinigeR 196 - Alkaliczny zawiera krzemiany, nadaje się do stali, metali kolorowych, magnezu, cynku i aluminium, odpowiedni dla technologii natryskowej. ochrona przed korozją. Systemy modułowe, produkty płynne: LERACLEN 1364 - Delikatnie alkaliczny, bez krzemianów, demulgujący, chroniący przed korozją. Nadaje się do stali, metali kolorowych, cynku i aluminium. REINIGER 1273 - Alkaliczny, demulgujący, zawiera krze- miany. Nadaje się do stali, metali kolorowych, cynku i aluminium. Skutecznie usuwa oleje do ciągnienia. LERACLEN CTB - Delikatnie alkaliczny z zawartością UF- stopniowych środków powierzchniowo czynnych, do urządzeń natryskowych. LERABILT KPC - Alkaliczny, bez zawartości krzemianów, do materiałów żelaznych i warunkowo kolorowych. LERATENS 1182 - Zwilżacz z zawartością emulgujących UF-stopniowych środków powierzchniowo czynnych, dla procesu zanurzeniowego i ultradźwięków. LERATENS 1006 - Z zawartością demulgujących UF-stopniowych środków powierzchniowo czynnych. LERATENS GTE mod - Dodatek rozpuszczalnikowy do usuwania związanych z powierzchnią metali olejów z obróbki plastycznej lub pokryć chroniących przed korozją. FOSFORANOWANIE ŻELAZOWE REINIGER 117 phos - Proszkowe fosforanowanie żelazowe. LERACLEN 1418 phos - Płynne fosforanowanie żelazowe, produkt demulgujący. REINIGER 1028 plus - Płynne fosforanowanie żelazowe, produkt demulgujący, do aluminium, cynku i stali. LERACLEN ASP phos - Płynny produkt do fosforanowania żelazowego przeznaczony do aluminium, stali i cynku zawierający fluorki. JEDNOKOMOROWE URZĄDZENIA NATRYSKOWE ODTŁUSZCZANIE Z FOSFORANOWANIEM REINIGER 117 phos - Proszkowe fosforanowanie żelazowe. LERACLEN 1418 phos - Płynne fosforanowanie żelazowe, produkt demulgujący. REINIGER 1028 plus - Płynne fosforanowanie żelazowe, produkt demulgujący, do aluminium, cynku i stali. LERACLEN ASP phos - Płynny produkt do fosforanowania żelazowego przeznaczony do aluminium, stali i cynku zawierający fluorki. REINIGER 1079 - Dodatek zwilżaczy wzmacniający od- tłuszczanie przy jednoczesnym fosforanowaniu. PASYWACJE LERAPAS 1098 - Płynny, alkaliczny, nie pieniący się, bardzo dobra ochrona przed korozją żeliwa, stali, żelaza. PASSIVIERUNG 1068 - Płynny, słabo alkaliczny, słabe pienie- nie się, do wszystkich metali. LERAPAS MS - Płynny, bez zawartości triazoli, jako pasywacja miedzi i stopów kobaltu. LERAPAS I - Płynny, alkaliczny, możliwość natryskiwania, długotrwała ochrona przed korozją dla żelaza, cynku, aluminium, metali kolorowych, nadaje się pod po- włoki lakierowe. REINIGER 1417 - Pasywacja miedzi i mosiądzu, bez wpływu na przewodnictwo elektryczne. jako dodatek do roztworów odtłuszczających zapobiega trawieniu już oczyszczonej powierzchni. LERACLEN HD 340 - Alkaliczny, możliwość natryskiwania; odtłuszczanie z pasywacją. Długotrwała ochrona korozyjna. LERAPAS E 50/1 - Płynny, emulgujący w wodzie (na bazie olejów mineralnych), możliwość natryskiwania, długotrwała ochrona przed korozją dla żelaza. LERAPAS M - Płynny, polimerowy emulgujący z wodą, możliwość natryskiwania, długotrwała ochrona przed korozją dla cynku. FOSFORANOWANIE PHOSPHAT MN 2136 - Płynny, manganowy, do żelaza, stali i odlewów. ZN PHOSPHAT 1900 - Płynny, cynkowy, do żelaza, stali i odlewów. USUWANIE LAKIERÓW I ŻYWIC LERASOLV WAS 90 - na bazie estrów, wolny od halogenowych węglowodorów. W celu usunięcia utwardzonej powłoki lakierniczej z powierzchni stalowej należy dodać kwas siarkowy. W celu usunięcia utwardzonej powłoki lakierniczej z po- wierzchni cynku lub aluminium należy dodać ług sodowy. Stockmeier Galwanizernie Profesjonalne Przygotowanie Powierzchni GALWANIZERNIE - PROFESJONALNE PRZYGOTOWANIE POWIERZCHNI ODTŁUSZCZANIE ALKALICZNE Produkty proszkowe, emulgujące: Reiniger 1039 - Silnie alkaliczny, zawierający krzemiany. Reiniger 178 BSK - Silnie alkaliczny, nie zawierający krzemianów. Reiniger 199 - Lekko alkaliczny, zawierający krzemiany. Reiniger 123 - Lekko alkaliczny, zawierający krzemiany, nadaje się do wszystkich rodzajów metali. Leratens RVP - Silny koncentrat odtłuszczający z zawartością zwilżaczy, głownie jako baza odtłuszczania do której dodajemy ług sodowy lub potasowy. Produkty proszkowe, demulgujące: Laraclen 1220 - Silnie alkaliczny, bez zawartości krzemianów. Systemy modułowe, produkty płynne: Reiniger 1273 - Alkaliczny, niepieniący zawiera krzemiany. Lerabilt KPC - Alkaliczny, bez zawartości krzemianów, koncentrat odtłuszczający, duże zdolności przewodnictwa, może być bazą do której dodajemy ług sodowy lub potasowy. Leratens 1006 - Z zawartością demulgujących UF-stopniowych środków powierzchniowo czynnych. Leratens 1182 - Z zawartością emulgujący UF-stopniowych środków powierzchniowo czynnych. Leratens GTE mod - Dodatek do usuwania pozostałości lakierów oraz trwale związanych z metalem olejów z obróbki plastycznej lub spawania. Leratens 1203 G - Prawie neutralny produkt do zastosowania szczególnie w ultradźwiękach, skutecznie usuwa pasty polerskie i ścierne, myje i chroni przed korozją. SUBSTANCJE O WŁAŚCIWOŚCIACH TRAWIĄCYCH NA BAZIE KWASU SOLNEGO Reiniger 162 - Koncentrat o właściwościach trawiących, odrdzewiający, usuwający także kamień kotłowy. Dodatki do kwasu solnego: Reiniger 1079 - Mocno zwilżający, z dużą zawartością środków powierzchniowo-czynnych oraz inhibitorów chroniących stal przed nadmiernym trawieniem. Reiniger 1227 - Produkt kwaśny odtłuszczający i aktywują. Leratens MBV - Koncentrat środków powierzchniowo-czynnych. Lerapas BP - Inhibitor do kwasu solnego, siarkowe- go i fosforowego. Leraclen BEF - Koncentrat środków powierzchniowo czynnych odtłuszczający, inhibitujący i zwilżający (max. 70 st.C). SUBSTANCJE O WŁAŚCIWOŚCIACH TRAWIĄCYCH NA BAZIE KWASU SIARKOWEGO/ KWASU FOSFOROWEGO/ INNE PRODUKTY GOTOWE Reiniger 1227 - Koncentrat trawiący i odtłuszczający na bazie mieszanki kwasów, odrdzewiający, dla materiałów żelaznych tak- że stali nierdzewnej, aluminium. Leraclen 1231 - Koncentrat trawiący, na bazie mieszanki kwasów, odrdzewiający i odtłuszczający dla materiałów żelaznych. Dodatki do kwasu siarkowego i kwasu fosforowego: Reiniger 1079 - Koncentrat środków powierzchniowo- czynnych odtłuszczający, inhibitujący, i zwilżający (max. 55st. C). Lerapas BP - Inhibitor wszystkich rodzajów kwasów. ODTŁUSZCZANIE POPRZEZ ELEKTROLIZĘ Produkty zawierające krzemiany: Reiniger 1291 - Proszek nadający się do użycia w przypadku żelaza i metali kolorowych, bez dodatków kompleksujących. Lerabilt ELZ - Proszek nadający się do użycia w przypadku żelaza, metali kolorowych i cynku (odlew ciśnieniowy). Produkty nie zawierające krzemianów: Reiniger 146 - Koncentrat dla stali także do odrdzewiania i usuwania resztek lakieru. Reiniger 129 - Proszek odtłuszczający, dla miedzi, mosiądzu i stali. Reiniger 1032 - Proszek, odtłuszczający do metali kolorowych, także stali. AKTYWACJA/DOTRAWIANIE Metale żelazne: kwas siarkowy kwas solny Metale nieżelazne: Suchy kwas 1266 Plus (z zawartością fluorków) - kwaśny proszkowy produkt dla miedzi i mosiądzu. Suchy kwas 1269 - kwaśny proszkowy produkt dla miedzi, mosiądzu, niklu, brązu. OBRÓBKA WODY UŻYTKOWEJ Sequestrol S - Zmiękczacz/ stabilizator twardości szczątkowej, kwaśny. Lerapas ST - Kwaśny, specjalny stoper inkrustacji. Emulsionsspalter WS - Przeciwpianowy środek, silnie demulgujący, koagulujący. Odpieniacz 1012 - Koncentrat antypienny, zawierający siloksany. Lerapur FS 60 - rozpuszczalny w wodzie koncentrat antypienny, bez zawartości silikonów. OBRÓBKA KOŃCOWA Lerapas I - Pasywacja cynku i aluminium, ochro- na przed białą korozją i wzmocnienie przyczepności następnie lakierowanych wyrobów. Reiniger 1417 - Pasywacja miedzi i mosiądzu, bez wpływu na przewodnictwo elektryczne. jako dodatek do roztworów odtłuszczajacych zapobiega trawieniu już oczyszczonej powierzchni. Lerapas MS - Pasywacja miedzi i stopów kobaltu. nie zawiera amin i triazoli. zapobiega „wypłukiwaniu” węgliku wolframu. OBRÓBKA ŚCIEKÓW Aquafloc - Płynny do zastosowania w urządzeniach flotacyjnych, ułatwia usuwanie węglowodorów, fosforanów, metali ciężkich z roztworu. Aquanice - Koagulant płynny na bazie kopolimerów do klarowania szlamu. Flockungsmittel k - Koagulant przeznaczony do usuwania metali w przypadku ścieków zawierających substancje kompleksujące. Flockungsmittel 1334 - Reaktywny środek antyadhezyjny wspomagający koagulację, środek adsorbcyjny służący do usuwania metali ze ścieków galwanicznych. Stockmeier Profesjonalne Przygotowanie Powierzchni Myjnie cystern i zbiorników CZYSZCZENIE WNĘTRZA BECZEK, KONTENERÓW, ZBIORNIKÓW I MASZYN ALKALICZNE ŚRODKI MYJĄCE LERAPUR CIP - Mocno alkaliczny płynny preparat o bardzo dobrej wydajności, bez piany do usuwania resztek organicznych i nieorganicznych cukrów, białka. LERADES C 178 - Skuteczny alkaliczny płynny preparat, bez piany z aktywnym chlorem do usuwania tłuszczy, cukrów, białka oraz innych organicznych i nieorganicznych zabrudzeń oraz dezynfekcji. ODTŁUSZCZANIE KWAŚNE LERACLEN HD 340 - Mocno alkaliczny płynny preparat, niepieniący z pasywacją do użycia wysokociśnieniowego, w ultradźwiękach oraz mycia ręcznego. LERACLEN RHE 132 - Wysokoskoncentrowany, płynny alkaliczny, pieniący produkt usuwający tłuszcze, przy- palone oleje z powierzchni odpornych na alkalia. LERACLEN ALE - Wysokoskoncentrowany, płynny i alkaliczny produkt usuwający lateks, dyspersje żywiczne, lepiszcza, pozostałości klejów. Nadaje się do czyszczenia stali chromoniklowej oraz innych materiałów odpornych na alkalia. LERACLEN HLDA - Wysokoskoncentrowany, słabo pieniący płynny i alkaliczny produkt usuwający lateks, dyspersje żywiczne, lepiszcza, pozostałości klejów. Nadaje się do czyszczenia stali chromoniklowej oraz innych materiałów odpornych na alkalia. KWAŚNE ŚRODKI MYJĄCE REINIGER 162 - Kwaśny środek myjący na bazie kwasu solnego z inhibitorami chroniącymi podłoże stalowe do usuwania kamienia kotłowego, betonu, cementu. Po zastosowaniu należy go spłukać alkalicznym Leraclen HD 340 lub Lerapas 1098 w celu ochrony przed korozją. LERACLEN SAUER SPEZIAL - Mocno kwaśny preparat o wysokiej wydajności, bez zawartości fluorków. Usuwa rdzę, zapieczone oleje, organiczne oleje, smary. Zawiera pieniące środki powierzchniowo- czynne, kwasy, inhibitory. Nadaje się do stali szlachetnej, aluminium (w niewielkim stopniu nadtrawia). Dobrze spłukuje się i może być stosowany do czyszczenia zbiorników spożywczych. LERACID S-MA - Kwaśny środek myjący do mycia niepianowego w celu usunięcia osadów nieorganicznych i spożywczych. LERACID MSW-P - Kwaśny środek myjący do mycia niepianowego w celu usunięcia osadów nieorganicznych i spożywczych. NEUTRALNE, NIEWODNE ŚRODKI MYJĄCE STOBI-CLEAN 60 - Preparat do mycia na zimno na bazie alifatycznych węglowodorów, usuwa tłuszcz, olej i zabrudzenia z kurzu. Może być używany do ścierania, zmywania, zanurzania lub także w kąpielach ultradźwiękowych. Nadaje się do czyszczenia silników, blach, silników elektrycznych i generatorów. Bez rozcieńczania i spłukiwania. LERASOLV WAS 90 - Specjalny preparat do usuwania resztek żywic i etykiet a także do mycia zabrudzeń olejowych, tłuszczowych i kurzu na bazie estrów. Produkt może być używany w procesie zanurzeniowym, ścieraniu, natrysku. Zmycie wodą z dodatkiem środka myjącego, na przy- kład LERACLEN HD 340 służy całkowitemu usunięciu rozpuszczonych, ewentualnie rozpęcznianych, lekko klejących pozostałości, nie spłukany chroni przed korozją. BREMSENREINIGER - Rozpuszczalnikowy preparat głównie do czyszczenia hamulców, filtrów, dyszy, przegubów, części silnika. Łatwo usuwa zabrudzenia olejowe i tłuszczowe. Ulega szybkie- mu ulotnieniu. KT- GRAFFI-EX - Rozpuszczalnikowy usuwający graffiti, flamastry, tłuszcze i brud. Powierzchnie lakierowane powinny być przetestowane w niewidocznym miejscu. TEERENTFERNER - Preparat usuwający smołę. Do zastosowania na powierzchniach lakierowanych, chromowanych, szkle i tworzywach sztucznych. LERACLEN 1466 - Preparat na bazie węglowodorów terpenowych o przyjemnym zapachu cytrynowym. Odtłuszcza metale kolorowe, stal, żeliwo, materiały żelazne. DODATKI LERATENS SDSP - Preparat przeciwdziałający pienieniu i demulgujący. Powoduje oddzielenie fazy organicznej, odseparowanie oleju. EMULSIONS - SPALTER WS - Preparat przeciwdziałający pienieniu, demulgujący, poprawiający koagulację. Powoduje oddzielenie fazy organicznej, odseparowanie oleju. ODPIENIACZ 1012 - Koncentrat przeciwdziałający pienieniu, zawiera siloksany. LERAPUR FS 60 - Rozpuszczalny w wodzie koncentrat przeciwdziałający pienieniu, bez zawartości silikonów. PRODUKTY SPECJALNE VOPOX - Usuwanie ekstremalnie ciężkich zabrudzeń jak zapieczony nagar olejowy ze spawów stali nierdzewnej. LERAPAS 1098 - Środek pasywujący do materiałów żelaznych. KT-ZINKSPRAY - Ciemnoszary cynk w sprayu. Odporny na temperaturę do 5000C. Dobrze łączy się z metalami. Daje długotrwałą ochronę korozyjną. KT-EDELSTAHL-SPRAY - Stal nierdzewna w sprayu. Dobrze łączy się z metalami. Środek elektrycznie przewodzący, żaroodporny do 300C. Daje długotrwałą ochronę korozyjną. KT-ZINK-ALU-MIX-SPRAY - Szybkoschnący, długotrwała ochrona. Na- daje się do stosowania punktowego. Chroni przed powstawaniem korozji, jest odporny na działanie wody i soli. Specjalny spray koloryzujący do powierzchni cynkowanych i aluminium. Czas schnięcia: około 5 minut, pyłosuchy, po około 20 minutach – możliwość dotykania. ZEWNĘTRZNE CZYSZCZENIE I PIELĘGNACJA POJAZDÓW PLANENREINI-GER - Mocno alkaliczny płyn do mycia plandek, cystern, silników. TOP CLEAN - Mocno alkaliczny płyn do mycia cystern, samochodów ciężarowych. Daje gęsta stabilną pianę. REINIGER 1273 - Mocno alkaliczny płynny preparat, bez piany z krzemianami do użycia natryskowego do materiałów ze stali, aluminium, cynku, tworzyw sztucznych, lakierów. TP-300JUMBOCLEANER - Mocno alkaliczny płynny preparat, pieniący. Do mycia zewnętrznego pojazdów użytkowych wszelkiego typu (ciężarówki, silosy, busy, maszyny budowlane) a także plandek, karoserii, kontenerów i maszyn budowlanych. Nadaje się również do mycia podłóg przemysłowych i warsztatowych. TRUCK CLEAN INTENSIV - Alkaliczny preparat płynny silnie pieniący. Zawiera inhibitory ochronne . Znakomity w użyciu do mycia samochodów ciężarowych, cystern, busów, kontenerów, plandek, po- wierzchni z tworzyw sztucznych, fasad, warsztatów, hal, maszyn, urządzeń. Nada- je się do metali, lakierów, szkła, tworzyw sztucznych i ceramiki. Znakomite właściwości myjące osiąga się podając preparat lancą pieniącą lub armatką. Preparat pogłębia kolory gumy i tworzyw sztucznych. CZYSZCZENIE HAL, MASZYN I NARZĘDZI HALLENREINIGER SCHAUMARM - Mocno alkaliczny płynny preparat przeznaczony do mycia mocno zabrudzonych hal warsztatowych, powierzchni handlowych, płytek ceramicznych. Do maszyn zasysających Stężenie 1-3%. KT-SUPERCLEANER 22 - Płynny, silny specjalny preparat myjący o bardzo przyjaznym wpływie na środowisko Związki powierzchniowo czynne wchodzące w skład preparatu spełniają wymagania aktualnych zarządzeń oraz ulegają biodegradacji Rozpuszcza szybko i skutecznie zabrudzenia tłuszczowe, olejowe, osady z sadzy, insekty, woski i nikotynę. Idealny do użycia na powierzchniach z tworzyw sztucznych. WARDOX FORTE - Skoncentrowany silny kwaśny płyn do mycia zawierający fluorki do mycia i odrdzewiania, usuwania zgorzeliny, sole filtracyjne, osady wapienne Doskonale oczyszcza elementy aluminiowe i inne powierzchnie odporne na działanie kwasów. Nadaje się także do zwalczania siarczanów żelaza ze ścieków. Produktu nie należy używać na elementy ze szkła. ACORDOL REINIGER 160 - Skoncentrowany silny kwaśny płyn do mycia zawierający fluorki do mycia i odrdzewiania, usuwania zgorzeliny, sole filtracyjne, osady wapienne Doskonale oczyszcza elementy aluminiowe i inne powierzchnie odporne na działanie kwasów. Produktu nie należy używać na elementy ze szkła. Produkty - Myjnie cystern i zbiorników - Profesjonalne Przygotowanie Powierzchni SEQUESTROL S - Stabilizator twardości wody na bazie fosforanów. LERAPAS ST - Preparat przeciwdziałający inkrustacji, kwaśny. OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW AQUAFLOC - Płynny do zastosowania w urządzeniach flotacyjnych, ułatwia usuwanie węglowodorów, fosforanów, metali ciężkich z roztworu. AQUANICE - Koagulant płynny na bazie kopolimerów do klarowania szlamu. FLOCKUNGSMITTEL K - Koagulant przeznaczony do usuwania meta- li w przypadku ścieków zawierających sub- stancje kompleksujące. FLOCKUNGSMITTEL 1334 - Reaktywny środek antyadhezyjny wspomagający koagulację, środek adsorbcyjny służący do usuwania metali ze ścieków galwanicznych.

Cynkowanie ogniowe obróbka wstępna i końcowa - Stockmeier

Produkty gotowe: CZYSZCZENIE WSTĘPNE Usuwanie nagaru olejowego LERACLEN OKE - Produkt do usunięcia zabrudzeń, jak: nagar olejowy na spawach. VOPOX - Produkt do obróbki ekstremalnie ciężkich do usunięcia zabrudzeń, jak: nagar olejowy na spawach. ODTŁUSZCZANIE KWAŚNE REINIGER 1227 - Produkt odtłuszczający na bazie kwasu fosforowego o znakomitych właściwościach czyszczących i nie- kończącej się żywotności, płynny. LERACLEN 1231 - Produkt odtłuszczający na bazie kwasu fosforowego o bardzo dobrych właściwościach czyszczących i niekończącej się żywotności, płynny. LERACLEN ACS - Produkt odtłuszczający na bazie kwasu fosforowego o bardzo dobrych właściwościach czyszczących i niekończącej się żywotności, płynny. Do użycia tylko z systemem do oddzielania oleju. ODTŁUSZCZANIE ALKALICZNE, PRODUKTY W PROSZKU REINIGER 178 BSK - Produkt odtłuszczający o znakomitych właściwościach czyszczących, bez zawartości krzemianów, emulgujący, proszkowy. REINIGER 1031 - Produkt odtłuszczający o znakomitych właściwościach czyszczących, z zawartością silikatów, emulgujący, proszkowy. LERATENS RVP - Gotowy produkt lub jako dodatek silnie wzmacniający alkaliczne odtłuszczanie, do połączenia z wodorotlenkiem sodu lub potasu. Nie zawiera krzemianów. DODATKI ODTŁUSZCZAJĄCO-WYTRAWIAJĄCE DO KWASU SOLNEGO Produkty odtłuszczająco–wytrawiające LERACLEN BEF - Produkt wytrawiająco-odtłuszczający o wspaniałych właściwościach myjących, użycie również przy wysokich stężeniach żelaza. Dodatek do wytrawiania, przeciwdziałający powstawaniu mgły trawiennej Leratens AV Plus - Płynny dodatek do trawienia w kwasie solnym: * zmniejsza parowanie kwasu solnego, * zawiera inhibitor, * wspomaga odtłuszczanie. Dodatek do wytrawiania, przeciwdziałający nadmiernej utracie żelaza: LERAPAS BP - Inhibitor przeciwdziałający nad- miernemu ubytkowi żelaza, dodatkowo zmniejsza zużycie kwasu. Dodatek do kąpieli odcynkowującej, przeciwdziałający nadmiernej utracie żelaza: LERAPAS FE-P - Inhibitor przeciwdziałający nadmiernemu ubytkowi żelaza, bez wpływu na utratę cynku. Dodatek do kąpieli odcynkowującej, przeciwdziałający nadmiernemu pienieniu: LERAPUR FS 60 - Odpieniacz, rozpuszczalny w wodzie, bez zawartości siloksanów i silikonów, nie oznaczony, jako substancja niebezpieczna, dopuszczony przez FDA. TOPNIKOWANIE LERAFLUX 60 - Płynny topnik chlorku cynku i amonu zawierający zwilżacz. LERATENS FLUX ADD FF - Dodatek zwilżający do topnika. OBRÓBKA KOŃCOWA, PASYWACJA LERAPAS M - Polimerowa pasywacja bezchromowa gorących, ocynkowanych ogniowo części, w celu ochrony przed białą rdzą, nie konieczne schładzanie. LERAPAS I - Pasywacja bezchromowa gorących ocynkowanych ogniowo części (nie konieczne schładzanie), w celu ochrony przed białą rdzą lub w celu wzmocnienia przyczepności lakieru do podłoża cynku, aluminium. LERACLEN ZNR - Produkt o konsystencji mleczka w celu szybkiego usunięcia białej korozji. Posiada własności pasywujace. Opakowanie 500 ml. ULEPSZACZ CYNKU - Jasny cynk z dodatkiem aluminium i chromu, chroni przed korozją, odporny na temperaturę do 800 oC. Opakowania spray 400 ml. SUROWCE CHEMICZNE KWAS SOLNY WODA AMONIAKALNA NADTLENEK WODORU TLENEK CYNKU WODOROTLENEK SODU CHLOREK CYNKU CHLOREK AMONU

Oferta surowców chemicznych Stockmeier Chemia

Oferta firmy Stockmeier Chemia obejmuje większość standardowych surowców chemicznych takich jak kwasy, ługi, rozpuszczalniki i inne. Poniżej lista surowców dostępnych z naszego magazynu w Koninku, która na życzenie naszych klientów jest stale uzupełniana. • Wodorotlenek sodu w płatkach, granulkach i roztworze • Wodorotlenek potasu • Wodorotlenek amonu • Kwas solny techniczny • Kwas siarkowy techniczny 96 % • Kwas azotowy • Kwas fosforowy • Kwas borowy • Kwas cytrynowy • Fosforan cynku • Chlorek cynku kryst. • Chlorek cynku uwodniony 45 % • Chlorek amonu • Siarczan niklu • Chlorek niklu • Fosforan sodu • Siarczan sodu • Hydrazyna • Tlenek cynku • Nadtlenek wodoru • Glukonian sodu • Chloran (V) sodu • Woda amoniakalna • Mleko wapienne • Aceton • Butyloglikol • Benzyna ekstrakcyjna

DiTEC – Pierwszy zaoferował przenośne sterowanie dla galwanizerni

Nasze sterowanie oparte jest na założeniach umożliwiających instalacje na urządzeniach przenośnych. Korzystając z tego rozwiązania mogą Państwo obsługiwać linie galwanotechniczną z dowolnego miejsca w budynku. Przykład zastosowania praktycznego: W ramach ISO 9000 kalibracja stacji dozujących powinna być przeprowadzana regularnie. Korzystając z panelu przenośnego mogą Państwo wykonywać tą czynność bezpośrednio przy urządzeniu. Za pomocą prostego interfejsu nowa wartość przepływu zostanie od nowa przeliczona oraz zapisana. Komfort obsługi Znaczne skrócenie czasu na czynności serwisowe Ułatwiona obsługa procesów Szybkie usuwanie usterek

Nowy opatentowany sposób oczyszczania kąpieli odtłuszczających

“ACS system” zalecany dla roztworów emulgujących dla galwanizerni, ocynkowni ogniowych oraz lakierni. W celu uzyskania powłoki ochronno-dekoracyjnej odpowiedniej jakości i dobrej przyczepności należy powierzchnię podłoża dokładnie oczyścić z olejów, tłuszczów i innych zanieczyszczeń. Najczęściej odbywa się to w wodnych roztworach odtłuszczających alkalicznych ale również możliwe jest przeprowadzenie tego procesu w roztworach kwaśnych. Wybór i rodzaj kąpieli zależy od specyfiki zakładu i procesu. Oczyszczone części przechodzą do następnych wanien procesowych. Problemem po pewnym czasie stają się oleje i tłuszcze pozostałe w wannie odtłuszczającej, które nie usuwane przechodzą do następnych wanien zakłócając proces podstawowy. Wszystkie kąpiele odtłuszczające pod względem oddziaływania na oleje, tłuszcze, smary itp. dzielimy na emulgujące i demulgujące. Kąpiel emulgująca to taka w której olej jest rozproszony w całej kąpieli w postaci emulsji. Jej przeciwieństwo to kąpiele demulgujące; olej jest na powierzchni. Kąpiel emulgująca jest zalecana dla systemów zanurzeniowych żeby uniknąć przenoszenia oleju do następnych wanien co dla systemów demulgujących bez współpracy ze skutecznym odolejaczem jest niemożliwe. Niestety systemy emulgujące charakteryzują się krótkim czasem użytkowania kąpieli ze względu na nasycenie olejami. W pewnym momencie nasycenie emulsji olejami jest tak duże, że dalsze jej użytkowanie jest nieekonomiczne i nieefektywne. Jeżeli emulgująca kąpiel jest zanieczyszczona olejami: • Najprostszy sposób: wymienić część lub całą kąpiel. • Zainstalować mikro-filtracje w kąpieli w celu usunięcia oleju z roztworu (drogie i wymagana jest precyzyjna obsługa techniczna). • Zainstalować opatentowany system ACS w kąpieli po to aby usunąć wszystkie zanieczyszczenia z kąpieli (tańsze i prosta obsługa techniczna). Korzyści wynikające z zainstalowania systemu ACS: • Urządzenie, które oddziela z roztworu wszystkie organiczne składniki z kąpieli nie tylko odtłuszczających, ale również trawiących • Utrzymuje zanieczyszczenia organiczne kąpieli odtłuszczającej i trawiącej na niskim poziomie • Sprawia, że kąpiel odtłuszczająca jest prawie o nieograniczonej żywotności i znacznie wydłużona jest żywotność następujących kąpieli (trawiących lub innych) • Właściwości odtłuszczające są na stałym poziomie i kąpiel jest bardziej skuteczna. Oczyszczenie kąpieli następuje po przepompowaniu roztworu to odolejacza (rys ). Organiczne składniki kąpieli zostają oddzielone do pojemnika i wywiezione w celu utylizacji. W ciągu kilku do kilkunastu dni ( w zależności od objętości wanny ) kąpiel zostaje oczyszczona. Po tym okresie można wykonać za pomocą systemu ACS oczyszczenie pozostałych wanien; płuczących i trawiących. Opracowała: mgr inż. Lilianna Parol

Grupa Stockmeier

Przyszłość w zasięgu wzroku Grupa STOCKMEIER tworzy sieć powiązanych kapitałowo nowoczesnych przedsiębiorstw na bazie firmy rodzinnej. Naszą domeną są: handel chemikaliami, wytwarzanie półproduktów oraz środków specjalnych dla przemysłu i rzemiosła. Jako grupa połączonych firm, działamy niezależnie, elastycznie i szybko reagujemy na potrzeby rynku. Efektywne i krótkie procesy decyzyjne umożliwiają nam dynamiczny rozwój. Naszym celem są długoterminowe, partnerskie relacje z klientami oraz dostawcami. Chcemy się rozwijać razem z Państwem i tworzyć nowe miejsca pracy. Grupa Stockmeier łączy kompetencje i know-how z szeroką gamą produktów i usług. Wdrożenie międzynarodowego programu Responsible Care Program; jakość zgodnie z certyfikatami DIN ISO 9001 oraz VDA 6.1, tworzą podstawy naszego sukcesu. Nasz system zarządzania jakością SAP jest stosowany na wszystkich szczeblach działalności przedsiębiorstwa. Dzięki temu na każdym etapie realizacji zlecenia zapewniamy pełną informacje o jego stanie. Informujemy również naszych klientów o aktualnych możliwościach dostawy oraz statusie wysyłki towaru. Grupa Stockmeier aktywnie uczestniczy w pracach Instytucji i Stowarzyszeń działających na rzecz ochrony środowiska. Wspomaga je zarówno finansowo jak również wspiera przekazując swój know-how. Wszystkie zakłady należące do grupy są wyposażone w najnowocześniejsze systemy bezpieczeństwa. Innowacyjność z tradycji Firma Stockmeier Chemie zajmuje się produkcją i handlem chemikaliami w swoich zakładach – ze sprawdzoną kompetencją. Założona w 1920 roku firma handlująca chemikaliami, rozrosła się do dzisiejszych rozmiarów min. dzięki przejęciom innych renomowanych producentów. Przejmowane firmy charakteryzowały się wieloletnią tradycją i doświadczeniem w produkcji i sprzedaży produktów chemicznych. Stockmeier Chemie stale rozwija i poszerza swój know-how, i koncentruje swoje działania na jak najlepszym wykorzystaniu efektu synergii. Stockmeier Chemie Dillenburg jest firmą znaną wielu naszym klientom jeszcze pod nazwą „Schmidt”. Ponad 70 lat doświadczenia w magazynowaniu i transporcie produktów, jak również doskonała znajomość rynku i wiedza na temat potrzeb odbiorców wpływają na wysoki stopień zadowolenia klientów. Wysokiej jakości farby i lakiery oraz kleje dla przemysłu kupowane od ponad 200 producentów uzupełniają nasz asortyment w Dillenburgu. Aachen (Akwizgran) jest siedzibą posiadającej ponad 100-u letnią tradycje firmy Chemikalien Scheins. Dotychczasowym oraz nowym klientom oferujemy od początku roku 2004 poszerzoną paletę produktów włącznie z pełnym serwisem firmy Stockmeier Chemie. Zakłady Löffler Köln i Löffler Eilenburg wchodzą w skład Grupy Stockmeier od 2000 roku. W międzyczasie zakład w Kolonii został połączony ze spółką Stockmeier Chemie . Zakład firmy Löffler w Eilenburgu został ponownie otwarty w 1994 roku. Po zmianie nazwy na Stockmeier Chemie Eilenburg stale powiększamy naszą ofertę handlową oraz zwiększamy produkcję. Oprócz handlu chemikaliami wytwarzamy tutaj pełną paletę środków czyszczących oraz produkujemy kwas perooctowego o różnych stężeniach. Dzięki włączeniu firm w struktury STOCKMEIER CHEMIE profitują nasi klienci z szerokiej sieci przedstawicielstw na terenie całych Niemiec. Biuro sprzedaży w Berlinie koordynuje handel produktami chemicznymi w Europie Wschodniej. Natomist firma Profi Clean w Sankt Petersburgu rozprowadza nasze środki czyszczące w tej części Europy. We Francji i Szwajcarii jesteśmy reprezentowani przez firmy DS-Chimie (Caen) i LIB AG w Reinach pod Bazyleą. W celu szybkiej i optymalnej obsługi naszych klientów od lat rozbudowujemy nasze kontakty partnerskie. Jesteśmy udziałowcem zarówno firmy Julius Hoesch AG (Düren), jak również grupy przedsiębiorstw CG Chemikalien (z siedzibą w Latzen koło Hannoweru). Nasza przynależność do Grupy Penta, jednej z przodujących organizacji zajmujących się handlem produktami chemicznymi w Europie, pozwala nam na bardziej efektywną ofertę naszych usług – począwszy od zakupu, poprzez serwis, aż do dodatkowych informacji o produkcie. To zrzeszenie niezależnych dystrybutorów produktów chemicznych ściśle współpracuje z przemyslem chemicznym. Jego siła leży w korzystnym rozdziale produktów chemicznych między regionalne sieci sprzedaży. Z ponad 30 oddziałami członkowie PENTA obsługują dziś ok. 90000 klientów w Europie. Zaangażowanie w firme ChemSynergy AG z siedzibą w Meerbusch koło Diseldorfu poszerza naszą paletę produktów w dziedzinie oleochemii i petrochemii. Chemsynergy Azja, firma-córka z 70 procentowym udziałem, umożliwia nam rozwój na rynkach azjatyckich. W skład zarządu firmy wchodzą osoby z długoletnim doświadczeniem z zakresu oleochemii, jak również petrochemii. ChemSynergy jest połączeniem wiedzy założycieli z najnowszymi trendami w e-Commerce i internetem. ChemSynergy postawiła sobie za cel przeniesienie na nową płaszczyznę tradycyjnych relacji handlowych w przemyśle chemicznym. Przez powołanie do życia firmy Stockmeier Chemie sp. k. w Katowicach chcemy skupić i dalej rozbudowywać działania całej Grupy Stockmeier na terenie Polski i Czech. Razem z naszym partnerem Panem Grzegorzem Szczepanikiem obsługujemy rynek w zakresie produktów chemicznych, aromatów, środkówk smakowych oraz dodatków do produktów spożywczych. Poprzez przejęcie agencji handlowej Jakob znacząco poszerzyliśmy naszą obecność w zakresie środków pomocniczych dla papiernictwa. Dla tego segmentu wyodrębniliśmy samodzielny dział w strukturze Stockmeier Chemie. Wokół produktu Kierując się zapotrzebowaniem naszych klientów zajmujemy się obok typowej dystrybucji produktów chemicznych również ich produkcją i rozwojem. Nasi pracownicy gwarantują spełnienie najwyższych wymagań jakościowych oraz pełny serwis. Dotyczy to oczywiście także kolejnych etapów świadczonych przez nas usług: począwszy od szczegółowego doradztwa, poprzez przyjęcie zamówienia / zlecenia, aż do szybkiej i właściwej dostawy z wykorzystaniem własnych środków transportu. Ofetrę firmy Stockmeier Chemie uzupełniają przedstawicielstwa czołowych producentów surowców chemicznych z całego świata. Wraz z naszymi produktami oferujemy Państwu pełny serwis począwszy od pomocy w pracach rozwojowych i logistyce na pozostałych usługach kończąc. Stockmeier Chemie oferuje po prostu więcej. Zapewniamy doradztwo w pracach działu R&D, analizujemy profil zadań i przygotowujemy odpowiednie dla Państwa rozwiązania. Sztab naszych doświadczonych pracowników, posiadających ugruntowaną znajomość branży, jest do Państwa dyspozycji pomagając i udzielając informacji. W działaniach doradczych są oni wspierani przez naszych specjalistów z działu rozwoju. Zaawansowany system zarządzania jakością spełnia najwyższe wymagania we wszystkich dziedzinach. Naturalnie dla wszystkich przez nas dostarczanych produktów stawiamy zawsze do Państwa dyspozycji aktualne dane odnośnie ich specyfikacji i bezpieczeństwa. Nasz system logistyczny był w ostatnich latach konsekwentnie rozbudowywany. Dzisiaj obejmuje on magazynowanie związków chemicznych, ich znakowanie oraz transport. Mamy możliwość pełnego monitoringu dostawy, od otrzymania zlecenia do odbioru produktu przez klienta. Naszą ofertę uzupełnia odbiór starych, niewykorzystanych produktów oraz opakowań. Na Państwa życzenie, chętnie pomagamy w tworzeniu i rozwoju systemu bezpieczeństwa . Nie chcemy być tylko dostawcą produktów dla Państwa, ale również udostępniamy nasz know-how w dziedzinie zarządzania systemami bezpieczeństwa . Oferujemy również usługi w zakresie produkcji na zlecenie oraz konfekcji produktów chemicznych. Nasza, w pełni automatyczna rozlewnia do pojemników o małej pojemności, umożliwia napełnianie zborników od 20 ml do 5 litrów. Za jej pomocą możemy rozlewać rozpuszczalniki jak również wodno – zasadowe środki czyszczące. Na naszej stronie internetowej www.stockmeier.pl znajdą Państwo pełne informacje dotyczące działalności firmy. Zachęcamy do korzystania z oferty „Wokół Produktu”. Prosimy o kierowanie zapytań do naszych przedstawicieli handlowych, lub bezpośrednio o kontakt z nami. Dla Państwa na miejscu Dzięki gęstej sieci przedstawicielstw firmy Stockmeier Chemie oraz Grupy Stockmeier jesteśmy w Państwa pobliżu. Niezależnie gdzie mieści się siedziba Państwa firmy, z którą firmą z naszej grupy chcielibyście Państwo współpracować, korzystacie z pełnego serwisu Stockmeier Chemie. Nasze zakłady produkcyjne posiadają własną flotę transportową. Towar z magazynu lub naszego zakładu zostanie dostarczony do Państwa za pomocą naszych nowoczesnych pojazdów specjalnie dostosowanych do przewozu produktów chemicznych. W przypadku większych odległości korzystamy z usług współpracujących z nami doświadczonych i sprawdzonych firmy spedycyjnych. Dzięki rozbudowanej sieci przedstawicielstw jesteśmy pewnym dostawcą bez względu na miejsce położenia Państwa firmy. W ten oto sposób, macie Państwo jednego partnera, który pokryje Państwa zapotrzebowanie na surowce. My zaś dzięki dopracowanemu systemowi logistycznemu gwarantujemy wysoką jakość dostarczanego produktu. Szeroka paleta produktów szybkie dostawy Stockmeier CHEMIE posiada w ofercie : kwasy, zasady, rozpuszczalniki, produkty stałe, środki specjalne i wiele innych. Zajmujemy się produkcją i konfekcją chemikaliów jak również dystrybucją produktów chemicznych renomowanych producentów światowych. Czy Państwa program produkcyjny musi być elastycznie dostosowany do wymagań rynkowych? My jako solidny partner zapewnimy Państwu elastyczność. Ponieważ krótki czas oczekiwania i szybka dostawa nie są dla nas problemem. Doskonale sobie z nimi radzimy dzięki nowoczesnemu systemowi zarządzania zapasami, oraz odpowiedniemu wyposażeniu naszych centrów logistycznych. Dziś zamówione – jutro dostarczone. Oto nasz cel. Ten cel osiągamy już dziś przy wielu zleceniach, gdyż zmiany stanu zapasów są automatycznie uaktualniane i dokumentowane a dział zakupów posiada kompleksową wiedzę na temat naszych produktów i dostawców. Na przestrzeni ostatnich lat nakłady na logistyke stanowiły ważny punkt naszego programu inwestycyjnego. Oprócz modernizacji istniejącego zaplecza wybudowaliśmy w Bielefeld zautomatyzowany magazyn wysokiego składowania wraz z nowoczesnym systemem realizacji zleceń. W trakci produkcji i składowania chemikaliów, naturalnie również podczas ich transportu, wypełniamy wszystkie standardy bezpieczeństwa. Jednak na tym nie poprzestajemy, ponieważ nasze wewnętrzne normy są znacznie wyższe niż dopuszczają to przepisy bezpieczeństwa. Służy to nie tylko zapewnieniu bezpieczeństwa naszym pracownikom ale również ochronie środowiska. Spełnienie wymagań jest gwarantem pełnej dostępności produktów oraz ich szybkiej dostawy. Firma STOCKMEIER CHEMIE posiada w swej ofercie ponad dziewięć tysięcy produktów dostarczanych w opakowaniach o różnych objętościach. Do naszych klientów zaliczają się firmy z wszystkich branż, począwszy od jednoosobowych warsztatów a kończąc na światowych koncernach. Czyste rozwiązania Dowodem na konsekwentny rozwój prac nad poszerzeniem palety produkcyjnej w STOCKMEIER CHEMIE są nasze środki czyszczące i dezynfekujące. Dzięki przemyślanej strategii zakupów kolejnych przedsiębiorstw oferujemy Państwu szczególnie szeroką gamę środków czyszczących dla zastosowań przemysłowych jak i rzemieślniczych. Kładziemy szczególny nacisk na następujące branże: • Środki czyszczące i pielęgnujące dla całego sektora samochodowego • Środki czyszczące i dezynfekujące dla przemysłu spożywczego • Środki czyszczące i rozpuszczalniki dla przemysłu metalurgicznego Produkty związane z sektorem samochodowym są przeznaczone dla zastosowań w salonach samochodowych, automyjniach oraz w przemyśle samochodowym. Dzięki dobrze rozwiniętej sieci sprzedaży oferujemy naszym klientom pełny serwis, doradztwo i szybką dostawę. Nasi kompetentni doradcy handlowi służą Państwu radą. Jakiekolwiek wymagania Państwo stawiacie my znajdziemy dla nich stosowne rozwiązanie. Dla przemysłu spożywczego produkujemy środki czyszczące i dezynfekujące, ktrych właściwości są optymalnie dostosowane do maszyn produkujących i napełniających. Skład naszych produktw został bowiem tak dobrany, aby doskonale dopasować się do wymagań branżowych. Ta elastyczność umożliwi Państwu znaczne zmniejszenie zużycia przy utrzymaniu najwyższej efektywności podczas czyszczenia zbiornikw, rurociągw i ciągw produkcyjnych. W przemyśle metalurgicznym zachęcamy Państwa do stosowania naszych sprawdzonych środków. Nasz system obsługi klienta jest dla Państwa szczególnie interesujący. Doświadczeni doradcy techniczni podzielą się swoją wiedzą i fachowo doradzą na miejscu u Państwa w firmie. Zachęcamy do korzystania z naszego Know-how oraz zaplecza produkcyjnego. Według podanej receptury jesteśmy w stanie wyprodukować, lub wspólnie z Państwem rozwijać nowe produkty. Na zlecenie zajmujemy się również rozlewaniem związków chemicznych w opakowania jednostkowe o żądaniej pojemności. Dla gospodarstw domowych oferujemy gamę produktów do codziennego użytku. Firma STOCKMEIER CHEMIE jest Państwa partnerem również w Europie Wschodniej i na obszarze byłego Związku Rodzieckiego. W tym regionie angażujemy się od 2000 roku, za pomocą przedsiębiorstwa Profi Clean Rosja z Sankt Petersburga. Inteligentnie z systemem STOCKMEIER URETHANES – dotychczas znana jako STOCKMEIER Kunststoffe – od powstania tj. 1991 roku produkuje i sprzedaje systemy poliuretanowe. Działalność firmy jest ukierunkowana zarówno na rynki lokalne, na których odbywa się produkcja jak również na obecność na rynkach międzynarodowych. Aby zagwarantować bliskość klienta firma STOCKMEIER URETHANES posiada we Francji od 1996 roku firmę-córkę STOCKMEIER URETHANES France S.A. (wcześniej SNAD S.A. Cernay) i od roku 2003 STOCKMEIER URETHANES USA, Inc. (Clarksburg,WV). Firmy te zajmują się produkcją, rozwojem i sprzedażą. Rzeczą oczywistą dla pracowników STOCKMEIER URETHANES jest kompleksowy, serwis i kompetentne doradztwo. Gwarancja wysokiej jakości produktu jest myślą przewodnią naszej działalności. Oferta firmy obejmuje produkty wykorzystywane do wytwarzania nawierzchni sportowych w obiektach otwartych (tj. bieżnie, boiska, korty tenisowe), w halach sportowych jak również na placach zabaw i boiskach ze sztuczną trawą. Dysponujemy licznymi klejami konstrukcyjnymi dla zastosowań przemysłowych (np. przemysł samochodowy, budowlany, produkcja baterii, filtrów, dóbr konsumpcyjnych a także dla potrzeb recyclingu). Nasz asortyment uzupełniają lane żywice dla przemysłu elektrycznego, oraz twarde i miękkie masy zalewowe do produkcji artykułów technicznych. Sukces z pomysłem – dla Panstwa produktu Jesteśmy uznanym przedsiębiorstwem, dostawcą produktów dla przemysłu spożywczego z zaangangażowanymi pracownikami. Naszym klientom proponujemy profesjonalne rozwiązania. Na stale zmieniającym się rynku oferujemy indywidualne, specyficzne dla klienta rozwiązania odnośnie aromatów, mieszanek i dodatków smakowych. Nasze działania są zorientowane na szybkie, niezawodne i elastyczne zaspokojenie potrzeb naszych klientów. Osiągamy to dzięki własnej produkcji aromatów i dodatków smakowych powiązanej z wysoką jakością dostarczanych wyrobów i usług serwisowych. Nowe produkty rozwijamy zgodnie z potrzebami naszych klientów, w nowoczesnym laboratorium badawczym. Tryb szkolenia naszych pracowników zapewnia naszym klientom wysoki poziom usług serwisowych. Nowoczesny park maszynowy oraz zaawansowany system kontroli jakości gwarantują bezpieczne produkty. Firma Stockmeier Food posiada certyfikat DIN ISO 9001, dodatkowo jest regularnie poddawana ocenie niezależnych instytutów. Zaufanie i kompetencja charakteryzują współpracę między naszymi klientami, pracownikami i dostawcami. Jesteśmy bowiem zainteresowani długoterminową współpracą. Naszym celem jest doskonała jakość usług serwisowych. Dzięki osobistemu zaangażowaniu naszych pracowników osiągamy najwyższy stopień zadowolenia u klientów. Duża penetracja rynku, zwłaszcza w grupie średniej wielkości przedsiębiorstw, zapewnia stały i zdrowy rozwój firmy. Stawiając Państwa potrzeby w centrum naszego zaintersowania, pozyskujemy nowych klientów i podtrzymujemy istniejące relacje handlowe. Wielkość firmy oraz styl pracy umożliwiają szybkie podejmowanie decyzji. Pragmatyczne podejście do stawianych nam wyzwań gwarantuje sukces rynkowy Państwa produktom.

Brązowanie

Brąz klasyczny jest stopem miedzi z cyną o różnej zawartości procentowej obu składników. W przemyśle i technice stosowane są brązy z rożnymi domieszkami takimi jak fosfor, nikiel, mangan, oraz tzw. Brązole, czyli stopu miedzi z glinem. Powłoki brązowe osadzane elektrolitycznie nie różnią się w zasadzie od klasycznych stopów hutniczych. Zewnętrzny wygląd powłok brązowych zależy od ich składu, przy czym powłoki do 3% Sn nie różni się barwą od powłok miedzianych, natomiast przy ok.. 12% Sn przybierają złocistożółte zabarwienie, a od 22,5% Sn powłoki są białe. Powłoki zawierające do 15% cyny są plastyczne a ich twardość waha się w granicach 250 - 300 HV. Są mało porowate, a dla grubości powyżej 10 µm są wolne od por. Powłoki brązu galwanicznego wykazują bardzo dobrą odporność na korozję atmosferyczną i ze względu na małą porowatość używane są jako podkład pod nikiel-chrom na stali, gdzie okazują się dużo lepsze od miedzi. Na stopach cynku są również lepsze od miedzi ponieważ wolniej dyfundują. Możliwość otrzymania koloru podobnego do złota pozwala na wykorzystanie brązu jako powłoki dekoracyjnej zabezpieczonej lakierem bezbarwnym. Brąz można stosować jako podkład pod powłokę złota. Powłoka brązu o grubości 50 µm może wytrzymać 10 - 12 miesięcy w środowisku kwaśnym, 14 miesięcy w wodzie alkalicznej. Najczęściej do brązowania stosowane są kąpiele cynianowo-cyjankowe. Kąpiele tego typu wykazują doskonałą wgłębność i mogą być stosowane do pokrywania przedmiotów o skomplikowanych kształtach. Niezmiernie łatwo w tego typu elektrolitach utrzymać skład osadzanego stopu. Kąpiel do osadzania powłoki brązu o kolorze żółtym. Skład typowej kąpieli do osadzania stopu Cu-Sn. Skład analityczny Składnik Cynian sodowy Cyjanek miedzi Cyjanek potasu Wodorotlenek potasu Sól Rochelle´a Zwilżacz anionowy Miedź Cyna KCN Warunki pracy Parametr Temperatura Gęstość prądu katodowego Wydajność Mieszanie Anody Filtracja Cyjanek miedzi. Cynian sodowy lub potasowy. Jeżeli zawartość cyjanku wolnego i wolnego wodorotlenku jest utrzymywana na stałym poziomie to zmiany stężeń jonów metali nie wpływają na skład osadzanej powłoki. Zmiana stosunku Cu/Sn powoduje zmianę składu stopu. Cyjanek sodu lub potasu. Cyjanek sodu lub potasu pozwala na wytworzenie z cyjankiem miedzi rozpuszczalnego kompleksu. Potrzeba 1,1 grama NaCN lub 1,45 grama KCN żeby skompleksować 1 gram CuCN. Do roztworu trzeba dodać nieco więcej cyjanku niż potrzeba na skompleksowanie cyjanku miedzi. Wzrost zawartości wolnego cyjanku powoduje wzrost zawartości cyny w powłoce. Wodorotlenek sodu lub potasu. Trzeba uwzględnić pewną ilość wodorotlenku sodu, który zawarty jest w cynianie sodu (około 5%). Wzrost zawartości NaOH w elektrolicie powoduje zmniejszenie zawartości cyny w stopie. Winian sodowy lub potasowy. Winian sodowy lub potasowy zwany jest solą Rochelle’a lub solą Seignette’a. Sól ta wprowadzana jest do roztworu jeżeli używamy anod miedzianych. Pozwala ona na otrzymanie równomiernej powłoki i w znacznym stopniu eliminuje polaryzację anodową. Dodatki. Wybłyszczaczami mogą być sole ołowiu, cynku lub kadmu. Sole te zmieniają lekko odcień osadzanej powłoki i pozwalają na otrzymanie powłoki brązu przypominającej powłokę złotą Au-Cu-Cd 18 karatową. Można dodawać czynniki organiczne dodatki kompleksujące . Właściwie dobrane dodatki organiczne powodują wyrównywanie osadzanej powłoki, podnosi jej połysk, ale zmniejsza zawartość miedzi w osadzanym stopie. Wpływ parametrów osadzania. Temperatura. Wzrost temperatury powoduje wzrost wydajności i zawartości cyny w powłoce. Gęstość prądu katodowego. Wzrost gęstości prądu powoduje zmniejszenie wydajności i zawartości cyny w osadzanym stopie. Mieszanie. Mieszanie powoduje zmniejszenie wydajności anodowej i katodowej, ale jakość powłoki się polepsza. Zbyt silne mieszanie powoduje wzrost zawartości miedzi w powłoce. Jeżeli brąz jest stosowany jako podkład, zmiany odcienia są bez znaczenia. W przypadku wykorzystania powłoki jako dekoracyjnej o kolorze zbliżonym do żółtego złota, parametry fizyczne i chemiczne muszą być ściśle przestrzegane. Biały brąz - SPECULUM Speculum jest stopem miedż-cyna zawierającym 40 - 55% cyny. Kolor cyny przypomina srebro. Ma bardzo ładny połysk i nadaje się doskonale na powłoki dekoracyjne. Powłoka jest odporna na działanie kwasów i zasad. Dobrze znosi kontakt z produktami żywnościowymi, w szczególności z octem i sokami owocowymi. Stosowana jest jako powłoka dekoracyjna na sztućcach. Powłoka jest twarda i odporna na zmatowienie. Speculum można kłaść bezpośrednio na stal, stopy miedzi, nikiel i cynk. Skład kąpieli Składnik Cynian sodowy Cyjanek miedzi Cyjanek sodu Wodorotlenek sodu Warunki pracy Parametr Temperatura Gęstość prądu katodowego Wydajność Mieszanie Anody Filtracja Przygotowanie kąpieli do brązowania. Napełnić naczynie wodą dejonizowaną do 2/3 objętości. Podgrzać do 60°C. Dodawać w następującej kolejności składniki, mieszając ( upewniając się czy poszczególny składnik rozpuścił się całkowicie ): wodorotlenek sodu lub potasu cynian sodowy lub potasowy cyjanek sodu lub potasu cyjanek miedzi Przefiltrować do innego naczynia. Dopełnić wodą do objętości roboczej i dokładnie wymieszać. Konserwacja kąpieli. Używając anod miedzianych lub miedzianych z małą domieszką cyny trzeba utrzymywać zawartość cyny przez dodawanie cynianu sodowego lub potasowego . Parametry chemiczne można regulować kontrolując odcień uzyskiwanej powłoki. Okresowo niezbędna jest analiza. Dozowanie cyjanku i wodorotlenku powinno być oparte na analizie. Powstawanie węglanów w czasie eksploatacji zmniejsza wydajność.

Barwienie metali

1. Wstęp Barwne warstwy na powierzchni metali mogą spełniać funkcje ochronną, jak i dekoracyjną lub obie równocześnie. O rodzaju warstwy decydują warunki użytkowania wyrobów poddawanych obróbce, ich charakter i przeznaczenia. Warstwy dekoracyjne zazwyczaj są porowate i nieszczelne. Zaliczyć do nich można zielone powłoki zasadowych chlorków lub węglanów miedzi trwałych w warunkach wolnych od zanieczyszczeń zawartych w powietrzu atmosferycznym. Typowo dekoracyjne są również czarne i brunatne warstwy złożone z siarczków miedzi. Warstwy dekoracyjno-ochronne charakteryzują się dobrą przyczepnością do metalu i szczelnością. Właściwości takie posiadają przede wszystkim powłoki tlenkowe i chromianowe na aluminium i cynku, które ponadto charakteryzują się wysoką twardością i odpornością na ścieranie. Proces barwienia polega na powierzchniowej reakcji metalu ze składnikami preparatów z wytworzeniem produktów dobrze przylegających do podłoża i nie zmieniających się w czasie. Traktowanie preparatami może odbywać się w warunkach bezprądowych lub w procesie elektrochemicznym. Najczęściej stosuje się barwienie powierzchni następujących metali: Metal Barwa Miedź i stopy żółta czerwona pomarańczowa zielona (różne odcienie) niebieska (różne odcienie) brązowa (różne odcienie) czarna Srebro szara Cynk i kadm żółta zielona czarna brązowa czerwono-brązowa Aluminium i stopy żółta pomarańczowa brązowa czarna Stal nierdzewna czarna niebieska Nikiel czarna brązowa niebieska 2. Technologia wytwarzania barwnych warstw dekoracyjnych i ochronnych Operacja wytwarzania barwnych warstw na metalu jest jednym z elementów procesu technologicznego, którego poszczególne etapy mają wpływ na efekt końcowy. Ramowy proces technologiczny składa się następujących etapów: przygotowanie powierzchni, płukanie, nakładanie barwnej warstwy, płukanie, utrwalanie warstwy. Przygotowanie powierzchni Sposób przygotowania powierzchni zależy od jej stanu wyjściowego i od efektu jaki chcemy osiągnąć. Ma on decydujący wpływ na barwę powierzchni niekiedy z tego samego rodzaju kąpieli otrzymać można różne odcienie barwy lub niekiedy różne barwy na powierzchni gładkiej i chropowatej. W przypadku powierzchni pokrytej produktami korozji lub zgorzeliną, podczas gdy chcemy uzyskać powłokę gładką i błyszczącą, wyroby należy poddać następującym alternatywnym operacjom przygotowawczym: A. Obróbka mechaniczna: szlifowanie, polerowanie odtłuszczanie, płukanie, lub odtłuszczanie, obróbka luźnymi kształtkami, płukanie. B. Obróbka chemiczna: odtłuszczanie, płukanie, trawienie, płukanie polerowanie chemiczne, płukanie. W przypadku nieskorodowanych i gładkich powierzchni wyrobów sposób postępowania jest mniej skomplikowany i składa się z następujących operacji: odtłuszczanie, płukanie, polerowanie (w zależności od wymaganego efektu końcowego), płukanie. Odtłuszczanie prowadzi się zazwyczaj w roztworach alkalicznych lub słabo alkalicznych metodą chemiczną lub elektrochemiczną. Parametry procesu zależą od rodzaju preparatu przy czym wskazane jest stosowanie roztworów nie powodujących rozpuszczania powierzchni i jej przebarwienia. Możliwe jest również stosowanie preparatów opartych na rozpuszczalnikach organicznych. Płukanie jest ważną operacją w ciągu technologicznym; po każdej obróbce przygotowawczej i po barwieniu, o ile wymaga tego proces, wyroby powinny być co najmniej dwukrotnie płukane co zapewnia wymagany efekt barwienia. W efekcie obróbki mechanicznej luźnymi kształtkami zazwyczaj otrzymuje się powierzchnię o mniejszym połysku niż w przypadku metody chemicznej. Wybór metody zależy od rodzaju wyrobów i wielkości produkcji. Barwienie Do barwienia metali stosować można zarówno kąpiele, których skład podano poniżej jak również preparaty handlowe. Zazwyczaj preparaty handlowe o opatentowanych składach zawierają składniki wspomagające proces ( katalizatory, przyspieszacze) pozwalające na uzyskanie wymaganych efektów w niższych temperaturach lub przy niższych stężeniach składników niż w przypadku klasycznych kąpieli opisanych w poradnikach. W obu przypadkach należy zwracać szczególna uwagę na dokładne spełnianie warunków ich stosowania: przygotowania powierzchni, składu, temperatury, czasu, warunków płukania i innych operacji technologicznych oraz czynności międzyoperacyjnych. Utrwalanie warstwy Utrwalanie warstewek barwnych stosuje się w przypadku gdy: warstwa jest nieodporna na wpływy zewnętrzne np. powłoki na srebrze, wyroby przewidziane są do długotrwałego użytkowania przy ciężkich narażeniach korozyjnych np. pomniki, wyroby narażone są na uszkodzenia mechaniczne np. ścieranie, warstwa jest nieodporna na światło, warstwa jest porowata i krucha. 3. Preparaty do barwienia metali 3.1. Barwienie miedzi i jej stopów Miedź i mosiądze należą do metali, na powierzchni których można wytwarzać największą gamę barwnych warstw zarówno ochronnych jak i dekoracyjnych. Tlenkowe warstwy koloru brązowego i czarnego mają właściwości dekoracyjne i ochronne. Najszersze zastosowanie ma kąpiel o składzie: Wodorotlenek sodu, NaOH 25-75 g/l Nadsiarczan potasu, K2S2O8 2-10 g/l Temperatura kąpieli 40-60°C Czas operacji 10-15 min. Stosunek zawartości obu składników kąpieli oraz jej temperatura mają wpływ na barwę warstwy. Przy takim samym składzie kąpieli, z podwyższeniem temperatury otrzymuje się ciemniejsza barwę. Również w wyniku zwiększenie stężenia składników powstaje w temperaturze 60°C warstwa ciemniejsza od brunatnej do czarnej Powłoki koloru niebieskiego uzyskuje się z roztworu o składzie: Tiosiarczan sodowy, Na2S2O3 50-75 g/l Octan ołowiawy, Pb(CH3COO) 25 g/l Temperatura 60-100°C Czas 30-60 min. W zależności od czasu trwania procesu i temperatury otrzymuje się zabarwienie od złotego przez czewono-fioletowe do błękitnego. Po dodaniu do kąpieli kwaśnego winianu potasowego lub kwasu cytrynowego w temperaturze ok.20°C w czasie 5-10 min. uzyskać można warstwy koloru niebiesko-zielonego. Najbardziej rozpowszechnionym sposobem otrzymywania warstw koloru zielonego jest zwilżanie wyrobu stężonym roztworem azotanu miedziowego. Po każdym zwilżeniu przedmiot należy pozostawić do wyschnięcia po czym operację powtarzać kilkakrotnie do uzyskania właściwego efektu. Bardziej trwałą powłokę uzyskuje się stosując międzyoperacyjne zwilżanie wodą utlenioną 33% do otrzymania pożądanej barwy powierzchni. Metodą zanurzeniową barwne zielone warstwy można utworzyć z kąpieli o składzie: Azotan miedziowy, Cu(NO3)2.3H2O 20 g/l Siarczan cynkowy, ZnSO4.H2O 30 g/l Chlorek rtęciowy, HgCl2 30 g/l lub Azotan miedziowy, Cu(NO3)2.3H2O 100 g/l Chlorek amonowy, NH4Cl 100 g/l Amoniak (ok. 40%), NH3 400 ml/l Kwas octowy (ok. 6%) 400 ml/l Temperatura otoczenia Przedmioty zanurza się do kąpieli a następnie pozostawia do wyschnięcia bez płukania. 3.2. Barwienie srebra Srebrne lub posrebrzane wyroby najczęściej poddawane są patynowaniu w celu uzyskania powierzchni odpornej na dalsze działanie czynników korozyjnych zawartych w powietrzu atmosferycznym. Jako przykład może służyć kąpiel o składzie: Siarczek potasu, K2Sx 50 g/l Siarczek selenu, SeS2 50 g/l Temperatura otoczenia Czas 3-10 min. 3.3. Barwienie cynku i kadmu Do barwienia cynku i kadmu stosowane mogą być te same kąpiele. Większość z nich ma charakter powłok konwersyjnych ochronnych. Główne grupy to powłoki chromianowe otrzymywane z kąpieli zawierających chromiany lub kwas chromowy oraz powłoki fosforanowe antykorozyjne. Warstewki dekoracyjne szare można uzyskać z kąpieli o składzie: Azotan bizmutu, Bi(NO3)3 1 g/l Kwas solny stężony, HCl 30 ml/ Woda utleniona 33%, H2O2 20 g/l Temperatura otoczenia Czas 20-30 s 3.4. Barwienie aluminium Najlepsze efekty uzyskuje się stosując anodowy proces elektrochemiczny w kąpielach chromianowych, z których otrzymuje się warstwy barwy żółtej, złotej, pomarańczowej. Bezbarwne cienkie warstwy tlenku aluminium mogą być barwione na wiele kolorów, których nie można uzyskać metodą chemiczną, metodą zanurzeniową w kąpielach barwiących na bazie barwników organicznych. Powłoki barwy szarej i czarnej uzyskać można metodą zanurzeniową bezprądową w kąpieli o składzie: Węglan sodowy, Na2CO3 50 g/l Chromian sodowy, Na2CrO3 15 g/l Temperatura 90-100°C Czas 3-15 min. Powłoki barwy niebieskiej można nakładać z kąpieli o składzie: Chlorek żelaza, FeCl2 450 g/l Żelazocyjanek potasu, K4Fe(CN)6 450 g/l Temperatura 70°C Czas 15-20 min. 3.5. Barwienie stali Wyroby stalowe takie jak narzędzia, części maszyn, części broni i wyposażenia militarnego zazwyczaj są czernione. Proces odbywa się w roztworach silnie alkalicznych w wysokich temperaturach. Powłoki te mają charakter dekoracyjny i są porowate. Przykład składu kąpieli: Wodorotlenek sodu, NaOH 480 g/l Azotan potasu, KNO3 300 g/l Temperatura 140°C Czas 10 min. Warstwy o właściwościach dekoracyjno-ochronnych nakłada się w procesie fosforanowania. Mają one barwy od szarej do czarnej. Kolorowe warstwy na stali nierdzewnej można nałożyć z kąpieli o składzie: Kwas chromowy, CrO3 250 g/l Kwas siarkowy, H2SO4 490 g/l Temperatura 70°C Czas 20-30 min. 3.6. Barwienie niklu Barwienie niklu stosowane jest w celach dekoracyjnych. Znane są procesy i kąpiele do wytwarzania powłok niklowych barwy brązowej i czarnej otrzymywane metodą elektrochemiczną. Kąpiel siarczanowa ma skład: Siarczan niklawy, NiSO4. 6H2O 75 g/l Siarczan amonowo-niklawy, NiSO4.(NH4)2SO4.6H2O 45 g/l Siarczan cynkowy, ZnSO4.6H2O 38 g/l Rodanek sodowy, NaCNS 15 g/l Temperatura 50-55°C Gęstość prądu 0,5-1,0A/dm² Kąpiel chlorkowa ma następujący skład: Chlorek niklawy, NiCl2.6H2O 75 g/l Chlorek cynkowy, ZnCl2 30 g/l Chlorek amonowy, NH4Cl 30 g/l Rodanek sodowy, NaCNS 15 g/l Temperatura 20-25°C Utrwalanie barwnych warstw Barwne warstwy na powierzchni metali mogą ulegać uszkodzeniu podczas użytkowaniu wyrobów lub utracić swoje walory w wyniku działania czynników atmosferycznych. Warstwy te można chronić różnymi metodami, których wybór zależy od: rodzaju wyrobu, sposobu ekspozycji lub użytkowania, rodzaju warstwy, założonego czasu trwałości. Do wyboru jest kilka metod: nakładanie warstwy olejowej, woskowanie, lakierowanie. Impregnowanie nie schnącymi olejami stosuje się najczęściej do warstw nakładanych na mosiądzach do dużych obiektów budowlanych lub pomników oraz powłok fosforanowych i tlenkowych na stali np. broni. Są one mało trwałe, ale łatwe do nakładania i usuwania przy renowacji warstwy dekoracyjnej. Woskowanie stosuje się powszechnie do zabezpieczania zarówno dużych obiektów np. pomników jak i eksponatów muzealnych wykonanych z mosiądzów. Zaletą tej metody jest możliwość uzyskania pięknego połysku o różnej intensywności w zależności od użytego wosku. Lakierowanie stosuje się zazwyczaj do ochrony warstw naniesionych na przedmioty użytkowe mosiężne i srebrne w produkcji seryjnej np. okucia meblowe, galanteria budowlana, biżuteria, bibeloty, wyposażenie wnętrz. Stosuje się różne rodzaje lakierów w zależności od wymaganej trwałości zabezpieczenia i jakości wykonania. Najlepsze do tego celu są to lakiery akrylowe i poliuretanowe nie żółknące i schnące w temperaturze otoczenia. Bardziej trwałe są powłoki nakładane z lakierów schnących w temperaturze podwyższonej alkidowych lub epoksydowych. Lakiery można nakładać różnymi sposobami : pędzlem, metodą natryskową, zanurzeniową, elektroforetyczną i napylania farb proszkowych elektrostatycznie lub fluidyzacyjnie zależnie od rozwinięcia powierzchni wyrobów, wielkości produkcji i rodzaju materiału lakierowego. Powłoki najlepszej jakości pod względem dekoracyjnym jak i ochronnym uzyskuje się w procesie lakierowania kataforetycznego.

Barwienie cynku i cyny

Cynk i jego stopy jak i cyna i jej stopy często znajdują zastosowanie przy produkcji okuć kaletniczych, elementów architektonicznych, części samochodowych czy biżuterii. Przedmioty wytworzone z tych materiałów bardzo często poddawane są procesowi barwienia czy nadawania im wyglądu „antycznego”. Barwienie cynku Określoną barwę wyrobów wykonanych z cynku lub jego stopów jak i pocynkowanych uzyskać można drogą bezpośredniego barwienia lub przez ich pomiedziowanie lub pomosiądzowaniex. W pierwszym przypadku stosowane jest albo chromianowanie albo chemiczne barwienie oczyszczonej powierzchni wyrobu. W procesie chromianowania uzyskuje się barwy od jasnożółtej poprzez różne odcienie brązu aż do oliwkowych. Chemiczne barwienie nadaje przedmiotom barwy ciemniejsze; czarne i brązowe. Stosując międzywarstwy miedzi lub mosiądzu stosować możemy metody barwienia takie, jak dla miedzi i mosiądzu. Chromianowanie Chromianowanie wyrobów wykonanych z cynku lub stopów cynku polega najczęściej na obróbce w roztworze zawierającym związki chromu sześciowartościowego, a powstała w tym procesie warstewka jest mieszaniną różnych związków chromu. Skład roztworu chromianującego jak i warunki prowadzenia procesu chromianowania, stopień przygotowania powierzchni i szereg innych czynników wpływają na barwę wytworzonej warstewki. Typowy skład roztworu do chromianowania: dwuchromian sodu 200 g/l kwas siarkowy 13 g/l temperatura procesu pokojowa czas zanurzenia do 10 sekund mieszanie umiarkowane Wytworzoną w tym roztworze warstewkę analogicznie jak w anodowej obróbce aluminium można barwić przez zanurzenie w roztworach barwników organicznych. W przypadku, gdy wystarczająca jest kolorystyka samej warstewki chromianowej detale należy jedynie lakierować bezbarwnym lakierem. Należy pamiętać, że trwałość barwy warstewki chromianowej zależy od temperatury i stąd nie można stosować temperatur powyżej 60oC , co szczególnie ważne jest przy suszeniu detali. Chemiczne barwienie Do barwienia bezpośredniego przedmiotów wykonanych z cynku lub jego stopów najczęściej stosowane są roztwory bazujące w swym składzie na chloranach lub molibdenianach. Zastosować można roztwór o następującym składzie: chloran potasu 6 g/l azotan miedzi 40 g/l zanurzając w nim detale tak długo, aż uzyskamy wymagana barwę. Proces prowadzi się w temperaturze pokojowej. Można również stosować roztwory o większym stężeniu miedzi : chloran potasu 40 g/l siarczan miedzi 100 g/l Roztwór ten sporządza się rozpuszczając poszczególne składniki w gorącej wodzie i całość filtrując. Do tak przygotowanego roztworu wkładamy barwione detale i po krótkim poruszaniu ich w barwiącym roztworze wyciągamy na zewnątrz. Zabieg ten powoduje, że powstała warstewka na powietrzu zmienia zabarwienie na bardziej intensywne. Opisaną procedurę możemy powtarzać wielokrotnie. Delikatniejsze odcienie czerni lub ciemnego brązu uzyskujemy stosując do barwienia roztwór: azotan miedzi 6,25 g/l chlorek amonu 6,25 g/l chlorek miedzi 6,25 g/l kwas solny 6,25 g/l Uzyskanie głębokiej czerni możliwe jest przy stosowaniu roztworu: molibdenian amonu 12,5 g/l amoniak do uzyskania pH 8,5-9,5 Im wyższa temperatura stosowanego roztworu tym głębsza czerń uzyskanej barwnej warstewki. Barwienie przy zastosowaniu warstw pośrednich Obróbka galwaniczna stopów cynku jak i samego cynku jest trudna. Nałożenie na powierzchnię tych metali powłoki z innego metalu jest utrudnione z powodu dużej reaktywności samego cynku. Większość znanych roztworów do obróbki galwanicznej oddziaływuje na powierzchnie cynku powodując rozpuszczanie tego metalu. Praktycznie tylko powłokę miedzi lub mosiądzu osadza się z kąpieli cyjankowych bez większych zakłóceń. Nałożone warstewki miedzi lub mosiądzu bardzo dobrze barwią się chemicznie lub elektrochemicznie. Wystarczy nałożenie na cynku lub jego stopach powłoki miedzi lub mosiądzu o grubości 1 do 2 mikronów, aby stało się możliwe zastosowanie roztworów do barwienia miedzi lub mosiądzu. Składy kąpieli do chemicznego barwienia miedzi lub mosiądzu podano w rozdziale. Barwienie cyny Barwienie cyny lub stopów cyny jest procesem trudnym, wymagającym pewnego doświadczenia. Powierzchnia przedmiotów wykonanych z cyny lub jej stopów na powietrzu pokrywa się stosunkowo łatwo warstewką pasywną. Nadanie takiej powierzchni równomiernego koloru często kończy się niepowodzeniem. Dlatego przeprowadzając barwienie należy uprzednio powierzchnię barwioną dokładnie mechanicznie oczyścić i możliwie szybko zanurzyć do roztworu barwiącego. Cynę barwi się najczęściej na różne odcienie szarości aż do głębokiej czerni. Wymagany odcień uzyskujemy regulując czas zanurzenia w barwiącym roztworze. Najczęściej stosowane są do tego celu roztwory: tlenek arsenu 75 g/l siarczan miedzi 30 g/l chlorek amonu 10 g/l kwas solny 500 ml/l temperatura procesu pokojowa kwas azotowy 50 ml/l siarczan miedzi 2,5 g/l fosforan sodu 100 g/l kwas fosforowy 2 ml/l temperatura procesu 60 –90°C Ostatni z roztworów nadaje się do anodowego barwienia ( przy gęstości prądu 4 A/dm²) Wykańczanie barwionych przedmiotów Po zakończeniu barwienia konieczne jest gruntowne płukanie w wodzie bieżącej. Bardzo często w procesie barwienia nie uzyskuje się jednolitego zabarwienia. Dlatego zalecana jest obróbka tonowania polegająca na ręcznym przecieraniu proszkiem pumeksowym całej powierzchni, przy czym miejsca wypukłe wyraźniej jaśnieją, a wklęsłe pozostają ciemne. Zamiast przecierania ręcznego można stosować obróbkę wirującą szczotką z miękkiego drutu albo z trawy. Na zakończenie powierzchnie naciera się woskiem za pomocą szczotki. Zamiast woskowania stosuje się czasami nanoszenie lakieru bezbarwnego przez zanurzenie albo natryskanie.

Aktywacja

Aktywowanie (dotrawianie, dekapowanie) jest to ostatnia operacja poprzedzająca nakładanie powłoki galwanicznej. W procesie tym usuwane są cienkie warstwy tlenkowe, które mogły wytworzyć się na powierzchni metalu w czasie przygotowania powierzchni. Przeprowadzenie tego zabiegu jest niezbędne dla uzyskania właściwej przyczepności powłoki galwanicznej do podłoża. W większości przypadków proces aktywowania prowadzi się w 10-15% kwasie siarkowym w czasie 30-60 sekund w temperaturze otoczenia. Przy aktywowaniu stali wysokowęglowych lub żeliwa konieczne jest niekiedy krótkotrwałe trawienie anodowe w stężonym kwasie siarkowym (ok.72%) do pokazania się pierwszych pęcherzyków powietrza. Przedmiot aktywowany powinien być następnie dokładnie opłukany i szybko przeniesiony do właściwej kąpieli galwanicznej. W przypadku aktywowania przedmiotów przed nakładaniem powłok galwanicznych w kąpielach cyjankowych (miedziowanie, cynkowanie, kadmowanie) proces można przeprowadzić w 5-10% roztworze cyjanku sodowego lub potasowego. Po aktywowaniu przedmioty bez płukania przenosi się do właściwej kąpieli cyjankowej.

Anodowanie i barwienie aluminium

Stosunkowo wysoką odporność na korozję w atmosferze naturalnej aluminium zawdzięcza zjawisku pasywacji. Cienka, ale bardzo szczelna warstewka tlenkowa izoluje materiał podłoża od kontaktu ze środowiskiem. Wykresy Pourbaix potencjał - pH wskazują, że tlenek glinu zachowuje swoją trwałość tylko w środowisku obojętnym, natomiast ulega działaniu roztworów o pH niższym od 4 i wyższym od 9. Niektóre składniki stopów technicznych glinu, np. miedź, mogą zwiększać podatność aluminium na korozję. Ogólna klasyfikacja gatunków aluminium przedstawia się następująco: aluminium do przeróbki plastycznej (powyżej 99,5 % Al), stopy aluminium do przeróbki plastycznej (głównie stopy typu PA), odlewnicze stopy aluminium, zawierające do 20 % dodatków stopowych (do 20 % krzemu w stopach typu AK i do 10 % magnezu w stopach typu AG). W procesie anodowego utleniania aluminium, czyli tzw. anodowania, można wytworzyć na powierzchni metalu grubszą warstwę tlenkową, znacznie lepiej chroniącą podłoże przed korozją od naturalnej warstewki pasywnej. W czasie anodowania część powierzchniowa aluminium pod wpływem działania pochodzących z roztworu elektrolitu jonów OH- ulega przekształceniu w tlenek glinu zgodnie z reakcja chemiczną: 2Al + 6OH^- → Al2O3 + 3H2O + 6e^- Grubość otrzymanej powłoki tlenkowej rośnie wraz z czasem anodowania i może osiągnąć kilkadziesiąt mm dla powłok ochronno-dekoracyjnych lub nawet powyżej 100 mm dla twardych warstw technicznych. Struktura otrzymywanych powłok zależy od zdolności rozpuszczania tlenku glinu przez roztwór elektrolitu. Klasyfikacja kąpieli do anodowania aluminium Zdolność rozpuszczania tlenku mała średnia duża Warstwy tlenkowe otrzymywane z roztworów o średniej zdolności rozpuszczania cechują się specyficzną strukturą porowatą. Regularnie rozmieszczone pory przechodzące prawie przez całą grubość powłoki tlenkowej prostopadle do podłoża posiadają średnicę od kilkunastu do kilkudziesięciu nanometrów zależnie od warunków procesu anodowego utleniania. Od strony podłoża znajduje się cienka warstwa nieporowata, tzw. warstwa barierowa. Dzięki gęsto rozmieszczonym porom o małej średnicy powierzchnia tak uzyskanego tlenku glinu jest silnie rozwinięta i posiada dobre zdolności adsorpcyjne, co wykorzystywane jest m.in. w procesach barwienia. Tlenek glinu cechuje się wysoka twardością i dzięki temu powłoki tlenkowe dobrze chronią podłoże przed zużyciem mechanicznym. Podstawowe zastosowania anodowych powłok tlenkowych na aluminium są następujące: ochrona podłoża przed korozją i zużyciem mechnicznym, dekoracyjne wykończenie powierzchni szczególnie w połączeniu z operacją barwienia, podwarstwa pod powłoki lakiernicze, metalowe lub środki smarne, warstwy nieporowate odporne na przebicie elektryczne, np. do produkcji kondensatorów elektrolitycznych. Przygotowanie powierzchni Przed operacją utleniania anodowego powierzchnia aluminium musi być starannie oczyszczona z zanieczyszczeń mechanicznych, produktów korozji, smarów itp. Jeżeli wymagany jest specjalny wygląd powierzchni, np. wysoki połysk, wówczas stosuje się wstępne szlifowanie i polerowanie mechaniczne, czasem w połączeniu z operacją polerowania elektrolitycznego lub chemicznego. Operacje odtłuszczania i trawienia często prowadzi się razem na gorąco w jednej kąpieli zawierającej jako główny składnik wodorotlenek sodu. Dodatki stopowe nie ulegające trawieniu w roztworze alkalicznym (np. miedź) tworzą na powierzchni ciemny, ścieralny osad, który musi zostać usunięty w następnej operacji tzw. rozjaśniania, zwykle w roztworze kwasu azotowego. Przy większej zawartości krzemu w stopie aluminiowym roztwór do rozjaśniania powinien zawierać dodatek kwasu fluorowodorowego lub fluorków. Jeżeli wymagana jest szczególna faktura powierzchni, wówczas stosuje się w procesach przygotowawczych dodatkowo operacje specjalne, np. szczotkowanie mechaniczne lub trawienie satynowe. Technologia utleniania anodowego Do celów ochronno-dekoracyjnych powszechnie stosuje się kąpiele zawierające kwas siarkowy. Grubość powłoki dobiera się na podstawie norm zależnie od warunków użytkowania wyrobu. W procesie anodowania na powierzchni obrabianego elementu wydzielają się duże ilości ciepła, które muszą być skutecznie odprowadzane przez sprawne mieszanie i chłodzenie kąpieli. Jeżeli temperatura roztworu nadmiernie wzrośnie, wówczas otrzymana powłoka tlenkowa będzie miękka, łatwo ścieralna. Parametry procesu anodowania w roztworze kwasu siarkowego Parametr Skład kąpieli Temperatura Anodowa gęstość prądu Napięcie prądu Czas Katody Zawieszki Materiał wanny Wyposażenie wanny Na skutek przenikania glinu z podłoża kąpiel do anodowania w czasie eksploatacji stopniowo wzbogaca się w glin i wydajność procesu zmniejsza się. Dla utrzymania stężenia Al w granicach dopuszczalnych konieczna jest okresowa wymiana części roztworu na nowy lub stałe usuwanie jonów glinu przez układ wymieniaczy jonowych. Powłoki o podobnej strukturze porowatej można także otrzymać z roztworów kwasu szczawiowego. Warstwy uzyskiwane z roztworów kwasu chromowego są cieńsze (do 10 μm), doskonale odporne na korozję. Z roztworów kwasu siarkowego ochłodzonych do temperatury ok. 0°C można uzyskać bardzo twarde powłoki o wysokiej grubości przeznaczone do ochrony powierzchni narażonych na ścieranie. Istnieją jeszcze odmiany procesu anodowania, w których zamiast prądu stałego stosuje się prąd pulsowy lub zmienny w celu modyfikowania struktury powłoki lub ułatwienia odprowadzania ciepła. Wytwarzanie barwnych powłok tlenkowych Specyficzna struktura porowata powłok tlenkowych otrzymywanych w procesie anodowania w roztworach kwasu siarkowego wykorzystywana jest w następnych operacjach barwienia chemicznego. Do tego celu stosuje się często barwniki organiczne, z których większość ulega łatwej adsorpcji na rozwiniętej powierzchni tlenku glinu. Proces barwienia prowadzi się zwykle w rozcieńczonym roztworze barwnika w podwyższonej temperaturze przy zachowaniu właściwego zakresu pH roztworu. Producenci barwników podają zalecane warunki barwienia. Gama możliwych do otrzymania kolorów jest bardzo szeroka, natomiast wadą procesu jest zwykle mała odporność uzyskanego zabarwienia powierzchni na światło, szczególnie przy bezpośrednim działaniu światła słonecznego. Dlatego tylko nieliczne barwniki organiczne dopuszczane są do barwienia aluminiowych elementów architektonicznych. Znacznie trwalsze zabarwienie powierzchni można uzyskać przy barwieniu chemicznym powłok tlenkowych w roztworach soli nieorganicznych. Atrakcyjny i trwały kolor złoty można uzyskać prowadząc barwienie w roztworze szczawianu żelazowo - amonowego. Odcienie brązu otrzymuje się stosując metodę dwukąpielową z wykorzystaniem roztworów octanu kobaltu i nadmanganianu potasu. Tworzący się osad barwnego pigmentu nieorganicznego wypełnia pory nadając powierzchni trwały kolor. Najszerzej obecnie rozwija się technologia elektrolitycznego barwienia powłok tlenkowych. Poanodowane i wypłukane detale aluminiowe przenosi się do roztworu łatwo redukowalnego metalu (np. miedzi, niklu, cyny) i poddaje polaryzacji z zastosowaniem prądu zmiennego. W cyklach katodowych następuje elektroredukcja jonów metalu i wewnątrz porów od strony podłoża osadza się metal w formie igiełek prostopadłych do powierzchni aluminium. Taki dwufazowy układ kompozytowy Al2O3 - metal silnie absorbuje światło, co objawia się powstaniem trwałego zabarwienia powierzchni na kolor szary, brązowy, czarny, złoty lub czerwony, zależnie od rodzaju metalu i czasu operacji. Stosując dwuetapowy proces anodowania można uzyskać dodatkowe efekty barwne, tzw. barwy interferencyjne. Proces elektrolitycznego barwienia powłok tlenkowych jest obecnie bardzo często stosowany do ochronno-dekoracyjnego wykańczania elementów aluminiowych stosowanych w budownictwie i transporcie. Barwne powłoki tlenkowe można uzyskać także w procesie jednoetapowym - w samej operacji anodowego utleniania - jeżeli zastosuje się specjalny roztwór elektrolitu. Na przykład, przez anodowe utlenianie w roztworze kwasu szczawiowego otrzymuje się powłoki tlenkowe zabarwione na kolor jasno żółty, natomiast z roztworów kwasu sulfosalicylowego na estetyczny kolor brązowy. Są to przykłady tzw. anodowania samobarwnego. Także niektóre dodatki stopowe znajdujące się w materiale podłoża wbudowując się w procesie anodowania w powłokę tlenkową mogą powodować jej zabarwienia np. na kolor szary. Klasyfikacja metod barwienia anodowych powłok tlenkowych L.p. 1. 2. 3. 4. 5. Uszczelnianie powłok tlenkowych Aby uzyskać dobrą odporność powłok tlenkowych na korozję pory muszą zostać z zewnątrz zamknięte. Osiąga się to w ostatniej operacji cyklu technologicznego - tzw. uszczelnianiu. Proces ten polega na hydrotermicznej reakcji uwodnienia tlenku glinu z otrzymaniem bemitu AlOOH: Al2O3 + H2O → 2 AlOOH Objętość produktu jest większa od objętości zużytego tlenku, przez co pory zostają szczelnie wypełnione tworzącym się osadem. Reakcję prowadzi się w gorącej wodzie destylowanej lub dejonizowanej w temperaturze nie niższej niż 96°C. Dla osiągnięcia pełnej odporności na korozję czas uszczelniania powinien wynosić od 2 do 4 minut na 1 mm grubości powłoki anodowej. Aby pH kąpieli utrzymać w optymalnych granicach 5,5 - 7 stosuje się dodatki buforujące (octan amonu). Dla powłok barwionych w niektórych barwnikach organicznych zaleca się dodatek octanu niklu lub kobaltu do kąpieli uszczelniającej. Bardzo skuteczny jest także proces uszczelniania w parze wodnej. Dobrą odporność korozyjną powłoki tlenkowej można uzyskać także przez uszczelnianie w roztworach dwuchromianu sodu lub potasu. Sole te nadają powłoce żółtawe zabarwienie. Ostatnio w niektórych krajach reklamowany i wprowadzany do przemysłu jest proces uszczelniania w niższej temperaturze w roztworze fluorku niklu. Podzielone są jednak opinie badaczy co do skuteczności tego procesu.

Anody

W kąpielach galwanicznych anody muszą przewodzić prąd i nie powodować zmian w składzie elektrolitu. Anody mogą być rozpuszczalne, nierozpuszczalne lub stanowić ich kombinację. Niezależnie jednak od rodzaju anod są one przedłużeniem dodatniego bieguna prądu elektrycznego w przestrzeni roboczej kąpieli, aby zapewnić rozdział prądu poprzez elektrolit do obrabianych przedmiotów. Ujemny biegun prądu elektrycznego w postaci obrabianych przedmiotów jest zanurzony w elektrolicie jako katoda, tak aby można było zamknąć obwód prądu elektrycznego poprzez kąpiel do anod. Anody rozpuszczalne, zgodnie z ich przeznaczeniem, powinny odpowiadać następującym warunkom: anody rozpuszczalne powinny się rozpuszczać w danym elektrolicie z szybkością dostosowaną do składu kąpieli roboczej nie powinny tworzyć w elektrolicie zanieczyszczeń, które zakłócają jego pracę i po­garszają efekt pokrywania wymiary geometryczne anod powinny zapewnić prawidłowy rozdział prądu w elektrolicie Anody rozpuszczalne można podzielić na kilka gatunków w zależności od sposobu ich produkcji oraz stosowalności: lane walcowane elektrolityczne przeciągane kulkowe Anody nierozpuszczalne stosuje się w następujących przypadkach: wydajność anod rozpuszczalnych jest zbyt duża w stosunku do wydajności katodowej (na przykład podczas chromowania) rozpuszczalność anod jest zbyt mała koszt anod jest zbyt duży dla prowadzenia procesu w sposób ekonomiczny rozpuszczalność anod zakłóca utrzymanie stałego wymiaru anod, na przykład pod­czas pokrywania wewnętrznych powierzchni rur nie zależy na nałożeniu powłoki, ale na przepływie prądu (na przykład przy odtłusz­czaniu i trawieniu elektrolitycznym, zdejmowaniu powłok galwanicznych) Anody nierozpuszczalne wykonuje się zwykle z ołowiu z dodatkiem antymonu lub czasem srebra, wtedy gdy mają one pracować w kąpielach kwaśnych, oraz ze stali węglo­wej, wtedy gdy mają pracować w kąpielach alkalicznych. Anody stalowe należy jednak uprzednio poniklować w celu zabezpieczenia przed korozją. Anody przed zawieszeniem ich na prętach elektrodowych urządzenia galwanicznego należy odpowiednio ukształtować celem otrzymania stosownych kształtów geometrycz­nych. Grubość anod rozpuszczalnych waha się w granicach od kilku do kilkunastu mili­metrowi Natomiast długość i szerokość anody musi być dobrana do warunków lokalnych, tzn. do wymiarów roboczych konkretnych urządzeń (wanien). Przyjmuje się, że dolna krawędź anody nie powinna być umieszczona głębiej niż 10 do 15 cm nad dnem wanny, natomiast górna krawędź anody powinna wystawać na 10 cm nad poziom kąpieli roboczej. Wprowadzenie do przemysłu kąpieli dających pokrycia błyszczące doprowadziło do zaostrzenia wymagań stawianych anodom. Nie mogą one tworzyć w kąpieli zanieczysz­czeń mechanicznych. Czystość kąpieli roboczych zwiększają bardzo często stosowane worki anodowe wykonane albo z tkaniny bawełnianej, albo z tworzyw sztucznych. Ostatnio wprowadzono do przemysłu nowoczesne procesy galwaniczne, przy których wymagane są bardzo duże powierzchnie czynne anod. Zwiększenie czynnej powierzchni anod osiągnięto w ten sposób, że zrezygnowano z konwencjonalnego ich kształtu, tnąc materiał anody na kawałki umieszczając je w odpowiednich koszach anodowych. Kosze te są wykonane z cienkiej stosunkowo blachy tytanowej; zawiesza się je na pręcie anodowym urządzenia. Kosz anodowy pozwala wykorzystać całkowicie materiał anody, co w poważny sposób ułatwia gospodarkę tego rodzaju materiałami. Zawieszenie anody na pręcie elektrodowym urządzenia powinno zapewnić dobry styk elektryczny bez nagrzewania miejsca styku, łatwe i bezpieczne zawieszenie oraz zdjęcie anody lub kosza anodowego z pręta anodowego. Często spotykane połączenia nitowe konwencjonalnych anod płytowych powinny być wykonane z materiału anody. Nitowanie haka anodowego do anody innym materiałem może spowodować zanieczyszczenie kąpieli roboczej materiałem pochodzącym z nitów. Ponadto nitowanie takie powinno być wykonane bardzo starannie, gdyż połączenie to znajduje się zawsze w agresywnej atmosferze oparów kąpieli roboczej. O ile w urządzeniach stacjonarnych nie ma specjalnych kłopotów z utrzymaniem właściwego stosunku między czynną powierzchnią anod i powierzchnią katod, to w urzą­dzeniach kielichowych jest to dosyć trudne. Z tego względu anody dla urządzeń kielicho­wych powinny być specjalnie formowane, tak aby uzyskać podczas formowania możliwie największą powierzchnię czynną anody. Za granicą spotyka się często tego typu anody w przemyśle i w handlu, natomiast nie ma tych anod w kraju. Anody takie ułatwi­łyby pracę w wielu galwanizerniach przy niklowaniu, cynkowaniu, kadmowaniu i miedzio­waniu. Podczas obróbki detali o skomplikowanych kształtach istnieje czasem konieczność stosowania anod dodatkowych, które ułatwiają nałożenie pokrycia w trudno dostępnych miejscach powierzchni przedmiotu. Anody takie w postaci prętów lub płaskowników należy wykonywać tylko z tego samego materiału, co anody główne. Wielkość i kształt takich anod trzeba dobierać indywidualnie do kształtu danego przed­miotu. Anody do chromowania W procesie chromowania stosuje się niemal wyłącznie anody nierozpuszczalne. Przyczyną tego jest dziesięciokrotnie większa rozpuszczalność chromu w stosunku do ilości osadzonego metalu. Poza tym na anodzie chromowej w warunkach procesu nie zachodzi dostateczne utlenienie chro­mu do Cr^6+, w wyniku czego stężenie jonów Cr^3+ wzrastałoby zbyt szybko. Najczęściej więc stosuje się anody z czystego ołowiu lub z ołowiu z do­datkiem antymonu. Czysty ołów jest szczególnie odpowiedni do sporządzania anod o bar­dzo skomplikowanych kształtach. Anody ołowiowe wymagają bardzo częstego i regularnego oczyszczania przez zanurzanie w odpowiednich roztworach i szczotkowania. Odporność anod ołowiowych na chemiczne działanie kwasu chromowego wzrasta ze wzrostem zawartości antymonu. Zawartość antymonu może się wahać w granicach od 0,5 do 20%. Przy ciągłej pracy kąpieli wystarcza dodatek 0,5—1% Sb, a do chromowania w elektrolitach specjalnych, zawie­rających fluorki, zawartość antymonu może wynosić 13—20°/o. Najczęściej stosuje się anody, zawierające 5—7% antymonu. Dla zapewnienia właściwych anodowych gęstości prądu stosunek po­wierzchni anod do powierzchni chromowanego przedmiotu powinien wy­nosić od 1 :1 do 1 :3. Kształty anod mogą być różne, jednakże najczęściej wystarcza stoso­wanie anod płaskich. Ogólnie biorąc zaleca się używanie dużej ilości wą­skich anod zamiast jednej płaskiej blachy, gdyż zapewnia to równomierny rozkład prądu. Grubość anod musi być dostosowana do katodowych gęstości prądu, gdyż anody zbyt cienkie łatwo się grzeją. Anody żelazne stosuje się przy chromowaniu technicznym, przede wszystkim wówczas, gdy wymagana jest większa wytrzymałość i sztywność. Użycie tego rodzaju anod pro­wadzi jednakże do nagromadzenia się żelaza i chromu trójwartościowego w kąpieli. Anody do cynkowania Najlepszym materiałem na anody do cynkowania jest cynk elektroli­tyczny, w praktyce jednak stosuje się cynk o mniejszej czystości, przy czym dla uzyskania równomiernego rozpuszczania pożądane są odlewy o równomiernym ziarnie względnie blachy walcowane. Właściwy skład elektrod dobiorą się w zależności od stosowanej technologii i wymagań stawia­nych nakładanym powłokom cynkowym. Szczególnie niepożądane jest zanieczyszczenie cyną, miedzią, arsenem lub antymonem. Stosunkowo najmniej szkodliwym zanieczyszczeniem anod cynkowych jest żelazo, które przechodzi do roztworu i nie wywiera istotnego wpływu przebieg procesu. Szkodliwy wpływ zanieczyszczeń metalicznych przejawia się również rozpuszczalności anod. W elektrolitach siarczanowych na powierzchni cynku mogą osadzać się zasadowe sole miedzi, ołowiu lub kadmu, które przeszły do roztworu z anod, a które tworząc zwartą warstwę utrudniają rozpuszczanie się anod. W elektrolitach cyjankowych istnieje tendencja do nadmiernego rozpuszczania się anod. Jeśli anody rozpuszczają się zbyt szybko, można stosować pomocnicze anody stalowe lub lepiej niklowe. Ze względu na to, że anody cynkowe są mało odporne na chemiczne działanie elektrolitów należy je wyjmować z kąpieli przy przerwach pracy. Anody do cynowania Do cynowania zarówno w kąpielach kwaśnych jak i alkalicznych stosuje się na ogół rozpuszczalne anody cynowe wykonane z bardzo czystej cyny. Przy dobieraniu anod cynowych należy zwrócić uwagę na przeznacze­nie przedmiotów cynowanych. Nie wolno stosować anod cynowych, o więk­szej zawartości ołowiu do procesów pokrywania naczyń przeznaczonych do środków spożywczych. W zależności od rodzaju kąpieli anody cynowe dają w roztworach jony dwu- i czterowartościowe. W kąpielach kwaśnych do roztworu przechodzą jony Sn^2+, a w alkalicznych - jony Sn^4+. Otrzymywanie w kąpielach cyjanowych wyłącznie jonów Sn^4+ i zapo­bieganie powstawaniu jonów Sn^2+ osiąga się przez dobór optymalnych gęstości prądu. Przy dużych gęstościach prądu powstają jony Sn^4+, a przy małych - jony Sn^2+. Rodzaj powstających na anodzie jonów wpływa na jej wygląd. Przy większych gęstościach prądu i wytwarzaniu jonów Sn^4+ po­wstaje na anodzie żółto-zielona warstwa, nieobecna przy powstawaniu jo­nów Sn^2+. Powstawanie na anodzie białego nalotu dowodzi zbyt dużego stężenia wodorotlenku potasowego. Stosowanie zbyt dużych gęstości prądu powoduje wytwarzanie na ano­dzie cynowej powłoki brązowej lub czarnej, a w następstwie tego obniżenie wydajności anodowej, a nawet całkowite przerwanie przepływu prądu. Nalot taki jest trudno rozpuszczalny i daje się rozpuszczać tylko w mocnych kwasach mineralnych. Anody cynowe w elektrolitach kwaśnych powinny mieć ładną jasną i błyszczącą powierzchnię. Przy zbyt dużych gęstościach prądu powierzchnia anod pokrywa się cienką warstwą czarnego nalotu, dającą się zmywać w strumieniu wody. Umiarkowane wydzielanie się gazów na anodzie jest dodatkowym wskaźnikiem dobrej jej pracy. Zbyt energiczne „gazowanie” anod, połą­czone z ich czernieniem dowodzi, że przez nie płynie prąd o zbyt dużej gęstości. W procesie cynowania stosuje się czasem anody nierozpuszczalne, niklowe lub stalowe - grubo niklowane (40 - 50 μm). W tym przypadku należy jednak pamiętać, że w elektrolicie maleje stężenie jonów cyny, a wzrasta stężenie jonów wodorotlenowych. Anody do miedziowania Do procesów miedziowania stosuje się prawie wyłącznie rozpuszczalne anody miedziane. Anody produkowane są z czystej miedzi i zależnie od sposobu wytwarzania, mogą być elektrolityczne, elektrolitycznie walcowane lub kute oraz odlewane. Jakość pracy anod zależy w dużej mierze od ich składu chemicznego oraz od sposobu wytwarzania, który m. in. wpływa na wielkość ziarna. Ziarno powinno być bardzo drobne. Na pracę anod miedzianych wpływają ujemnie zanieczyszczenia cyną, niklem i oło­wiem. Jednym z częstych objawów złej pracy anod jest ich szlamowanie. Powstawanie szlamów anodowych nie tylko przyspiesza zużycie anod lecz także wywołuje chropowatość powłok. Podkreślić należy, że jakość pracy anod miedzianych zależy także od rodzaju kąpieli, w których one pracują. Ogólnie biorąc anody odlewane lepiej pracują w elektrolitach cyjankowych niż kwaśnych, natomiast anody elektrolityczne, szczególnie poddane odpowiedniej obróbce termicznej oraz anody walcowane nadają się zarówno do kąpieli cyjankowych jak i kwaś­nych. Dobra praca anod miedzianych w dużym stopniu zależy od całkowitego sunięcia gazów oraz tlenu znajdującego się tam w postaci tlenku miedzi. Dodatkiem wpływającym bardzo korzystnie na odtlenianie miedzi jest fosfor dodawany w małych ilościach. W celu uniknięcia zanieczyszczenia kąpieli nawet małymi ilościami szlamów, na anody miedziane zakłada się worki z sztucznego tworzywa o odpowiedniej odporności. Anody do niklowania Do osadzania powłok niklowych stosuje się rozpuszczalne anody niklowe. Od jakości anod w dużej mierze zależy dobra praca kąpieli. Dobre anody niklowe powinny posiadać dużą wydajność anodowego roztwarzania i nie tworzyć szlamu. Najwyższej czystości nikiel jest pasywny, a co za tym idzie — trudno rozpuszczalny. W związku z tym do anod niklowychdodaje się nieznaczne ilości domieszek. Najlepiej pracujące anody zawierają ok. 99 % czystego niklu i 1 % tlen­ku niklu lub węgla. W galwanotechnice stosuje się na ogół anody elektrolityczne, lane, walcowane lub kute. Obecnie najczęściej, szczególnie do procesów szybkosprawnego niklowania, stosuje się anody lane i walcowane lub kute - depolaryzowane. W różnych krajach dopuszczalna ilość zanieczyszczeń w anodach niklo­wych jest nieco różna. Anody depolaryzowane, których proces wytwarzania jest bardzo skom­plikowany, zawierają ok. 0,10 % tlenu w postaci tlenku niklawego oraz nieco węgla tworzącego połączenie nikiel-węgiel. Na pracę anod niklowych a przede wszystkim na równomierność ich rozpuszczania duży wpływ ma sposób ich konserwowania. Bardzo dobre rezultaty otrzymuje się w przypadku zanurzania anod niklowych na kilka godzin (najlepiej w dni wolne od pracy) w roztworze zawierającym 10 – 13 % kwasu siarkowego i około 7 % kwasu solnego. W ten sposób konserwowane anody mają gładką i dobrze rozpuszczalną powierzchnię. Anody do srebrzenia Jako materiał na anody przy osadzaniu srebra stosuje się na ogół czyste srebro (99,95 — 99,99 %). Anody powinny być wykonane z blachy srebrnej. Najczęściej zawartość 99,95 % Ag jest wystarczająca i wyższa czystość nie jest wymagana. Pozostałe 0,05 % zanieczyszczeń stanowią Pb, Fe, Mn, Se, S, Sb. Zanieczyszczenia te mogą powodować powstawanie na powierzchni anod trudno rozpuszczalnego osadu, który rozpuszcza się w elektrolitach przy małych gęstościach prądu anodowego lub w czasie przerw w pracy (9). Należy jednak zaznaczyć; że przyczyną czernienia anod może być również nieodpowiedni skład elektrolitu. Niekiedy fakt ten przypisuje się działaniu zawartych w kąpieli siarczków rodanków, tiosiarczanów, siarczynów. W cyjankowych elektrolitach do srebrzenia wydajności osadzania i roz­puszczania się srebra są zbliżone, dzięki czemu uzyskuje się dobrą stałość stężenia srebra, w kąpieli. W kąpielach o bardzo dużych stężeniach cyjanków, anody rozpuszczają się chemicznie bez udziału prądu. Wydajność anodowa przekracza wówczas 100 % i stężenie srebra w kąpieli może wzrastać. Przy stosowaniu zbyt dużych w stosunku do stężenia KCN anodowych gęstości prądu anody pasywują się, pokrywając się warstewką cyjanku srebrowego, który stopniowo polimeryzuje. Warstewka ta rozpuszcza się po przerwaniu przepływu prądu. W elektrolitach do srebrzenia tylko wyjątkowo stosuje się anody nierozpuszczalne, np. ze stali niskowęglowej, ze stali nierdzewnej, platyny lub węgla. Wybór materiału anody nierozpuszczalnej zależy zwykle od celu jej zastosowania. Przy wydzielaniu srebra wyłącznie w celu odzysku srebra z kąpieli stosuje się jako anody blachy stalowe. Również w kąpielach do srebrzenia wstępnego, gdzie w wyniku niskich wydajności katodowych stężenie srebra w przypadku użycia anod srebrnych wzrastałoby szybko, również stosuje się anody stalowe względnie mieszane: stalowe i srebrne. Przy srebrzeniu z użyciem anod nierozpuszczalnych konieczne jest stałe uzupełnianie srebra w kąpieli przez wprowadzenie odpowiednich soli srebrowych. Anody do złocenia W procesach elektrolitycznych złocenia stosuje się zarówno rozpuszczalne z czystego złota, jak i anody nierozpuszczalne. Anody rozpuszczalne sporządza się z walcowanego złota możliwie najwyższej czystości.. Jako szkodliwe zanieczyszczenia anod mogą występować: Pb, Ag, Bi i As. Anody rozpuszczalne stosuje się w kąpielach kwaśnych i cyjankowych. Jako anody nierozpuszczalne stosuje się: grafit, stal nierdzewną lub platynę. Przy użyciu anod nierozpuszczalnych stosunek powierzchni elektrod powinien wynosić 1:1. W poszczególnych przypadkach, w celu zachowania stałego stężenia złota, stosowane bywają równocześnie anody rozpuszczalne i nierozpuszczalne. Utrzymanie stałości stężenia złota w kąpieli jedynie przez właściwe prowadzenie procesu anodowego w obecności rozpuszczalnych anod złotych, jest rzeczą trudną. W związku z tym częściej poleca się stosowanie anod nierozpuszczalnych i systematyczne uzupełnianie kąpieli solami złota.

Cynkowanie

Informacje ogólne Galwaniczne osadzanie powłok cynkowych stosuje się w bardzo szerokim zakresie do ochrony przed korozją wyrobów stalowych i żeliwnych (ochrona anodowa). W ostatnim trzydziestoleciu zyskują one coraz większe zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, szczególnie jako powłoki ochronno – dekoracyjne. Błyszczące powłoki cynkowe mogą zastępować w technicznie uzasadnionych przypadkach wielowarstwowe powłoki Cu-Ni-Cr. Koszt nakładania powłoki cynkowej jest najniższy w aspekcie ochrony wyrobów stalowych przed korozja. Na przykład dla określonej odporności na korozję minimalna grubość powłoki cynkowej powinna wynosić minimum 12 µm, co odpowiada około 86 g Zn/m²; natomiast powłoka niklowa (powłoka katodowa) nałożona w tym samym celu musi wykazywać minimum 20 µm, co stanowi 178 g Ni/m². Równocześnie cena cynku jest około 6 razy niższa niż cena niklu. Z uwagi na amfoteryczność cynku (rozpuszczalność jego związków tak w kwaśnym, jak i w alkalicznym środowisku) można osadzać go z kąpieli kwaśnych i alkalicznych. W tych pierwszych cynk występuje jako prosty uwodniony jon, natomiast w kąpielach alkalicznych jest on związany w kompleks. Te różne formy związania mają istotny wpływ na właściwości poszczególnych kąpieli. W przemyśle stosuje się głównie cztery typy kąpieli do galwanicznego cynkowania. Ich właściwości i zastosowanie podano w tablicy 1. Tablica 1. Typy, właściwości i zastosowanie kąpieli do galwanicznego cynkowania Typ kąpieli kwaśna słabokwaśna alkaliczna alkaliczno -cyjankowa ^1Wgłębność – zdolność kąpieli do wyrównywania grubości powłoki na całej powierzchni wyrobu nawet przy skomplikowanym jego kształcie Przy wyborze danego typu kąpieli do cynkowania należy kierować się głównie trzema aspektami: przeznaczeniem cynkowanych wyrobów, kosztami prowadzenia procesu, ochroną środowiska naturalnego. O ile wymagania odnośnie do dekoracyjności wyrobów nie są zbyt wysokie, należy wtedy stosować kąpiel cynkanową. Kąpiel ta jest pod względem ekonomicznym i ekologicznym najbardziej preferowana ze wszystkich podanych typów kąpieli do cynkowania. Natomiast jeśli wymagana jest wysoka dekoracyjność pocynkowanych wyrobów, niezbędne jest zastosowanie słabokwaśnej kąpieli chlorkowej. Równocześnie możliwe jest nakładanie powłok cynkowych w tego typu kąpielach na wyroby sprężyste (brak nawodorowania), wyroby ze stali węgloazotowanej oraz żeliwne. Kąpiele kwaśne przeznaczone są głównie do cynkowania taśm i drutów stalowych w sposób ciągły w urządzeniach automatycznych (duża szybkość nakładania powłoki). Kąpiele alkaliczno – cyjankowe zostały w zasadzie zastąpione przez nowoczesne kąpiele cynkanowe lub słabokwaśne. Można je stosować w niektórych tylko przypadkach, gdy na przykład prowadzi się równocześnie procesy w innych kąpielach cyjankowych (miedziowanie, srebrzenie). Możliwe jest wtedy łączenie popłuczyn z tych kąpieli, kierowanych do neutralizatora ścieków, bez obawy wydzielania się cyjanowodoru. Kąpiele kwaśne W ostatnich czasach kąpiele kwaśne stosuje się głównie do cynkowania taśm i drutów stalowych w sposób ciągły w odpowiednich urządzeniach automatycznych. Można jednak prowadzić cynkowanie na zawieszkach lub w bębnach przy odpowiednio dobranych składach kąpieli. Przykłady typowych składników kwaśnych kąpieli do cynkowania podano w tablicy 2. W kąpieli nr 1 uzyskuje się bardzo jasne powłoki cynkowe o wyjątkowo drobnokrystalicznej strukturze w porównaniu z osadami z innych kąpieli kwaśnych. Kąpiel nr 2ma zastosowanie do cynkowania w bębnach. Pod nr 3 podano przykładowo skład kąpieli do cynkowania taśm i drutów stalowych w sposób ciągły przy szybkości przesuwu katody 30 -–80 m/min. (przepływ kąpieli w przeciwprądzie). Tablica 2. Składy i warunki pracy kwaśnych kąpieli do cynkowania Składniki i warunki pracy siarczan cynkowy ZnSO4 . 7H2O siarczan (VI) cynku chlorek amonowy NH4Cl chlorek amonu siarczan amonowy (NH4)SO4 siarczan (VI) amonu chlorek glinowy AlCl3 chlorek glinu (III) siarczan glinowy Al2(SO4)3 . 18H2O siarczan (VI) glinu (III) siarczan sodowy Na2SO4 . 10H2O siarczan (VI) sodu octan sodowy CH3COONa octan sodu kwas borowy H3BO3 glukoza zakres kwasowości pH temperatura °C katodowa gęstość prądu A/dm² Anody Należy stosować anody o wysokim stopniu czystości (99,995% Zn), co zapobiega zanieczyszczaniu kąpieli metalami ciężkimi. Szczególnie jest to istotne podczas cynkowania w sposób ciągły – duża szybkość rozpuszczania anod. Niekiedy stosuje się w tym przypadku nierozpuszczalne anody z platynowanego tytanu. Zanieczyszczenia kąpieli metalami ciężkimi należy usuwać poprzez elektrolizę przy niskich gęstościach prądu (około 0,3 A/dm²) przy użyciu blachy falistej jako katody. Kąpiele słabokwaśne W ostatnim dwudziestoleciu obserwuje się intensywny rozwój technologii cynkowania z lustrzanym połyskiem w słabokwaśnych kąpielach opartych na chlorku amonu lub chlorku potasu. W kąpielach tych można nakładać ochronno – dekoracyjne powłoki również na stali węgloazotowanej lub podobnej i na wyrobach z żeliwa. Cynkowanie tego rodzaju tworzyw w innych typach kąpieli jest bardzo utrudnione a nawet niemożliwe. Kąpiele oparte na chlorku amonu są coraz rzadziej stosowane z uwagi na przepisy prawne, ograniczające stężenie tzw. azotu amonowego w ściekach do 1 mg/l ( amon powoduje nadmierny rozwój planktonu w naturalnych zbiornikach wodnych). Kąpiele słabokwaśne muszą zawierać odpowiedni zestaw dodatków blaskotwórczych, oparty na niejonowych i anionowych zwilżaczach. Jeden z zestawów jest tzw. Nośnikiem połysku (dodatek N), drugi stanowi zasadniczy dodatek blaskotwórczy (dodatek B). Do świeżo sporządzonej kąpieli dodaje się określone ilości (ml/l) obydwu zestawów, a w czasie jej eksploatacji uzupełnia się nimi odpowiednio do ilości elektryczności (Ah). Producent danych dodatków blaskotwórczych jest zobowiązany podać ich średnie zużycie zazwyczaj w ml/1000 AH. Kąpiele słabokwaśne jako jedyne ze wszystkich typów kąpieli do cynkowania, wykazują zdolność mikrowygładzania (nałożona powłoka wykazuje dużo mniejszą chropowatość niż pokrywane nią podłoże). Wskutek tego powłoki uzyskują lustrzany połysk. W słabokwaśnych kąpielach można prowadzić cynkowanie zarówno na zawieszkach jak i w bębnach lub kielichach zanurzeniowych. Nie zaleca się prowadzenia procesu w zwykłych kielichach. Czas cynkowania w bębnach wyznacza się ze wzoru: gdzie: k – współczynnik statystyczny, około 450 d – założona grubość powłoki, µm s – powierzchnia wsadu do bębna, dm² I – natężenie prądu. Zaleca się doświadczalne wyznaczenie wartości współczynnika statystycznego dla danego rodzaju bębna lub kielicha zanurzeniowego. Typowe składy i warunki pracy kąpieli słabokwaśnych podano w tablicy 3. Tablica 3. Składy i warunki pracy typowych kąpieli słabokwaśnych do cynkowania z lustrzanym połyskiem Składniki i warunki pracy chlorek cynkowy ZnCl2 chlorek cynku chlorek amonowy NH4Cl chlorek amonu chlorek potasowy KCl chlorek potasu kwas borowy H3BO3 wybłyszczacz rozruchowy ml/l dodatek N dodatek B zakres kwasowości pH temperatura °C katodowa gęstość prądu A/dm² mieszanie kąpieli ^1podana ilość odpowiada zużyciu danego wybłyszczacza w litrach na 10 000 Ah Anody Należy stosować anody o wysokiej czystości (99,995% Zn), umieszczane w koszach tytanowych i workach z kwasoodpornego tworzywa. Filtrowanie kąpieli jest konieczne. Filtr może być wypełniony specjalnym gatunkiem węgla aktywnego, wychwytującego bardzo rozdrobniony zol (zawiesinę) wodorotlenku żelazowego. Zanieczyszczenie metalami ciężkimi usuwa się poprzez elektrolizę w warunkach, jakie podano dla kąpieli kwaśnych. Kąpiele alkaliczno – cyjankowe Informacje ogólne Charakterystyczne jest, że tylko mieszanina cyjanku cynku i wodorotlenku sodu (rzadziej potasu) w roztworze umożliwia osadzanie prawidłowych powłok cynkowych. Podczas sporządzania kąpieli alkaliczno – cyjankowej zachodzą następujące reakcje: W skutek silnego związania cynku w kompleksach (Kompleks - związek chemiczny w którym metal jest tak silnie związany z tzw. Ligandem ( w tym przypadku OH- i CN-), że stężenie wolnych jonów metalu ( w tym przypadku Zn^2+) w roztworze jest znikomo małe.), jego osadzanie jest mocno hamowane, powodując powstawanie powłok o bardzo dużym rozdrobnieniu w formie niezorientowanej dyspersji. Przy odpowiednim doborze stosunku stężenia cynku do stężenia pozostałych dwóch składników i przy dużej czystości kąpieli można uzyskiwać gładkie powłoki z półpołyskiem bez stosowania dodatków blaskotwórczych. Składy kąpieli alkaliczno - cyjankowych najdogodniej oznaczać właśnie stosunkiem stężenia cyjanku sodowego do stężenia cynku (g/l), określanym jako moduł cyjankowy, MCN, oraz stosunkiem stężenia wodorotlenku sodu do stężenia cynku – moduł wodorotlenkowy, MOH, podając równocześnie stężenie cynku. Wartości tych modułów, a szczególnie MCN, wyznaczają właściwości poszczególnych kąpieli. W zależności od stężenia cynku i cyjanku sodu rozróżnia się trzy rodzaje kąpieli alkliczno – cyjankowych: Standardowa kąpiel cyjankowa ( wysokocyjankowa), CW, Kąpiel średniocyjankowa, CS, Kąpiel niskocyjankowa, CN. Kąpiele wysoko- i średniocyjankowe W kąpielach CW i CS można osadzać gładkie powłoki z półpołyskiem bez dodatku wybłyszczaczy. Niezbędna jest tylko obecność w kąpieli siarczku lub polisiarczku sodowego, które wytrącają z roztworu metale ciężkie. W praktyce należy dodawać codziennie do kąpieli 0,005 g Na2S/l. Świeżo sporządzone kąpiele należy również oczyścić dodając doświadczalnie wyznaczoną ilość siarczku lub polisiarczku sodowego (do 1 litra kąpieli dodaje się niewielkimi porcjami roztwór Na2S o określonym stężeniu aż do zaprzestania wydzielania się ciemnobrunatnego osadu). Po 24 godz. Kąpiel dekantuje się z nad osadu do wanny roboczej. W celu uzyskania błyszczących powłok cynkowych należy dodawać do kąpieli odpowiedni zestaw wybłyszczaczy. W tablicy 4 podano przykładowo składy kąpieli wysoko- i średniocyjankowych oraz warunki ich pracy. Kąpiel nr 1 ma zastosowanie do cynkowania wyrobów o płaskich powierzchniach (duża wydajność katodowa, niska wgłębność kąpieli). W kąpieli nr 2 można cynkować wyroby z wysokowytrzymałościowej stali -–100% wydajność katodowa zapobiega wydzielaniu się wodoru i jego penetracji w głąb cynkowanego wyrobu, mogącej powodować zjawisko tzw. Kruchości wodorowej. Kąpiel nr 3 ma typowy, najczęściej stosowany skład do cynkowania wyrobów o złożonych kształtach. Jej bardzo dobra wgłębność daje w rezultacie duża równomierność rozdziału grubości osadzanej powłoki cynkowej na wszystkich powierzchniach wyrobu. Kąpiel średniocyjankowa (nr 4) wykazuje zbliżone właściwości do kąpieli poprzedniej. Natomiast mniejsze stężenie cynku i cyjanku sodu wpływa na obniżenie kosztów uzdatniania ścieków, powstających podczas eksploatacji kąpieli.Kąpiel nr 3 ma typowy, najczęściej stosowany skład do cynkowania wyrobów o złożonych kształtach. Jej bardzo dobra wgłębność daje w rezultacie duża równomierność rozdziału grubości osadzanej powłoki cynkowej na wszystkich powierzchniach wyrobu. Kąpiel średniocyjankowa (nr 4) wykazuje zbliżone właściwości do kąpieli poprzedniej. Natomiast mniejsze stężenie cynku i cyjanku sodu wpływa na obniżenie kosztów uzdatniania ścieków, powstających podczas eksploatacji kąpieli. Tablica 4. Skład wysoko i średniocyjankowych kąpieli do cynkowania. Składniki i warunki pracy Znmetal g/l MCN MOH wybłyszczacz temperatura­ °C katodowa gęstość prądu A/dm² filtracja wydajność katodowa % Anody W celu uniknięcia zanieczyszczenia kąpieli należy stosować anody o wysokiej czystości (99,995% Zn). Anody o kształcie kulistym o średnicy ca 5 cm umieszcza się w uchwytach ze spiralnie ukształtowanego pręta stalowego lub w koszach stalowych, zabezpieczając przed dostaniem się szlamu anodowego do kąpieli przy pomocy worków z odpornego na alkalia tworzywa. Aby zapobiec kontaktowemu rozpuszczaniu się cynku, umieszczonego w stalowych pojemnikach, należy przed dłuższą przerwą w eksploatacji (weekend) wyjmować je z kąpieli. W przypadku problemów z wyjmowaniem anod, należy stalowe pojemniki pokryć przed przerwą cienką warstewką cynkową, zmieniając kierunek przepływu prądu. Zawartość cynku Stężenie cynku w kąpieli stopniowo wzrasta na skutek większej wydajności anodowej niż katodowa. Nadmiar cynku usuwa się z kąpieli poprzez zastąpienie części anod cynkowych anodami nierozpuszczalnymi ze stali niskowęglowej. Należy wtedy zwiększyć napięcie na wannie tak, aby widoczne było lekkie gazowanie anod stalowych. Jest to oznaką, że prąd przepływa również przez te anody. Zawartość węglanu sodu Stężenie węglanu sodu powoli wzrasta w kąpielach na skutek reakcji jej składników z dwutlenkiem węgla. Przekroczenie stężenia 60 g Na2CO3/l powoduje nieprawidłową pracę kąpieli. Nadmiar węglanu sodu usuwa się najdogodniej poprzez wymrożenie go w temperaturze od 5 do 0°C. Temperatura kąpieli Należy przyjąć zasadę: im wyższy jest moduł cyjankowy, tym wyższa musi być temperatura pracy kąpieli (por.tabl.4). Na przykład przy wzroście modułu cyjankowego w kąpieli nr 3 do wysokości MCN=3 wskazane jest podwyższenie temperatury do około 40°C. W zasadzie nie wskazane jest stosowanie temperatur przewyższających tę wartość. Kąpiele niskocyjankowe. Kąpiele niskocyjankowe zostały wprowadzone do przemysłu ze względów ekonomicznych (niższy koszt eksploatacji i uzdatniania ścieków) i ekologicznych (mniejsze zasolenie ścieków). Kąpiele te można podzielić na dwa rodzaje, w zależności od zawartości w nich cynku: kąpiel NN o ekstremalnie niskim stężeniu Znmetal, oraz kąpiel SN o nieco wyższym stężeniu cynku i cyjanku sodu. W kraju stosowana jest głównie kąpiel SN. Obydwie kąpiele nadają się do osadzania powłok tylko w obecności odpowiednio dobranych wybłyszczaczy. Typowe składy kąpieli NN i SN oraz warunki ich pracy podano w tablicy 5. Tablica 5. Składy i warunki pracy kąpieli niskocyjankowych Składniki i warunki pracy Znmetal g/l MCN MOH wybłyszczacz temperatura­ °C katodowa gęstość prądu A/dm² filtracja mieszanie wydajność katodowa % Anody Rodzaj anod cynkowych i sposób ich zawieszania jest identyczny jak w przypadku stosowania kąpieli wysoko- i średniocyjankowych. Zanieczyszczenia kąpieli metalami ciężkimi nie wolno usuwać dodatkiem siarczku lub polisiarczku sodu, gdyż związki te wpływają ujemnie na przebieg procesu cynkowania. Kąpiel należy oczyszczać poprzez elektrolizę przy niskich gęstościach prądu (około 0,3 A/dm²) z zastosowaniem blachy falistej jako katody. Ten sposób oczyszczania można również stosować do kąpieli CW i CS. Kąpiele cynkanowe Kąpiele oparte na cynkanie sodu ( dokładniej na tetrahydroksycynkanie sodu) muszą zawierać odpowiednio dobrane substancje dodatkowe (wybłyszczacze). Bez tych dodatków kąpiele są bezużyteczne. Kąpiele cynkanowe charakteryzują się najprostszym składem w porównaniu z innymi kąpielami do galwanicznego cynkowania. Sporządza się je poprzez rozpuszczenie tlenku cynku w nadmiarze wodorotlenku sodu z dodatkiem niewielkiej ilości jednej lub dwóch organicznych substancji dodatkowych. Kąpiele te przy niskim stężeniu cynku (nie przekraczającym 8 g/l) i niezbyt dużym stężeniu NaOH, są pod względem ekonomicznym i ekologicznym najbardziej predestynowane do zastosowań przemysłowych. Zastępują one kąpiele alkliczno – cyjankowe wskutek niższych kosztów eksploatacji i uzdatniania ścieków. Równocześnie zasolenie ścieków jest dużo niższe. Nowoczesne kąpiele cynkanowe charakteryzują się doskonałą wgłębnością a osadzone w nich powłoki cynkowe są błyszczące w całym obszarze roboczych gęstości prądu. Typowy skład kąpieli cynkanowej: Znmetal 8 g/l NaOH 100 – 120 g/l Wybłyszczacz 1 ml/l Nośnik połysku 4 ml/l Temperatura 18 – 30°C Katodowa gęstość prądu 2 – 3 A/dm² Filtracja ciągła Anody Rodzaj anod i sposób ich zawieszania jest identyczny jak w przypadku stosowania kąpieli alkaliczno – cyjankowych. Zanieczyszczenie kąpieli metalami ciężkimi usuwa się poprzez elektrolizę w warunkach podanych w poprzednich punktach.

Satyna - niklowanie satynowe

Satyna czyli - matowe powłoki niklowe same w sobie nie są nowością. Otrzymuje się je z elektrolitów nie zawierających związków blaskotwórczych. Wspomniano tu tylko o nich tylko ze względów formalnych, gdyż obecnie jako powłoki dekoracyjne stosowane są bardzo rzadko. Powodem tego są trudności w uzyskaniu powtarzalności i jednorodności wyglądu powłok w szerokim zakresie gęstości prądu oraz duża wrażliwość na dotyk rąk (bardzo łatwo powstają plamy) ze względu na grubokrystaliczna strukturę tych powłok. 1. Definicja powierzchni satynowych (rozpraszających światło) Powierzchnie dekoracyjne wymagają czasami obok wysokiego połysku i na ogół dużego wygładzenia, także właściwości rozpraszania światła przy zachowaniu połysku. Z fizycznego punktu widzenia, należy w miejsce powierzchni gładkich wytworzyć powierzchnie o określonej szorstkości, tak aby uporządkowane odbijanie światła od powierzchni gładkich zamienić w świadomie sterowane rozpraszanie światła od powierzchni o określonej szorstkości. W żadnym przypadku szorstkość powierzchni nie może być dowolna, bowiem otrzymamy wtedy zamiast powierzchni o żądanej szorstkości powierzchnię tępą i matową, mało dekoracyjną, albo zbyt błycszczącą. W normie ISO 2080 mówi się o „wykończeniu satynowym”, przy czym określenie to zdefiniowane jest jako powierzchnia o strukturze drobnokrystalicznej, niezorientowanej. W praktyce przyjęły się następujące określenia dla tego typu powłok niklowych: nikiel satynowy - satyna nikiel welurowy nikiel o połysku perłowym. 2. Przegląd technologii związanych z mechanicznym i chemicznym przygotowaniem podłoża materiału podstawowego Powierzchnie szorstkie otrzymuje się zasadniczo w procesach mechanicznego przygotowania powierzchni (szlifowanie, szczotkowanie, piaskowanie, śrutowanie itp.) oraz w procesach chemicznego trawienia (szczególnie stopów miedź-cynk). Niestety w podanych wyżej procesach chemicznego i mechanicznego przygotowania powierzchni nigdy nie otrzymuje się identycznej szorstkości powierzchni podłoża. Szlifowanie czy szczotkowanie powoduje zawsze tworzenie się zorientowanych rys, dlatego powierzchni takich nie można zaliczyć do powierzchni zdefiniowanej w normie ISO 2080 jako powierzchnia o „wykończeniu satynowym”. Śrutowanie i piaskowanie prowadzi natomiast do niepożądanych i różniących się stopni zmatowienia, bowiem intensywność działania strumienia zależy od stopnia skomplikowania geometrii detalu. Zastosowanie specjalnych roztworów trawiących na bazie kwasu chromowego lub kwasu azotowego względnie składających się z nadtlenku wodoru i kwasu siarkowego nie jest także preferowane. W zależności od typu stopu miedź-cynk otrzymuje się bowiem w tych roztworach różne stopnie zmatowienia. W procesach zawierających kwas azotowy dochodzi problem powstawania toksycznych tlenków azotu Można także stosować procesy technologiczne będące kombinacją mechanicznego i chemicznego przygotowania powierzchni np. piaskowanie i trawienie detali mosiężnych, celem uzyskania specjalnych efektów. Bez względu na zastosowaną technologię otrzymywania szorstkiej powierzchni podłoża materiału podstawowego, końcowym etapem jest proces niklowania. Odbywa się on w elektrolitach do niklowania z połyskiem ale bez lub o małej zdolności wyrównywania. Nałożona powłoka niklowa jest stosunkowo cienka, by odzwierciedlać strukturę materiału podstawowego i nadać powierzchni jasny kolor z odpowiednim jedwabistym połyskiem. Tego typu procesy stosowano dawniej. Obecnie stosuje się je w bardzo ograniczonym zasięgu np. niekiedy w przemyśle fotograficznym lub meblowym. Z reguły po tym detale się chromuje lub pokrywa innymi powłokami wykończeniowymi. 3. Przegląd nowoczesnych technologii otrzymywania satynowych powłok niklowych Kiedy zapotrzebowanie na dekoracyjne powłoki matowe na przedmiotach metalowych codziennego użytku coraz bardziej rosło, aż się prosiło o elektrolit z którego otrzymanoby bezpośrednio, bez specjalnego przygotowania mechanicznego dekoracyjną, matową powłokę niklową czyli powłokę niklu satynowego. W końcu lat 60-tych znaczący rozwój tych technologii przyspieszyły żądania amerykańskich władz zajmujących się bezpieczeństwem ruchu drogowego. Ustaliły one, że wewnątrz pojazdów w polu widzenia kierowcy nie mogą znajdować się powierzchnie metalowe odbijające światło. Oczywiście przemysł samochodowy żądał od tych powierzchni efektu dekoracyjnego, jak i odporności korozyjnej metalu podłoża odpowiadającej powłoce niklowej błyszczącej. Powłoka nie powinna być porowata, bowiem łatwo zatrzymywałaby kurz i brud. Żądano także małej wrażliwości na dotyk palcami. I tak to się zaczęło. Rozwój procesów technologicznych wytwarzania satynowych powłok niklowych przebiega różnymi drogami. Wspólnym dla wszystkich tych procesów jest dążenie, aby przy zachowaniu nowoczesnej techniki niklowania otrzymać taka strukturę powierzchni powłoki niklowej, która umożliwiłaby uzyskanie równomiernego koloru jak i taką samą właściwość rozpraszania światła przez ta powłokę w szerokim zakresie gęstości prądowych. Do tego celu potrzebne są przede wszystkim elektrolity do niklowania na bazie Watts’a (siarczan niklu, chlorek niklu, kwas borny). Elektrolity te zawierają wybrane organiczne wybłyszczacze podstawowe, czyli nośniki połysku. Natomiast nie stosuje się zasadniczo dodatków organicznych, które maja zdolności wybłyszczania a ponadto nawet działanie wygładzające. Zasadniczo można otrzymać powlokę z efektem satynowym przez dodanie substancji obcych, organicznych lub nieorganicznych, działających jako dyspersoidy, które albo wbudowują się w powlokę niklowa błyszcząca, i/lub poprzez ich statystyczne rozmieszczenie w filmie katodowym, przerywają na krótko wytracania się niklu. Historycznie patrząc, starszą technologią jest wbudowywanie w powłokę niklową nierozpuszczalnych, nieorganicznych substancji obcych, takich jak siarczan baru lub strontu, względnie materiałów twardych jak np. węgliki lub tlenki określonych pierwiastków tj. glinu, chromu, krzemu, tytanu, wolframu itd. o wielkości średnicy ziaren najlepiej od 0,1 do około 10 μm. Do tych elektrolitów dodaje się wybranych zwilżaczy, w celu lepszego przeprowadzenia ciał stałych w zawiesinę za pomocą mieszadeł, wdmuchiwania powietrza lub przepompowywania elektrolitu w obiegu bez filtra i utrzymywanie możliwie drobnego rozproszenia. Rodzaj dodanego zwilżacza może mieć znaczny wpływ na ilość wbudowanych substancji stałych. Poprzez tzw. filtrację selektywną należy zadbać o to, by usunąć zarówno większe cząstki ciał stałych jak i tzw. „błyszczki niklowe”, zaś pozostawić dodane do elektrolitu cząstki stałe o właściwych wymiarach. Zawartość cząstek stałych w powłoce i tym samym wielkość odbicia światła, limituje zawartość cząstek stałych w kąpieli, wartość pH, gęstość katodowa prądu oraz temperatura pracy. Wadą tego procesu jest jednak to, że substancje stałe ze względu na stosunkowo dużą gęstość podlegają prawu ciężkości, co może prowadzić do znaczących różnic w stopniu zmatowienia powłoki niklowej w zależności od usytuowania powierzchni detalu w elektrolicie podczas pokrywania. Niekorzystny wpływ sił grawitacji na rozdrobnione w elektrolicie do niklowania materiały stałe i związane z tym różnice w stopniu zmatowienia powłoki można tym łatwiej przezwyciężyć, im drobniej zdyspergowane są materiały obce, albo im mniejsza jest ich gęstość. W pierwszym przypadku otrzymamy połysk o niewystarczającym efekcie matowym. Drugi wariant można zrealizować poprzez dodanie obcych związków organicznych o gęstości nieco mniejszej od gęstości elektrolitu niklowego. Obce związki organiczne o mniejszej gęstości lepiej utrzymują się w elektrolicie w stanie rozproszonym, w porównaniu do nieorganicznych cząstek ciał stałych. Optymalny rząd wielkości takich obcych związków organicznych leży tak jak przy nieorganicznych obcych materiałach w obszarze μm., w którym otrzymuje się odpowiedni efekt połysku i rozproszenia światła (satynę). Praktycznie opracowano dwa procesy na bazie obcych związków organicznych. Cząstki obcych związków organicznych w elektrolicie niklowym nie otrzymuje się tak jak nieorganiczne cząstki ciał stałych tj. poprzez wcześniejsze ich rozdrobnienie i zdyspergowanie w elektrolicie niklowym, lecz zostają one wytworzone bezpośrednio w elektrolicie na różne sposoby. Obydwa procesy należy stosować bez zwilżaczy, bowiem w przeciwnym przypadku nastąpiłaby przedwczesna aglomeracja obcych związków organicznych. 3.1 Technologia otrzymywania powłok niklowych satynowych poprzez osadzanie z emulsji W procesie tym satynowe powłoki niklowe otrzymuje się poprzez dodanie określonych związków organicznych do elektrolitu niklowego typu Watts’a (o stęż. 69 g Ni^2+/l) zawierającego tylko wybłyszczacze podstawowe (nośniki połysku). Tymi związkami organicznymi są niejonowe detergenty, które są całkowicie rozpuszczalne w temperaturze pokojowej, zaś przy wzroście temperatury (np. 40 ÷ 75°C) tworzą emulsję, która uwidacznia się jako zmętnienie i po ochłodzeniu znów znika. Zastosowane niejonowe detergenty tworzą w elektrolicie niklowym poniżej punktu zmętnienia roztwór homogeniczny, zaś powyżej ich punktu zmętnienia, płynną fazę emulsyjną. Krople emulsji oddziałują wzajemnie z katodą. Przylegają one w statystycznym podziale do katody i przerywają na krótko miejscowe osadzanie się niklu, przy czym pozostawiają na powierzchni niklu okrągłe ślady. Mają one średnicę ok. 2 ÷ 25 μm, większość zawiera się między 10 ÷ 15 μm. Wpływa to na wytrącanie się niklu tak, że powstaje efekt satynowy. Równomierny efekt satynowy otrzymuje się przy grubości powłok niklowych od ok. 6 μm. Efekt ten nie zmienia się ze wzrostem grubości powłok niklowych do 60 μm. i więcej. Jest oczywiste, że nie każdy niejonowy detergent spełni te wymagania. Punkt zmętnienia, czyli temperatura elektrolitu w której detergent tworzy fazę emulsyjną zależy od jego struktury chemicznej i stężenia w elektrolicie. Dodatkowo na wartość punktu zmętnienia wpływa zasolenie elektrolitu. Pomimo mniejszego lub większego stopnia rozproszenia, obawa łączenia się kropelek emulsji w duże aglomeraty i tym samym otrzymywania powłok z nieodpowiednim efektem optycznym jest tak duża, że zmusza do stosowania specjalnych środków, aby móc stosować ten proces w sposób ciągły. Realizuje się to poprzez chłodzenie elektrolitu w odpowiednio dobranym obiegu tak, aby wyraźnie obniżyć temperaturę elektrolitu poniżej punktu zmętnienia. Pozwoli to na rozpuszczenie się detergentu w elektrolicie. Następnie elektrolit należy podgrzać do temperatury pracy, aby ponownie wytworzyła się emulsja. W praktyce okazało się, że aby warunki tworzenia się powłoki pozostały stałe, wydajność obiegu schładzającego musi wynosić 1/3 ÷ 1/4 objętości elektrolitu na godzinę. Zbierająca się na powierzchni kąpieli substancja organiczna spływa przez przelew do obiegu schładzająco-ogrzewającego. Ta część substancji organicznej, która nie zdąży się rozpuśćić w elektrolicie zotaje zatrzymana przez filtr. Przy dużych objętościach kąpieli będą wymagane znacznie większe wydajności obiegów schładzająco-ogrzewających. Dodatek matujący (niejonowy detergent) musi znajdować się w elektrolicie w określonym, minimalnym stężeniu. Ze wzrostem jego stężenia powłoka staje się bardziej matowa. Wzrasta także możliwość aglomeracji cząstek. Może to doprowadzić do nierównomiernego osadzania się powłoki z miejscami matowymi i błyszczącymi lub nawet z czarnymi punktami. Dodatek matujący na tyle zmniejsza napięcie powierzchniowe elektrolitu, że skutecznie zapobiega powstawaniu porów wodorowych. Z tego względu nie potrzeba dodawać innych zwilżaczy. Dodanie innych zwilżaczy może być szkodliwe, gdyż mogą one nie dopuścić do tworzenia się emulsji, względnie utrudnić przyczepianie się kropelek emulsji do katody. Na pracę i wygląd powłoki wpływa także stężenie soli w elektrolicie niklowym. Przy zbyt wysokim stężeniu obniża się punkt zmętnienia dodatku, a zbyt małe stężenie wpływa negatywnie na matowy efekt satynowy. Nadmiar jonów chlorkowych daje jaśniejsze i bardziej drobnokrystaliczne powłoki. Nie osiąga się żądanego klasycznego efektu satynowego. Zbyt małe stężenie jonów chlorkowych wymaga jedynie wyższego napięcia na wannie. Zbyt małe stężenia kwasu bornego prowadzi do powstawania porów wodorowych. Elektrolit pracuje wyłącznie z ruchomą katoda, mieszanie powietrzem jest wykluczone. Ze zrozumiałych powodów zastosowanie jest ograniczone do pokrywania na zawieszkach. Ewentualne zanieczyszczenia kąpieli metalami obcymi (cynk, miedź, chrom, żelazo) należy usuwać przez selektywne oczyszczanie (przepracowanie na blachach falistych przy niskiej katodowej gęstości prądu). Technologia ta umożliwia pracę ciągłą. Nakładanie powłok niklowych satynowych na trzy zmiany jest możliwe tylko przy ciągłej pracy instalacji schładzająco-ogrzewającej. Jednocześnie ciągła praca instalacji schładzająco-ogrzewającej generuje dodatkowe koszty. Oznacza to że obok normalnie wymaganego ogrzewania (także i w tych elektrolitach do niklowania satynowego), praktycznie bez zwracania uwagi na straty ciepła przez wypromieniowanie, na każde 1000 l objętości elektrolitu potrzeba zainstalować dodatkowe ogrzewania o mocy 7 ÷ 8 kW. Do kosztów energii elektrycznej dochodzą jeszcze znaczne koszty wody chłodzącej (1.24 ÷ 1,33 m^3/h), jeżeli wody tej nie można użyć do płukania. W miesiącach letnich oraz w krajach południowych, gdzie należy liczyć się ze znacznie wyższymi temperaturami doprowadzanej wody chłodzącej, może zajść konieczność stosowania chłodziarek, co jeszcze zwiększy koszty energii. Oprócz kosztownego systemu schładzająco-ogrzewającego, problemem są również wymiary wanien, rozmieszczenie urządzenia ogrzewającego w wannie jak i sposób doprowadzenia zregenerowanego elektrolitu. Wynika to z wrażliwości elektrolitu na temperaturę, a dokładnie mówiąc z wpływu temperatury na stan emulsji w aspekcie wielkości kropelek i w związku z tym na równomierność powłoki niklu satynowego. Praktyka pokazała, że mimo ogrzewania na dnie i odpowiedniego doprowadzenia zregenerowanego elektrolitu, nie należy stosować objętości elektrolitu ponad 3000 do 3500 l i wanien o głębokości powyżej 1,5 m, bowiem nie można zapewnić równomiernego rozkładu emulsji w elektrolicie oraz jednakowej temperatury w całej objętości kąpieli. 3.2. Technologia otrzymywania powłok niklowych satynowych z elektrolitów z fazą drobnorozproszoną Proces ten pozwala uniknąć wszystkich niedogodności związanych z niklowaniem satynowym opisanym w punkcie 3.1., bowiem w tym przypadku organiczną substancję obcą otrzymuje się poprzez reakcję rozpuszczalnych związków anionowych i kationowych. W wyniku tej reakcji tworzą się w elektrolicie trudno rozpuszczalne sole wielkocząsteczkowe. Chemizm reakcji różni się więc zasadniczo od procesu opisanego w punkcie 3.1., bowiem tu wytracają się w elektrolicie w sposób kontrolowany produkty reakcji chemicznej, które pod względem wielkości można przyrównać do koloidów. W pewnych granicach można sterowac wielkością wytrącanych cząstek, gdyż zależy to od doboru dodatków, czyli od masy cząsteczkowej powstających produktów reakcji. Wytrącone drobne cząstki i ich stężenie w elektrolicie stymulują nakładanie powłoki niklowej o strukturze matowej równomiernej w całym zakresie katodowych gęstości prądu. Tym samym efektem połysku satynowego można sterować w pewnych granicach, gdyż masa cząsteczkowa produktów reakcji musi mieścić się w określonym przedziale aby efekt satynowy nie był ani za duży ani za mały i tym samym za mało dekoracyjny. Elektrolit Watts’a zawierający wybrane wybłyszczacze podstawowe (nośniki połysku) musi zawierać w tym przypadku większe stężenie jonów niklu II, mianowicie 104 g Ni^2+/l (zamiast 69 g/l), bowiem zwiększenie tego stężenia w elektrolicie zmniejsza rozpuszczalność wielkocząsteczkowych związków obcych. W procesie opisanym w punkcie 3.1. zwiększone stężenie jonów niklu byłoby niekorzystne, bowiem obniżył by się punkt zmętnienia emulsji, co zwiększyłoby jeszcze problem schładzania i jego koszty. Dzięki temu, że wytrącające się sole wielkocząsteczkowe są wielkości koloidów, poprawia się na tyle stopień rozproszenia, że przy pracy jednozmianowej można pracować przez 8 ÷ 10 godzin z jednakowym efektem satynowym. Przy zastosowaniu dodatków najnowszej generacji czas pracy wydłuża się do ok. 16 godzin. Praktyczne doświadczenie pokazało, że nie należy przekraczać tego czasu, aby nie otrzymać gruboziarnistego i niejednorodnego efektu satynowego spowodowanego aglomeracją cząstek. Każdorazowo pomiędzy kolejnymi cyklami pracy elektrolit musi być gruntownie filtrowany, bowiem w przeciwnym wypadku na powierzchni pokrywanej mogą również powstawać pęcherze i wżery. Że względu na to, w wyniku filtracji jeden z dodatków zostaje usunięty, należy przed każdorazowym rozpoczęciem pracy dodać go do elektrolitu. Powierzchniowy efekt satynowy można zmieniać w zależności od typu dodatków na nieco bardziej drobnokrystaliczny (standardowy) lub bardziej grubokrystaliczny ewentualnie zbliżony w wyglądzie do lakieru „metallic”. Pożądany efekt może być zmieniany wraz z każdym cyklem produkcyjnym. Przy wielozmianowej pracy zaleca się stosowanie naprzemienne dwóch wanien do niklowania satynowego w celu uniknięcia niepotrzebnych strat tj. zmniejszenia wydajności związanej z koniecznością okresowej filtracji. Podczas pracy urządzenia nie można filtrować kąpieli. Zbieranie się zanieczyszczeń organicznych podczas pracy kąpieli jest tak minimalne, że nie przeszkadza w procesie. Ponieważ kąpiel nie może zawierać zwilżaczy, konieczne jest pewne techniczne udogodnienie. W celu usunięcia przyczepionych do pokrywanych detali powstających podczas elektrolizy pęcherzyków wodoru (ewentualnie także pęcherzyków powietrza), należy w ruch katody wbudować urządzenie uderzające. Można to osiągnąć bardzo prostym sposobem, bowiem wystarczą małe uderzenia, aby osiągnąć pożądany efekt. W powłokach o grubości powyżej 10 μm. osiąga się stały, powtarzalny efekt matowy. Odporność korozyjna otrzymanej powłoki niklu satynowego jest porównywalna z odpornością korozyjną powłoki niklu błyszczącego. Nie jest wymagane oczyszczanie elektrolitu przy pomocy węgla aktywnego. Produkty rozkładu zostają bowiem usunięte w przerwach pomiędzy cyklami pracy poprzez filtrację z zastosowaniem pomocniczej warstwy filtracyjnej. Wahania temperatury i wartości pH mieszczące się w normalnym zakresie pracy nie wykazują żadnego widocznego wpływu na efekt matowy. Elektrolity te można stosować zarówno w małych wannach obsługiwanych ręcznie, jak i w dużych automatach galwanizerskich. Wymagane są jedynie wanny z przelewem, ruchomą katodą (najlepjej z urządzeniem uderzającym) i odpowiednim agregatem filtrującym, tj. posiadającym dodatkowy zbiornik do nanoszenia pomocniczej warstwy filtracyjnej. Wydajność agregatu filtracyjnego przy pracy jednozmianowej (tzn. że dwie zmiany pozostają do dyspozycji na filtrowanie) powinna wynosić ok. trzech objętości kąpieli na godzinę. Przy pracy dwuzmianowej (tzn że na filtracje mamy do dyspozycji jedną zmianę), wydajność agregatu filtracyjnego musi wynosić 4 objętości kąpieli na godzinę. W sytuacjach wyjątkowych, np. przy zanieczyszczeniu elektrolitu małymi ilościami obcych dodatków, może być pomocne słabe filtrowanie w obiegu zamkniętym. Normalnie jednak w tego typu elektrolicie nikluje się przy wyłączonym obiegu filtracyjnym. Okresowe filtrowanie ma zasadniczą zaletę. Zawarte w elektrolicie efektywne stężenie dodatku stymulującego efekt satynowy jest zawsze wiadome i dzięki równomiernemu uzupełnianiu przez całą zmianę osiąga się każdego dnia taki sam efekt satynowy. Poza tym można np. zawsze na początku zmiany dodawać mniejsze ilości dodatku, co pozwoli uzyskiwać jaśniejszy odcień, a następnie przez zwiększenie ilości dodatku otrzymywać powłoki bardziej matowe. Pomimo codziennego odnawiania jednego dodatku koszt pracy tego typu kąpieli w stosunku do innych jest niski. Także w tej technologii stężenie soli stymuluje efekt satynowy. Dlatego stężenia jonów niklu II nie powinno spaść poniżej 100 g/l. Optymalne stężenie jonów chlorkowych wynosi 10 ÷ 13 g/l. Większe stęąenie jonów chlorkowych daje jaśniejsze i bardziej drobnokrystaliczne powłoki. Zbyt małe stężenie jonów chlorkowych wymaga jedynie większego napięcia na wannie. Zbyt małe stężenie kwasu bornego prowadzi do powstawania porów wodorowych. Z zaniezyszczeń metalami obcymi tylko jony żelaza w stężeniu powyżej 10 ÷ 20 mg/l negatywnie stymuluje efekt satynowy, powodując powstawanie powłok bardziej błyszczących. Zawartość jonów cynku powyżej 5 mg/l praktycznie nie wpływa na efekt satynowy, powoduje natomiast powstawanie ciemnych powłok w zakresie niskich gęstości prądu. Między kolejnymi cyklami pracy, zamiast filtracji ciągłej w obiegu zamkniętym z dużą wydajnością można elektrolit przefiltrować (przy pomocy filtra ze zbiornikiem do nanoszenia pomocniczej warstwy filtracyjnej) do wanny rezerwowej i z powrotem. Aby uniknąć zanieczyszczenia elektrolitu do niklowania matowego, nie należy używać osprzętu jak agregat filtrujący, naczynia, mieszadła itd. do żadnych innych kąpieli lub dodatków, bowiem w takim przypadku zanieczyszczenie elektrolitu jest prawie nie do uniknięcia. Nad wannami do niklowania satynowego można przewozić tylko wózki z detalami poprzednio dokładnie wypłukanymi. Jeżeli kąpiel ma być przez dłuższy czas nieużywana należy ją przykryć. Ten typ kąpieli do niklowania satynowego wnosi znaczący postęp, bowiem nie stawia on żadnych specjalnych wymagań technicznych czy technologicznych. Wymagania te są praktycznie porównywalne do wymagań stawianych nowoczesnym kąpielom do niklowania z połyskiem. 4. Możliwości zastosowania powłok niklowych satynowych Do dzisiaj przeważają zastosowania dekoracyjne, chociaż rozwój technologii niklowania satynowego zainspirowany został pewnymi technicznymi wymaganiami wobec detali we wnętrzu pojazdów mechanicznych. Przeważnie stosuje się powłoki niklu satynowego w powiązaniu z najróżniejszymi powłokami wykończeniowymi. W pewnych wypadkach stanowią one warstwę końcową, kiedy ze względów dekoracyjnych wymagany jest „miękki” odcień niklu, zamiast zimnego chromu. W wielu dziedzinach przemysłu ciepły ton powłoki niklu satynowego nie tylko zastępuje, lecz też i dopełnia błyszczące powłoki niklowe i chromowe. W wielu przypadkach nikiel satynowy jest podłożem dla innych barwnych powłok. Technologie niklowania satynowego stwarzają konstruktorom nowe możliwości projektowania przedmiotów codziennego użytku. Kombinacja matowych i błyszczących powłok na tych samych detalach może wypaść niezwykle efektownie. Granice i możliwości zastosowań tego dekoracyjnego niklowania satynowego są jeszcze dalekie od pełnego wykorzystania. Pole tych zastosowań sięga od okuć meblowych poprzez przyrządy rejestrujące, artykuły mechaniki precyzyjnej, dzbanki, oprawy okularowe, aparaty do golenia, aż po wyposażenie samochodów - a to tylko niektóre przykłady. Należy szczególnie podkreślić, że w przypadku powłok nawierzchniowych (wykańczających) można je nakładać na powłokę satynową nie tylko galwanicznie, ale przez lakierowanie, pokrywanie próżniowe lub przez napylanie. W pewnych warunkach można zredukować koszt polerowania powierzchni podłoża, gdyż powłoka niklu satynowego jest w stanie przykryć drobne wady powierzchniowe. Przegląd kombinacji różnego typu powłok z powłokami niklowymi satynowymi zawiera tablica 1 Tabela 1: Kombinacja różnego typu powłok z powłokami niklowymi satynowymi Podłoże (nakładane galwanicznie) Nikiel satynowy Nikiel satynowy Nikiel satynowy Nikiel satynowy

Niklowanie

Właściwości niklu i powłok niklowych Nikiel jest przejściowym pierwiastkiem metalicznym (triada żelazowców), koloru srebrzystobiałego, bardzo twardym i kowalnym, o charakterystycznym połysku. Jest to metal dość dobrze przewodzący ciepło i elektryczność oraz mający właściwości ferromagnetyczne. Pod względem chemicznym nikiel jest podobny do żelaza i kobaltu oraz do miedzi i metali szlachetnych. Nikiel ma wartościowość zmienną, szczególnie w związkach kompleksowych, w połączeniach prostych jest dwuwartościowy. Rozpuszcza się powoli w kwasie siarkowym i solnym, rozcieńczony kwas azotowy rozpuszcza nikiel bardzo łatwo, natomiast stężony kwas azotowy pasywuje go. Kwasy organiczne, jak octowy i szczawiowy, rozpuszczają nikiel dopiero po dłuższym działaniu. Pierwiastek ten jest odporny na działanie mocnych alkaliów, rozpuszcza się jednak łatwo w amoniakalnych roztworach w obecności (NH4)2CO3. Nikiel ma właściwości samorzutnego pokrywania się pasywną błonką tlenku zabezpieczającą metal przed działaniem niektórych czynników korodujących. Galwaniczne niklowanie jest elektrolitycznym osadzaniem warstwy niklu na podłożu przewodzącym prąd. W tym procesie jedna z elektrod (anoda – dodatnia) ulega roztworzeniu a na drugiej (katodzie – ujemnej) osadza się metaliczny nikiel. Pomiędzy anodą i katodą przepływa prąd stały. W kąpieli nośnikiem prądu pomiędzy elektrodami są zdysocjowane jony niklu. W roztworze wodnym sole niklu dysocjują na dwudodatnie uwodnione jony Ni2+. Podczas przepływu prądu jony niklu przyjmują z katody dwa elektrony i redukują się na niej do niklu metalicznego. Na anodzie zachodzi reakcja odwrotna – nikiel metaliczny oddaje dwa elektrony i przechodzi do roztworu jako uwodniony jon dwuwartościowy. Reakcję elektrochemiczna niklowania można zapiać schematycznie: Ni(H2O)4^2+ + 2e^- = Ni + 4H2O Reakcja zachodzi w kilku etapach, które wg różnych autorów przebiegają następująco: Reakcja zachodzi w kilku etapach, które wg różnych autorów przebiegają następująco: Ni^2+ + OH^- ⇔ NiOH^+ lub Ni^2+ + H2O ⇔ NiOH^+ + H^+ NiOH^+ + e^- ⇔ (NiOH)ads (NiOH)ads + NiOH^+ + 3e^- → 2Ni + 2OH^- Ze względu na to, że wydzielaniu jonów niklu na katodzie towarzyszy roztwarzanie niklu anody, proces w długim okresie czasu nie wymaga uzupełniania solami niklu. Ilość niklu osadzana na katodzie zależy od ilości przepuszczonego prądu (w amperach) i czasu trwania procesu (w godzinach lub minutach). Podczas przepływu 26,8 ampera przez jedna godzinę na katodzie wydzieli się ( w idealnych warunkach) 29,4 g niklu (1,095 g/Ah). Jeżeli znamy wielkość pokrywanej powierzchni możemy wyliczyć grubość osadzonej warstwy niklowej. Ilości niklu 29,4 g odpowiada grubość warstwy 3,3 µm/m². W obliczeniach uwzględnia się gęstość niklu, która wynosi 8,9 g/cm³ w temp.20°C. Jednak pewna, niewielka ilość prądu przy katodzie jest zużyta na rozładowanie jonów wodorowych i dlatego wydajność katodowa jest zwykle mniejsza od 100%. Należy to uwzględniać przy szacowaniu grubości i wagi wydzielonego niklu. Natomiast wydajność anodowa jest zwykle równa 100% co objawia się wzrostem stężenia jonów niklu w kąpieli oraz wzrostem pH. Jony niklu są wynoszone wraz z detalami po procesie elektroosadzania co często równoważy wzrost ich stężenia w kąpieli. Jeśli jednak stężenia jonów niklu wzrasta w trakcie eksploatacji konieczne jest okresowe odlewanie części kąpieli, aby obniżyć ich stężenie do poziomu wymaganego technologią i uzupełnienie kąpieli wodą oraz pozostałymi składnikami. pH kąpieli koryguje się kwasem siarkowym lub solnym. Galwaniczne powłoki niklowe mają bardzo dobrą odporność na korozję atmosferyczną, są plastyczne, maja dobra przyczepność do podłożą stalowego lub miedzianego, odznaczają się pięknym, jasnosrebrnym kolorem. Twardość galwanicznych powłok niklowych zawiera się zazwyczaj pomiędzy 150–700 HV. Są najczęściej stosowane jako warstwy dekoracyjne, dekoracyjno–ochronne i techniczne. Mogą być nakładane jako pojedyncze warstwy techniczne, ochronne lub dekoracyjne, jako podwarstwy pod powłoki srebrne i złote, jako jedna lub więcej warstw w wieloskładnikowych układach powłok technicznych lub dekoracyjno–ochronnych takich jak np. Ni–Cr czy Cu–Ni–Cr a także jako metalowe warstwy kopiujące w galwanoplastyce. Kąpiele do niklowania elektrochemicznego można podzielić, w zależności od składu na kilka grup: kąpiele typu Wattsa, kąpiele chlorkowe, kąpiele fluoroboranowe, amidosulfonianowe. Kąpiele typu Wattsa mają najszersze zastosowanie a ich skład podstawowy zmienia się w bardzo szerokich granicach w zależności od temperatury pracy kąpieli, pH, żądanej wydajności itp. Kąpiele chlorkowe są stosowane do otrzymywania twardych, drobnokrystalicznych lecz mało plastycznych powłok niklowych. Zakres użycia kąpieli fluoroboranowych i amidosulfonianowych, które odznaczają się dużą plastycznością i bardzo małymi naprężeniami własnymi, sprowadza się do obszaru galwanoplastyki, a więc do wytwarzania form, stempli, sit, obwodów drukowanych czy pasów bez szwu. Stosowane w latach 70 i 80 kąpiele do niklowania z połyskiem opierały się głównie na roztworze elektrolitu niklowego zawierającym 70-80 g/dm³ jonów niklu. Jakość powłok niklowych osadzanych z tych kąpieli była dość dobra ale duże stężenie soli niklu powodowało znaczne straty podczas wynoszenia i płukania. W procesach nakładania dekoracyjno - ochronnych powłok niklowych stosuje się obecnie kąpiele o małej zawartości jonów niklu 40-45 g/dm³. Kąpiele te odznaczają się znakomitym lustrzanym połyskiem, bardzo dobrym mikrowygładzaniem, doskonałą przewodnością właściwą i dużym zakresem połysku. Poza tym współpraca naszego przemysłu z przemysłem europejskim wymaga obecnie w niektórych przypadkach nakładania powłok niklowych podwójnych, gdzie pierwszą warstwę stanowi półbłyszcząca powłoka niklowa o małej zawartości siarki i zanieczyszczeń niemetalicznych. Oddzielny obszar stanowią powłoki niklowe do celów technicznych. Dobór kąpieli do nakładania powłok do celów technicznych zależy od wymagań jakie są stawiane takim powłokom. Możliwe jest dobranie kąpieli do wymagań odbiorcy. Zalety kąpieli niskostężeniowej w stosunku do wysokostężeniowej kąpieli Wattsa niższe napięcie osadzania większa przewodność właściwa równorzędna plastyczność twardość 540-630 VHN naprężenia ściskające równorzędny połysk równorzędne mikrowygładzanie graniczna gęstość prądu 25A/dm² częste uzupełnianie H3BO3 Niklowanie - Mikrowygładzająca kąpiel do niklowania z połyskiem lustrzany połysk świetne mikrowygładzanie dobra wydajność katodowa bardzo dobra wgłębność doskonałe przewodnictwo właściwe naprężenia ściskające doskonała przyczepność dobra odporność korozyjna Niklowanie - Antykorozyjny nikiel techniczny najlepsza odporność korozyjna minimalna zawartość wtrąceń niematalicznych minimalna zawartość siarki plastyczność powyżej 8% doskonała przyczepność wydajność powyżej 97% Niklowanie -Szybkosprawna kąpiel do niklowania technicznego naprężenia ściskające bardzo dobra wgłębność dobra wydajność katodowa szybkość nakładania powłoki niklowej 3µm/min przy gęstości prądu 15A/dm² Niklowanie -Kąpiel do niklowania galwanoplastycznego minimalne naprężenia ściskające doskonałą plastyczność szybkość nakładania powłoki niklowej 5µm/min przy gęstości prądu 25A/dm² bardzo mała zawartość wtrąceń niematalicznych bardzo duża wydajność katodowa około 99% Rola składników kąpieli do niklowania Siarczan niklawy NiSO4.7H2O Jest to podstawowa sól dostarczająca jonów niklawych w czasie elektrolizy. W przypadku stosowania maksymalnych gęstości prądu należy podnieść również stężenie jonów niklawych w kąpieli do górnej granicy. Za małe stężenie jonów niklawych powoduje obniżenie dopuszczalnej gęstości prądu i może powodować przypalenie powłoki na narożach i krawędziach części pokrywanych. Chlorek niklawy NiCl2.6H2O Chlorek niklawy podnosi przewodnictwo właściwe kąpieli. Jony chlorkowe są konieczne w kąpieli do niklowania, gdyż powodują depolaryzację anod niklowych, co umożliwia prawidłowe rozpuszczanie się anod. Niskie stężenie jonów chlorkowych może być przyczyną pasywacji anod, wydzielania się chloru na anodach, który rozkłada jeden z podstawowych składników wybłyszczacza. Za małe stężenie chlorku niklawego w kąpieli powoduje obniżenie dopuszczalnej gęstości prądu i może powodować przypalenie powłoki na narożach i krawędziach części oraz pogorszenie zdolności krycia wgłębień. Kwas borowy H3BO3 Jest to konieczny składnik kąpieli dla utrzymania odpowiedniej kwasowości w warstwie przykatodowej. Obniżona zawartość kwasu borowego jest przyczyną współosadzania się wodorotlenku niklawego z metalicznym niklem; powłoka staje się krucha, szcze­gólnie w obszarach wyższych gęstości prądu. Wraz z obniżeniem zawartości kwasu borowego obserwuje się również spadek połysku i dopuszczalnej katodowej gęstości prądu. Siarczan magnezowy MgSO4.7H2O Siarczan magnezowy dodawany jest do kąpieli w celu podwyższenia przewodnictwa właściwego do poziomu umożliwiającego pracę kąpieli przy zastosowaniu bębna galwanizerskiego. Użycie tej soli podnosi przewodnictwo właściwe kąpieli o 20%. Sole metali Dodatek do kąpieli chlorków potasu lub magnezu ma na celu zwiększenie przewodnictwa właściwego kąpieli, zwiększenie szybkości rozpuszczania się anod i zmniejszenie ich polaryzacji. Związki organiczne Związki organiczne dodawane do kąpieli spełniają zasadniczą rolę w podwyższeniu jakości osadzanych powłok niklowych. Można je podzielić na: związki zwilżające znacznie obniżające napięcie powierzchniowe, dzięki czemu unika się powstawania pittingu, związki przeciwnaprężeniowe powodujące obniżenie naprężeń własnych powłoki aż do naprężeń ściskających, związki blaskotwórcze podwyższające połysk powłoki aż do lustrzanego, związki mikrowygładzające pozwalające zmniejszyć chropowatość podłoża. Niklowanie - wpływ parametrów osadzania Temperatura Zakresy temperatur podane w technologiach są optymalne dla każdego procesu. Im wyższa jest stosowana gęstość prądu tym wyższą temperaturę należy utrzymywać w kąpieli. Gęstość prądu katodowego Dla kąpieli do niklowania z połyskiem wzrostowi gęstości prądu towarzyszy wzrost wydajności katodowej. Dla kąpieli do powłok antykorozyjnych jest odwrotnie. pH Wartość pH kąpieli ma zasadniczy wpływ na właściwości powłoki niklowej. Im wyższa jest stosowana gęstość prądu tym niższe powinno być pH. Niklowanie - sporządzanie kąpieli do niklowania rozpuszczenie soli z nadwyżką 5-7% podniesienie pH do 5-5,4 dodanie nadmandamianu potasu i węgla aktywnego rozłożenie nadmandamianu potasu wodą utlenioną przefiltrowanie kąpieli obniżenie pH do 3,8 przepracowanie prądem 0,2-0,3A/dm² na blachach falistych doprowadzenie kąpieli do właściwej gęstości dodanie dodatków korekta pH do wymaganego Niklowanie - regeneracja kąpieli do niklowania Usuwanie zanieczyszczeń organicznych filtracja przez węgiel aktywny ultenianie KMnO4 utlenianie przy pomocy wody utlenionej 30% Usuwanie zanieczyszczeń metalicznych elektroliza ciągła w wyodrębnionej części wanny głównej elektroliza okresowa przy pH 2,5 katodowa gęstość prądu 0,25-0,3A/dm²

Chromowanie dekoracyjne

Właściwości fizykochemiczne i elektrochemiczne chromu Chrom jest metalem o liczbie atomowej 24, barwy srebrzystej z niebieskawym odcieniem. Jego własności są następujące: Właściwości chromu Masa atomowa Gęstość w temp. 20°C Temp. topnienia Równoważnik elektrochemiczny Twardość powłoki elektr. Powłoka po chromowaniu dekoracyjnym, w warunkach atmosferycznych nie zmienia barwy. Jest odporna na działanie kwasów organicznych, kwasu azotowego oraz siarkowodoru. Powłokę chromową rozpuszcza natomiast kwas solny i gorący kwas siarkowy. Chromowanie dekoracyjne charakteryzuje się małą zwilżalnością powierzchni przez roztwory, smary itp.. Dzięki dużej skłonności do pasywacji jest metalem bardzo odpornym na działanie wody. Potencjał normalny chromu wynosi – 0,509V. W szeregu napięciowym metali znajduje się zatem między cynkiem i żelazem. Jednak dzięki temu, że zaraz po zakończeniu procesu galwanicznego powłoka chromowa pokrywa się niewidoczną mikrowarstewką pasywnego tlenku, następuje przesunięcie potencjału chromu w szeregu elektrochemicznym w kierunku dodatnim w okolicę srebra i platyny (+1,19V). Powłoki dekoracyjne , celem podniesienia odporności na korozję nakłada się zazwyczaj na podwarstwie miedź – nikiel lub nikiel. Grubość warstwy chromu na wymienionych podwarstwach zawiera się między 0,3µm. - 1µm. Takie powłoki stosuje się przy pokrywaniu części samochodowych i motocyklowych, przy pokrywaniu części baterii i galanterii łazienkowej oraz przy pokrywaniu przyrządów precyzyjnych. Typowa kąpiel do chromowania dekoracyjnego. Skład kąpieli do chromowania dekoracyjnego Składnik Bezwodnik chromowy CrO3 Kwas siarkowy H2SO4 Anody ołowiane 8%Sn Warunki pracy dla kąpieli do chromowania dekoracyjnego Parametr Temperatura kąpieli Katodowa gęstość prądu Stosunek anody do katody Reakcje zachodzące w trakcie procesu chromowania można zapisać w sposób następujący: CrO3 + H2O → H2CrO4 → CrO4^-2 + 2H^+ (1) 2H2CrO4 → H2CrO7 + H2O → Cr2O7^-2 + 2H^+ + H2O (2) (1) (2) - reakcje powstawania Cr^+6 Cr2O7^-2 + 14H^+ + 12e → 2Cr + 7H2O (3) (3) - reakcja zachodząca na katodzie, wydajność od 12 – 20% 2H^+ + 2e → H2 (4) (4) - reakcja wydzielania wodoru Cr2O7^-2 + 14H^+ + 6e → 2Cr^+3 + 7H2O (5) 2Cr^+3 + 3O2 - 6e → 2CrO3 (6) (5) (6) - reakcje przebiegające na anodzie Aby jakość powłok chromowych była właściwa należy składniki kąpieli utrzymywać w następujących granicach: Bezwodnik chromowy CrO3 280 – 330 g/l Chrom trójwartościowy Cr^+3 4 – 10 g/l Siarczany SO4^-2 2,3 – 2,8 g/l Stosunek CrO3 : SO4^-2 100 : 1 Ciężar właściwy kąpieli 1,2 – 1,23 g/cm³ Chromowanie dekoracyjne - rola składników kąpieli. Bezwodnik kwasu chromowego CrO3. Wzrost zawartości bezwodnika w kąpieli powoduje poprawę przewodnictwa elektrolitu i zdolności krycia kąpieli lecz również powoduje obniżenie katodowej wydajności prądu i zawężenie obszaru gęstości prądu, przy której otrzymuje się powłoki błyszczące. Kwas siarkowy H2SO4 (siarczany SO4^-2). Optymalne powłoki chromowe uzyskuje się w kąpieli, w których stosunek CrO3 do SO4^-2 jest równy 100 do 0,8 – 1,2. Wyższe stężenie jonów SO4^-2 jest przyczyną spadku wydajności prądowej, zawężenia obszaru zdolności krycia jak również powstające wówczas powłoki są bardziej kruche. Przy mniejszych zawartościach jonów SO4^-2 zwiększa się zdolność krycia lecz pogarsza wgłębność. Przy bardzo niskich stężeniach jonów SO4^-2 na powierzchni powłok powstają plamy o odcieniu brunatnym. Chrom trójwartościowy Cr^+3. Optymalne stężenie jonów Cr^+3 w przeliczeniu na Cr2O3 powinno wynosić 2 g na każde 100 g CrO3. Duże stężenie jonów Cr^+3 powoduje powstawanie powłok matowych, szorstkich i kruchych. Małe stężenie jonów Cr^+3 powoduje pogorszenie zdolności krycia oraz powoduje powstanie miękkich powłok w kolorze brązowo-szarym. Właściwe stężenie jonów Cr^+3 w kąpieli zapewnia właściwy stosunek powierzchni czynnej anody, do czynnej powierzchni katody, który powinien wynosić 2 : 1. Chromowanie dekoracyjne - sporządzanie kąpieli. Wannę zapasową napełnić wodą zdejonizowaną do 2/3 objętości. Ogrzać do temperatury 50 – 60°C, dodać odważoną porcję CrO3. Po zupełnym rozpuszczeniu CrO3 kąpiel pozostawić do odstania przez 24 godziny. Po tym okresie klarowną ciecz zdekantować do wanny roboczej. Uzupełnić roztwór do poziomu roboczego, wykonać analizę kąpieli. Następnie dodać brakującą ilość kwasu siarkowego, bezwodnika chromowego CrO3 i 2 g cukru na każdy litr kąpieli. Kąpiel po ogrzaniu do temperatury roboczej i krótkim przepracowaniu nadaje się do eksploatacji. Chromowanie dekoracyjne - parametry pracy i eksploatacja kąpieli. W czasie chromowania dekoracyjnego należy zwracać uwagę na temperaturę kąpieli, gęstość prądu, stan anod, jak również na zawartość bezwodnika chromowego CrO3, chromu trójwartościowego Cr^+3 oraz siarczanów SO4^-2. Temperaturę kąpieli należy utrzymywać w granicach 49°C ± 1°C. Zmiany temperatury powinny być rejestrowany w sposób ciągły. Ubytki kąpieli spowodowane parowaniem i wynoszeniem należy uzupełnić roztworem z wanny odzyskowej lub przez dodanie ciepłej wody. Gęstość prądu katodowa i anodowa winna mieścić się w granicach 10 – 20 A/dcm² (stosunek anody do katody 2 : 1). Anody ołowiane powinny zapewniać nieprzerwany styk elektryczny z szyną anodową wanny roboczej. W czasie przerw w pracy anody pokrywają się żółtym chromianem ołowiowym PbCrO4, który powoduje obniżenie gęstości prądu przy stosowanym napięciu. Dlatego okresowo anody należy oczyścić. Analizę na zawartość bezwodnika chromowego CrO3, chromu trójwartościowego Cr^+3 oraz siarczanów SO4^-2 wykonywać raz w tygodniu. Nadmiar siarczanów w kąpieli należy usuwać strącając je węglanem baru BaCO3. Dla wytrącenia 1g siarczanów potrzeba 2g węglanu baru. Natomiast niedobór uzupełnić dodając obliczoną ilość kwasu siarkowego. W przypadku niskiego stężenia Cr^+3 należy przepracować kąpiel na dużym wsadzie, tak aby gęstość prądy była mała na katodzie a duża na anodzie. Reakcja redukcji Cr^+6 → Cr^3 zachodzi znacznie szybciej w obecności cukru spożywczego. 1g cukru powoduje wzrost stężenia Cr^+3 o około 3 g/l. W przypadku wysokiego stężenia Cr^+3 obniżyć jego stężenie można poprzez przepracowanie kąpieli w następujących warunkach: temperatura 50 – 70°C gęstość prądu anodowa 2 A/dcm² gęstość prądu katodowa 50 A/dcm² Na utlenienie 1g trójwartościowego Cr^+3 potrzeba około czterech amperogodzin. Na prawidłową pracę kąpieli chromowej, duży wpływ ma utrzymanie na odpowiednim poziomie zanieczyszczeń takich jak; jony chlorkowe Cl^-, jony żelaza Fe^+3, jony cynku Zn^+2 i jony miedzi Cu^+2. Najczęściej występujące wady w procesie chromowania dekoracyjnego i przyczyny ich powstawania. Rodzaj wady Niedokrycie – mała wgłębność kąpieli Przypalenia Tęczowe powłoki Brązowe plamy na powierzchni Powłoka matowa Spadek wydajności prądowej kąpieli

Opis działania urządzeń jonowymiennych (jonitów)

Jonity mogą mieć zastosowanie jako urządzenia do dejonizacji (demineralizacji) wody wodociągowej jak również do oczyszczania słabo stężonych ścieków galwanicznych pochodzących z odpowiednich płuczek. Dzięki zastosowaniu jonitów do oczyszczania ścieków można zaoszczędzić olbrzymie ilości wody, gdyż z powodzeniem cofa się ją do płuczek w tzw. zamkniętym systemie. Jonity zbudowane są z kolumny wypełnionej węglem aktywnym, kolumny z kationitem i kolumny z anionitem (w takiej też kolejności ścieki przechodzą przez kolumny). Na węglu zatrzymywane są zanieczyszczenia organiczne pochodzące z kąpieli galwanicznych oraz z drobnych zanieczyszczeń mechanicznych. Procesy wymiany jonowej zachodzące na obydwu jonitach można schematycznie przedstawić następująco: Reakcja wymiany jonowej kationit (H^+) + A^- + K^+ → kationit (K^+) + A^- + H^+ anionit (OH^-) + A^- + H^+ → anionit (A^-) + H2O Reakcja przy regeneracji jonitów kationit (K^+) + H^+ → kationit (H^+) + K^+ anionit (A^-) + OH^- → anionit (OH^-) + A^- gdzie: K^+ i A^- - kationy i aniony zawarte w ściekach, H^+ i OH^- - grupy wodorowe i wodorotlenowe roztworów regenerujących (kwasu i zasady). Podczas przepływu ścieków kolejno przez kolumnę z kationitem, a następnie z anionitem następuje ich demineralizacja. Okresowa regeneracja jonitów usuwa z nich zgromadzone zanieczyszczenia w postaci stosunkowo stężonych roztworów poregeneracyjnych (eluatów)oraz przywraca jonitom ich pierwotną zdolność wymienną. Roztwory poregeneracyjne są następnie neutralizowane w neutralizatorze ścieków. Korzyści, jakie osiąga się stosując jonity są bardzo odczuwalne. Spada zużycie wody przeliczając na jednostkę powierzchni pokrytych detali. Nie trzeba rozbudowywać neutralizatora ścieków w przypadku, gdy zakład zwiększy produkcję.

Jonity - wymienniki jonitowe Schemat demineralizacji manualnej Schemat automatycznej demineralizacji

Dlaczego niektórzy boją się cynku alkalicznego?

Trudno nie zauważyć, że cynkowanie alkaliczne budzi obawy u wielu klientów. Obawy te powodują, że cynkowanie alkaliczne rozpowszechnia się w Polsce powoli, znacznie chyba wolniej niż wynikałoby to z korzyści, jakie oferuje nowoczesna technologia cynkowania alkalicznego, jak np. PRIMION 240 firmy Betachem Galwanotechnika, wyłącznego przedstawiciela na Polskę produktów COVENTYA . Jakie mogą być powody takiego nastawienia? Można wymienić ich kilka, szczególnie po to, żeby pokazać, że są to w większości obawy nieuzasadnione. Zacznijmy jednak od obaw uzasadnionych. Oczywiście dla tych, którzy cynkują od dawna, uzasadniona będzie obawa przed nowym procesem, o którym się mówi, że jest wymagający. Jeżeli jesteśmy za bardzo przyzwyczajeni do niskich wymagań stawianych przez cynk kwaśny, możemy być mocno zaskoczeni, gdy w efekcie otrzymamy na naszych wyrobach miliony drobnych pęcherzyków a na podłodze miliony lśniących łusek. O takich przyzwyczajeniach trzeba będzie szybko zapomnieć. Na pewno mamy prawo obawiać się, czy nasz personel przełamie od razu rutynę cynkowania kwaśnego i poradzi sobie z prowadzeniem cynkowania alkalicznego. Trzeba będzie skorzystać z doświadczeń dobrego technologa, który niezależnie od instrukcji powinien przeszkolić personel zwracając uwagę na niepożądane nawyki. W przypadku zmiany technologii cynkowania w istniejącej już linii mamy prawo obawiać się, czy reorganizacja linii będzie wystarczająca dla nowego procesu. Ważne będą nawet takie drobiazgi, jak to, że cynk alkaliczny bardzo nie lubi wanien po cynku kwaśnym, nawet starannie wymytych. Ważna stanie się jakość wody, co poprzednio było mało istotne, ważne będą ciągłe analizy kąpieli i kontrola procesu, co dotąd bywało zaniedbywane. Musimy również zastanawiać się, czy zrealizujemy dotychczasowy program produkcji, bo niewłaściwie zaprojektowany proces cynkowania alkalicznego może przebiegać nieco wolniej, więcej też czasu zajmuje staranne przygotowanie powierzchni. Rzecz bardzo ważna. Są sytuacje, w których proces alkaliczny nie powinien być polecany. Jeżeli jesteśmy nastawieni na typową usługówkę, bębnową lub zawieszkową, w której dominują krótkie serie i niskie wymagania, cynk alkaliczny się nie sprawdzi. Co więcej, są sytuacje, które praktycznie cynk alkaliczny wykluczają. Dotyczy to przede wszystkim pewnych rodzajów pokrywanego podłoża, na których cynk alkaliczny z powodu wysokiego nadnapięcia nakłada się z trudem lub nawet wcale. Trzeba tu wymienić żeliwo, niektóre stale stopowe i wysokowęglowe. Z kolei w przypadku niektórych wyrobów hartowanych i sprężystych istnieje wysokie ryzyko nawodorowania; w tych przypadkach lepiej rozważyć technologię kwaśną. Obawy nieuzasadnione, czyli dlaczego jednak cynk alkaliczny? Sprawa pierwsza – koszty. Wysokie wymagania wydają się nieodłącznie związane z wyższymi kosztami. Jest to jednak często zależność pozorna. Gdy już linia ugnie się pod ciężarem zleceń, pierwszą osobą, która poinformuje o obniżce kosztu cynkowania będzie księgowa. Na pokrycie tych samych setek tysięcy metrów kwadratowych powierzchni zużyliśmy nawet do 30 % cynku mniej. Będzie to możliwe dzięki temu, że wyjątkowa równomierność rozkładu metalu pozwoli zmieścić grubość nakładanych powłok w określonych dość wąskich granicach. Po prostu metal nie będzie tracony, aby osiągnąć zakładaną grubość w istotnych miejscach. Nie da się ukryć, że ta korzyść dotyczyć będzie przede wszystkim tych producentów, którzy mają księgowość. Kolejna sprawa – wysoki poziom komplikacji procesu. Nic z tych rzeczy. Gdy już pokonamy wstępną nieufność i nabierzemy doświadczenia proces wyda się bardzo prosty. Takie uciążliwe zabiegi konserwacyjne jak uzupełnianie lub wymiana anod w linii – to cynku alkalicznego nie dotyczy. Oczywiście pod warunkiem, że wykorzystamy wszystkie dostępne narzędzia, aby zautomatyzować pomiary stężenia metalu. Wówczas czujnik otwierał będzie zawór dostarczający roztwór cynku z generatora. W innej sytuacji wystarczy prosta analiza, aby osiągnąć ten sam efekt. Zaletą cynku alkalicznego jest przecież wyjątkowa prostota jego składu: tak naprawdę kąpiel do cynkowania alkalicznego to tylko roztwór wodorotlenku sodu transportujący jony cynku. Ryzyko wad powłok takich jak kruchość, łuszczenie, pęcherzenie. Jeżeli nie zawiniliśmy sami przez lekceważenie przygotowania powierzchni, wady te raczej dotyczą poprzednich generacji kąpieli alkalicznych. Zapewne niektórzy użytkownicy pamiętają jeszcze problemy związane z eksploatacją tamtych kąpieli i stąd ich obawy. To już przeszłość. Nowoczesne elektrolity umożliwiają nakładanie powłok plastycznych i dobrze przyczepnych, a kąpiele nie ulegają starzeniu. Nawet silny połysk nie jest okupiony ryzykiem narastających naprężeń w powłoce jak dawniej. Skoro mowa o połysku, to przekonanie, że cynk alkaliczny będzie pozbawiony atrakcyjnego połysku jest również błędne. Obecnie cynk alkaliczny może być niemal równie błyszczący jak kwaśny. Warto jednak podkreślić, że nie zawsze połysk jest celem pokrycia, a kąpiel alkaliczna pozwoli prowadzić cynkowanie w różny sposób, dostosowany do bieżących wymagań. Obniżenie zdolności produkcyjnej linii. Cynkując w tradycyjnej kąpieli kwaśnej zmuszeni jesteśmy tak konstruować zawieszkę, aby wzajemne ekranowanie się detali nie powodowało znacznego rozrzutu grubości powłoki. Tymczasem w cynku alkalicznym nie ma takiego ograniczenia, w związku z czym na zawieszce możemy zmieścić jednocześnie znacznie większą ilość detali, co zwiększy zdolności produkcyjne nawet powyżej zdolności kąpieli kwaśnej. Powyższa lista obaw uzasadnionych i nieuzasadnionych nie wyczerpuje całego zagadnienia, powinna jednak pomóc uświadomić sobie rzeczy najważniejsze i być może w największym stopniu ograniczające rozwój technologii cynkowania alkalicznego. Niezależnie, bowiem od istniejących obaw, cynk alkaliczny stale zwiększa swój udział w obróbce cynkowania galwanicznego i nie dzieje się tak bez powodu.

Barwne powłoki cynkowe

Producenci i użytkownicy powłok cynkowych są przyzwyczajeni do dwóch kolorów wykończenia, które są wynikiem zastosowanej pasywacji. Pierwszy, oparty na związkach chromu VI, jest w rzeczywistości przypadkową mieszaniną odcieni z przewagą koloru żółtego. Drugi, oparty na związkach chromu III, jest pod względem odcienia prawie bezbarwny do lekko błękitnego. Okazuje się, że dysponując odpowiednią pasywacją można paletę dostępnych kolorów zdecydowanie poszerzyć. Możliwość taka wynika wprost z właściwości jakie oferuje pasywacja III generacji Lanthane TR 175. Warstewka pasywacyjna w tym przypadku zbudowana jest w części z koloidalnej krzemionki i ma wystarczającą grubość, aby jej zabarwienie stało się widoczne i trwałe. Można powiedzieć, że od tego momentu różnorodne metaliczne kolory przestają być wyłącznie domeną anodowanego aluminium. Możemy je wytworzyć również w cynkowni i zaoferować klientom jako dekoracyjną nowość. Oczywiście każda przesada jest niepożądana. Dużo lepiej prezentują się delikatne dobarwienia podkreślające naturalny wygląd pasywacji niż nasycone kolory przypominające lakier. Jak otrzymuje się barwne powłoki cynkowe w praktyce? Pierwszym krokiem jest nałożenie odpowiedniej warstwy samego cynku. Powinien to być cynk nałożony z kąpieli alkalicznej, ponieważ powłoki otrzymywane z kąpieli alkalicznych pasywują się lepiej, a dzięki temu warstewki barwne mogą być grubsze i bardziej równomierne. Nie znaczy to jednak, że próba uzyskania barwnego efektu na cynku kwaśnym zakończy się niepowodzeniem; wynik będzie jednak gorszy. Następnym krokiem jest odpowiednia pasywacja, czyli chromianowanie w roztworze Lanthane TR 175. Ponieważ jest to proces dość wymagający, należy ściśle przestrzegać instrukcji technologicznej. Aby efekt był możliwie najlepszy, parametry pasywacji powinny być analogiczne, jak dla najwyższej odporności korozyjnej; szczególnie istotne jest intensywne i równomierne mieszanie roztworu. Kolejnym krokiem jest barwienie, czyli zanurzenie przedmiotu w roztworze odpowiednio dobranego barwnika. Parametry barwienia będą różne dla różnych barwników, ale będą również zależne od wymaganego wybarwienia. Czasem celem barwienia jest bardziej podkreślenie odcienia niż intensywna i nienaturalna barwa. Ostatnim krokiem będzie wysuszenie przedmiotu, co w przypadku pasywacji Lanthane TR 175 oznacza równoczesne uszczelnienie. Jeżeli zachodzi potrzeba podniesienia odporności korozyjnej, nie ma przeszkód, aby zastosować dodatkowe uszczelnienie organiczno-mineralne Finigard. Istnieje możliwość barwienia powłoki w jednej operacji, jednak dobranie barwnika niewywierającego wpływu ani na roztwór ani na własności ochronne pasywacji jest bardzo trudne i nie zostało jeszcze zakończone.

Usuwanie powłoki galwanicznej z zawieszek.

Firma ACE prowadzi usługi mycia elementów metalowych, które usuwają powłokę galwaniczną z metalu bez uszkadzania poszczególnych części. ACE produkuje piece pozwalające na czyszczenie różnego rodzajów elementów, dzięki precyzyjnej kontroli temperatury. Można w nich czyścić między innymi aluminium, cienkie stalowe blachy czy też stal niestopową (węglową). Duża objętość pieców zapewnia możliwość czyszczenia większej ilości elementów metalowych. Więcej informacji na stronie: (http://www.armaturecoil.com/PartsCleaning.aspx)

Utleniacze termiczne i piece przemysłowe.

Różnego rodzaju utleniacze m.in. regeneracyjny, rekuperacyjny i katalityczny zostały zaprezentowane przez firmę Epcon. Jest ona efektywna w inżynierii oraz budowaniu wszelkiego typu utleniaczy, zarówno na szczeblu centralnym, jak i międzynarodowym. Epcon posiada ponad 3tys. systemów, funkcjonujących na całym świecie. Większość z nich mieści się w Stanach Zjednoczonych, jednak wiele znajduje się w innych krajach, takich jak Chiny, Niemcy, Anglia czy Francja. Działanie utleniacza termicznego oparte jest na procesie spalania. Proces ten jest jedną z powszechnie używanych metod uwalniania się związków organicznych. Podstawową funkcją utleniaczy termicznych jest emisja rozpuszczalnika w wysokich temperaturach oraz ich uwalnianie do atmosfery. Podstawowe rodzaje utleniaczy termicznych to: * Regeneracyjne utleniacze termiczne * Rekuperacyjne utleniacze termiczne * Utleniacze katalityczne Co więcej, Epcon stał się głównym producentem pieców przemysłowych. Wiele systemów pieców przemysłowych zostało stworzonych w sposób, który spełnia najbardziej rygorystyczne wymagania. Rodzaje pieców przemysłowych, w których firma się specjalizuje to między innymi: * Piece elektryczne * Piece gazownicze * Piece z bębnami obrotowymi * Piece na podczerwień * Piece bez przeponowe Więcej informacji na stronach: (http://www.epconlp.com/thermal-oxidizers.php) (http://www.epconlp.com/industrial-ovens.php)

Hot - dip galvanizing, czyli cynkowanie ogniowe.

Galwanizacja poprzez zanurzanie w gorących temperaturach z ang. “Hot - dip galvanizing” - to proces, podczas którego wytworzona stal, stal strukturalna, odlewy lub małe części zanurzane są w kotłach lub zbiornikach wypełnionych stopionym cynkiem. Rezultat procesu stanowi powłoka stopu, która zabezpiecza stal przed korozją. Stal w prętach lub w zwojach, jest również chroniona przed korozją poprzez zanurzanie, lecz ten proces zachodzi nieco inaczej. “Hot-dip galvanizing”, pojęcie to często błędnie używane jest do opisu stali pokrytej farbą bogatą w cynk lub cynku nakładanego elektrostatycznie. Więcej informacji na stronach: ( www.galvinfo.com ) ( http://www.galvanizeit.org/aga/about-hot-dip-galvanizing/what-is-hot-dip-galvanizing/ )

Zasady postępowania z środkami trującymi w galwanizerni.

Galwanizernie wykorzystujące trucizny w procesie produkcji są zobowiązane do zabezpieczenia ich przed użyciem niezgodnym z przeznaczeniem. Pracownicy galwanizerni zatrudnieni przy przechowywaniu i stosowaniu trucizn powinni posiadać dobrą znajomość kart ich charakterystyki, zwłaszcza w zakresie zapobiegania wypadkom, udzielania pierwszej pomocy w razie zatrucia. Galwanizernia stosująca trucizny do celów produkcyjnych obowiązana jest prowadzić ewidencję posiadanych trucizn. Ewidencja trucizn może być prowadzona w formie kartoteki, książki trucizn lub zeszytu kontroli trucizn. Kartoteka taka, powinna być przesznurowana z ponumerowanymi kolejnymi stronami, parafowana przez PIS, powinna składać się z dwóch równoległych części (zapis przychodu i rozchodu trucizny), część dotycząca przychodu powinna zawierać rubryki: * kolejny numer pozycji wpisu, * datę przychodu, * ilość trucizny oraz nazwę i adres dostawcy. Część dotycząca rozchodu powinna zawierać: * kolejny numer pozycji wpisu, * datę wydania lub zużycia, * ilość trucizny, nazwisko (firma) i adres nabywcy bądź cel zużycia. Dla każdego rodzaju trucizny należny przeznaczyć oddzielną stronę w książce trucizn. Zeszyt kontroli trucizn powinien być przesznurowany, z ponumerowanymi kolejno stronami i parafowany przez kierownika zakładu. Do zeszytu kontroli trucizn należy wpisywać kolejno wszystkie przychody i rozchody trucizn. Wpis dotyczący przychodu powinien zawierać : * datę przychodu, * nazwę trucizny, jej ilość oraz oznaczenie jednostki od której truciznę otrzymano. Wpis dotyczący rozchodu powinien zawierać : * datę rozchodu, * nazwę trucizny, jej ilość i cel zużycia. Książki trucizn, zeszyty kontroli trucizn, ogólne kartoteki materiałowe w części dotyczącej trucizn oraz dokumenty dotyczące przychodu i rozchodu trucizn należy przechowywać przez okres 3 lat licząc od daty dokonania ostatniego wpisu. W razie stwierdzenia niedoboru trucizny, a także w razie stwierdzenia nadwyżki, kierownik zakładu sporządza protokół, w którym wskazuje i wyjaśnia czas, okoliczności powstania niedoboru bądź nadwyżki. Odpis protokołu kierownik zakładu obowiązany jest niezwłocznie przesłać do PIS (protokołu nie wysyła się, gdy stwierdzony niedobór nie przekracza normy ubytków naturalnych obowiązującej dla danego zakładu) Organy kontroli przestrzegania obowiązujących przepisów dotyczących trucizn mają prawo: * wstępu do pomieszczeń zakładu, * bezpłatnego pobierania prób substancji trujących * kontroli zezwolenia na nabywanie trucizn * wglądu do dokumentacji dotyczącej gospodarki substancjami trującymi, sporządzania * odpisów i notatek oraz żądania wyjaśnień w tych sprawach. Zniszczenie lub unieszkodliwienie trucizny lub przedmiotu skażonego może być przeprowadzone przez upoważnioną osobę posiadającą odpowiednie umiejętności, a w razie braku takiej osoby w sposób ustalony każdorazowo przez Państwową Inspekcję Sanitarną. Odpowiedzialność za niewłaściwą gospodarkę truciznami ; osoba, która : * bez zezwolenia lub wbrew jego warunkom produkuje, przywozi zza granicy lub stosuje w produkcji trucizny podlega karze pozbawienia wolności do 2 lat, * nie zabezpiecza posiadanej trucizny przed możliwością zawładnięcia nią do wykorzystania dla celów niedozwolonych, * skaża truciznami miejsca ich przechowywania, * będąc kierownikiem zakładu zatrudnia przy pracach z truciznami pracowników nie posiadających odpowiedniego przygotowania w tym zakresie podlega karze grzywny do 5 tys. zł grzywny.

Triumph Plus nowy produkt Heatbath Corporation

Triumph Plus to nowy trójwartościowy system powlekania cynku powłoką galwaniczną, która zapewnia nadzwyczajną ochronę zabezpieczającą przed korozją i zwiększa przyczepność metalu. Powlekanie przy użyciu Triumph Plus zaakceptowały różnego rodzaju barwniki, a cienka powłoka chromianowa jest trwała w wysokich temperaturach. Triumph Plus nie zawiera związków chromu sześciowartościowego, a obróbka cieplna zapewnia doskonałe pokrycia z podwyższonym poziomem cynku i żelaza. Stosowany w różnych operacjach Triumph Plus tworzy zadowalającą, błyszczącą błękitną pasywację. Więcej informacji na stronie: (http://www.heatbath.com/heatbath/news_details/67)

Systemy natryskowe

Firma Spraying Systems Co. zaprezentowała działanie systemu natryskowego. W sercu jakiejkolwiek aplikacji natryskowej znajduje się dysza rozpylająca. Często stanowi ona najmniejszy element w systemie natryskowym, dlatego dysza jest skonstruowana tak, aby zapewnić jak najbardziej dokładne działanie. Nawet małe uchybienie może spowodować poważne problemy jakościowe, przestój czy zwiększenie kosztów eksploatacji. Równie ważna w systemie natryskowym jest tzw. tuleja, która dostarcza płyn i/lub gaz do dyszy rozpylającej. Woda pompowana poprzez tuleję zawiera specjalną dyszę, rozprzestrzeniającą wodę w różnych kierunkach. Natrysk wstrzelony do środka cedzidła wytwarza miliony drobnym bąbelków powietrza. Wówczas, gdy bąbelki są uformowane, większa ilość powietrza jest zasysana do cedzidła jako rezultat spadku ciśnienia. Następnie proces powtarza się. Więcej informacji na stronach: (http://www.spray.com/services/services_custom_inj_workshop.asp)

Jak zbudować własną galwanizernię

Aby rozpocząć inwestycję związaną z budową i uruchomieniem galwanizerni należy poznać kolejne etapy procedur, które doprowadzą inwestora do upragnionego sfinalizowania inwestycji.  Uzyskać informację we właściwym terytorialnie urzędzie, co do przeznaczenia terenu, na którym zamierzona jest budowa galwanizerni.  Jeśli wybrany teren jest przeznaczony pod budownictwo przemysłowe to należy zamówić podkłady geodezyjne na teren (działkę), na którym powstanie galwanizernia.  Zamówić i pobrać w geodezji wypisy z rejestru gruntów na działkę przeznaczoną pod galwanizernię.  Zlecić w biurze projektowym opracowanie projektu koncepcyjno-technologicznego zamierzenia inwestycyjnego (budowa galwanizerni) lub wykonać to we własnym zakresie. Na tym etapie dobrze jest już wybrać dostawcę linii galwanicznej i uzgodnić parametry linii.  Wystąpić o ustalenie zakresu raportu środowiskowego do starostwa powiatowego.  Wystąpić o wydanie decyzji o warunkach zabudowy na w/w galwanizernię do właściwego urzędu miasta lub gminy.  Po uzyskaniu ustaleń, co do zakresu raportu środowiskowego, zlecić opracowanie raportu środowiskowego u biegłego z listy wojewody.  Mając raport środowiskowy i projekt koncepcyjno-technologiczny wystąpić o wydanie decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach do starosty powiatowego.  Posiadając decyzję o warunkach zabudowy i decyzję o środowiskowych uwarunkowaniach zlecić projekty: technologiczny budowlany, w tym projekty branżowe Mając projekty wymienione w punkcie ustatnim, zlecić opracowanie raportu o oddziaływaniu na środowisko przyjętych rozwiązań projektowych – wykonuje biegły z listy wojewody. Posiadając decyzję o warunkach zabudowy, decyzję o środowiskowych uwarunkowaniach, raport o oddziaływaniu na środowisko przyjętych rozwiązań projektowych i projekty, należy wystąpić o pozwolenie na budowę galwanizerni. Po otrzymaniu pozwolenia na budowę należy rozpocząć starania o uzyskanie pozwolenia zintegrowanego w przypadku, gdy całkowita objętość wanien procesowych w instalacji do powierzchniowej obróbki metali lub tworzyw sztucznych z zastosowaniem procesów elektrolitycznych lub chemicznych przekracza 30 m³. Jeżeli objętość wanien nie przekracza 30 m3 potrzebne będą tylko pozwolenia sektorowe na wprowadzanie do środowiska substancji. Wybudować i uruchomić galwanizernię. Wystąpić do nadzoru budowlanego o pozwolenie na użytkowanie galwanizerni. Przed wystąpieniem należy jednak zawiadomić o zamiarze użytkowania w/w galwanizerni następujące organy: Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska Państwową Inspekcję Pracy Straż Pożarną Państwową Inspekcję Sanitarną

Badania korozyjne

Cel prowadzenia badań korozyjnych Badania korozyjne, zarówno powłok ochronnych jak też samych metali, polegają na poddawaniu próbek, będących przedmiotem badań, działaniu mniej lub bardziej złożonego naturalnego lub sztucznego środowiska korozyjnego, którego składniki oddziałują chemicznie, elektrochemiczne i mechanicznie na metal, względnie powłokę ochronną. Próbki do badań stanowić mogą zarówno specjalnie przygotowane do tego celu płytki, blaszki, jak też półwyroby albo gotowe wyroby, pokryte lub nie pokryte powłokami ochronnymi. Postęp reakcji powodujących korozję i zakończenie badań określane są ustalonymi dla każdego rodzaju badań specyficznymi kryteriami. Stosowane kryteria mogą się opierać na prostej obserwacji wzrokowej, względnie na pomiarze zmian własności tworzywa lub powłoki. Badania odporności korozyjnej powłok galwanicznych mogą mieć na celu: uzyskanie danych o zachowaniu się danej powłoki ochronnej na metalu i określenie jej odporności w czasie dla ściśle określonego środowiska korozyjnego, porównanie odporności korozyjnej dwóch lub więcej powłok w określonych warunkach korozyjnych (próba porównawcza), określenie środowisk korozyjnych odpowiednich dla zastosowania danej powłoki, określenie szybkości korodowania i w wyniku tego najbardziej ekonomicznej grubości powłoki dla konkretnych zastosowań, ustalenie zależności między wynikami badań korozyjnych, prowadzonych w warunkach laboratoryjnych (próby przyspieszone) i w naturalnych warunkach atmosferycznych lub użytkowania (próby długotrwałe), zbadanie czy dana powłoka odpowiada przewidzianym dla niej warunkom odbioru (próba kontrolno-odbiorcza), kontrolę przebiegu procesu technologicznego. Klasyfikacja metod badań korozyjnych Stosowane metody badań korozyjnych próbek i wyrobów pokrytych powłokami galwanicznymi dzielą się na cztery zasadnicze grupy: badania przyspieszone - laboratoryjne, polegające na odtworzeniu w sposób sztuczny warunków występujących w praktycznym użytkowaniu próbek, lub wyrobów pokrytych powłokami, względnie badania w typowanych mediach korozyjnych prowadzone dla celów porównawczych, badania korozji atmosferycznej - badania długotrwałe, prowadzone w naturalnych atmosferach korozyjnych, badania w warunkach użytkowania, badania w warunkach magazynowania. Wytyczne ogólne dotyczące prowadzenia badań korozyjnych Wytyczne ogólne dotyczące prowadzenia badań korozyjnych obejmują: sposób przygotowywania próbek do badań: rozmiary próbek, liczba próbek tego samego rodzaju, stosowanie próbek porównawczych (kontrolnych), sposób oznakowania próbek, stan powierzchni próbek, sposób umieszczania próbek w czasie trwania badań: równomierne zetknięcie powierzchni ze środowiskiem korozyjnym, w którym prowadzone są badania, odizolowanie próbek od siebie i od innych części metalowych, jak najmniejsza powierzchnia zetknięcia próbek z uchwytem lub wieszakiem, wybór materiałów na uchwyty nie wywierającego wpływu korozyjnego na badane metale lub powłoki, sposób prowadzenia systematycznej kontroli czynników wywierających wpływ na wyniki badań: temperatury, wilgotności, rodzajów i stężenia zanieczyszczeń atmosfery substancjami agresywnymi, pH roztworu, opadów atmosferycznych, intensywności rozpylania mgły itp. Rodzaje czynników korozyjnych zależą od rodzaju badań. sposób prowadzenia obserwacji w czasie prób i po ich zakończeniu: obserwację badanych wyrobów, względnie próbek prowadzi się zarówno w czasie badań w ustalonych odstępach czasu, jak też po ich zakończeniu, do opisu zmian korozyjnych celowe jest stosowanie odpowiednich skrótów. Rodzaj stosowanych metod i kryteriów oceny zmian korozyjnych: Metody stosowane do oceny zmian korozyjnych: oględziny makro- i mikroskopowe połączone z opisem stanu powierzchni próbek, metody wagowe, obliczanie szybkości procesu korozyjnego (również na podstawie pomiarów elektrochemicznych). Najczęściej stosowane kryteria oceny zmian korozyjnych (dot. przykładowo): czas (w godzinach, dniach lub latach) do ukazania się pierwszych, np. pięciu, punktów korozji metalu podłoża o określonej średnicy lub głębokości, lub b) procentowy stopień skorodowania powierzchni lub liczba punktów lub plam korozji na określonej powierzchni próbki, po upływie ustalonego czasu badań (np. 30 dni). Przy ocenie zmian korozyjnych na próbkach pokrytych powłokami należy wyraźnie rozróżnić: korozję metalu powłoki oraz korozję metalu podłoża. Różnice w odporności korozyjnej powłok różnego rodzaju można ustalić m.in. przez określenie różnicy czasu, jaki upływa do pojawienia się pierwszych śladów korozji lub wielkość skorodowanej powierzchni po upływie określonego czasu. Podział metod badań przyspieszonych - laboratoryjnych Ogólny podział przyspieszonych laboratoryjnych metod badań korozyjnych jest następujący: badania klimatyczne, badania w kontrolowanych atmosferach, badania w mgłach roztworów, badania polegające na zanurzaniu, badania metodą Corrodkote, badania elektrochemiczne, badania korozyjne połączone z oddziaływaniem czynników mechanicznych. Badania klimatyczne Jedynymi agresywnymi czynnikami korozyjnymi w badaniach klimatycznych są zmiany temperatury i wilgotności i spowodowana nimi kondensacja pary wodnej na powierzchni badanych próbek, oraz tlen pochodzący z otaczającej atmosfery (powietrza). Badania klimatyczne w czystej wilgotnej atmosferze mogą być prowadzone: przy stałej temperaturze i wilgotności, przy okresowo zmiennej temperaturze i wilgotności. Badania w kontrolowanych atmosferach Badania w kontrolowanych atmosferach polegają na poddawaniu badanych próbek działaniu atmosfery zanieczyszczonej dodatkowo substancjami chemicznymi, przyspieszającymi procesy korozyjne. Badania te są prowadzone przy zwiększonej i stałej wilgotności oraz w podwyższonej temperaturze. Najczęściej stosowane są badania w komorze, do której wprowadzany jest dwutlenek siarki, którego stężenie wynosi 0,5% objętościowych, wilgotność względna co najmniej 95% a temperatury 37-50°C, Cykl próby składa się z 5 godzin przetrzymywania próbek w podanych warunkach oraz 19 godzin schnięcia na wolnym powietrzu, w temperaturze otoczenia. Badania w mgłach roztworów Badania w mgle solnej polegają na umieszczeniu badanych próbek w komorze (zwanej komorą solną), w której jest rozpylany roztwór soli (najczęściej chlorku sodowego z ewentualnymi dodatkami innych składników lub bez). Dokładne warunki prowadzenia badań: skład roztworu, temperatura i wilgotność w komorze, szybkość zbierania mgły, stężenie poszczególnych składników, pH rozpylanej solanki. Warunki te są znormalizowane. Rozróżnia się trzy rodzaje znormalizowanych badań w mgłach roztworów: w obojętnej mgle solnej, w kwaśnej mgle solnej, oraz metoda CASS. Badania polegające na zanurzeniu w cieczach Badania te są stosowane w wielu odmianach: badania prowadzone w temperaturze otoczenia, podwyższonej lub w cieczach wrzących, badania przy zanurzeniu ciągłym lub okresowym, badania przy zanurzeniu całkowitym lub częściowym, badania, w których stosowana ciecz może się znajdować w stosunku do badanych próbek w stanie spoczynku lub w stanie ruchu, badania, w których próbki znajdują się względem stosowanej cieczy w stanie ruchu. Do najczęściej stosowanych cieczy należą roztwory soli albo kwasów. Badania metodą CORRODKOTE Badania te znajdują szczególne zastosowanie do badań zewnętrznych części samochodowych, a szczególnie tych które są pokryte powłokami ochronno-dekoracyjnymi nikiel-chrom i miedź-nikiel-chrom. Badania te polegają na nakładaniu na badaną powierzchnię pasty, mającej za zadanie odtworzenie składników kurzu i błota ulicznego. W skład pasty wchodzi kaolin oraz trzy związki nieorganiczne, których obecność stwierdza się najczęściej w błocie ulicznym. Pastę tą, po dokładnym wymieszaniu, nakłada się równomiernie na badaną powierzchnię, z pomocą pędzla i pozostawia do wyschnięcia na okres 1 h. Następnie badane próbki umieszcza się na 20 h w komorze, w której temperatura wynosi 37-39 °C, a wilgotność względna 90-95%. W czasie przebywania w komorze na badanych powierzchniach nie może występować kondensacja wilgoci Badania elektrochemiczne Badania elektrochemiczne - polaryzacja potencjostatyczna i potencjodynamiczna, oporność polaryzacji, impedancja i admitancja - umożliwiają określenie szybkości korozji w odpowiednio dobranych roztworach elektrolitów. Badania korozji w połączeniu z oddziaływaniem czynników mechanicznych Do tej grupy badań należą próby prowadzone w różnych środowiskach korozyjnych z jednoczesnym oddziaływaniem np. naprężeń, działania ścierającego, obciążeń stałych i zmiennych itp. Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych polegają na poddawaniu badanych próbek działaniu czynników atmosferycznych, z ewentualnym występowaniem (stałych lub okresowych) zanieczyszczeń atmosfery, w warunkach terenowych (polowych) i prowadzeniu okresowej obserwacji lub stosowaniu innych kryteriów oceny. W przypadku powłok galwanicznych najczęściej stosowana jest wzrokowa ocena zmian korozyjnych. W zależności od celu badań rozróżnia się następujące rodzaje ekspozycji próbek: - na otwartej przestrzeni (pod gołym niebem) - bezpośrednie działania wszystkich czynników atmosferycznych i zanieczyszczeń atmosfery, pod zadaszeniem lub wiatą, zapewniającymi całkowitą lub częściową osłonę przed działaniem promieniowania słonecznego lub opadów atmosferycznych, w pomieszczeniach, w których badane próbki poddawane są tylko wtórnemu działaniu czynników atmosferycznych (budki żaluzjowe). W czasie badań do ekspozycji i umocowania próbek stosuje się stojaki, na których umieszcza się badane próbki bezpośrednio lub w ramach umożliwiających stosowanie większej liczby próbek. Badania w warunkach użytkowania (eksploatacyjne) Badania korozyjne w warunkach użytkowania są badaniami długotrwałymi, to jest takimi, których czas trwania odpowiada rzeczywistym warunkom eksploatacyjnym. Badania te mogą być prowadzone na całej aparaturze lub urządzeniach, ich częściach lub na specjalnie przygotowanych próbkach wykonanych z badanego metalu lub pokrytych badaną powłoką ochronną. Badania te polegają na dokonywaniu okresowych obserwacji wzrokowych stanu powierzchni części urządzeń, aparatury lub próbek. Obserwacje te powinny być wykonywane w pewnych, ustalonych uprzednio okresach czasu, lub jednorazowo po upływie określonego czasu. Badania korozyjne w warunkach magazynowania,cel prowadzenia badań korozyjnych Badania korozyjne, zarówno powłok ochronnych jak też samych metali, polegają na poddawaniu próbek, będących przedmiotem badań, działaniu mniej lub bardziej złożonego naturalnego lub sztucznego środowiska korozyjnego, którego składniki oddziałują chemicznie, elektrochemiczne i mechanicznie na metal, względnie powłokę ochronną. Próbki do badań stanowić mogą zarówno specjalnie przygotowane do tego celu płytki, blaszki, jak też półwyroby albo gotowe wyroby, pokryte lub nie pokryte powłokami ochronnymi. Postęp reakcji powodujących korozję i zakończenie badań określane są ustalonymi dla każdego rodzaju badań specyficznymi kryteriami. Stosowane kryteria mogą się opierać na prostej obserwacji wzrokowej, względnie na pomiarze zmian własności tworzywa lub powłoki. Badania odporności korozyjnej powłok galwanicznych mogą mieć na celu: uzyskanie danych o zachowaniu się danej powłoki ochronnej na metalu i określenie jej odporności w czasie dla ściśle określonego środowiska korozyjnego, porównanie odporności korozyjnej dwóch lub więcej powłok w określonych warunkach korozyjnych (próba porównawcza), określenie środowisk korozyjnych odpowiednich dla zastosowania danej powłoki, określenie szybkości korodowania i w wyniku tego najbardziej ekonomicznej grubości powłoki dla konkretnych zastosowań, ustalenie zależności między wynikami badań korozyjnych, prowadzonych w warunkach laboratoryjnych (próby przyspieszone) i w naturalnych warunkach atmosferycznych lub użytkowania (próby długotrwałe), zbadanie czy dana powłoka odpowiada przewidzianym dla niej warunkom odbioru (próba kontrolno-odbiorcza), kontrolę przebiegu procesu technologicznego. Klasyfikacja metod badań korozyjnych Stosowane metody badań korozyjnych próbek i wyrobów pokrytych powłokami galwanicznymi dzielą się na cztery zasadnicze grupy: badania przyspieszone - laboratoryjne, polegające na odtworzeniu w sposób sztuczny warunków występujących w praktycznym użytkowaniu próbek, lub wyrobów pokrytych powłokami, względnie badania w typowanych mediach korozyjnych prowadzone dla celów porównawczych, badania korozji atmosferycznej - badania długotrwałe, prowadzone w naturalnych atmosferach korozyjnych, badania w warunkach użytkowania, badania w warunkach magazynowania. Wytyczne ogólne dotyczące prowadzenia badań korozyjnych Wytyczne ogólne dotyczące prowadzenia badań korozyjnych obejmują: sposób przygotowywania próbek do badań: rozmiary próbek, liczba próbek tego samego rodzaju, stosowanie próbek porównawczych (kontrolnych), sposób oznakowania próbek, stan powierzchni próbek, sposób umieszczania próbek w czasie trwania badań: równomierne zetknięcie powierzchni ze środowiskiem korozyjnym, w którym prowadzone są badania, odizolowanie próbek od siebie i od innych części metalowych, jak najmniejsza powierzchnia zetknięcia próbek z uchwytem lub wieszakiem, wybór materiałów na uchwyty nie wywierającego wpływu korozyjnego na badane metale lub powłoki, sposób prowadzenia systematycznej kontroli czynników wywierających wpływ na wyniki badań: temperatury, wilgotności, rodzajów i stężenia zanieczyszczeń atmosfery substancjami agresywnymi, pH roztworu, opadów atmosferycznych, intensywności rozpylania mgły itp. Rodzaje czynników korozyjnych zależą od rodzaju badań. sposób prowadzenia obserwacji w czasie prób i po ich zakończeniu: obserwację badanych wyrobów, względnie próbek prowadzi się zarówno w czasie badań w ustalonych odstępach czasu, jak też po ich zakończeniu, do opisu zmian korozyjnych celowe jest stosowanie odpowiednich skrótów. Rodzaj stosowanych metod i kryteriów oceny zmian korozyjnych Metody stosowane do oceny zmian korozyjnych: oględziny makro- i mikroskopowe połączone z opisem stanu powierzchni próbek, metody wagowe, obliczanie szybkości procesu korozyjnego (również na podstawie pomiarów elektrochemicznych). Najczęściej stosowane kryteria oceny zmian korozyjnych (dot. przykładowo): czas (w godzinach, dniach lub latach) do ukazania się pierwszych, np. pięciu, punktów korozji metalu podłoża o określonej średnicy lub głębokości, lub b) procentowy stopień skorodowania powierzchni lub liczba punktów lub plam korozji na określonej powierzchni próbki, po upływie ustalonego czasu badań (np. 30 dni). Przy ocenie zmian korozyjnych na próbkach pokrytych powłokami należy wyraźnie rozróżnić: korozję metalu powłoki oraz korozję metalu podłoża. Różnice w odporności korozyjnej powłok różnego rodzaju można ustalić m.in. przez określenie różnicy czasu, jaki upływa do pojawienia się pierwszych śladów korozji lub wielkość skorodowanej powierzchni po upływie określonego czasu. Podział metod badań przyspieszonych - laboratoryjnych Ogólny podział przyspieszonych laboratoryjnych metod badań korozyjnych jest następujący: badania klimatyczne, badania w kontrolowanych atmosferach, badania w mgłach roztworów, badania polegające na zanurzaniu, badania metodą Corrodkote, badania elektrochemiczne, badania korozyjne połączone z oddziaływaniem czynników mechanicznych. Badania klimatyczne Jedynymi agresywnymi czynnikami korozyjnymi w badaniach klimatycznych są zmiany temperatury i wilgotności i spowodowana nimi kondensacja pary wodnej na powierzchni badanych próbek, oraz tlen pochodzący z otaczającej atmosfery (powietrza). Badania klimatyczne w czystej wilgotnej atmosferze mogą być prowadzone: przy stałej temperaturze i wilgotności, przy okresowo zmiennej temperaturze i wilgotności. Badania w kontrolowanych atmosferach Badania w kontrolowanych atmosferach polegają na poddawaniu badanych próbek działaniu atmosfery zanieczyszczonej dodatkowo substancjami chemicznymi, przyspieszającymi procesy korozyjne. Badania te są prowadzone przy zwiększonej i stałej wilgotności oraz w podwyższonej temperaturze. Najczęściej stosowane są badania w komorze, do której wprowadzany jest dwutlenek siarki, którego stężenie wynosi 0,5% objętościowych, wilgotność względna co najmniej 95% a temperatury 37-50°C, Cykl próby składa się z 5 godzin przetrzymywania próbek w podanych warunkach oraz 19 godzin schnięcia na wolnym powietrzu, w temperaturze otoczenia. Badania w mgłach roztworów Badania w mgle solnej polegają na umieszczeniu badanych próbek w komorze (zwanej komorą solną), w której jest rozpylany roztwór soli (najczęściej chlorku sodowego z ewentualnymi dodatkami innych składników lub bez). Dokładne warunki prowadzenia badań: skład roztworu, temperatura i wilgotność w komorze, szybkość zbierania mgły, stężenie poszczególnych składników, pH rozpylanej solanki. Warunki te są znormalizowane. Rozróżnia się trzy rodzaje znormalizowanych badań w mgłach roztworów: w obojętnej mgle solnej, w kwaśnej mgle solnej, oraz metoda CASS. Badania polegające na zanurzeniu w cieczach Badania te są stosowane w wielu odmianach: badania prowadzone w temperaturze otoczenia, podwyższonej lub w cieczach wrzących, badania przy zanurzeniu ciągłym lub okresowym, badania przy zanurzeniu całkowitym lub częściowym, badania, w których stosowana ciecz może się znajdować w stosunku do badanych próbek w stanie spoczynku lub w stanie ruchu, badania, w których próbki znajdują się względem stosowanej cieczy w stanie ruchu. Do najczęściej stosowanych cieczy należą roztwory soli albo kwasów. Badania metodą CORRODKOTE Badania te znajdują szczególne zastosowanie do badań zewnętrznych części samochodowych, a szczególnie tych które są pokryte powłokami ochronno-dekoracyjnymi nikiel-chrom i miedź-nikiel-chrom. Badania te polegają na nakładaniu na badaną powierzchnię pasty, mającej za zadanie odtworzenie składników kurzu i błota ulicznego. W skład pasty wchodzi kaolin oraz trzy związki nieorganiczne, których obecność stwierdza się najczęściej w błocie ulicznym. Pastę tą, po dokładnym wymieszaniu, nakłada się równomiernie na badaną powierzchnię, z pomocą pędzla i pozostawia do wyschnięcia na okres 1 h. Następnie badane próbki umieszcza się na 20 h w komorze, w której temperatura wynosi 37-39 °C, a wilgotność względna 90-95%. W czasie przebywania w komorze na badanych powierzchniach nie może występować kondensacja wilgoci Badania elektrochemiczne Badania elektrochemiczne - polaryzacja potencjostatyczna i potencjodynamiczna, oporność polaryzacji, impedancja i admitancja - umożliwiają określenie szybkości korozji w odpowiednio dobranych roztworach elektrolitów. Badania korozji w połączeniu z oddziaływaniem czynników mechanicznych Do tej grupy badań należą próby prowadzone w różnych środowiskach korozyjnych z jednoczesnym oddziaływaniem np. naprężeń, działania ścierającego, obciążeń stałych i zmiennych itp. Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych polegają na poddawaniu badanych próbek działaniu czynników atmosferycznych, z ewentualnym występowaniem (stałych lub okresowych) zanieczyszczeń atmosfery, w warunkach terenowych (polowych) i prowadzeniu okresowej obserwacji lub stosowaniu innych kryteriów oceny. W przypadku powłok galwanicznych najczęściej stosowana jest wzrokowa ocena zmian korozyjnych. W zależności od celu badań rozróżnia się następujące rodzaje ekspozycji próbek: - na otwartej przestrzeni (pod gołym niebem) - bezpośrednie działania wszystkich czynników atmosferycznych i zanieczyszczeń atmosfery, pod zadaszeniem lub wiatą, zapewniającymi całkowitą lub częściową osłonę przed działaniem promieniowania słonecznego lub opadów atmosferycznych, w pomieszczeniach, w których badane próbki poddawane są tylko wtórnemu działaniu czynników atmosferycznych (budki żaluzjowe). W czasie badań do ekspozycji i umocowania próbek stosuje się stojaki, na których umieszcza się badane próbki bezpośrednio lub w ramach umożliwiających stosowanie większej liczby próbek. Badania w warunkach użytkowania (eksploatacyjne) Badania korozyjne w warunkach użytkowania są badaniami długotrwałymi, to jest takimi, których czas trwania odpowiada rzeczywistym warunkom eksploatacyjnym. Badania te mogą być prowadzone na całej aparaturze lub urządzeniach, ich częściach lub na specjalnie przygotowanych próbkach wykonanych z badanego metalu lub pokrytych badaną powłoką ochronną. Badania te polegają na dokonywaniu okresowych obserwacji wzrokowych stanu powierzchni części urządzeń, aparatury lub próbek. Obserwacje te powinny być wykonywane w pewnych, ustalonych uprzednio okresach czasu, lub jednorazowo po upływie określonego czasu. Badania korozyjne w warunkach magazynowania Badania w warunkach magazynowania są pod wieloma względami zbliżone do badań w warunkach użytkowania. Badania te mogą być prowadzone zarówno w czasie składowania w dłuższym okresie czasu, jak też w warunkach magazynowania międzyoperacyjnego. Badania te mogą być prowadzone zarówno na próbkach lub wyrobach bez dodatkowych zabezpieczeń, jak też przy zastosowaniu środków ochrony czasowej (opakowania, smary) w celu ustalenia ich właściwości ochronnych. Badania w warunkach magazynowania są pod wieloma względami zbliżone do badań w warunkach użytkowania. Badania te mogą być prowadzone zarówno w czasie składowania w dłuższym okresie czasu, jak też w warunkach magazynowania międzyoperacyjnego. Badania te mogą być prowadzone zarówno na próbkach lub wyrobach bez dodatkowych zabezpieczeń, jak też przy zastosowaniu środków ochrony czasowej (opakowania, smary) w celu ustalenia ich właściwości ochronnych.

Pomiary grubości powłok

1. Pomiary nieniszczące 1.1 Wstęp Zasady działania przyrządów służących do nieniszczących pomiarów grubości powłok opierają się na wykorzystaniu różnic właściwości fizykochemicznych, np. magnetycznych, elektrycznych, przewodnictwa cieplnego lub pochłaniania promieniowania jonizującego samej powłoki oraz podłoża, na którym powłoka została nałożona. Duża różnorodność wytwarzanych dziś powłok dekoracyjnych, ochronnych i technicznych przy uwzględnieniu wielu rodzajów podłoża sprawia, że pomiar ich grubości wymaga stosowania różnych metod, a więc i różnych przyrządów. Właściwości fizyczne powłoki i podłoża decydują o wyborze typu warstwomierza do pomiaru grubości powłoki. Podstawowe metody nieniszczącego pomiaru grubości powłok są następujące: magnetyczna, elektromagnetyczna, prądów wirowych, izotopowa, termoelektryczna. Pomiary mają charakter względny (porównawczy). Niezależnie od rodzaju metody i typu warstwomierza na wstępie na przedmiocie nie pokrytym powłoką wzorcuje się początek obranego zakresu pomiarowego. Następnie przy użyciu wzorca stałego (płytki z powłoką wzorcową) lub przy użyciu odpowiedniej folii wzorcowej położonej na tym samym nie pokrytym przedmiocie, wzorcuje się koniec danego zakresu pomiarowego. Po wywzorcowaniu początku i końca obranego zakresu pomiarowego można przystąpić do pomiarów grubości powłok, ale tylko na przedmiotach o wszystkich parametrach bardzo zbliżonych do parametrów płytki z powłoką wzorcową lub przedmiotu nie pokrytego, na którym poprzednio wykonane było wzorcowanie warstwomierza. 1.2 Metoda magnetyczna Metodę magnetyczną stosuje się do pomiaru miejscowej grubości pojedynczych powłok niemagnetycznych i niklowych oraz sumarycznej grubości powłok niemagnetycznych wielowarstwowych, nałożonych na podłoże magnetyczne. Metody magnetycznej nie należy stosować do pomiarów grubości powłok niklowych w powłokach trójwarstwowych Cu-Ni-Cr oraz dwuwarstwowych Cu-Ni, gdy nieznana jest grubość podwarstwy miedzi. Zasada pomiaru w zależności od rozwiązań konstrukcyjnych warstwomierza może polegać na: pomiarze siły potrzebnej do oderwania magnesu stałego lub elektromagnesu od przedmiotu pokrytego badaną powłoką, pomiarze siły, z jaką poprzez powłokę przyciągany jest magnes stały przez magnetyczne podłoże, pomiarze zmian strumienia magnetycznego w chwili ustawienia nabiegunników warstwomierza na przedmiocie pokrytym badaną powłoką. 1.3 Metoda elektromagnetyczna Metodę elektromagnetyczną stosuje się do pomiaru miejscowej grubości wszelkich pojedynczych powłok niemagnetycznych naniesionych na podłoże magnetyczne oraz do wyznaczania sumarycznej miejscowej grubości wszelkich niemagnetycznych powłok wielowarstwowych naniesionych na podłoże magnetyczne. Metody elektromagnetycznej nie należy stosować do pomiarów grubości ani pojedynczych ani wielowarstwowych powłok żelaznych, niklowych, kobaltowych oraz powłok wykonanych ze stopów magnetycznych. Zależnie od konstrukcji warstwomierza zasada pomiaru polega na: pomiarze napięcia indukowanego w uzwojeniu wtórnym czujnika, pomiarze zmian indukcyjności czujnika. 1.4 Metoda prądów wirowych Metodę prądów wirowych stosuje się do pomiarów miejscowej grubości: powłok izolacyjnych na podłożu metalowym niemagnetycznym, np. powłok tlenkowych, selenowych, fosforanowych, lakierowych, gumowych itp. wytwarzanych na aluminium, cynku, miedzi oraz stopach tych metali, powłok metalowych niemagnetycznych na podłożu niemetalowym, np. miedzianych, srebrnych na tworzywach sztucznych, ceramice, szkle, niemagnetycznych powłok metalowych na niemagnetycznym podłożu metalowym, np. cyny na miedzi, złota na mosiądzu. To ostatnie zastosowanie metody prądów wirowych jest ograniczone tzw. kryterium rozróżnialności, związanym z przewodnością magnetyczną i opornością elektryczną powłoki i podłoża. 1.5 Metoda radiometryczna (β-odbiciowa) Metodę radiometryczną stosuje się do pomiaru średniej lub miejscowej grubości powłok wykonanych z materiałów o znanym składzie chemicznym. Warunkiem koniecznym stosowania metody β-odbiciowej jest spełnienie trzech warunków: grubość podłoża musi być większa od warstwy nasycenia dla danego izotopu i materiału, grubość powłoki dla danego izotopu i rodzaju materiału musi być mniejsza od warstwy nasycenia, minimalna różnica w liczbach atomowych Z podłoża i powłoki musi wynosić co najmniej 5. Grubość warstwy nasycenia dla powszechnie stosowanych metali podłoża jest rzędu 30 - 80 µm, zaś tworzyw sztucznych i ceramiki 40 - 250 µm. Pomiar grubości powłok metodą β-odbiciową opiera się na wykorzystaniu różnic intensywności odbijania promieni β przez różne materiały. 1.6 Metoda termoelektryczna Metodę termoelektryczną stosuje się do pomiaru miejscowej grubości niklowych powłok galwanicznych, nakładanych na stal, stal z podwarstwą miedzi, na miedź, mosiądz oraz na stopy Zn-Al. Wskazania zależne są od składu kąpieli i dlatego przyrząd musi być skalowany na wzorcach pokrytych powłoką niklową, nałożoną z takiej samej kąpieli jak powłoka na badanych przedmiotach. Zasada pomiaru polega na wykorzystaniu zjawiska powstawania termoogniwa pomiędzy niklem a metalem podłoża lub niklem a metalem podwarstwy. Tablica 1. Zalecane nieniszczące metody pomiaru grubości powłok dla poszczególnych kombinacji powłok i podłoży Podłoże Magnetyczne Stale węglowe, żeliwo, kowar Niemagnetyczne metaliczne aluminium i stopy Al miedź i stopy miedzi cynk i stopy cynku Niemagnetyczne niemetaliczne ceramika tw. sztuczne Oznaczenia: 1 - metoda magnetyczna 2 - metoda elektromagnetyczna 3 - metoda prądów wirowych 4 - metoda radiometryczna 5 - metoda termoelektryczna ^x - zastosowanie ograniczone 2. Pomiary niszczące 2.1 Wstęp Z uwagi na sposób prowadzenia badań metody niszczące pomiaru grubości powłok można podzielić na następujące grupy: Metody mechaniczne mikroskopowa, profilometryczna. Metody chemiczne całkowitego rozpuszczania, kroplowa, strumieniowa. Metoda elektrochemiczna (kulometryczna). 2.2 Metoda mikroskopowa Metoda polega na pomiarze mikroskopowym grubości powłoki uwidocznionej na szlifie metalograficznym, prostopadłym do powierzchni badanej próbki. Obserwacja powierzchni przekroju powłoki umożliwia wyznaczenie grubości miejscowej oraz jednocześnie sprawdzenie równomierności powłoki. Metodę mikroskopową można stosować do pomiarów grubości powłok grubszych od 2 µm, na powierzchniach zarówno płaskich jak i profilowanych. Metodą tą można mierzyć grubość powłok metalowych, tlenkowych, ceramicznych i lakierowych nałożonych na podłoże metalowe. Metoda mikroskopowa została uznana za metodę rozjemczą w badaniach grubości powłok. 2.3 Metoda profilometryczna Pomiar grubości powłok metodą profilometryczną polega na wyznaczeniu na profilografie różnicy wysokości dwóch poziomów profilogramu, odpowiadających powierzchni podłoża i powłoki. Aby uzyskać różnicę poziomów należy usunąć powłokę z części powierzchni bez naruszenia podłoża. Metodę tę stosuje się do pomiaru grubości powłok w zakresie od 0,1 µm do 40 µm. Metoda profilometryczna nadaje się specjalnie do pomiaru bardzo małych grubości. Można ją stosować tylko w przypadku powierzchni o małej chropowatości Ra poniżej 0,05 µm. Ponadto wymagana jest płaskorównoległość próbek. Metody profilometrycznej nie można stosować bezpośrednio do powłok miękkich np. ze stopu Sn-Pb. W takich przypadkach należy powierzchnię badanej próbki (po częściowym usunięciu powłoki) napylić próżniowo innym metalem twardszym np. chromem. 2.4 Metoda całkowitego rozpuszczania Metoda wagowa (całkowitego rozpuszczania) polega na rozpuszczeniu chemicznym lub elektrochemicznym powłok bez naruszenia metalu podłoża. Z różnicy ciężarów próbki przed rozpoczęciem rozpuszczania powłoki i po jej całkowitym usunięciu, znając ciężar właściwy powłoki i jej powierzchnię, oblicza się jej grubość. Metody tej nie można stosować do badania grubości powłok stopowych. W przypadku powłok pasywowanych należy przed przystąpieniem do badania usunąć warstwę chromianową. 2.5 Metoda kroplowa Metoda kroplowa polega na rozpuszczaniu powłoki roztworem nanoszonym po jednej kropli na to samo miejsce z każdorazowym pozostawieniem kropli na ten sam okres czasu, a następnie zdejmowaniu jej przez ścieranie kawałkiem waty lub ligniny. Czas pozostawania kropli na powierzchni badanej mierzy się sekundomierzem. Czynność tę powtarza się aż do odsłonięcia metalu podłoża. Metodę kroplową stosuje się do badania miejscowej grubości pojedynczych oraz wielowarstwowych powłok galwanicznych na powierzchniach płaskich i profilowanych, jeżeli promień krzywizny umożliwia utrzymanie się kropli. Do powłok o grubości powyżej 20 µm nie zaleca się stosowania metody kroplowej ze względu na zbyt długi czas pomiaru. 2.6 Metoda strumieniowa Metoda strumieniowa polega na chemicznym rozpuszczaniu powłoki strumieniem roztworu o odpowiednio dobranym składzie i obliczeniu grubości miejscowej powłoki na podstawie łącznego czasu działania strumienia. Metoda wymaga prostej aparatury, składającej się z rozdzielacza połączonego z rurką szklaną zawierającą wewnątrz kapilarę, przez którą wypływa roztwór. Metodę strumieniową stosuje się do badania miejscowej grubości pojedynczych oraz wielowarstwowych powłok galwanicznych z wyłączeniem chromowych. 2.7 Metoda kulometryczna Metoda kulometryczna polega na anodowym rozpuszczaniu powłoki na ściśle określonej powierzchni. Metoda oparta jest na prawach Faradaya, zgodnie z którymi: ilość substancji rozłożonej elektrochemicznie pod działaniem prądu jest wprost proporcjonalna do ładunku elektrycznego, jaki przepłynął przez elektrolit, ilości różnych substancji wydzielonych przez jednakowy ładunek są proporcjonalne do ich równoważników chemicznych. W praktyce oznaczanie grubości powłoki metodą kulometryczną sprowadza się do zastosowania warstwomierza kulometrycznego wyposażonego w elektrodę cieczową. Metodą kulometryczną można mierzyć miejscową grubość większości powłok galwanicznych pojedynczych i wielowarstwowych na powierzchniach płaskich i profilowanych, o ile promień krzywizny pozwala na szczelne przystawienie uszczelki naczyńka elektrolitycznego. Powłoki pasywowane można badać po uprzednim usunięciu warstwy pasywnej.

Międzynarodowe normy jakości

Normy są nieodłącznym narzędziem kształtowania jakości w technologiach galwanotechniki. Nowa ustawa o normalizacji, która weszła w życie od 1 stycznia 1994 roku, wprowadziła zasadnicze zmiany w podejściu do problemów normalizacji, tak w sensie użytkowania norm, jak i prac normalizacyjnych. Zmniejszyła się rola państwa, jako systemu wprowadzania i nadzoru stosowania norm, punkt ciężkości przeniósł się na układ zamawiający - wykonawca, którzy umawiają się co do rodzaju stosowanych norm. Zlikwidowano branżowy układ ośrodków normalizacyjnych i powstały Normalizacyjne Komisje Problemowe, które prowadzą niezbędne prace normalizacyjne. Szeroko rozumiane problemy galwanotechniki wchodzą w zakres Normalizacyjnej Komisji Problemowej nr 106 ds. Korozji i Ochrony przed Korozją Materiałów Metalowych (przew. prof. dr T.Biestek, sekretariat umiejscowiony w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie). Zadaniem Komisji jest nie tylko opracowanie nowych norm, ale również dostosowanie dotychczasowego systemu do wymagań normalizacji EN/ISO, w związku z biegnącym procesem przyjmowania Polski do Wspólnoty Europejskiej. Tak przekształcone normy posiadają już międzynarodowe oznaczenia typu PN-ISO lub PN-EN-ISO. Równoległym nurtem, od początku lat 90-tych, przedmiotem zainteresowań jednostek prowadzących technologie galwanotechniczne sa normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości, znane pod hasłem “ISO-9000”. Prace z tego zakresu koordynowane są przez Polskie Centrum Badań i Certyfikacji. Polskie normy z obszaru galwanotechniki Normy z zakresu galwanotechniki i dziedzin pokrewnych (np. przygotowanie powierzchni pod powłoki, natryskiwanie cieplne) można podzielić na dwie główne grupy; normy dotyczące materiałów do wytwarzania powłok (sole, roztwory, anody) oraz normy dotyczące wytwarzanych powłok oraz metod ich badań. W poniższym zestawieniu przedstawiamy normy PN i BN w kolejności ich powstawania wraz z danymi dotyczącymi stanu ich aktualizacji. Dla ważniejszych norm podane są numery odpowiednich norm ISO. Normy, które są aktualnie w stadium opracowania zmian przez Komisję nr 106 lub PKN, oznaczono symbolem “>PN…” lub “w opr.”. Materiały, kąpiele PN-73/H-92909 Srebro-Anody PN-73/H-92910 Miedź Anody PN-85/H-92912 Cynk-Anody PN-70/H-92913 Kadm-Anody PN-82/H-92914 Nikiel-Anody PN-73/H-92915 Mosiądz-Anody BN-75/6068-01 Sole dla celów galwanotechnicznych - Cyjanek miedziawy (PN…) BN-66/6068-02 Sole dla celów galwanotechn. - Cyjanek potasowy galwanotechn. (PN…) BN-66/6068-03 Sole dla celów galwanotechn. - Węglan sodowy galwanotechniczny BN-66/6068-04 Sole dla celów galwanotechn. - Cyjanek srebra galwanotechniczny (PN…) BN-75/6068-05 Sole dla celów galwanotechn. - Siarczan miedziowy (PN…) BN-75/6068-06 Sole dla celów galwanotechn. - Cyjanek sodowy (PN…) BN-75/6068-07 Sole dla celów galwanotechn. - Cyjanek kadmowy (PN…) BN-75/6068-08 Kwas fosforowy dla celów galwanotechn. BN-67/6068-09 Sole dla celów galwanotechn. - Siarczan strontowy BN-67/6068-10 Sole dla celów galwanotechn. - Fluorokrzemian potasowy BN-76/6068-11 Bezwodnik kwasu chromowego dla celów galwanotechn. (PN…) BN-69/8527-02 Elektrolit do złocenia żelazocyjankowy BN-69/8527-03 Elektrolit do trawienia (odzłacania) Powłoki, metody ich badań PN-72/H-01015 Ochrona przed korozją - Galwanotechnika . Nazwy i określenia ISO 2080/1981 Elektrolityczne osadzanie metali i procesy pokrewne - Słownictwo- Wydanie trójjęzyczne ISO 2079/1981 Obróbka powierzchniowa i powłoki metalowe - Ogólna klasyfikacja terminów PN-69/H-04609 Korozja metali - Terminologia ISO 8044/1989 Korozja metali i stopów - Słownictwo PN-78/H-04608 Badanie korozji metali - Skala odporności na korozję PN-67/H-04633 Badania powłok galwanicznych - Ocena wyników badań korozyjnych PN-78/H-04610 Badanie korozji metali - Ocena skorodowanych próbek metali i stopów po badaniach PN-76/H-04601 Korozja metali. Badania laboratoryjne odporności w cieczach i roztworach w temperaturze pokojowej PN-76/H-04602 Korozja metali. Badania laboratoryjne odporności w cieczach i roztworach w temperaturze podwyższonej PN-76/H-04603 Korozja metali. Badania laboratoryjne w obojętnej mgle solnej PN-76/H-04604 Korozja metali. Badania laboratoryjne w warunkach okresowo zmiennych PN-87/H-04605 Ochrona przed korozją - Określenie grubości powłok metodami niszczącymi PN-76/H-04606 Ark.00. Aluminium i stopy aluminium. - Metody badań własności anodowych powłok tlenkowych (90-Ark.01.–, Badanie grubości (90-Ark.02.–, Badanie stopnia uszczelnienia (76-Ark.03.–, Badanie odporności korozyjnej (76-Ark.04.–, Badanie odporności powłok barwionych na działanie światła (76-Ark.05.–, Badanie odporności na ścieranie (76-Ark.06.–, Badanie połysku PN-79/H-04607 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki metalowe. Określanie przyczepności metodami jakościowymi PN-79/H-04613 Ochrona przed korozją - Powłoki chromowe mikroporowate Cr mp - Określenie mikroporowatości PN-80/H-04614 Ochrona przed korozją - Określenie mikrotwardości powłok metalowych PN-84/H-04615 Korozja metali - Badanie laboratoryjne metodą tioacetamidową (metoda TAA) PN-76/H-04621 Korozja metali - Badania polowe w wodach śródlądowych PN-86/H-04623 Ochrona przed korozją - Pomiar grubości powłok metalowych i konwersyjnych metodami nieniszczącymi PN-76/H-04624 Korozja metali - Badanie laboratoryjne przyśpieszone w kwaśnej mgle solnej PN-76/H-04625 Korozja metali - Badania polowe w glebie bez wpływu prądów błądzących PN-87/H-04626 Korozja metali - Badania korozji stykowej w naturalnych warunkach atmosferycznych PN-88/H-04627 Korozja metali - Badanie w naturalnych warunkach środowiska morskiego PN-74/H-04629 Metalowe powłoki elektrolityczne - Badanie plastyczności umownej PN-66/H-04630 Badanie korozji metali - Próby laboratoryjne odporności na działanie korozji międzykrystalicznej PN-63/H-04631 Badanie korozji metali - Laboratoryjne badania żaroodporności stali na powietrzu PN-77/H-04634 Korozja metali - Badanie laboratoryjne w mgle solnej z dodatkiem kwasu octowego i chlorku miedziowego (metoda CASS) PN-77/H-04635 Badania odporności korozyjnej powłok galwanicznych - Próba laboratoryjna powłok niklowych metodą Corrodkote PN-85/H-04636 Korozja metali - Badania laboratoryjne przyśpieszone w atmosferze dwutlenku siarki z kondensacją wilgoci PN-72/H-04637 Ochrona przed korozją- Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych PN-72/H-04638 Ochrona przed korozją- Badania korozyjne w warunkach magazynowania PN-85/H-04640 Korozja metali - Badania korozyjne laboratoryjne przyśpieszone - Wytyczne ogólne PN-68/H-04650 Klasyfikacja klimatów - Rodzaje wykonania wyrobów technicznych PN-71/H-04651 Ochrona przed korozją- Klasyfikacja i określenie agresywności korozyjnej środowisk PN-73/H-04652 Ochrona przed korozją - Powłoki metalowe i konwersyjne. Podział i oznaczenia PN-79/H-04683 Ochrona przed korozją - Natryskiwanie cieplne - Nazwy i określenia PN-82/H-97005 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki cynkowe PN-83/H-97006 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki niklowe, nikiel-chrom i miedź-nikiel-chrom na stali PN-74/H-97007 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki ołowiane na stali PN-82/H-97008 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki kadmowe PN-83/H-97009 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki niklowe i niklowo-chromowe na miedzi i stopach miedzi PN-81/H-97010 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki srebrne PN-74/H-97011 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki cynowe na stali, miedzi i stopach miedzi PN-78/H-97012 Elektrolityczne powłoki srebrne techniczne PN-83/H-97013 Ochrona przed korozją - Konwersyjne powłoki chromianowe na aluminium PN-81/H-97016 Ochrona przed korozją - Powłoki fosforanowe PN-83/H-97017 Ochrona przed korozją - Elektrolityczne powłoki miedziowo-niklowe i miedziowo-niklowo-chromowe na stopach cynku PN-82/H-97018 Ochrona przed korozją - Konwersyjne powłoki chromianowe na cynku i kadmie PN-82/H-97019 Chemiczne powłoki niklowe - techniczne PN-80/H-97023 Ochrona przed korozją - Anodowe powłoki tlenkowe na aluminium PN-84/H-97030 Ochrona przed korozją - Powłoki elektrolityczne i konwersyjne dla wyrobów użytkowanych w warunkach klimatu tropikalnego PN-74/E-04500 Osprzęt sieci elektroenergetycznych - Powłoki ochronne zanurzeniowe chromianowane BN-74/1071-04 Mikroklimat kopalniany - Oznaczanie szybkości korozji i klasyfikacja agresywności korozyjnej względem stali węglowej zwykłej jakości (PN…) BN-64/1076-01 Żaroodporne dyfuzyjne powłoki aluminiowe na stali, staliwie i żeliwie otrzymywane przy zastosowaniu metalizacji natryskowej - Warunki wykonania i odbioru BN-89/1076-02 Ochrona przed korozją - Powłoki metalizacyjne cynkowe i aluminiowe na konstrukcjach stalowych , staliwnych i żeliwnych - Wymagania i badania > PN-H-04684 BN-75/1076-03 Natryskiwane powłoki metalowe, cermetalowe i ceramiczne BN-83/1078-01 Ochrona przed korozją - Zanurzeniowe powłoki aluminiowe - metody badań BN-70/3002-05 Powłoki galwaniczne i konwersyjne dla części maszyn przeznaczonych do pracy w zakładach włókien sztucznych.-Wymagania i badania BN-86/3508-04 Tabor kolejowy- Powłoki metalowe i konwersyjne - Wymagania, badania i wytyczne doboru BN-83/3602-01 Powłoki metalowe i konwersyjne na wyrobach przemysłu motoryzacyjnego - Wymagania i badania BN-84/3702-02 Elektrolityczne powłoki metalowe w okrętownictwie BN-80/3702-03 Powłoki cynkowe zanurzeniowe na wyrobach dla okrętownictwa BN-87/3702-06 Wytyczne zabezpieczenia okrętowych połączeń konstrukcyjnych przed korozją kontaktową BN-75/5220-02 Armatura przemysłowa - Ochrona przed korozją - Wymagania ogólne i ocena wykonania BN-66/5903-01 Narzędzia lekarskie i weterynaryjne - Powłoki ochronne metalowe na narzędziach stalowych -Wspólne wymagania i badania techniczne BN-88/8510- 05 Wyroby galanteryjne - Powłoki galwaniczne- Ogólne wymagania i badania BN-62/1073-01 Powłoki galwaniczne na wyrobach galanteryjnych PN-EN-ISO 582 Natryskiwanie cieplne. Określenie przyczepności metodą odrywania PN-EN-ISO 8501-1 Przygotowanie powierzchni stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów PN-EN-ISO 22063 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne. Natryskiwanie cieplne. Cynk, aluminium i ich stopy. PN-EN-ISO 2064/1991 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne - Definicje i określenia dotyczące pomiarów grubości (w opr.) PN-EN-ISO 3892/1980 Powłoki konwersyjne na materiałach metalowych - Oznaczanie masy jednostkowej powłoki. Metody wagowe (w opr.) PN-EN-ISO 1463/1982 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne. Pomiar grubości. Metoda mikroskopowa (w opr.) PN-EN-ISO 2177/1985 Powłoki metalowe. Pomiar grubości. Metoda kulometryczna, polegająca na anodowym rozpuszczaniu (w opr.) PN-EN-ISO 2178/1982 Niemagnetyczne powłoki metalowe na podłożu magnetycznym. Pomiar grubości powłoki. Metoda magnetyczna. (w opr.) PN-EN-ISO 2360/1982 Nieprzewodzące powłoki na niemagnetycznym metalu podłoża. Pomiar grubości. Metoda prądów wirowych (w opr.) PN-EN-ISO 2361/1982 Elektrolityczne powłoki niklowe na podłożu magnetycznym i niemagnetycznym. Pomiar grubości powłok. Metoda magnetyczna (w opr.) Normy serii ISO 9000 oraz ISO 14000 Są to wzmiankowane już normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości, coraz szerzej wprowadzane w kraju i praktycznie niezbędne przy planowaniu eksportu wyrobów do krajów Wspólnoty Europejskiej, USA, Japonii. Normy ISO 14000 dotyczą dodatkowo normalizacji wymagań ochrony środowiska. Poniżej przedstawiamy spis podstawowych norm z tej dziedziny, opracowanych w kraju lub przez ISO. Pr PN-ISO 8402 Zarządzanie jakością i zapewnienie jakości. Terminologia Pr PN-ISO 9000-1 Normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości. Wytyczne wyboru i stosowania. Pr PN-ISO 9000-2 Normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości. Ogólne wytyczne stosowania ISO 9001, ISO 9002, ISO 9003 (projekt do ankiety adresowanej). PN-ISO 9000-3:1994 Normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości. Wytyczne do stosowania normy ISO 9001 podczas opracowywania, dostarczania i obsługiwania oprogramowania. PN-ISO 9000-4:1996 Normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości. Przewodnik dotyczący zarządzania programem niezawodności. PN-ISO 9001:1996 Systemy jakości. Model zapewnienia jakości w projektowaniu, pracach rozwojowych, produkcji, instalowaniu, serwisie. PN-ISO 9002:1996 Systemy jakości. Model zapewnienia jakości w produkcji, instalowaniu i serwisie. PN-ISO 9003:1996 Systemy jakości. Model zapewnienia jakości w kontroli i badaniach końcowych. PN-ISO 9004-1:1996 Zarządzanie jakością i elementy systemu jakości. Wytyczne. PN-ISO 9004-2:1994 Zarządzanie jakością i elementy systemu jakości. Wytyczne dotyczące usług. PN-ISO 9004-3:1996 Zarządzanie jakością i elementy systemu jakości. Wytyczne dotyczące materiałów wytwarzanych w procesach ciągłych. PN-ISO 9004-4 + AC1:1996 Zarządzanie jakością i elementy systemu jakości. Wytyczne dotyczące doskonalenia jakości. Rozszerzenia systemu ISO 9000 ISO 10011-1 Internal Quality System Auditing ISO 10011-2 Qualification Criteria for Quality Auditor ISO 10011-3 Management of an Audit Program on Auditing ISO 10012:1992 (Pt.1,2) Quality assurance requirements for measuring equipment (Wymagania zapewnienia jakości wyposażenia pomiarowego). Seria ISO 14000 - Normalizacja systemu ochrony środowiska ISO 14001 Environmental Management Systems - Specification with Guidance for Use ISO 14004 Environmental Management Systems - General Guidelines on Principles, Systems and Supporting Techniques. ISO 14010 Guidelines for Environmental Auditing - General Principles. ISO 14011 Guidelines for Environmental Auditing - Audit Procedures - Auditing of Environmental Management Systems. ISO 14012 Guidelines for Environmental Auditing - Qualification Criteria for Environmental Auditors. ISO 14020-21 Environmental Labelling (projekty)

Barwienie miedzi i jej stopów

1. Wstęp Barwienie miedzi oraz jej stopów należy do starych technik dekorowania i uszlachetniania tego metalu. Ma ono za zadanie nadanie przedmiotom nowym starego „antycznego” wyglądu. Wprawdzie naturalna patyna posiada charakterystyczny zielony kolor to obecnie często przedmiotom użytkowym nadaje się zabarwienie od jasno-brązowego do głębokiej czerni. Naturalna patyna powstaje w wyniku korozyjnego oddziaływania składników atmosfery z metalem. Jest to proces złożony, niejednorodny i długotrwały. Warstewki patyny naturalnej to mieszanina zasadowych siarczanów, chlorków i węglanów miedzi o różnym stopniu uwodnienia. Najbardziej pożądanym składnikiem naturalnej patyny jest zasadowy węglan miedziowy pełniący funkcję ochronną przed dalszą korozją. We współczesnej atmosferze wzrasta zawartość kwaśnych związków siarki i azotu, co powoduje zwiększenie zawartości zasadowych siarczanów, których obecność nie stanowi zabezpieczenia przed korozją. Współczesne naturalne warstewki patyny są spękane, nierównomierne, występują głębokie wżery w metalu. Stąd też istnieje zapotrzebowanie na tworzenie warstewek patyny w sposób kontrolowany. Zagadnieniu barwienia stopów miedzi poświęconych jest wiele prac monograficznych. Jednakże mimo bogatej literatury brak jest rozwiązań uniwersalnych. W artykule tym przedstawię najczęściej stosowane metody barwienia sprawdzone w praktyce. 2. Sztuczne warstewki wytwarzane na stopach miedzi Warstewki na miedzi i jej stopach tworzone w sposób sztuczny można uzyskać w następujący sposób: chemicznie elektrochemicznie termicznie inne (np. barwienie w wysokiej temperaturze w obecności takich gazów jak tlen lub tlenki azotu) 3. Przygotowanie powierzchni przeznaczonej do barwienia W przypadku przedmiotów przeznaczonych do barwienia pokrytych elektrolityczną miedzią lub mosiądzem wystarcza aktywacja w czasie 1-5 minut w 5-10 %-owym roztworze kwasu siarkowego. wodorotlenek sodowy 5 g węglan sodowy 30 g fosforan trójsodowy 30 g woda do objętości 1 l temperatura 70 – 80 °C gęstość prądu 3 – 6 A/dm² czas 2 – 5 min Jeżeli brak jest odpowiednich urządzeń można zastosować odtłuszczanie chemiczne w kąpieli o składzie: wodorotlenek sodowy 13g węglan sodowy 25 g fosforan trójsodowy 13 g metakrzemian sodowy 13g woda do objętości 1 l temperatura 70 – 80 °C czas 5 – 10 min Następnie po zakończeniu procesu odtłuszczania i opłukania przedmiotu należy zdjąć warstewkę tlenkową poprzez zanurzenie w 5-10 %-owym kwasie siarkowym na okres 5-10 minut. W procesie odtłuszczania należy unikać stosowania środków powierzchniowo-czynnych (detergentów). Środki tego typu zachowują się często jak inhibitory korozji i po ich zastosowaniu przedmioty wykonane z miedzi staja się pasywne i trudno ulegają procesowi barwienia. 4. Barwienie metodą chemiczną Klasyczną kąpielą często wykorzystywaną w warunkach technicznych dającą dobre rezultaty jest roztwór: Receptura 1 zasadowy węglan miedziowy woda amoniakalna (d= 0,88 g/cm³) temperatura czas Całość należy wymieszać do rozpuszczenia zasadowego węglanu miedziowego. Ze względu na silnie drażniący zapach amoniaku należy stosować dobrze działający wyciąg. W zależności od składu stopu miedzi uzyskuje się następujące zabarwienia warstewek Cu [%] Zn [%] Inne metale [%] Czas [min] zabarwienie 58 40 2% Pb 1 błękitno-czarne 60 40 - 1,75 błękitno-czarne 65 35 - 2 błękitno-czarne 72 28 - 3,75 brunatne 90 10 - 5 jasno brunatne 94 - 6% Sn długo żółte 100 - - b. długo brak zabarwienia Dość często wykorzystywana jest mieszanina o składzie: Receptura 2 tiosiarczan sodowy octan ołowiawy woda temperatura czas Na miedzi i jej stopach stosując tę recepturę uzyskuje się zabarwienie błękitne. Istnieje szereg modyfikacji tego przepisu. Jednym z nich jest: Receptura 3 tiosiarczan sodowy octan ołowiawy kwas cytrynowy woda temperatura W zależności od czasu uzyskuje się na mosiądzu następujące zabarwienie warstewek Czas [min] 20 30 45 60 95 140 215 240 Kolor czerwień błękit zieleń złoty zielony zielonożółty zielonobrunatny czarny Problemem występującym w tej metodzie jest uzyskanie równomiernego zabarwienia na dużych powierzchniach oraz zatrzymanie procesu barwienia na pożądanym kolorze. Zabarwienie zielone na miedzi zbliżone do naturalnej patyny można uzyskać stosując następującą recepturę: Receptura 4 azotan miedziowy chlorek amonowy kwas arsenowy kwas solny octan miedziowy węglan miedziowy woda temperatura czas Mankamentem tej metody barwienia jest występowanie w recepturze silnie trującego kwasu arsenowego. Większe przedmioty, trudne do zanurzenia w kąpieli można barwić poprzez pastę o składzie: Receptura 5 siarczek potasowy chlorek amonowy węglan wapniowy dwutlenek krzemu alkohol poliwinylowy W zależności od czasu kontaktu uzyskuje się zabarwienie od jasno brunatnego do głębokiej czerni. Stalowo-szare zabarwienie można uzyskać na stopach miedzi w następującym roztworze: Receptura 6 chlorek tellurawy kwas solny stężony woda temperatura czas Brunatne zabarwienie na mosiądzu występuje w kąpieli o składzie: Receptura 7 chloran sodowy azotan amonowy azotan miedziowy woda temperatura czas Podobne zabarwienie można uzyskać stosując roztwór: Receptura 8 tioantymonian sodowy siarczek potasowy woda temperatura czas Czarne zabarwienie można osiągnąć stosując kąpiel oparta o nadsiarczany: Receptura 9 nadsiarczan potasowy wodorotlenek sodowy woda temperatura czas Wadą preparatów do chemicznego barwienia jest zmiana ich składu w trakcie trwania procesu. Konsekwencją tego faktu jest słaba powtarzalność odcienia w procesach barwienia przemysłowego. Wady tej pozbawione są kąpiele do barwienia elektrochemicznego. 5. Barwienie metodą elektrochemiczną Czarne dobrze przyczepne warstewki można uzyskać na drodze elektrochemicznej w kąpieli o składzie: Receptura 10 wodorotlenek sodowy molibdenian sodowy woda temperatura gęstość prądu czas Wytworzona powłoka jest stosunkowo cienka, jednakże trudno ścieralna. Zielone zabarwienie zbliżone do „antycznej” patyny na miedzi można uzyskać stosując kąpiel o składzie: Receptura 11 siarczan magnezowy wodorotlenek magnezowy bromian potasowy woda temperatura gęstość prądu czas Do elektrochemicznych metod barwienia miedzi i jej stopów można zaliczyć także nakładanie cienkich warstewek czarnego niklu oraz czarnego chromu. Receptura 12 siarczan niklu siarczan cynku rodanek sodu siarczan sodu woda pH kąpieli temperatura gęstość prądu Nakładanie czarnego chromu można przeprowadzić w kąpieli o składzie: Receptura 13 kwas chromowy kwas fluorokrzemowy woda gęstość prądu szybkość osadzania czarnego chromu Warstewki wytworzone metodą elektrochemiczną charakteryzują się dobrą powtarzalnością odcienia oraz wysoką odpornością na ścieranie pod warunkiem, że są przestrzegane ściśle parametry technologiczne. Szczególnie istotny jest równomierny rozkład pola elektrycznego oraz gęstości prądu na powierzchni barwionego przedmiotu. Metoda polecana jest dla dużych, stosunkowo prostych elementów. W przypadku drobnych elementów o skomplikowanym kształcie mogą wystąpić nierównomierności zabarwienia trudne do usunięcia. 6. Termiczne metody barwienia Jedna z metod termicznego barwienia miedzi polega na zanurzeniu suchego przedmiotu w stopione mieszaninie składającej się z: Receptura 14 azotan potasowy azotyn sodowy temperatura czas Metodą tą uzyskuje się warstewkę koloru czerwonego o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych i dużej odporności chemicznej. Wytworzenie tego typu warstewki należy przeprowadzić bardzo ostrożnie z uwagi na silnie utleniające i parzące własności mieszaniny. Bezpieczniejsze w wykonaniu jest receptura dająca warstewki koloru czarnego i składająca się z: Receptura 15 tiomocznik azotan amonowy chlorek amonowy kwaśny siarczan sodowy rokafenol karboksymetyloceluloza woda Barwiony przedmiot zanurza się na kilka sekund w roztworze, a następnie suszy się w temperaturze 20 – 30 °C i wygrzewa w temperaturze 170 °C w czasie 10 godzin.

Barwienie mosiądzu

1. Naturalne barwne warstwy na powierzchni miedzi i mosiądzu Mosiądz jest stopem miedzi z cynkiem. Zawartość cynku w stopie może wynosić od 5 do 25%. W warunkach naturalnych na powierzchni mosiądzu tworzą się barwne warstwy produktów korozji miedzi i cynku zwane patynami. Skład i barwa warstewek powierzchniowych zależy od wielu czynników takich jak: skład stopu, stan powierzchni, skład atmosfery, warunki klimatyczne, okres działania czynników korozyjnych i usytuowanie obiektu. Szczególne znaczenie spośród wymienionych warunków ma skład atmosfery. Obecność w powietrzu związków siarki, tlenków azotu, chlorków, pH opadów oraz wilgotność powietrza wpływa na powstawanie związków o różnym składzie, warstw nawzajem się przenikających i przetwarzających w czasie. Tablica 1 Niektóre związki chemiczne wchodzące w skład patyny Związek chemiczny 2CuCO3.Cu(OH)2 CuSO4.2Cu(OH)2 CuCl2.3Cu(OH)2 rombowy CuCl2.3Cu(OH)2 trójskośny CuCl2.2H2O CuSO4.3Cu(OH)2 Cu9S5 CuS CuO2 CuCO3.Cu(OH)2 CuO Cu2S Patyna powstająca w ciągu wieloletniego działania czynników atmosferycznych składa się z co najmniej trzech warstw: przypowierzchniowej metalu zawierająca głównie tlenek miedziawy - kupryt, pośrednia zawierająca tlenek miedziowy - tenoryt, zewnętrza zawierająca różne związki w zależności od parametrów atmosfery. Jak wykazują badania wieloletnich patyn skład warstwy zewnętrznej jest odzwierciedleniem czynników działających na powierzchnię metalu. Obok minerałów zawierających siarczany mogą występować chlorki, węglany lub azotany najbardziej trwałe w określonych warunkach. Różnorodność związków i ich przenikanie się należy przypisać zmianom składu powietrza atmosferycznego szczególnie szybkim i nieraz nieprzewidywalnym, związanym z rozwojem przemysłu, wytwarzającym lokalne mikroklimaty. Ważnym elementem śledzenia zmian składu warstw naturalnych korozyjnych i korozyjności środowiska są stacje monitorowania korozji posiadające wieloletnie dane odnośnie składu atmosfery jak i zachowania się metali w danych warunkach. 2. Technologia wytwarzania barwnych warstw dekoracyjnych i ochronnych 2.1. Podział i właściwości Barwne warstwy wytwarzane na powierzchni mosiądzów w warunkach przemysłowych mogą mieć charakter dekoracyjny, ochronny lub dekoracyjno ochronny. O rodzaju warstwy decydują warunki użytkowania wyrobów poddawanych obróbce, ich charakter i przeznaczenia. Warstwy dekoracyjne zazwyczaj są porowate i nieszczelne. Zaliczyć do nich można zielone powłoki zasadowych chlorków lub węglanów miedzi trwałych w warunkach wolnych od zanieczyszczeń zawartych w powietrzu atmosferycznym. Typowo dekoracyjne są również czarne i brunatne warstwy złożone z siarczków miedzi. Warstwy dekoracyjno-ochronne charakteryzują się dobrą przyczepnością do metalu i szczelnością. Właściwości takie posiadają przede wszystkim powłoki tlenkowe, które ponadto charakteryzują się wysoką twardością i odpornością na ścieranie. Barwne warstwy wszystkich wymienionych typów można nakładać trzema metodami: chemiczną, elektrochemiczną i w stopionych solach. 2.2. Technologia wytwarzania barwnych warstw Operacja wytwarzania barwnych warstw na metalu jest jednym z elementów procesu technologicznego, którego poszczególne etapy mają wpływ na efekt końcowy. Ramowy proces technologiczny składa się następujących etapów: przygotowanie powierzchni, płukanie, nakładanie barwnej warstwy, płukanie, utrwalanie warstwy. Przygotowanie powierzchni Sposób przygotowania powierzchni zależy od jej stanu wyjściowego i od efektu jaki chcemy osiągnąć. W przypadku powierzchni pokrytej produktami korozji lub zgorzeliną, podczas gdy chcemy uzyskać powłokę gładką i błyszczącą, wyroby należy poddać następującym alternatywnym A lub B operacjom przygotowawczym: Obróbka mechaniczna: szlifowanie, polerowanie odtłuszczanie, płukanie lub odtłuszczanie, obróbka luźnymi kształtkami, płukanie. obróbka chemiczna: odtłuszczanie, płukanie, trawienie, płukanie polerowanie chemiczne, płukanie. W przypadku nieskorodowanych i gładkich powierzchni wyrobów sposób postępowania jest mniej skomplikowany i składa się z następujących operacji: odtłuszczanie, płukanie, polerowanie chemiczne ( w zależności od wymaganego efektu końcowego), płukanie. Odtłuszczanie prowadzi się zazwyczaj w roztworach alkalicznych lub słabo alkalicznych metodą chemiczną lub elektrochemiczną. Parametry procesu zależą od rodzaju preparatu przy czym wskazane jest stosowanie roztworów słabo alkalicznych nie powodujących rozpuszczania powierzchni i jej przebarwienia. Możliwe jest również stosowanie preparatów opartych na rozpuszczalnikach organicznych. Płukanie jest ważną operacją w ciągu technologicznym; po każdej obróbce przygotowawczej i po barwieniu wyroby powinny być co najmniej dwukrotnie płukane co zapewnia wymagany efekt barwienia. Polerowanie chemiczne można prowadzić w kąpielach na bazie kwasu siarkowego o składzie: kwas siarkowy 20 g/l woda utleniona (33%) 400ml/l stabilizator 40g/l temperatura 35-45°C czas 2-3 min. W efekcie polerowania mechanicznego luźnymi kształtkami zazwyczaj otrzymuje się powierzchnię o mniejszym połysku niż metodą chemiczną. Wybór metody zależy od rodzaju wyrobów i wielkości produkcji. 3. Wytwarzanie barwnych warstw metodą chemiczną Warstwy koloru brązowego Tlenkowe warstwy koloru brązowego mają właściwości dekoracyjne i ochronne. Najszersze zastosowanie ma kąpiel o składzie: wodorotlenek sodu, NaOH 25-75g/l nadsiarczan potasu, K2S2O8 2-10 g/l temperatura kąpieli 40-60°C czas operacji 10-15min. Stosunek zawartości obu składników kąpieli oraz jej temperatura mają wpływ na barwę warstwy. Przy takim samym składzie kąpieli, z podwyższeniem temperatury otrzymuje się ciemniejsza barwę. Również w wyniku zwiększenie stężenia składników powstaje w temperaturze 60°C warstwa ciemniejsza od brunatnej do czarnej w kąpieli o składzie: wodorotlenek sodu, NaOH 50g/l nadsiarczan potasu, K2S2O8 6-8g/l lub wodorotlenek sodu, NaOH 75g/l nadsiarczan potasu, K2S2O8 4-8g/l Siarczkowe warstwy koloru brązowego wytwarza się z kąpielach o składzie: Kąpiel 1 wielosiarczek sodu, Na2Sx wodorotlenek sodu, NaOH temperatura czas obróbki Kąpiel 2 siarczan miedziowy, CuSO4.5H2O kwas siarkowy, H2SO4 temperatura czas obróbki zanurzając kilkakrotnie wyroby na przemian z międzyoperacyjnym płukaniem w wodzie. Warstwy koloru czarnego Siarczkowe warstwy koloru czarnego wytwarza się z kąpieli o składzie: wielosiarczek amonowy, (NH4)2Sx 2-5 g/l wodorotlenek sodu, NaOH 0,6 g/l temperatura procesu 20-30°C czas barwienia 15-20 sek. Przed barwieniem wyroby poddaje się aktywacji w roztworze ok.5% kwasu siarkowego. zasadowy węglan miedziowy, CuCO3.Cu(OH)2 200g/l amoniak ( 25%) 800g/l temperatura 20-30°C czas 2-3 min. Czynność zanurzania i starannego płukania należy powtarzać kilkakrotnie. Warstwy koloru szarego Szare warstwy na mosiądzu otrzymać można stosując kąpiel o składzie: tlenek arsenawy, As2O3 18-19 g/l chlorek żelazowy, FeCl3.6H2O 20g/l kwas solny ( 35%), HCl 1l temperatura 20-25°C czas zanurzania 10 sek. Operacje zanurzania powtarzać należy wielokrotnie stosując szczotkowanie po każdym międzyoperacyjnym płukaniu wyrobów. Warstwy koloru niebieskiego Powłoki koloru niebieskiego uzyskuje się z roztworu o składzie: tiosiarczan sodowy, Na2S2O3 50-75g/l octan ołowiawy, Pb(CH3COO) 25 g/l temperatura 60-100°C czas 30-60 min. W zależności od czasu trwania procesu i temperatury otrzymuje się zabarwienie od złotego przez czewono-fioletowe do błękitnego. Po dodaniu do kąpieli kwaśnego winianu potasowego lub kwasu cytrynowego w temperaturze ok.20oC w czasie 5-10 min. uzyskać można warstwy koloru niebiesko-zielonego. Warstwy koloru zielonego Warstwy azotanowe Najbardziej rozpowszechnionym sposobem otrzymywania warstw koloru zielonego jest zwilżanie wyrobu stężonym roztworem azotanu miedziowego. Po każdym zwilżeniu przedmiot należy pozostawić do wyschnięcia po czym operację powtarzać kilkakrotnie do uzyskania właściwego efektu. Bardziej trwałą powłokę uzyskuje się stosując międzyoperacyjne zwilżanie wodą utlenioną 33% do otrzymania pożądanej barwy powierzchni. Metodą zanurzeniową barwne zielone warstwy można utworzyć z kąpieli o składzie: azotan miedziowy, Cu(NO3)2..3H2O 20g/l siarczan cynkowy, ZnSO4..H2O 30g/l chlorek rtęciowy, HgCl2 30g/l lub azotan miedziowy, Cu(NO3)2..3H2O 100g/l chlorek amonowy, NH4Cl 100 g/l amoniak (ok. 40%), NH3400 ml/l kwas octowy (ok. 6%) 400 ml/l temperatura otoczenia Przedmioty zanurza się do kąpieli a następnie pozostawia do wyschnięcia bez płukania. Chlorkowe warstwy koloru zielonego uzyskuje się z roztworu o składzie: chlorek amonowy 250g/l węglan amonowy 250g/l lub chlorek amonowy, NH4Cl 20 g/l octan miedziowy, (CH3COO)2Cu 20 g/l kwas octowy lodowaty, Ch3COOH 20 ml/l Wyroby należy pokrywać roztworem i pozostawiać do wyschnięcia, przecierać miękką szczotką i nakładać następną warstwę. W celu polepszenia przyczepności do podłoża jako pierwsza operację można zastosować traktowanie wodą utlenioną 33%. Warstwy siarczanowe Metoda zanurzeniową siarczanowe warstwy koloru zielonego formuje się z roztworu o składzie: siarczan miedziowy, CuSO4.5H2O 80 g/l chlorek amonowy, NH4Cl 20 g/l lub siarczan miedziowy, CuSO4.5H2O 3 g/l chlorek sodowy, NaCl 3 g/l amoniak, NH3 50 ml/l Patynowanie można przeprowadzać również stosując roztwór siarczanu amonowego o stężeniu 50-100g/l. Roztwór przygotowuje się zanurzając w nim w temperaturze około 15°C arkusz blachy miedzianej do momentu, gdy pH kąpieli osiągnie wartość 5,5-5,7 a na ściankach zacznie krystalizować zasadowy siarczan miedziowy. Patynowanie przeprowadza się w temperaturze około 25°C, po czym wyrób poddaje się działaniu powietrza o wilgotności co najmniej 85% w czasie 10-20 minut. Proces powtarza się wielokrotnie. 4. Wytwarzanie barwnych warstw metodą elektrochemiczną Uwagi ogólne Barwienie powierzchni mosiądzu metodą elektrochemiczną stosuje się w znacznie mniejszym zakresie nią metodą chemiczną. Barwne warstwy można wytwarzać zarówno w procesie anodowym jak i katodowym przy czym należy ściśle przestrzegać parametrów technologicznych : składu kąpieli, temperatury i gęstości prądu. Ważnym parametrem jest rozkład gęstości prądu na powierzchni elementów i odległość przedmiotu od elektrod co decyduje o równomierności barwy. Barwienie elektrolityczne ma uzasadnienie ekonomiczne przy barwieniu wyrobów o prostych kształtach ( np. blach) przy masowej produkcji. Warstwy koloru czarnego Warstwy koloru czarnego uzyskuje się w roztworze wodorotlenku sodowego. Jakość powłoki, kolor i grubość zależy od stężenia wodorotlenku sodu, temperatury i gęstości prądu. Przy stężeniu NaOH 150 - 250 g/l w temperaturze 60°C przy anodowej gęstości prądu 1-2 A/dm² uzyskuje się kolor czarny, przy gęstości 4-6 A/dm² - szare, a przy gęstości powyżej 15 A/dm² bardzo cienkie prawie niewidoczne. W temperaturze 100°C dobre powłoki wytworzyć można przy gęstości prądu 6-8 A/dm² w czasie 10-15 minut. Warstwy czarne bardzo dobrej jakości uzyskuje się z roztworów zawierających oprócz wodorotlenku sodowego molibdenian sodowy lub amonowy. Skład kąpieli jest następujący: wodorotlenek sodowy, NaOH 150 g/l molibdenian sodowy lub amonowy, Na2MoO4 1,2 g/l temperatura 80-95°C anodowa gęstość prądu 1,5 A/dm² czas 3-5 min. Warstwy koloru zielonego Warstwy koloru zielonego otrzymywać można z kąpieli siarczanowych o składzie: siarczan magnezowy, MgSO4 100 g/l wodorotlenek magnezowy, Mg(OH)2 20 g/l bromek potasowy, KBr 20 g/l temperatura 95°C anodowa gęstość prądu 4,5 A/dm² czas 15 minut Warstwy patyny w kolorze żywej zieleni uzyskuje się z kąpieli o składzie: kwaśny węglan sodowy, NaHCO4 45-75 g/l temperatura 25°C anodowa gęstość prądu 8-9 A/dm² czas 15 minut Utrwalanie barwnych warstw Barwne warstwy ma powierzchni mosiądzów mogą ulegać uszkodzeniu podczas użytkowaniu wyrobów lub utracić swoje walory w wyniku działania czynników atmosferycznych. Warstwy te można chronić różnymi metodami, których wybór zależy od: rodzaju wyrobu, sposobu ekspozycji lub użytkowania, rodzaju warstwy, założonego czasu trwałości. Do wyboru jest kilka metod: nakładanie warstwy olejowej, woskowanie, lakierowanie. Impregnowanie nieschnącymi olejami stosuje się do dużych obiektów budowlanych lub pomników. Są one mało trwałe ale łatwe do nakładania i usuwania przy renowacji warstwy dekoracyjnej. Woskowanie stosuje się powszechnie do zabezpieczania zarówno dużych obiektów np. pomników jak i eksponatów muzealnych. Zaletą tej metody jest możliwość uzyskania pięknego połysku o różnej intensywności w zależności od użytego wosku. Lakierowanie stosuje się zazwyczaj do ochrony warstw naniesionych na przedmioty użytkowe w produkcji seryjnej np. okucia meblowe, galanteria budowlana. Stosuje się różne rodzaje lakierów w zależności od wymaganej trwałości zabezpieczenia i jakości wykonania. Najlepsze do tego celu są to lakiery akrylowe i poliuretanowe nie żółknące i schnące w temperaturze otoczenia. Bardziej trwałe są powłoki nakładane z lakierów schnących w temperaturze podwyższonej alkidowych lub epoksydowych. Lakiery można nakładać różnymi sposobami : pędzlem, metodą natryskową, zanurzeniową, elektroforetyczną i napylania farb proszkowych elektrostatycznie lub fluidyzacyjnie zależnie od rozwinięcia powierzchni wyrobów, wielkości produkcji i rodzaju materiału lakierowego.

Metalizowanie tworzyw sztucznych

Ogólna charakteryzacja technologii Tworzywa sztuczne stanowią, obok tworzyw metalicznych i ceramicznych, trzecią z najważniejszych grup materiałów, niezbędnych we współczesnym przemyśle. Błyskawiczny rozwój zastosowań tworzyw sztucznych w XX wieku wynika z wielu ich zalet, takich, jak łatwość kształtowania wyrobów, względna odporność na działanie czynników chemicznych czy niska gęstość. Ale tworzywa chemiczne mają też jako materiał konstrukcyjny i wady. Do nich należą m.in. brak odporności na działanie podwyższonej temperatury, mała stabilność strukturalna, niezbyt wysoka wytrzymałość mechaniczna. Wymienione poprzednio, a także i inne wady, można wyeliminować lub ograniczyć właśnie przez stosowanie metalizacji tworzyw sztucznych (częściowo również przez tworzywa kompozytowe). Zalety metalizowanych tworzyw sztucznych można rozpatrywać w kilku obszarach, istotnych dla zastosowań: zalety użytkowe w porównaniu do samych tworzyw wyższe parametry mechaniczne (szczególnie twardość, odporność na ścieranie), które można, w pewnym stopniu, kształtować “na życzenie”, przez nałożenie odpowiednich powłok metalicznych większa odporność na działanie ciepła oraz zmniejszenie zmian wymiarów wyrobów pod działaniem temperatury i innych czynników większa odporność na działanie światła, atmosfery, czynników chemicznych, mniejsza sorpcja wilgoci i spowolnienie naturalnego procesu starzenia większe walory dekoracyjne, wysokie przewodnictwo powierzchniowe (można lutować) i brak ładunków elektrostatycznych zalety użytkowe w porównaniu do samych metali lżejsze i tańsze wyroby (szczególnie w porównaniu do metali nieżelaznych) prostsza technologia i łatwiejsze wykonanie, szczególnie dla złożonych kształtów oraz dla uzyskania wyższej gładkości powierzchni lepsza odporność na korozję i trwałe odkształcenia mniejsze średnie przewodnictwo cieplne, elektryczne, dźwięku Wymienione zalety zdecydowały o szybkim wzroście zastosowań metalizacji w licznych gałęziach przemysłu, aczkolwiek zwyżki cen surowców petrochemicznych, w połowie lat 70-tych i dalszych, przyhamowały wyraźnie stopień wzrostu. Metalizowane tworzywa sztuczne znajdują zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, okrętowym, elektronice i telekomunikacji, przemyśle elementów wyposażenia i sprzętu domowego oraz szeregu innych. Należy tu wymienić elementy ozdobne (lecz nie tylko) wyposażenia samochodów, samolotów, statków, sprzętu radiowo-telewizyjnego, mebli i armatury sanitarnej, elementów oświetlenia, sprzętu kuchennego, zabawek. W elektronice i elektrotechnice są to metalizowane obudowy aparatów, złącza i kable, anteny, kondensatory, przepusty, falowody, ekrany oraz ogromna grupa różnego rodzaju obwodów drukowanych. Osobne zagadnienie to aplikacja metod metalizacji tworzyw sztucznych w galwanoplastyce, w tym szczególnie do wyrobu ozdób i biżuterii. Tworzywa sztuczne poddawane metalizacji można umownie podzielić na trzy grupy, zależnie od zakresu maksymalnej temperatury ich pracy: Temperatura pracy do ok. 90°C - ABS (kopolimer akrylonitrylu, polibutadienu i polistyrenu), polistyren, polietylen, polipropylen, poliamidy, polichlorek winylu Temperatura pracy 100-140°C - poliwęglany, poliimidy, poliacetale, poliestry, niektóre poliamidy twarde Temperatura pracy powyżej 140°C - polisulfidy, polieteroimidy, polisulfony, polimery ciekłokrystaliczne, fluoro-polimery (np. Teflon), termoutwardzalne żywice epoksydowe. Większość metalizowanych tworzyw to tworzywa termoplastyczne, w ujęciu ilościowym ponad 90% masy metalizowanych wyrobów to wyroby z ABS. Jeżeli będziemy rozważali wartość wyrobów, to istotna jest również pozycja tworzyw stosowanych do produkcji obwodów drukowanych (żywice epoksydowe, poliimidy, fluoro-polimery i in.). Ten kierunek metalizacji nie będzie jednak szczegółowo omawiany w poniższym opracowaniu. Stosowane w praktyce przemysłowej technologie metalizacji cechuje znaczne zróżnicowanie. Można jednak przyjąć, jako podstawę do dalszego opisu, następujący schemat technologiczny: Termiczno-mechaniczny proces wykonania wyrobu z tworzywa (wypraska, folia, płytka) ⇓ Oczyszczanie i trawienie powierzchni wyrobu ⇓ Aktywacja katalityczna ⇓ Metalizacja chemiczna ⇓ Metalizacja elektrochemiczna Każdy z wymienionych etapów procesu może się składać z kilku procesów i operacji jednostkowych, niezbędnym ogniwem technologii jest płukanie międzyoperacyjne wodą. Procesy oczyszczania i trawienia Wyrób do metalizacji, uzyskany w procesie wytłaczania (lub innym) musi zostać oczyszczony w celu uzyskania jednorodnej chemicznie powierzchni, a następnie poddany trawieniu dla zapewnienia pożądanej adhezji metalu do tworzywa. Proces lub operacja oczyszczania nie są konieczne, jeżeli kształtowanie wyrobu, jego magazynowanie i transport prowadzone były w warunkach zapewniających czystość chemiczną powierzchni. Oczyszczanie powierzchni polega na usunięciu mechaniczno-chemicznym ewentualnych resztek środków smarujących oraz odtłuszczeniu, czyli usunięciu warstewek powierzchniowych tłuszczów wraz z zaokludowanymi cząstkami pyłu, kurzu. Odtłuszczanie nie jest konieczne, jeżeli dalszy proces trawienia tworzywa odbywa się z zastosowaniem stężonych roztworów utleniaczy w podwyższonej temperaturze. Odtłuszczanie wyrobów z tworzyw można wykonywać z użyciem rozpuszczalników organicznych lub wodnych roztworów alkalicznych z dodatkiem detergentów. Rozpuszczalnik musi być dobrany do rodzaju tworzywa tak, aby nie następowało rozpuszczanie polimeru. Dla poszczególnych tworzyw można m.in. stosować: ABS, polistyren - metanol, etanol, nafta Poliolefiny (PE,PP) - aceton, ksylen, chlorek metylenu Poliwęglany - metanol, trójchloroetylen (tri) Poliamidy - benzyna, tri Polichlorek winylu - metanol, etanol, aceton Poliestry, polimery fluorowane - aceton Niekiedy proces odtłuszczania w rozpuszczalnikach jest połączony z procesem spęczniania powierzchni tworzywa, co przyśpiesza potem właściwe trawienie. W tym wypadku dobiera się rozpuszczalnik aktywny w stosunku do polimeru; dla ABS mogą to być chlorowane węglowodory, benzen, toluen, dioksan. Odtłuszczanie tworzyw w roztworach wodnych prowadzi się z zastosowaniem łagodnych środków zmydlających. Można tu wymienić roztwór zawierający 20 g/l fosforanu trójsodowego, 20 g/l węglanu sodu oraz 5-10 ml/l środka powierzchniowo-czynnego typu Rokafenol. Proces odtłuszczania prowadzi się w temperaturze 50-60°C w czasie 10-15 minut. Trawienie tworzyw sztucznych Celem trawienia jest wytworzenie na powierzchni polimeru struktury porowatej z szeregiem jamek czy kawern, najlepiej zwężonych przy wyjściu na powierzchnię materiału. W ten sposób uzyskuje się warunki “zakotwiczenia” warstwy metalicznej na powierzchni tworzywa poprzez szereg ziaren metalicznych osadzonych początkowo w powstałych zagłębieniach. Jest to tzw. mechaniczny model zjawisk adhezji na granicy metal - tworzywo. Przez lata dyskutowano na możliwością chemicznego wiązania metalu przez tworzywo sztuczne. Proces chemicznego wiązania z pewnością występuje, ale jego ilościowy wymiar jest niewspółmierny z możliwościami wiązania mechanicznego. Większe możliwości wiązania chemicznego występują dla tworzyw zawierających duże ilości grup polarnych - heterozwiązków organicznych z tlenem, azotem, siarką. Takie grupy polarne (karbonylowe, hydroksylowe czy sulfonowe) powstają także w procesie trawienia - przy umiejętnym zastosowaniu roztworów czy środków trawiących, prowadzi to niewątpliwie do zwiększenia adhezji metalu do tworzywa. Podstawowy roztwór do trawienia ABS, a także licznych innych tworzyw, to roztwór oparty na mieszaninie trójtlenku chromu (CrO3) i kwasu siarkowego o różnym stężeniu. Wprowadza się też różne modyfikatory roztworu, jak np. kwas fosforowy, który zmniejsza szybkość trawienia, co zapobiega szkodliwemu zjawisku “przetrawienia”. Przetrawienie polega na przejściu od struktury kawern (butelkowej) do nieregularnej struktury kraterowej, przy której brak jest mechanicznego wiązania metalu w jamkach potrawiennych tworzywa (również sama warstwa porowata jest już mało wytrzymała pod względem mechanicznym). Lepszą zwilżalność powierzchni tworzywa przez roztwór uzyskuje się przez dodatek zwilżaczy. Silnie utleniające właściwości roztworów trójtlenku chromu powodują, że przydatne są tu związki szczególnie odporne chemicznie. Do takich należą nowoczesne fluorowane związki powierzchniowo-czynne. Chemizm procesu trawienia opiera się na utleniającym działaniu trójtlenku chromu, wzmaganym przez środowisko kwasu siarkowego. W tych warunkach końcowe odcinki łańcuchów polimerowych są stopniowo utleniane z powstaniem grup karboksylowych -COOH, a następnie z wydzieleniem dwutlenku węgla. Dla tworzyw z wiązaniem eterowym czy estrowym ważne jest też hydrolizujące działanie kwasu. W przypadku ABS utlenieniu ulegają najpierw ziarna polibutadienu, kwas siarkowy ma niestety działanie destrukcyjne i na pozostałe składniki kopolimeru. Stąd zalecana jest doświadczalna optymalizacja zawartości CrO3 i H2SO4 dla danego gatunku tworzywa. Często stosuje się roztwory zawierające 20-30% CrO3 i 20-40% H2SO4.Typowe roztwory do trawienia ABS są przedstawione w tabeli 1. Tabela 1. Przykłady roztworów i warunków trawienia ABS (stężenia g/l) Parametry trawienia CrO3 K2Cr2O7 H2SO4 H3PO4 H2O Temp. [°C] Czas [min] Podczas trawienia poliolefin i innych tworzyw obserwuje się szybsze trawienie fazy amorficznej, aniżeli krystalicznej. W przypadku tworzywa trudno ulegającego trawieniu możliwe jest wprowadzenie proszku drugiej fazy, łatwiej ulegającej trawieniu (np. CaCO3 w PCV). Dla trawienia poliolefin, poliacetali, PCV i innych trudno-trawiących się tworzyw stosuje się nasycone roztwory CrO3 o różnej zawartości kwasu siarkowego (rozpuszczalność CrO3 maleje ze wzrostem stężenia H2SO4). Do danego rodzaju roztworu musi być dobrana temperatura trawienia, zwykle zawiera się w granicach 60-80°C. Podobnie, doświadczalnie dobiera się optymalny czas trawienia (lecz nie dłuższy, niż pół godziny). Pozostałości związków Cr(VI) na wytrawionych detalach są bardzo niepożądane, tak z punktu widzenia obróbki ścieków z procesu, jak i możliwego zatruwania katalizatora do chemicznej metalizacji. Stąd po trawieniu stosuje się płuczki odzyskowe oraz dodatkowo proces neutralizacji chemicznej. W roztworze do neutralizacji chemicznej stosuje się związki redukujące Cr(VI) do Cr(III), którego związki są już znacznie mniej toksyczne. Jako przykłady roztworów neutralizujących można przytoczyć 5% roztwór kwaśnego siarczynu sodu lub 2% roztwór siarczanu żelaza(II). Netralizację prowadzi się w temperaturze pokojowej przez 2-3 krotne zanurzenie detalu do roztworu na czas 1-5 minut. Stosowane są również roztwory innych utleniaczy, próby te są coraz częstsze ze względu na silną toksyczność związków chromu(VI). Kwas azotowy trawi dobrze liczne tworzywa, wadą jest wydzielanie się tlenków azotu. Silnymi właściwościami trawiącymi cechują się roztwory kwaśne i alkaliczne nadmanganianu, znajdujące coraz szersze zastosowanie. Roztwory alkaliczne 5-10% KMnO4 są już w większości stosowane do trawienia żywicy epoksydowej w technologii płytek drukowanych. Szereg tworzyw dobrze się trawi również w roztworach alkaliów (wodne lub alkoholowe o zawartości od 10 do 50% NaOH, KOH). Należą do nich tworzywa poliestrowe, poliwęglany, poliimidy. Odrębny problem stanowi trawienie fluoropolimerów (również chlorowanych). W praktyce stosuje się np. działanie roztworem metalicznego sodu w tetrahydrofuranie, z dodatkiem naftalenu, jako czynnika stabilizującego. Wreszcie należy tu wymienić nowoczesne, nieroztworowe techniki trawienia. Na pierwszym miejscu będzie to trawienie gazowym SO3, polegające na wytworzeniu polarnych grup sulfonowych na powierzchni tworzywa, które zapewniają dobrą adhezję metalu. Można na tej drodze przygotowywać powierzchnię kopolimerów styrenu, poliwęglanów, poliolefin, a także żywic epoksydowych. Inne techniki, wymagające już znacznie większych nakładów inwestycyjnych, to zastosowanie ozonu oraz plazmy. Są one stosowane głównie w technologiach elektroniki. Procesy aktywacji katalitycznej Technologie metalizacji tworzyw sztucznych najczęściej stosowane w praktyce opierają się na sekwencji procesowej aktywacja katalityczna - metalizacja chemiczna - metalizacja elektrochemiczna. Proces aktywacji katalitycznej jest tu niezbędnym warunkiem chemicznego osadzenia cienkiej, przewodzącej podwarstwy metalu, która następnie jest pogrubiana elektrochemicznie. Katalizatorami metalizacji chemicznej są metale grup miedziowców, żelazowców i platynowców układu okresowego pierwiastków. W praktyce jedynie pallad oraz, w ograniczonym stopniu, miedź, srebro i złoto spełniają warunki dobrej inicjacji procesu metalizacji chemicznej. Przemysłowe, firmowe katalizatory do metalizacji chemicznej oparte są na związkach palladu. Najbardziej znany katalizator to katalizator (aktywator) palladowo-cynowy, powstający w wyniku reakcji soli Pd(II) i Sn(II). Powstanie katalizatora opisuje formalnie reakcja: Pd(II) + Sn(II) → Pd(0) + Sn(IV) Aktywacja dwustopniowa Jest to przestarzały obecnie (w skali przemysłowej) sposób aktywacji, polegający na kolejnym zanurzaniu metalizowanego przedmiotu do roztworu soli palladu i cyny. Najczęściej stosuje się najtańsze sole - PdCl2 i SnCl2. Zwykle sekwencja procesów jest następująca: sensybilizacja w SnCl2 (temperatura pokojowa, 5-15 min) płukanie wodą (demineralizowaną, destylowaną, 5-15 min) aktywacja w PdCl2 (temperatura pokojowa, 1-5 min) płukanie wodą (2-5 min) metalizacja chemiczna Roztwór do sensybilizacji zawiera 10-100 g SnCl2 * 2H2O z dodatkiem 10-100 ml/l stężonego (36%) kwasu solnego. Roztwór do aktywacji zawiera 0.1-1g/l PdCl2 z dodatkiem 1-5 ml/l kwasu solnego. W procesie sensybilizacji na powierzchni materiału adsorbują się związki cyny i tworzą koloidalną warstewkę hydroksyzwiązków po następnej operacji płukania wodą. W warstwie tej sorbuje się Pd(II) i ulega redukcji z wytworzeniem zarodków katalitycznych metalicznego palladu. Aktywacja dwustopniowa jest nadal z powodzeniem stosowana w warunkach laboratoryjnych badań procesów metalizacji chemicznej, jak również jest tańsza w eksploatacji w produkcji, dla doraźnej metalizacji (roztwory SnCl2 i PdCl2 są łatwiejsze do sporządzenia i bardziej trwałe przy przechowywaniu). Aktywacja jednostopniowa W skali przemysłowej stosowana jest prawie wyłącznie aktywacja jednostopniowa. Wykorzystuje się w niej mieszane roztwory związków Pd(II) i Sn(II). Przy zmieszaniu roztworu PdCl2 z dużym nadmiarem roztworu SnCl2 w środowisku kwaśnym powstają koloidalne roztwory związków Pd i Sn na różnym stopniu utlenienia, w tym częściowo Pd(0). Mikroziarna Pd (klastery) są tu stabilizowane i zabezpieczone przed agregacją i wytrąceniem przez chlorki i hydroksyzwiązki cyny. W odróżnieniu od roztworów do aktywacji dwustopniowej, preparatyka tych roztworów jest złożona i stanowi często element “know-how”, sprzedawane są gotowe preparaty firmowe w postaci koncentratów. Tabela 2 podaje przykładowe dane o stosowanych katalizatorach. Tabela 2 Roztwory i warunki aktywacji jednostopniowej Parametry trawienia PdCl2 [g/l] SnCl2 2H2O [g/l] HCl [ml] KCl [g/l] Temp. [°C] Czas [min] Również sekwencja procesów etapu aktywacji jest nieco zmieniona: preaktywacja (zwykle roztwór HCl lub chlorków) aktywacja (zanurzenie 0.5-5 min w roztworze aktywatora) poaktywacja (zanurzenie 0.5-2 min w roztworze poaktywatora) płukanie wodą metalizacja chemiczna Proces poaktywacji (akceleracji, preredukcji) polega na usunięciu ochronnej warstewki związków cyny z cząstek koloidalnych z rdzeniem palladowym. Następnie na aktywowanej powierzchni następuje agregacja subziaren palladu do postaci zarodków katalitycznych, inicjujących metalizację chemiczną. Do usuwania związków cyny z koloidowej osłonki ochronnej używa się roztwory kwasów i zasad (NaOH, HCl i in.) lub substancji kompleksujących cynę, jak np. fluorki, organiczne hydroksykwasy. Można np. polecić stosowanie roztworu 20-40 g/l NaOH w temperaturze pokojowej w czasie 3-10 min. W praktyce każdy firmowy aktywator posiada odpowiednio dobrany handlowy preparat do poaktywacji. Procesy metalizacji chemicznej i elektrochemicznej Sekwencja procesów metalizacji chemicznej i elektrochemicznej zależy od rodzaju i zastosowań wyrobów z metalizowanych tworzyw sztucznych. Przykładowo dla motoryzacji stosowany był układ wielowarstwowy w kolejności 20-25 μm Cu, 10-15 μm Ni, 0.2-05 μm Cr, natomiast dla elementów sprzętu domowego - tylko 10-15 μm Ni i 0.2-0.3 μm Cr. Jeszcze inne, bardziej różnorodne wymagania stawia elektronika, i tak dla ekranów przeciwzakłóceniowych dostateczne jest osadzenie 3 μm Cu i 1 μm Ni. Metalizacja chemiczna Procesy o znaczeniu przemysłowym to chemiczne miedziowanie i niklowanie. Wzmiankowane niekiedy w poradnikach srebrzenie jest znacznie bardziej kosztowne i mniej bezpieczne ze względu na wybuchowe właściwości związków powstających z amoniakalnych roztworów srebrzenia (szczególnie po wyschnięciu). Warstwy metaliczne powstałe w tych procesach mają stworzyć przewodzące podłoże pod dalszą metalizację elektrochemiczną. Ich grubość wynosi 0.1-0.5 μm dla miedzi i 0.3-0.8 μm dla niklu. Niklowanie chemiczne posiada nieco więcej zalet w porównaniu do miedziowania, a mianowicie większą stabilność i łatwość obsługi stosowanych roztworów oraz ich małą toksyczność (dotyczy to najbardziej rozpowszechnionych roztworów z podfosforynem, jako reduktorem). Metalizację można prowadzić z względnie większymi szybkościami. Otrzymane warstwy Ni-P są bardziej odporne na korodujące działanie roztworów oraz na efekty bipolarności w dalszym procesie elektrochemicznym, można na nich osadzać bezpośrednio elektrolityczny nikiel, podkreślana jest też lepsza adhezja niklu do szeregu polimerów. Miedziowanie chemiczne daje z kolei warstwy o wyższej przewodności (mniejsza grubość) i większej plastyczności, także współczynnik rozszerzalności miedzi jest bliższy do współczynnika szeregu polimerów. Proces miedziowania może być prowadzony w temperaturze otoczenia, podczas gdy większość roztworów do niklowania wymaga podwyższonej temperatury dla prawidłowej pracy (nawet 60-80°C). Tak więc wybór rodzaju procesu metalizacji chemicznej nie jest jednoznaczny i musi uwzględniać tak czynniki technologiczne, jak i ekonomiczne. Proces niklowania chemicznego tworzyw sztucznych prowadzi się z konwencjonalnych roztworów polecanych przez różne firmy, może to być roztwór prztoczony w naszym Notesie. Roztwory podfosforynowe pozwalają na osadzanie w środowisku tak kwaśnym, jak i alkalicznym (można dobrać do rodzaju tworzywa), z tym, że niskotemperaturowe roztwory to z reguły roztwory alkaliczne (np. amoniakalne). Dla tworzyw wyjątkowo nieodpornych na podwyższoną temperaturę mogą być stosowane roztwory alkaliczne z związkami borowodorowymi, jako reduktorem. Roztwory te mogą pracować nawet w temperaturze pokojowej, jednakże koszt ich eksploatacji jest wyższy. Proces miedziowania chemicznego tworzyw sztucznych jest najbardziej znany z technologii obwodów drukowanych, dla której opracowano liczne rodzaje roztworów firmowych. Niektóre z tych roztworów mogą być również stosowane do metalizacji ABS czy poliolefin. Wszystkie roztwory miedziowania pracują praktycznie w środowisku alkalicznym (pH= 12-13). Stare typy roztworów oparte są na winianach, jako związkach kompleksujących Cu(II), cechuje je niska, pokojowa temperatura pracy, lecz równocześnie niższa stabilność i trwałość. Nowoczesne roztwory stosują związki chelatujące, przede wszystkim EDTA do kompleksowania miedzi. Wymagają wyższej temperatury pracy, ale są bardzo stabilne, co umożliwia np. automatyczne korektowanie ich składu w czasie długotrwałej pracy. Metalizacja elektrochemiczna Metalizacja elektrochemiczna (miedziowanie, niklowanie) prowadzona jest z konwencjonalnych roztworów firmowych, można stosować roztwory opisane w naszym Notesie. W odróżnieniu od pokrywania podłoży metalowych, konieczne jest zachowanie ostrożności w pierwszej fazie pogrubiania podwarstwy chemicznej. Jednym z rozwiązań jest zastosowanie roztworu gruntującego, z reguły bez dodatków wybłyszczających, często z obniżonymi stężeniami podstawowych składników oraz z mniejszymi gęstościami prądu, aniżeli dla roztworów konwencjonalnych. Inny sposób to zastosowanie konwencjonalnego roztworu do osadzania pokryć matowych z obniżeniem początkowej gęstości prądu do 10-20% wartości nominalnej oraz stopniowe podnoszenie gęstości w czasie pierwszych 5-10 minut osadzania. Metalizacja bezpośrednia W galwanotechnice światowej rozwijają się nowe technologie metalizacji tworzyw sztucznych tzw. metalizacji bezpośredniej. Są one m.in. wynikiem dążenia do eliminacji miedziowania chemicznego ze względu na silnie toksyczne (i prawdopodobnie kancerogenne) właściwości formaldehydu. W miejsce chemicznej podwarstwy przewodzącej osadza się warstwy przewodzące metalicznego palladu, koloidalnego węgla lub grafitu oraz polimerów przewodzących. Warstwy przewodzące palladu powstają na drodze odpowiedniej obróbki polimerów przez zmodyfikowane cynowo-palladowe aktywatory metalizacji chemicznej. Przewodnictwo wszystkich rodzajów podwarstw jest dostateczne dla dalszej metalizacji elektrochemicznej. Technologię rozpowszechniają przede wszystkim firmy znane z działalności w obszarze obwodów drukowanych, lecz rozpowszechnia się ona stopniowo na inne rodzaje wyrobów z tworzyw sztucznych. Inne techniki metalizacji Są to techniki znane przede wszystkim z zastosowań w obszarze elektroniki, szczególnie do pokryć cienkowarstwowych. Należą do nich fizyczne metody osadzania (tzw. PVD - naparowywanie próżniowe i rozpylanie katodowe) oraz chemiczne metody osadzania z fazy gazowej (tzw. CVD). Główną zaletą tych metod, podnoszoną w czasach ofensywy ekologicznej, jest ograniczenie pracy z roztworami wodnymi i chemikaliami o potencjalnym działaniu toksycznym. Wada, to duże nakłady inwestycyjne na aparaturę oraz ograniczenia pod względem rozmiaru i kształtów detali, a także często dłuższe czasy osadzania. Są to na pewno metody rentowne dla względnie drogich wyrobów. Jako przykłady zastosowań praktycznych można przytoczyć wytwarzanie warstw ekranujących dla obudowy urządzeń elektronicznych (np. Al - komputery), warstw metalicznych dla elementów optycznych, ale także metalizacji folii kondensatorowej czy opakowaniowej z poliestrów, poliwęglanów czy poliimidów.

Miedziowanie chemiczne

Miedziowanie chemiczne, oprócz stosowanego miedziowania luster jako zabezpieczenia warstwy srebrnej, znalazło szerokie zastosowanie przy wyrobie elektronicznych obwodów drukowanych oraz przy galwanicznym pokrywaniu tworzyw sztucznych. To drugie zastosowanie jest obecnie ograniczone, ponieważ w znacznej mierze zostało zastąpione chemicznym niklowaniem i stosowane jest głównie do pokrywania drobnicy w bębnach. W zakresie wyrobu obwodów drukowanych jedno-, dwu- i wielowarstwowych, zwłaszcza w technice pokrywania otworów, miedziowanie chemiczne jest niezastąpione. Miedziowaniem chemicznym określa się proces nakładania powłok miedzianych z roztworu jej związków bez użycia zewnętrznego źródła prądu. Stosowana niekiedy nazwa „bezprądowe miedziowanie” nie jest ścisła. W przypadku osadzania miedzi z roztworów mamy do czynienia z „prądowym” osadzaniem, ponieważ redukcja miedzi z postaci związanej do postaci metalicznej zawsze odbywa się z udziałem prądu elektrycznego z tym, że niezbędne do redukcji ładunki elektryczne (elektrony) mogą być dostarczane z katody (miedziowanie galwaniczne), z innego metalu o bardziej elektroujemnym potencjale (miedziowanie przez wymianę) bądź z substancji redukującej organicznej lub nieorganicznej (miedziowanie przez redukcję). W przypadku miedziowania przez wymianę lub przez redukcję źródło ładunków elektrycznych znajduje się wewnątrz układu reagującego. Powłoki miedzi chemicznej można osadzać na drodze wymiany, metodą kontaktową i przez redukcję chemiczną. Miedziowanie przez wymianę Miedziowanie przez wymianę stosuje się głównie do celów dekoracyjnych. Metoda ta opiera się na zjawisku, że metale mniej szlachetne (bardziej elektroujemne) wypierają z roztworu metale bardziej szlachetne (mniej elektroujemne). Tak więc przedmiot żelazny lub stalowy zanurzony do roztworu siarczanu miedziowego pokrywa się powłoką miedziana i pokrywanie to zachodzi tylko do momentu, gdy roztwór siarczanu miedziowego styka się z metalem pokrywanym. Osadzone w ten sposób powłoki są bardzo cienkie (0,02 – 0,2 µm), a ich struktura zależy od intensywności mieszania kąpieli. Typowy skład kąpieli do miedziowania przez wymianę jest następujący: Siarczan miedziowy CuSO4.5H2O 5-10 g/l Kwas siarkowy H2SO4 (d=1,84) 5-10 g/l Temperatura otoczenia Czas 1-5 min Mieszanie energiczne Miedziowanie katalityczne Miedziowanie katalityczne jest szczególną odmianą pokrywania przez redukcję chemiczną. Przy chemicznym miedziowaniu przez redukcję, po dodaniu reduktora do roztworu skompleksowanych jonów miedziawych zachodzi reakcja redukcji i miedź wydziela się w całej masie roztworu tworząc „przy okazji” powłokę miedzianą na przedmiotach zanurzonych do roztworu pod warunkiem odpowiedniego przygotowania ich powierzchni tj. dokładnego oczyszczenia i ewentualnego zaktywowania w solach cynawych i metali szlachetnych. Kąpiele takie nadają się do jednorazowego zastosowania i ich praktyczna użyteczność jest niewielka. Dlatego w praktyce stosuje się kąpiele o takim składzie, aby po dodaniu reduktora reakcja w przewidzianej temperaturze nie zachodziła samorzutnie, lecz tylko w zetknięciu z katalizatorem (złoto, srebro, platyna, pallad), a jednocześnie przebiegała autokatalitycznie tzn. żeby redukcję katalizowała również miedź wydzielona w procesie osadzania. Osiągnięto to dobierając odpowiednie rodzaje i stężenia poszczególnych składników oraz stosując stabilizatory. Niemniej jednak, mimo opisanych zabiegów kąpiele do miedziowania wykazują tendencję do przedwczesnego rozkładu. Związane jest to prawdopodobnie z tym, że redukcja miedzi przebiega w dwóch etapach: 2 Cu^+2 + HCHO + 5 OH^- → Cu2O + HCOO^- + 3 H2O Cu2O + 3 HCHO + 3 OH^- → 2 Cu + 3 HCOO^- + H2O = 2 H2 W reakcji 1 miedź dwuwartościowa redukuje się do miedzi jednowartościowej, a wydzielający się tlenek miedziawy, o ile dostatecznie szybko nie zostanie zredukowany do miedzi metalicznej, nie będzie mógł wbudować się w powlokę, lecz w postaci luźnych cząstek będzie krążył w roztworze i ulegając reakcji 2 przejdzie poza powłoką w miedź metaliczną, która stanie się nowym ośrodkiem redukcji. Dla usunięcia tego szkodliwego zjawiska należy poprzez dobór związków kompleksujących oraz ścisłe przestrzeganie parametrów pracy kąpieli (pH i temperatura) doprowadzić do stanu, w którym tlenek miedziawy zostanie od razu zredukowany do miedzi metalicznej, a ta w całości wbuduje się w powłokę. Najbardziej rozpowszechnionymi kąpielami do chemicznego miedziowania są kąpiele winianowe i wersenianowe. Typowym przedstawicielem pierwszego typu jest kąpiel o składzie: Siarczan miedziowy CuSO4.5H2O 10 g/l Winian sodowo-potasowy C4H4O6NaK 50 g/l Wodorotlenek sodowy NaOH 10 g/l Formalina 37% HCHO 10 ml/l Warunki pracy: Temperatura otoczenia pH 12,6 Czas 15-20 min. Kąpiel winianowa po sporządzeniu jest trwała, a po zanurzeniu do niej przedmiotu zaktywowanego palladem lub srebrem następuje pokrywanie go zwartą powłoką metalicznej miedzi. W podanych wyżej warunkach przedmiot pokrywa się powłoką miedzianą o grubości ok. 0,3 µm wystarczającą do stosowania do dalszych procesów galwanicznych. Jednakże w kąpieli tej w czasie procesu miedziowania pojawia się pewna ilość pyłu miedzianego katalizującego przebieg reakcji i po upływie paru godzin następuje jej rozkład tzn. cała ilość miedzi z kąpieli ulega redukcji często w sposób burzliwy. Typowym przedstawicielem drugiego typu kąpieli jest kąpiel o składzie: Siarczan miedziowy CuSO4.5H2O 5-15 g/l Wersenian sodu C10H14O8N2Na2 10-40 g/l Wodorotlenek sodowy NaOH 8-20 g/l Formalina 37% HCHO 15-60 ml/l Stabilizator 2-3 ml/l Warunki pracy: Temperatura 28-40°C pH 12,6-12,8 obciążenie 0,6-1,0 dm²/l Kąpiele o niższym stężeniu składników stosuje się do pokrywania tworzyw sztucznych, kąpiele o wyższych stężeniach używa się w produkcji obwodów drukowanych. Kąpiel wersenianowa jest bardziej trwała niż kąpiel winianowa, gdyż wprowadzone do niej stabilizatory wiążą związki miedzi jednowartościowej. W podanych warunkach pracy wstępnie zaktywowany przedmiot pokrywa się powłoką miedzianą o grubości 0,5 – 1,0 µm wystarczającą do nakładania powłok metodą elektrochemiczną. Stosując kąpiele do miedziowania chemicznego należy pamiętać, że mają one tendencję do samorzutnego zakwaszania się spowodowanego reakcją Cannizarro powodującą wyczerpywanie się formaldehydu i spadek pH. 2 HCHO + OH^- → HCOO^- + CH3OH Dlatego po dłuższej przerwie w pracy konieczna jest kontrola pH kąpieli i uzupełnienie jej składu wodorotlenkiem sodowym i formaldehydem w proporcjach stechiometrycznych.

Niklowanie chemiczne

Niklowanie chemiczne jest cennym uzupełnieniem niklowania galwanicznego głównie w zakresie powłok technicznych i antykorozyjnych oraz tam, gdzie niklowanie elektrolityczne zawodzi np. przy niklowaniu wyrobów silnie profilowanych przy zachowaniu wąskich tolerancji wymiarowych. Chemiczne powłoki niklowe można osadzać na drodze wymiany, kontaktowej i katalitycznej, lecz tylko ta ostatnia metoda znalazła zastosowanie w praktyce przemysłowej. W procesie katalitycznego niklowania osadzenie powłoki niklowej na powierzchni katalizatora następuje w wyniku redukcji jonów niklawych wodorem in statu nascendi w kąpielach zawierających substancje redukujące. W procesie tym istotne jest, aby katalizatorem redukcji był nie tylko metal pokrywany, lecz także metal osadzany, co pozwala na osadzanie powłok o żądanej grubości. Obecnie stosowane są dwa typy kąpieli do niklowania chemicznego: alkaliczne pracujące w zakresie pH 8–10 kwaśne pracujące przy pH 4–6 Podstawowymi składniki chemicznych kąpieli niklowych są sole niklawe i reduktor, głównie podfosforyn sodowy. Ponadto w skład kąpieli wchodzą związki kompleksujące i buforujące oraz inhibitory, których zadaniem jest zapobieganie samorzutnemu rozkładowi kąpieli i przeciwdziałanie gwałtownym zmianom pH. Reakcje zachodzące w procesie niklowania chemicznego można przedstawić następująco: NiSO4 + 2 NaH2PO2 + 2 H2O → Ni + 2 NaH2PO3 + H2SO4 + H2 NaH2PO2 + H → P + H2O + NaOH W reakcji 1 podfosforyn sodowy redukuje jon niklawy do niklu metalicznego. W reakcji 2 zachodzi redukcja podfosforynu z wydzieleniem wolnego fosforu, który tworzy z niklem roztwór stały. Powłoki niklu chemicznego zawierają od 7 do 15% fosforu i można je nakładać bezpośrednio na stal, żelazo, nikiel, kobalt oraz aluminium i jego stopy. Pokrywanie innych metali nie będących katalizatorami redukcji jak miedź i mosiądz dokonuje się przez krótkotrwały styk metalu pokrywanego z metalem katalizującym. Po wytworzeniu pierwszych zarodków niklu na powierzchni, reakcja przebiega dalej samorzutnie na zasadzie autokatalizy. W rozwoju technologii niklowania chemicznego można wyróżnić 3 typy kąpieli. Pierwszy z nich to kąpiel o ograniczonej trwałości i małej szybkości osadzania powłoki. W momencie, gdy zawartość niklu w kąpieli spada do 50% jej eksploatacja staje się nieopłacalna. Powoduje to marnotrawstwo jeszcze 50% składników i zwiększone koszty neutralizacji ścieków. Drugi typ to kąpiele katalityczne znane pod nazwą Kanigen (Cataltic Nickel Generation). Kąpiele te umożliwiają osadzanie powłok z zadowalającą szybkością i mogą być wielokrotnie regenerowane, co pozwala na wykorzystanie do 30g niklu z 1 l kąpieli. Niedogodnością procesu jest to, że regenerację kąpieli bezpieczniej jest wykonywać w temperaturze otoczenia lub o ok. 30°C niższej od temperatury pracy. Mimo tego mankamentu kąpiele te ze względu na wysoką trwałość są szeroko stosowane w przemyśle. Trzeci typ to kąpiele katalityczne z możliwością ich uzupełniania w temperaturze pracy. Dzięki zastosowaniu kombinacji 2 różnych związków kompleksujących oraz uzupełnianiu pH za pomocą wodorotlenku amonowego lub węglanu potasowego możliwe jest, przy zachowaniu trwałości i wydajności, obniżenie temperatury pracy kąpieli do 85°C. Te właściwości kąpieli przy jednoczesnym uproszczeniu prowadzenia procesu technologicznego decydują o ich coraz szerszej aplikacji przemysłowej. Składy kąpieli do niklowania chemicznego Kąpiele alkaliczne Typowa kąpiel alkaliczna ma następujący skład: Chlorek niklawy NiCl2.6H2O 30 g/l Podfosforyn sodowy NaH2PO2 20 g/l Cytrynian sodowy Na3C6H5O7.2H2O 50 g/l Chlorek amonowy NH4Cl 15 g/l Warunki pracy: Temperatura 40-85°C pH 8,8-9,5 Obciążenie kąpieli 0,6-1,0 dm²/l Kąpiele alkaliczne są mniej trwałe niż kąpiele kwaśne i bardziej wrażliwe na zanieczyszczenia. Szybkość osadzania powłoki wynosi ok. 10µm/godz., a intensywne wydzielanie wodoru powoduje porowatość powłok. Ponad to kąpiele te są mniej ekonomiczne ze względu na duże straty amoniaku, który stosowany jest do uzupełniania pH. Zaletą kąpieli alkalicznych jest łatwa kontrola pH. Kąpiele o zakresie pH 8,8 – 10 mają zabarwienie niebieskie, przy niższej wartości pH staja się zielone. Mimo powyższych zastrzeżeń kąpiele alkaliczne używane są z dobrymi wynikami do niklowania niektórych metali nieżelaznych np. tytanu, a także innych materiałów jak krzem, ceramika krzemowa i tytanowa oraz tworzywa sztuczne. Kąpiele kwaśne Kąpiele kwaśne są stabilne, charakteryzują się szybkością osadzania w zakresie 15 – 20µm/godz i znalazły zastosowanie do nakładania powłok niklowych na większość metali, a przede wszystkim na stal. Typowa kwaśna kąpiel do niklowania chemicznego posiada skład następujący: Siarczan niklawy NiSO4.7H2O 25 g/l Podfosforyn sodowy NaH2PO2.H2O 30 g/l Kwas mlekowy C3H6O3 35 ml/l Wodorotlenek sodowy NaOH 10 g/l Dodatki stabilizujące 15 ml/l Warunki pracy: Temperatura 85-95°C pH 4,4-4,6 Obciążenie kąpieli 0,6-1,0 dm²/l Filtracja okresowa Szybkość osadzania powłoki niklowej określona jako stosunek grubości powłoki do czasu jej nakładania zależy przede wszystkim od pH i temperatury kąpieli. Stwierdzono, że szybkość osadzania powłoki niklowej wzrasta ze wzrostem pH i temperatury kąpieli i najwyższą wartość osiąga w temperaturze zbliżonej do temperatury wrzenia. Należy jednak zwrócić uwagę, że przekroczenie dopuszczalnych wartości tych parametrów może doprowadzić jeśli nie do rozkładu kąpieli, to do tworzenia się zarodków rozkładu powodujących chropowatość powłok. Zatem, aby ilość niklowanej powierzchni uzyskana z jednostki objętości kąpieli do czasu jej wymiany określana „czasem życia kąpieli” była jak największa, należy przestrzegać nie tylko warunków pracy, lecz także wskazówek dotyczących czystości kąpieli oraz sposobu jej konserwacji i uzupełniania. Z reakcji opisującej proces niklowania chemicznego wynika, że dla osadzenia 1 gramoatomu niklu zużywa się: 1 gramocząsteczkę siarczanu niklawego 3 gramocząsteczki podfosforynu sodowego 1 gramocząsteczkę wodorotlenku sodowego dla zobojętnienia powstającego w reakcji kwasu Związki te stanowią podstawowe składniki roztworów regeneracyjnych. W skład tych roztworów wchodzą również pozostałe składniki kąpieli w ilości odpowiadającej stratom przez zużycie, rozkład i wynoszenie. Regeneracja kąpieli polega na jej uzupełnianiu, zgodnie z wynikami analizy niklu, roztworami regeneracyjnymi w równej objętości. Konserwacja kąpieli polega na: okresowej filtracji kąpieli dla usunięcia zanieczyszczeń, sprawdzeniu poziomu kąpieli i uzupełnieniu do początkowej objętości, określeniu pH kąpieli i ew. uzupełnieniu 20% roztworem NaOH przy intensywnym mieszaniu , regeneracji kąpieli zgodnie z wynikami analizy, wykonaniu prób na szybkość osadzania powłoki. Próbki stalowe o powierzchni 15 cm2 wstępnie odtłuszczone i wytrawione nikluje się w kąpieli w czasie 1 godz., po czym mierzy grubość nałożonej powłoki. Powinna ona wynosić, w zależności od ilości regeneracji od 10 do 20µm. Właściwości powłok niklu chemicznego Powłoki niklu chemicznego charakteryzują się jednakową grubością na wszystkich powierzchniach pokrywanego przedmiotu. Przy prawidłowo prowadzonym procesie rozrzut grubości powłoki wynosi 0,5µm. Powłoki zawierają od 7 do 15% fosforu i bezpośrednio po nałożeniu wykazują strukturę bezpostaciową, która po obróbce cieplnej ulega zmianie z wydzieleniem fosforku niklu. Zmiana struktury pociąga za sobą wzrost twardości i odporności na zużycie. W zależności od czasu i temperatury obróbki cieplnej uzyskuje się powłoki niklu chemicznego o twardości i odporności na zużycie odpowiadającej powłokom chromu technicznego. Cechą charakterystyczną chemicznych powłok niklowych jest wysoka odporność korozyjna. Powłoki te są całkowicie odporne na działanie kwasów organicznych, alkoholi, aldehydów i estrów, wykazują również wysoka odporność na wodę morską i wodę destylowaną. Wysoka odporność korozyjna związana jest z małą porowatością powłok osadzonych z kąpieli kwaśnej. Badania wykazały, że powłoki o grubości powyżej 15µm są całkowicie szczelne. Przyjęto, że dla ciężkich warunków korozyjnych grubość powłok niklu chemicznego powinna wynosić 25 – 30µm. Powłok niklu chemicznego nie należy stosować na wyroby narażone na działanie roztworów soli amonowych oraz kwasu azotowego i octowego.

Srebrzenie chemiczne

Powłoki srebra osadza się na drodze chemicznej przez redukcję z roztworów zawierających substancje redukujące, w cząsteczce których występuje grupa aldehydowa – CHO (aldehyd mrówkowy, glukoza). Chociaż wymienione reduktory nie należą do zbyt silnych, to ich zastosowanie w zupełności wystarcza do osadzenia warstewki srebra. Proces chemicznego srebrzenia najczęściej prowadzi się w roztworach alkalicznych, w których srebra znajduje się w postaci kompleksu amoniakalnego. Takie związki są niezwykle nietrwałe w obecności reduktora i stąd przygotowując roztwór do chemicznego srebrzenia przygotowuje się go w dwu oddzielnych roztworach. W jednym mamy roztwór związków amionosrebrowych w drugim reduktor. Związki aminosrebrowe w stanie suchym mają właściwości wybuchowe i dlatego nie można dopuścić do wyschnięcia pierwszego roztworu. Przygotowanie roztworu aminozwiązku srebra przeprowadza się najczęściej przez rozpuszczenie azotanu srebra w możliwie małej ilości wody i następnie dodawanie przy energicznym mieszaniu wodorotlenku amonowego. Stosuje się do tego celu 12% roztwór wody amoniakalnej. Woda amoniakalna dodawana jest tak długo, aż brunatny osad wodorotlenku srebrowego ulegnie całkowitemu rozpuszczeniu. Następnie dodaje się kroplami 5-10% roztwór azotanu srebrowego do momentu powstania zmętnienia. Po przesączeniu i uzupełnieniu wodą roztwór aminozwiązku srebra jest gotowy. Srebrzenie chemiczne prowadzone jest metodami: przez zanurzenie natryskowo przez pocieranie Srebrzenie chemiczne przez zanurzenie prowadzi się najczęściej w kąpielach o składzie: Kąpiel z formaldehydem Roztwór zawierający srebro Składnik Azotan srebra Woda amoniakalna(25%) Woda Roztwór reduktora Składnik Formaldehyd (40%) Woda Do użytku bierze się równe objętości obu roztworów. Kąpiel z cukrem inwertowanym Roztwór zawierający srebro Składnik Azotan srebra Woda amoniakalna (12%) Woda Roztwór reduktora Składnik Cukier trzcinowy Kwas siarkowy Woda Roztwory zależy używać w stosunku 20 cz. obj. roztworu srebra na 3 cz. obj. roztworu reduktora. Kąpiel cukrowo-formaldehydowa Roztwór zapasowy I Składnik Azotan srebra Amoniak w przeliczeniu na NH3 Roztwór zapasowy II Składnik Wodorotlenek sodowy Amoniak w przeliczeniu na NH3 Roztwór zapasowy III Składnik Glukoza bezwodna Formaldehyd 40% Roztwór zapasowy IV Składnik Azotan srebra Z tak przygotowanych roztworów sporządza się roztwory robocze: Roztwór roboczy I sporządza się przez zmieszanie 260 cm³ roztworu zapasowego I i 130 cm³ roztworu zapasowego II. Następnie dodaje się 6 cm³ stężonego kwasu azotowego, po czym intensywnie mieszając wkrapla się amoniak do chwili zupełnego wyklarowania się roztworu i dodaje 10 – 15 cm³ roztworu zapasowego IV. Całość uzupełnia się wodą do objętości 4 l. W razie obecności osadu roztwór należy przefiltrować. Roztwór roboczy II otrzymuje się przez dopełnienie 250 cm³ roztworu zapasowego III wodą destylowaną do objętości 4 l. Do użytku bierze się równe objętości roztworów roboczych I i II. Kąpiel hydrazynowo-glioksalowa Roztwór zawierający srebro Składnik Azotan srebra Woda amoniakalna (12%) Woda Roztwór reduktora Składnik Siarczan hydrazyny Glioksal 30% Woda Do użytku bierze się równe objętości obu roztworów. Kąpiel Srebrzenie zanurzeniowe Srebrzenie natryskowe Kąpiel z formaldehydem można stosować Kąpiel z cukrem inwertowanym można stosować Kąpiel cukrowo-formaldehydowa można stosować można stosować Kąpiel hydrazynowo-glioksalowa można stosować można stosować Do wykonywania poprawek na przedmiotach posrebrzanych oraz do srebrzenia styków elektrycznych można stosować srebrzenie przez pocieranie. W tym celu sporządza się odpowiednie pasty przez ucieranie w moździerzu początkowo na sucho a następnie dodając wodę tak aby uzyskać papkę. Srebrzenie przez pocieranie wykonuje się nanosząc i rozprowadzając na powierzchni przedmiotu za pomocą szmatki, kawałka skóry lub korka jedna z past o następującym składzie : Nazwa składnika Wzór chemiczny Zawartość 1 Chlorek srebrowy AgCl 132,8 Chlorek sodowy NaCl 100 Węglan potasowy Na2CO3 200 Kreda szlamowana 150 Winian potasowy K2C4H4O6 -

Złocenie chemiczne

Chemicznie czyste powłoki złote osadzać można metodą bezprądową. Historia bezprądowego (chemicznego) złocenia jest bardzo stara, sięga pierwszej połowy XIX wieku, jednak osadzanie grubszych powłok bez stosowania zewnętrznego źródła prądu, znane jest dopiero od kilkudziesięciu lat. Bezprądowo (chemiczne) osadzać można powłoki złote na drodze: reakcji wymiany, kontaktowej, katalitycznej. Osadzanie złota w wyniku reakcji wymiany Osadzanie powłok złotych na drodze reakcji wymiany jest najstarszą ze znanych metod złocenia bezprądowego. Proces ten opiera się na znanym zjawisku wypierania z roztworu metali bardziej szlachetnych przez metale mniej szlachetne. Podstawowym warunkiem prawidłowego przebiegu procesu osadzania powłok złotych na drodze reakcji wymiany jest to, aby wymiana metali mogła odbywać się tylko na powierzchni metalu podłoża (powierzchni złoconego przedmiotu) i aby wymiana ta przebiegała z ograniczoną szybkością, gwarantującą prawidłowe uformowanie się powłoki złotej. Technicznie dobrej jakości powłoki złote osadzone w wyniku reakcji wymiany, otrzymać można jedynie wówczas, gdy: roztwór do ich wydzielania będzie rozpuszczał metal podłoża, jednak w taki sposób, że nie będą powstawały przy tym nierozpuszczalne sole i tlenki tego metalu, ani inne produkty uboczne, które mogłyby zakłócić wymianę jonową, reakcja roztworu z metalem podłoża nie może przebiegać zbyt gwałtownie, ponieważ wtedy nie wykształci się na jego powierzchni jednolita, zwarta powłoka złota o żądanej (określonej) strukturze. W związku z tym proces osadzania złota na drodze reakcji wymiany przebiegać będzie prawidłowo wówczas, gdy różnica potencjałów normalnych (standardowych) złota i metalu podłoża nie będzie zbyt duża. W przeciwnym przypadku (przy metalach podłoża charakteryzujących się bardziej ujemną wartością potencjału normalnego) reakcja wymiany przebiegać będzie w sposób spontaniczny, jak to ma miejsce na przykład, gdy do kąpieli do złocenia wprowadzi się cynk lub aluminium, tj. metale wykazujące stosunkowo dużą skłonność do tworzenia jonów (im bardziej elektroujemnym potencjałem charakteryzuje się dany metal, tym większa jest jego skłonność do przechodzenia w stan jonowy). Do osadzania powłok złotych na drodze reakcji wymiany, na podłożu miedzianym, stosować można kąpiel o następującym składzie: Złoto, w postaci K[AuCN)2] 4 g/dm³ Cyjanek sodu, NaCN 25 g/dm³ Wodorofosforan (hydrat diwodorofosforanu(V)) sodu, NaH2PO4.H2O 45 g/dm³ Kąpiel ta pracuje w temperaturze około 80°C, przy wyższych temperaturach wydzielane powłoki przybierają odcień bladożółty. Wkrótce po zastosowaniu w praktyce cytrynianowych kąpieli do złocenia galwanicznego (połowa lat pięćdziesiątych), opracowano również cytrynianowe kąpiele do bezprądowego złocenia na drodze reakcji wymiany. Kąpiele te w zależności od rodzaju pokrywanego metalu, pracować mogą w szerokim zakresie pH, od 6 (przy pokrywaniu niklu) do 13 (przy pokrywaniu wolframu). Przykładem może być kąpiel o składzie: Cyjanozłocin (dicyjanozłocian(I)) potasu, K[Au(CN)2] 5 g/dm³ Cytrynian amonu, (NH4)3C6H5O7 20 g/dm³ Wersenian amonu, edta(NH4)2 25 g/dm³ Temperatura 90°C Dobre wyniki złocenia w tej kąpieli uzyskuje się zwłaszcza wtedy, gdy przeznaczone do złocenia przedmioty pokryje się uprzednio powłoką niklową nałożoną bezprądowo (w przeciwieństwie do prostych kąpieli cyjankowych, bezpośrednie złocenie w kąpieli cytrynianowej przedmiotów z miedzi i jej stopów napotyka na trudności). Wartość pH kąpieli w omawianym przypadku powinna mieścić się w granicach 6-8. Przed dekoracyjnym złoceniem drobnych przedmiotów w aparatach obrotowych (na przykład w bębnie) dobrze jest przedmioty te uprzednio poniklować z połyskiem. Podwarstwa niklowa nałożona na przedmioty miedziane czy stalowe nie tylko zabezpiecza je przed korozją (zewnętrzna warstewka jest bardzo cienka), ale nadaje im również atrakcyjny wygląd (warstewka złota odzwierciedla dokładnie połysk podłoża niklowego). Osadzona w omawianej kąpieli powłoka złota barwą swą odpowiada złotu 24-karatowemu. W porównaniu z galwanicznie wytworzonymi powłokami czystego złota, wydzielane chemicznie pokrycia są bardziej szczelne (przy tej samej grubości) i mimo bardzo cienkiej warstwy (co związane jest z zasadą wydzielania tych powłok), stosuje się je niekiedy w celach dekoracyjnych. W uzasadnionych przypadkach, dla zabezpieczenia powłoki złotej przed szybkim przetarciem, stosuje się dodatkowe lakierowanie pozłoconych przedmiotów. Osadzanie powłok złotych na drodze kontaktowej Osadzanie złota na drodze kontaktowej jest w istocie pokrywaniem galwanicznym, przy czym źródłem prądu w tym przypadku jest nie prostownik, prądnica czy akumulator, lecz ogniwo galwaniczne powstające w wyniku zanurzenia w roztworze dwóch metali stykających się ze sobą. Przedmiot pokrywany jest wtedy katodą i pokrywa się złotem, którego jony znajdują się w roztworze, zaś drugi - z zasady cynk - stanowi anodę i rozpuszcza się przechodząc w stan jonowy. Warunkiem osadzania się powłoki złotej na przedmiocie jest jego kontakt w roztworze z anodą cynkową. Praktycznie, celem uzyskania stabilności procesu, oba te obszary - anodowy i katodowy - rozdziela się porowatą diafragmą, przy czym jako anolitu używa się roztworu soli kuchennej, a jako katolitu - kąpieli na przykład o składzie: Złoto, w postaci K[AuCN)2] 1,2 g/dm³ Żelazocyjanek (3-hydrat heksacyjanożelazianu(II)) potasu, K4[Fe(CN)6].3H2O 15 g/dm³ Wodorofosforan (hydrat wodorofosforanu(V)) sodu, Na2HPO4 7,5 g/dm³ Węglan sodu, Na2CO3 4,0 g/dm³ Siarczyn (siarczan(V)) sodu, Na2SO3 0,15 g/dm³ Kontakt między obu elektrodami można zapewnić poprzez ich zwarcie prętem metalowym (na zewnątrz naczynia). Temperaturę kąpieli należy utrzymywać przy 70°C. Roztwór należy ponadto uzupełniać okresowo złotem (w postaci dicyjanozłocianu(I) potasu) w miarę jego ubywania z kąpieli. Powłoki złote otrzymywane metodą kontaktową są bardzo szczelne i równomierne. Osadzanie złota na drodze katalitycznej Powłoki złote, w przeciwieństwie do powłok srebrnych, można osadzać również katalitycznie. Katalityczne pokrywanie złotem przez redukcję chemiczną odbywa się bez stosowania zewnętrznego źródła prądu elektrycznego, przy czym czynnikiem powodującym przejście metalu z postaci związanej w postać metaliczną jest substancja chemiczna o właściwościach redukujących. W charakterze soli metalu podstawowego przy złoceniu przez redukcję chemiczną stosuje się związki kompleksowe. W zależności od trwałości tych związków kompleksowych, a także potencjału redukcyjnego reduktora, pokrywanie odbywa się z mniejszą lub większą szybkością (oczywiście odgrywają w tym procesie rolę również i inne czynniki, jak np. pH kąpieli, wzajemny stosunek stężeń metalu i reduktora w roztworze oraz temperatura kąpieli). Podczas pokrywania katalitycznego skład kąpieli, tj. rodzaj i stężenie związku metalu, którym zamierza się pokrywać oraz rodzaj i stężenie reduktora (jak również i innych składników pomocniczych) jest tak dobrany, że po sporządzeniu kąpieli nie zachodzi samoczynnie reakcja redukcji nawet w podwyższonej temperaturze. Rozpoczyna się ona dopiero w momencie, gdy kąpiel zetknie się z katalizatorem, przy czym redukcja zachodzi tylko na jego powierzchni. Katalizatorem takim jest z reguły metal, z którego wykonano pokrywany przedmiot. Warunkiem jednak koniecznym, aby proces osadzania się metalu przebiegł aż do osiągnięcia żądanej grubości pokrycia jest to, aby reakcję redukcji katalizował również metal osadzany (reakcja autokatalityczna). Do bezprądowego osadzania złota (na drodze katalitycznej) stosować można kąpiel o następującym składzie: Złoto, w postaci K[Au(CN)2] 2-4 g/dm³ Kwas cytrynowy, HOC(CH2COOH)2COOH 50 g/dm³ Chlorek amonu, NH4Cl 75 g/dm³ Podfosforyn (fosfinian) sodu, NaH2PO2.H2O 10 g/dm³ Temperatura 92-96°C Osadzanie powłoki złotej w tej kąpieli odbywa się bez użycia zewnętrznego źródła prądu elektrycznego i następuje w wyniku redukcji złota wodorem in statu nascendi (w stanie powstawania). Mechanizm katalitycznego złocenia nie jest dokładnie znane. Istnieje szereg hipotez próbujących wyjaśnić ten mechanizm. Najprawdopodobniej podczas pokrywania zachodzą następujące reakcje: H2PO4^- + H2O → H^+ + HPO3^2- + 2H Au^+ + H → Au + H^+ Reakcja pierwsza dostarcza reduktora, tj. wodoru in statu nascendi , reakcja druga jest reakcją redukcji złota z postaci jonowej do atomowej. Proces bezprądowego złocenia w omawianej kąpieli ma charakter katalityczny, tj. redukcja przebiega tylko w styczności z katalizatorem. Katalizatorami tej reakcji są metale grupy żelaza, tzn. żelazo, kobalt oraz nikiel. Osadzone bezprądowo w procesie katalitycznym powłoki złote charakteryzują się: mikrotwardością rzędu µHV10 = 100, czystością chemiczną rzędu 99,99%, bezpostaciową strukturą zanikiem porowatości przy grubości pokrycia powyżej 0,5 mikrometra. Katalityczne złocenie nie może być jednak stosowane na szeroką skalę w procesie produkcyjnym. Przede wszystkim dlatego, że proces ten nie jest termodynamicznie stabilny (w czasie jego trwania zmienia się stężenie metalu podstawowego, stężenie reduktora, a także wartość pH kąpieli. Ponadto ma on szereg wad, z których należało by wymienić: małą szybkość osadzania powłok złotych, nie przekraczającą w optymalnych warunkach 5-6 µm/godz. Szybkość ta poza tym nie jest wprost proporcjonalna do czasu osadzania (jak obserwuje się to w procesach galwanicznych), ale maleje w czasie trwania procesu złocenia, krótką żywotność kąpieli i jej wrażliwość na zanieczyszczenia, zwłaszcza metalami obcymi. Nawet obecność niewielkich ilości jonów takich metali, jak miedź, żelazo czy nikiel, może być przyczyną wyraźnego obniżenia się szybkości osadzania, a nawet całkowitego zahamowania procesu złocenia, bardzo wąski zakres parametrów pracy, zwłaszcza pH i temperatury kąpieli. Ze wzrostem pH kąpieli o podanym składzie, maleje w wyraźnym stopniu szybkość osadzania złota. W omawianym typie kąpieli również temperatura pracy w wyraźnym stopniu wpływa na szybkość osadzania powłoki złotej. Przy lekkim mieszaniu kąpieli uzyskuje się wtedy, na przykład w temp. 91°C - 2,3µm, a w temp. 94,5°C - 4,8 µm w ciągu godziny. W literaturze fachowej opisano szereg receptur kąpieli do katalitycznego złocenia, w których zastosowano zamiast fosfinianu sodu inny reduktor chemiczny. Jako reduktor chemiczny stosować można na przykład hydrazynę (N2H4), lub jej sole, tiomocznik (H2NCSNH2) oraz borowodorek potasu (KBH4). Ten ostatni związek, obok fosfinianu sodu jest najczęściej stosowanym reduktorem chemicznym w procesie bezprądowego (katalitycznego) złocenia.

Wieszaki galwaniczne

Detale do obróbki galwanicznej można wiązać za pomocą drutu i na prostych uchwytach umieszczać w wannie do obróbki elektrochemicznej. W zakładach przemysłowych stosuje się wieszaki pokryte bardzo odpornymi tworzywami izolacyjnymi i są specjalnie skonstruowane do pokrywania konkretnych detali. Wieszaki galwanizerskie muszą spełniać następujące wymagania: zapewniać dobry kontakt od źródła prądu do detalu, właściwe dobranie przekrojów, zapewniać trwały kontakt dobór odpowiedniego zaczepu sprężynującego w zależności od stosowanej gęstości prądu, właściwa izolacja, odporna na działanie temperatury i środowisk chemicznych, zapewniać równomierne pokrycie detalu przez odpowiednie rozmieszczenie odpowiednia ilość przedmiotów na wieszaku, ze względu na wymagania bhp wieszak wraz z przedmiotami nie powinien ważyć więcej niż 15-20 kg przy pracy ręcznej. Dobierając konstrukcję wieszaka należy wybrać taką, która najlepiej odpowiada wszystkim wymaganiom odnośnie obciążenia prądowego, sztywności, wagi, rozmieszczenia detali, ograniczeń przestrzennych oraz łatwości konstrukcji. Należy przy brać pod uwagę również ilość części, które mają być na nim zawieszone, wielkość powierzchni widocznej, kształt wanny, przekroje prętów głównych i rozgałęzionych, ciężar uzbrojonego wieszaka, odległość między detalami a poziomem kąpieli oraz między detalami a dnem wanny. Miejsce kontaktowe wieszaka galwanizerskiego, powinno być dostatecznie sprężyste i sztywne, aby zapobiec spadaniu detali czasie obróbki oraz zabezpieczyć niezawodny styk. Zaczep oprócz doprowadzenia prądu do detalu ma zapewnić odpowiednią powierzchnię stykową bez przegrzewań, przypaleń itp. Najczęściej spotykanymi zaczepami są takie, z których jeden jest napierający (sprężynujący), a drugi zawieszający. Na elementy wieszaków stosuje się następujące materiały: stal, stal kwasoodpomą, brąz, mosiądz, aluminium i tytan. Stosowanie izolacji na wieszakach galwanizerskich zwiększa zdolność krycia, polepsza równomierne naniesienie metalu, zmniejsza straty na wynoszenie elektrolitu i znacznie przedłuża żywotność wieszaków. Izolacja stosowana do pokrywania wieszaków powinna spełniać następujące wyma­cania: odporność na chemikalia, temperaturę i ścieranie, dobrą przyczepność do materiału podłoża (wieszak) i możliwość otrzymania gładkich powierzchni.

Filtracja

Filtracja stanowi szeroki zakres zagadnień związanych z rozdziałem faz ciało stałe-płyn (ciecz lub gaz). W przypadku galwanotechniki najbardziej istotne są dwie dziedziny: filtracja procesowa, związana z technologią pokryć oraz filtracja związana z obróbką ścieków. W niniejszym opracowaniu mowa będzie głównie o filtracji procesowej z uwzględnieniem procesu adsorpcji na węglu aktywnym. Podstawy teoretyczne Z pozoru prosty mechanizm odfiltrowywania zanieczyszczeń z cieczy często nastręcza wiele problemów, zarówno z punktu widzenia ekonomiki procesu jak i aspektów praktycznych. Dlatego poznanie mechanizmów rządzących tym procesem ułatwi zrozumienie, lepsze planowanie i optymalizację zarówno istniejących jak i przyszłych instalacji filtracyjnych. Postaramy się przy tym w sposób przystępny naświetlić i rozwiać pewne błędne pojęcia, dość powszechnie występujące. Głównym problemem w uświadomieniu sobie istoty filtracji jest to, iż wielkość zanieczyszczeń jest najczęściej tak mała, iż nie są one widoczne gołym okiem, a oddziaływania fizyczne są nieco inne niż te, do których jesteśmy przyzwyczajeni w świecie „Makro” i muszą uwzględniać zjawiska takie jak siły Van der Waalsa, ruchy Browna czy też potencjał Z. Nie chcąc wchodzić w szczegóły, możemy stwierdzić, że istnieje kilka mechanizmów zatrzymywania cząstek na materiale porowatym, współistniejących lub dominujących w danym układzie. Podstawową istotą zrozumienia zjawiska filtracji, jest uświadomienie sobie, że medium filtracyjne nie jest sitem, które przepuszcza cząstki mniejsze od pewnej wielkości d, zaś zatrzymuje wszystkie od niej większe. Jest to spowodowane zarówno rozkładem wielkości porów w medium, jak i samym mechanizmem filtracji. Jako graficzny przykład tego, że w sicie o dużych oczkach mogą zatrzymywać się stosunkowo małe cząstki może posłużyć „zarośnięta” kurzem kratka wentylacyjna, z którą czytelnik musiał się niejednokrotnie spotkać. W tym przypadku dominującym zjawiskiem pozwalającym na zatrzymanie cząstek są siły bezwładności, oddziaływanie elektrostatyczne oraz ruchy Browna. Następnym ważnym zagadnieniem jest odpowiedź na pytanie, dlaczego należy usuwać cząsteczki, których nie widać? Filtracja, traktowana (słusznie) jako uciążliwe zło konieczne, jest niezbędna dla utrzymania wysokiej jakości wyrobu finalnego, a także do przedłużenia trwałości kąpieli (proszę sobie wyobrazić koszty ekonomiczne i środowiskowe nakładania powłok, gdyby niemożliwe było oczyszczenie kąpieli). Przede wszystkim zanieczyszczenia osiadłe na powierzchniach mają wymiar pozornie większy, o grubość powłoki. Również zanieczyszczenia, których nie widać są często wyczuwalne jako chropowatości. Istotnym czynnikiem są również zjawiska optyczne. Mimo, że powierzchnia z pozoru wydaje się gładka, nie ma ona pożądanego „błysku”. Odpowiadają za to właśnie niewidoczne gołym okiem nierówności powierzchni. Dobierając układ filtracyjny najbardziej naturalnym zagadnieniem, który przyszły użytkownik musi określić jest pożądana efektywność filtra, zwykle określana w mikronach (lub mikrometrach 1µm=10^-6 m, lub jedna tysięczna milimetra). Najczęściej użytkownik dokonując wyboru kieruje się tym, co jest napisane na opakowaniu filtra lub ulotce reklamowej. Niestety najczęściej niewiele ma to wspólnego z rzeczywistą efektywnością filtra. W czasach, kiedy nie było możliwości technicznych badania filtrów w zakresie drobnych cząstek, a dominującym typem był „sznurek” nawinięty na rdzeń, nazwę filtra (jego efektywność) przyjmowano w sposób dowolny (dzisiaj, takie filtry nazywa się nominalnymi), tzn.nazywano najdokładniejszy filtr, jaki można było według danej technologii wykonać, jako 1µm. Pozostałe efektywności nadawano w sposób bardziej lub mniej dowolny. Może się to wydać paradoksalne, ale w gruncie rzeczy każde określenie efektywności jest w pewnych warunkach prawidłowe, tzn. można tak dobrać układ testowy oraz tak określić definicję efektywności, że prawdziwą staje się teza o założonej efektywności. Uzmysłowić to sobie możemy na następującym przykładzie. Wyobraźmy sobie hipotetyczną zawiesinę (możliwą do sporządzenia w warunkach laboratoryjnych i w istocie podobną w rozkładzie do zawiesin naturalnych, w których liczba drobnych zanieczyszczeń znacznie przekracza ilość większych) o następującym składzie: Średnica d Liczba cząsteczek danej frakcji n Czynnik proporcjonalny do masy frakcji nd³ 1µm 1000 10³ 10µm 100 10^5 50µm 10 1,25*10^6 100µm 1 10^6 Poniżej w tabeli podany jest kumulacyjny rozkład ilościowy i masowy danych frakcji, tzn. pokazujący dla danej średnicy ile procent cząsteczek ma wymiar lub masę większą lub równą danemu wymiarowi. Średnica d Udział liczbowy ∑n Udział masowy ∑nd³ 1µm 100% 100% 10µm 9,99% 99,96% 50µm 0,99% 95,70% 100µm 0,09% 42,53% Powyższa tabela uświadamia nam jak bardzo rozkład masowy różni się od liczbowego. Proszę zwrócić uwagę, że jedna cząsteczka 100µm liczbowo stanowi tylko ułamek procenta ogólnej zawiesiny (0.09%), masowo zaś stanowi ona niemal połowę wszystkich cząstek (42.53%). Załóżmy teraz, że rzetelny producent filtrów sporządził powyższą mieszaninę, przepuścił ją przez filtr i zmierzył efekt (policzył zatrzymane cząstki): Średnica d Liczba cząstek zatrzymanych na filtrze Liczba cząstek w filtracie 1µm 10 9990 10µm 20 80 50µm 7 3 100µm 1 0 Następnie zdefiniował efektywność filtra jako stosunek ilości (liczby lub masy) cząsteczek o danym wymiarze i większym zatrzymanych na filtrze, do ogólnej ilości (liczby lub masy) cząsteczek (o danym wymiarze i większym) przed filtrem (w pierwotnej zawiesinie). Proszę zwrócić uwagę na dwuznaczność sformułowania ilość w powyższej definicji, które może zarówno oznaczać liczbę cząstek jak i ich masę (objętość). Prześledźmy wyniki w poniższej tabeli: Średnica d Efektywność liczbowa L Efektywność masowa M 1µm 3,42% 80,60% 10µm 25,23% 80,64% 50µm 72,73% 83,33% 100µm 100% 100% Wynik jest nieoczekiwany. Według wydawałoby się poprawnej definicji efektywności, otrzymujemy zupełnie różne wyniki zmieniając jedynie znaczenie nie do końca zdefiniowanej wielkości ilość. Ponieważ efektywność większości filtrów nominalnych jest mierzona w powyższy sposób, tzn. masowy, widać jak daleko metoda taka może okazać się myląca (w porównaniu do intuicyjnych oczekiwań). Mierząc stężenia masowe po obu stronach filtra nie jesteśmy w stanie praktycznie nic powiedzieć o efektywności liczbowej (w wielu wypadkach najbardziej interesującej nas) zatrzymywania cząstek o danym wymiarze. W praktyce bardzo często filtry nazywane pięcio-mikronowymi, nie zatrzymują cząstek o takim wymiarze z efektywnością, jaką byśmy od nich oczekiwali po nazwie. W przypadku, gdy użytkownik jest zainteresowany filtrem, który usuwa zanieczyszczenia z efektywnością masową (np. w celu spełnienia norm) podawanie efektywności grawimetrycznej ma głęboki sens. W większości jednak przypadków filtracji procesowej w galwanotechnice ważna jest efektywność ilościowa (w sensie liczby cząstek odfiltrowanych), gdyż liczba cząstek w kąpieli decyduje o jakości, a nie ich stężenie masowe. Dlatego w celu lepszej definicji efektywności wprowadzono parametr βx, który jest zdefiniowany jako stosunek ilości cząstek o wymiarze x i większym, zatrzymanych na filtrze do ilości takich cząstek, które przez filtr przeszły. Dlatego (również z pewnym uproszczeniem) filtr określony parametrem β10=100 powinien na każde sto cząsteczek o wymiarze 10µm, którymi jest obciążony, przepuścić tylko jedną taką cząstkę. Analiza współczynników β dla różnych wymiarów cząstek powie nam więcej o jego charakterystyce. Filtry mogą mieć bądź płaską bądź stromą charakterystykę (tzw. ostre odcięcie). Związek tego parametru z efektywnością procentową jest następujący: L=(β-1)/β*100%. Przy filtracji kąpieli galwanicznej bardzo istotny jest również cyrkulacyjny charakter filtracji. Wyobraźmy sobie, że dany filtr charakteryzuje się parametrem Przy filtracji kąpieli galwanicznej bardzo istotny jest również cyrkulacyjny charakter filtracji. Wyobraźmy sobie, że dany filtr charakteryzuje się parametrem β10=1 (co odpowiada stosunkowo niskiej efektywności L=50% w stosunku do cząstek 10µm). Jeżeli jednak w danej jednostce czasowej kąpiel przechodzi przez filtr 5-krotnie, to pozorna efektywność wynosi β10’=31 (L’=96,875%). Jest to bardzo duża zaleta układów cyrkulacyjnych. Uświadomienie tej zależności pokazuje również przewagę układów filtracji cyrkulacyjnej, w stosunku do okresowego przepompowywania kąpieli przez filtr. W praktyce w układzie istnieje równowaga dynamiczna: β10=1 (co odpowiada stosunkowo niskiej efektywności L=50% w stosunku do cząstek 10µm). Jeżeli jednak w danej jednostce czasowej kąpiel przechodzi przez filtr 5-krotnie, to pozorna efektywność wynosi β10’=31 (L’=96,875%). Jest to bardzo duża zaleta układów cyrkulacyjnych. Uświadomienie tej zależności pokazuje również przewagę układów filtracji cyrkulacyjnej, w stosunku do okresowego przepompowywania kąpieli przez filtr. W praktyce w układzie istnieje równowaga dynamiczna: Z-W=F+P Z - Ilość zanieczyszczeń generowana w układzie lub wprowadzana do niego W - Ilość zanieczyszczeń wyniesiona z detalem (proporcjonalna do ilości wad, lub skaz) F - Ilość zanieczyszczeń zatrzymana na filtrze P - Przyrost stężenia zanieczyszczeń w kąpieli Rozważmy dwa podstawowe przypadki powyższej zależności. Załóżmy stałą wartość parametru Z, tzn. ilość zanieczyszczeń wprowadzanych i generowanych w układzie jest stała. F=0, czyli filtracja nie występuje. Wtedy P>0 i W stale rośnie, przekraczając w pewnym momencie akceptowalny poziom (im większe W tym gorsza jakość wyrobu). Innymi słowy stężenie zanieczyszczeń w kąpieli rośnie i coraz więcej ich jest wynoszonych z kąpielą „na wyrobach”. P=0. Czyli występuje filtracja i układ pracuje w stanie ustalonym (nie ma przyrostu ilości zanieczyszczeń w kąpieli). Z=W+F Poziom jakości detalu odwrotnie proporcjonalny do wielkości W będzie zależał od jakości filtra tym lepszej im wyższa jest wartość F (filtr więcej zatrzymuje). Czyli im wyższe F tym niższe W czyli ilość wad. Efekt powierzchni filtracyjnej. Wielkość filtra powinna być odpowiednio dobrana. Szereg czynników powinien być wziętych pod uwagę, takich jak: Objętość kąpieli Efektywność filtra lub wymagana czystość kąpieli Obciążenie (ilość zanieczyszczeń wprowadzanych lub generowanych) Charakterystyka układu pompowego Względy logistyczne (zaopatrzenie w zapasowe wkłady) Dobierając układ filtracyjny należy pamiętać o podstawowej zasadzie iż łatwo jest popełnić błąd i zainstalować zbyt mały filtr (bardzo kłopotliwy i kosztowny w eksploatacji) kierując się ograniczeniem środków inwestycyjnych na nowe urządzenie. Instalując zaś urządzenie z zapasem (tzw. przewymiarowany) unikamy często kłopotów eksploatacyjnych. Bardzo ważną zależnością empiryczną (mającą podstawy teoretyczne, które musimy pominąć ze względu na ograniczenie miejsca) jest: T~A^b; gdzie: T jest czasem między wymianami wkładów. A jest powierzchnią filtracyjną (ilością modułów filtracyjnych lub wielkością wkładu). b jest parametrem zależnym od własności filtracyjnych zarówno wkładu , kąpieli, jak i zanieczyszczeń, który w praktyce przybiera wartości między 1,5 – 2,0. Dlatego dwukrotne zwiększenie powierzchni filtracyjnej (instalacja urządzenia dwa razy większego) prowadzi do ponad dwukrotnego (w skrajnym przypadku nawet czterokrotnego) zmniejszenia częstotliwości wymian wkładów filtracyjnych. W ten sposób koszty eksploatacji znacznie maleją. Istotnym czynnikiem w planowaniu układu filtracyjnego, jest także unifikacja. Przy mniejszych instalacjach nie ma sensu dobierać typ filtra specyficzny do każdej kąpieli. Dużo łatwiej będzie wtedy kontrolować stany magazynowe jak i unikać pomyłek przy wymianach wkładów. Specyfiką galwanotechniki, jest to, że układ filtracyjny występuje najczęściej w postaci autonomicznego agregatu filtracyjnego, dostarczanego przez jednego dostawcę. Rzadziej galwanizernia decyduje się na własną kompletację (pompy, filtra i orurowania). Ze względu na aspekty zarówno ekonomiczne (koszt kąpieli) jak i środowiskowe (w przypadku awarii i wycieku) należy zwrócić szczególną uwagę na bezpieczeństwo rozwiązań. W ostatnim czasie szczególnie popularne stały się agregaty oparte o układ pompowy ze sprzęgłem magnetycznym. Bezpieczeństwo, trwałość, cena i uniwersalność takich rozwiązań decyduje o ich wyższości w stosunku do tradycyjnych pomp z uszczelnieniem mechanicznym. Należy również pamiętać, iż w większości przypadków agregat filtracyjny powinien posiadać możliwość zastosowania układu adsorpcji na węglu aktywnym (w postaci wkładu lub złoża). Wygodne jest gdy filtracja mechaniczna powiązana jest z procesem adsorpcji. Wśród wielu typów wkładów filtracyjnych bardzo popularne w galwanotechnice są wkłady typu świecowego, wgłębnego (zwane niekiedy rurowymi). Obecnie nowoczesnym rozwiązaniem są wkłady wykonane z mikrowłókien polipropylenowych (metoda „melt blown”) o zgradowanej strukturze porów i absolutnym stopniu zatrzymywania.

Bezpieczne grzałki zanurzeniowe

Jakość powłoki galwanicznej w dużym stopniu zależy od temperatury kąpieli. Dlatego grzałki i systemy regulacji temperatury należą do podstawowych elementów wyposażenia galwanizerni. W dużych galwanizerniach używa się często grzałek parowych, natomiast wielu zwolenników, ze względu na swoje zalety mają grzałki elektryczne. Wybór grzałek jest zagadnieniem dość złożonym, obok trwałości i odporności chemicznej należy pamiętać o ochronie przed porażeniem, zminimalizowaniu awarii i zabezpieczeniu przed pożarem. Dobre, prawidłowo dobrane grzałki powinny w sposób bezawaryjny pracować nawet kilka lat. 1. Trwałość i cena Ceny grzałek zależą w dużym stopniu od materiału, z jakiego wykonane są ich płaszcze ochronne. Korozyjność kąpieli galwanicznych jest bardzo zróżnicowana, dlatego przed zakupem należy dokładnie przeanalizować warunki pracy i wymagania odporności dla płaszcza. Grzałki kwarcowe są odporne chemicznie na wszystkie kąpiele poza kwasem fluorowodorowym i fluorkowymi kąpielami do chromowania. Wobec porównywalnej ceny wypierają stopniowo grzałki szklane i porcelanowe. Płaszcz kwarcowy może ulec zniszczeniu jedynie w sposób mechaniczny nie termiczny. Gorącą grzałkę kwarcową można zanurzyć do chłodnej cieczy bez obawy pęknięcia gdyż szkło kwarcowe jest odporne na tzw. „szok termiczny” (gwałtowne zmiany temperatury do 1000°C) oraz długotrwałe przebywanie w temperaturze do 1100°C i krótkotrwałe do 1300°C. Posiada pierwszą, najwyższą kategorię kwaso- i ługoodporności, czym przewyższa wszystkie materiały mineralne. Grzałki teflonowe są odporne na wszystkie rodzaje kąpieli, jako jedyne wytrzymują we fluorkowej w kąpieli do chromowania lub w kąpieli z kwasem fluorowodorowym. Ich wadą jest dość wysoka cena. Grzałki ze stali szlachetnej (1.4539) nadają się szczególnie dobrze do kwasów: siarkowego, do 40°C, w pełnym zakresie stężeń (0‑98%), fosforowego (0-85%), solnego (1-2%), a także do alkalicznych kąpieli odtłuszczających z ługiem sodowym. Grzałki tytanowe ze względu na wysoką cenę tytanu stosuje się praktycznie tylko do kąpieli szlachetnych. Są odporne na prądy błądzące, które powodują mikro rozpuszczanie stali szlachetnych i zanieczyszczanie kąpieli składnikami stopowymi np. chromem. Nie nadają się do kąpieli silnie kwaśnych. 2. Budowa Bezpieczne grzałki zanurzeniowe to znaczy, że ich budowa zapewnia odpowiednią ochronę przed porażeniem (por. wkład grzewczy i grzałki izolatorowe!), mają odpowiednią klasę bezpieczeństwa. Proste pionowe grzałki zanurzeniowe Moc do 6300 W. Napięcie 220 lub 380 V, prąd zmienny 1-, 2- lub 3-fazowy. Długość płaszcza: 315-2500 mm (Ø44-54 mm). Minimalne zanurzenie: 220-1740 mm. Bryzgoszczelne. Odmiana - grzałki do małych kąpieli Moc: 200-1500 W. Napięcie 220 V prądu zmiennego. Długość płaszcza: 100-600 mm (Ø21-32) Minimalne zanurzenie: 90-470 mm. Istotną zaletą grzałek może być budowa modułowa. Grzałka o takiej budowie składa się z następujących części: głowica z polipropylenu (PP) (do 100°C) lub polifluorku winylidenu (PVDF) (do 135°C) z pierścieniem mocującym, zabezpieczenie bryzgoszczelne; kabel zasilający zabezpieczony przed przegięciem i wyrwaniem z wtopioną wtyczką z uziemieniem; wkład grzewczy z zaciskami do mocowania przewodów kabla (do płaszczy niemetalowych z nierozłączalnym mechanicznie ani elektrycznie zabezpieczeniem przed porażeniem); płaszcz ochronny (obudowa), materiał: kwarc, szkło, porcelana, stale szlachetne, tytan, teflon. Wkład grzewczy osłonięty jest płaszczem ochronnym dokręconym do głowicy pierścieniem mocującym (zabezpieczenie bryzgoszczelne). Łatwy montaż i demontaż pozwala na zmniejszenie kosztów eksploatacji np. wystarczy kupić i wymienić wkład grzewczy lub stłuczony płaszcz kwarcowy czy szklany bez potrzeby kupowania znacznie droższej, kompletnej grzałki. Uwaga: Najmniejsze grzałki są zwykle nierozbieralne. Znane są dwa typy głowic, bez uchwytu, do mocowania grzałek w pokrywie, w pierścieniach ze specjalnej gumy i zespolone z uchwytem do mocowania na krawędzi wanny. W razie potrzeby do głowicy bez uchwytu można przykręcić demontowalny uchwyt do mocowania. Z dwóch typów wkładów grzewczych, wkłady z rdzeniem ceramicznym zapewniają równomierne ogrzewanie całej powierzchni grzałki, w przypadku zamoczenia (np. stłuczenie płaszcza) wymagają bardzo dokładnego umycia i wysuszenia. Wkłady w metalowej rurze są wygodne do umycia i wysuszenia, ale ogrzewają powierzchnię w sposób mniej równomierny. Płaszcz ochronny to rura zamknięta od dołu, z kołnierzem od góry. Materiał odpowiedni do przeznaczenia grzałki np.: kwarc, szkło, porcelana, stale szlachetne, tytan, teflon. W grzałkach izolatorowych do kąpieli elektrolitycznych przewód uziemiający odizolowany jest od metalowego płaszcza grzałki specjalną konstrukcją zabezpieczającą. Oznacza to, że posiadają one całkowicie skuteczną ochronę przed porażeniem. W razie awarii, na płaszczu nie pojawia się napięcie. Grzałki te mimo metalowej obudowy, nie powodują przepływu prądu stałego przez elektrolit (nie ma różnicy potencjałów między ziemią a zerem). Na ich płaszczach nie odkładają się więc osady metaliczne. Jest to zaleta typowa dla grzałek z płaszczami kwarcowymi, szklanymi lub porcelanowymi, a jednocześnie płaszcz jest nietłukący. Seryjnie stosuje się wyłącznie płaszcze ze stali szlachetnej lub z tytanu. Grzałki o obciążeniu powierzchni ok. 1,5 W/cm² zalecane są do kąpieli, w których na płaszczu grzałki powstają trudno rozpuszczalne osady pogarszając wymianę ciepła. Rozwiązanie to zapobiega konieczności częstego czyszczenia i przedłuża czas eksploatacji grzałek. Patrony grzewcze, grzejniki rurowe i ożebrowane Patrony grzewcze stosuje się do ogrzewania pieców suszarniczych, podgrzewaczy olejowych, pieców piekarniczych, kotłów warzelniczych, pieców kąpielowych, płyt prasujących, wędzarni, pieców akumulacyjnych, parników paszowych, kąpieli z olejami hartowniczymi, ołowiowymi, odtłuszczającymi, bitumicznymi itp. Oprócz prostych patronów grzewczych stosuje się jeszcze: wkręcane grzejniki z termostatem, wkręcane grzejniki rurowe (rury miedziane niklowane lub tytanowe), ożebrowane grzejniki rurowe. Moc patronów grzewczych została tak konstrukcyjnie rozłożona, że mają one długą żywotność i są bardzo bezpieczne w użyciu. W typoszeregu wkładów grzewczych występuje 5 średnic: Ø32, 36, 39, 45, 57, długość: 220-2000 mm, moc: 400-12000 W. Do podgrzewania roztworów wodnych do ok. 100°C należy stosować patrony o obciążeniu powierzchni 1,5-2,4 W/cm²; do podgrzewania tłuszczu, oleju, smoły, tri itp. patrony o obciążeniu powierzchni 1,5-2,0 W/cm². Patrony grzewcze nadają się zarówno do zabudowy pionowej jak i poziomej. Podstawowe części patronu grzewczego to: ceramiczny wkład grzewczy i płaszcz ochronny (obudowa), ewentualnie z bryzgoszczelnym kołpakiem ochronnym (IP65). Ceramiczne wkłady grzewcze mają bardzo wysoką wartość izolacji i bardzo dobrą odporność na zmiany temperatury. Niektóre rodzaje patronów mają wytrzymałość na przebicie do 4000 V. Typ płaszcza ochronnego zależy od sposobu mocowania np. z kołnierzem do wspawania, z kołnierzem do przykręcania, z końcówką gwintowaną, z głowicą PP (PVDF). Materiał płaszcza: stal st 35, stal szlachetna 4571, tytan. 3. Regulacja i ograniczanie temperatury, zabezpieczenie przed grzaniem „na sucho” Grzałki w pełni zautomatyzowane to proste pionowe grzałki wyposażone w zintegrowany system automatycznej regulacji temperatury. Elektrody czujników przymocowane na stałe do głowicy grzałki mają długość odpowiednią do minimalnej głębokości kąpieli. Obudowa regulatora temperatury połączona jest z grzałką za pomocą elastycznego kabla. Grzałki takie nie tylko zapewniają utrzymanie odpowiedniej, stałej temperatury, ale dodatkowo zabezpieczają przed przegrzaniem i grzaniem „na sucho” tym samym ograniczają niebezpieczeństwo powstania pożaru. Moc do 4000 W. Napięcie 220 lub 380 V, prąd zmienny 1- lub 2-fazowy. Stosowane są grzałki automatyczne, z wbudowanym układem pomiaru i regulacji temperatury, ale bez zabezpieczeń lub tylko z jednym, wybranym zabezpieczeniem. Możliwe jest także późniejsze, dodatkowe wyposażenie prostej grzałki w nakładkę z czujnikami, mocowaną na głowicy oraz w system automatycznej regulacji temperatury ewentualnie z zabezpieczeniami, przed przegrzaniem i przed grzaniem „na sucho”. Zintegrowany system automatycznej regulacji temperatury - „cztery w jednym”, optymalne rozwiązanie do pomiaru i regulacji temperatury oraz zabezpieczenia przed przegrzaniem i przed grzaniem „na sucho”, składa się z następujących elementów: czujnik temperatury i poziomu, elektroniczny, dwupunktowy regulator temperatury (0‑150°C), ogranicznik temperatury (0‑165°C), konduktometryczne zabezpieczenie przed grzaniem „na sucho” (30-500 kΩ), zasilanie grzałki. We wszystkich typach urządzeń, pochwy czujnika temperatury i elektrody czujnika poziomu powinny być pokryte teflonem i dopasowane do minimalnego zanurzenia. Dopóki obie elektrody są zanurzone w kąpieli, regulator włącza i wyłącza grzałkę regulując nastawioną temperaturę. Jeżeli poziom cieczy spadnie poniżej elektrody zabezpieczającej przed grzaniem „na sucho” albo temperatura cieczy przekroczy wartość nastawioną (awaria regulatora) odpowiedni bezpiecznik automatycznie wyłączy grzałkę. To samo dotyczy uszkodzenia czujników. Stany urządzenia sygnalizują świecące diody: „zielona” podłączone do sieci, „pomarańczowa” grzanie, „czerwona” przegrzanie lub grzanie „na sucho” (grzałka wyłączona). Elektroniczny regulator w wykonaniu cyfrowym wraz z ogranicznikiem temperatury i zabezpieczeniem przed grzaniem „na sucho” umieszczono w bryzgoszczelnej obudowie z tworzywa sztucznego z przezroczystą pokrywą. Dzięki temu może on być zainstalowany w pobliżu kąpieli (np. na krawędzi wanny) i służyć dodatkowo jako termometr. Możliwe jest kupno i zainstalowanie każdego z urządzeń osobno, ale wtedy ich łączny koszt jest ok. 2 razy wyższy od systemu zintegrowanego. Nawet najlepsze urządzenia psują się. Awaria regulatora temperatury w pozycji „grzanie” może doprowadzić do przegrzania i zniszczenia kąpieli, a nawet do uszkodzenia wanny. Jeżeli zainstalowano zabezpieczenie przed przegrzaniem, po przekroczeniu zadanej temperatury, nieco wyższej od regulowanej, grzałka zostaje automatycznie wyłączona. Ponowne uruchomienie grzałki wymaga wciśnięcia przycisku przez osobę uprawnioną. Zdarza się, że wanna jest nieszczelna lub nie uzupełniono na czas odparowanej wody. Praca grzałki częściowo wynurzonej może doprowadzić do jej uszkodzenia, a nawet do pożaru i tym samym bardzo dużych strat. Jeżeli zainstalowano zabezpieczenie przed grzaniem „na sucho”, po obniżeniu się poziomu kąpieli poniżej dopuszczalnego, grzałka zostaje automatycznie wyłączona. Ponowne uruchomienie grzałki nastąpi automatycznie po uzupełnieniu kąpieli do odpowiedniego poziomu. Zintegrowany system automatycznej regulacji temperatury wraz z zabezpieczeniem przed przegrzaniem i grzaniem „na sucho” może być stosowany jako komplet z jedną lub dwiema prostymi grzałkami pionowymi, w połączeniu z grzałkami innych typów np. z grzałkami kątowymi lub do małych kąpieli itp., z gniazdami do podłączenia 2-3 grzałek, a także do sterowania większą liczbą grzałek. W przypadku gdy łączna moc grzałek jest większa niż 3,5 kW system musi być połączony z grzałkami za pośrednictwem stycznika. Duże firmy dysponują zwykle pełną, wielobranżową obsługą techniczną. Odpowiednie służby bez większych problemów konstruują układy elektryczne, „pomiarówkę” i automatyczne sterowanie. W sytuacjach kiedy wymagana jest jednak prostota montażu i sprawne działanie przy minimalnej obsłudze, idealnym rozwiązaniem są grzałki w pełni zautomatyzowane - „dwa, trzy lub cztery w jednym”. 4. Określanie mocy grzałek - podstawy obliczeń Moc na podgrzanie kąpieli zależy od objętości cieczy (V), różnicy temperatur (ΔT), strat ciepła (kształt wanny, izolacja, pokrywa) (fs), czasu podgrzewania (τ) i rodzaju cieczy (fm). Na podgrzanie kąpieli potrzeba więcej energii niż tylko do utrzymywania jej w stałej temperaturze (tab. 1). Moc na podgrzanie P [kW] = V [l] x ΔT [K] x fs / τ [h] / fm Przykład: 200 l wody ogrzać o 42 K (od 18 do 60°C) przy stratach 30% w czasie 5 h P = 200 l x 42 K x 1,43 / 5 h / 857 = 2,8 kW Moc na ogrzewanie ciągłe zależy od rodzaju procesu, zwykle jednak głównie od strat ciepła, w tym także wynikających z wprowadzania zimnych detali i uzupełniania wody. Określając moc grzałek należy pamiętać o dopuszczalnym obciążeniu powierzchni grzewczej. Im mniejsze obciążenie tym trwalsza grzałka i mniej niekorzystnych zjawisk na jej powierzchni (tab. 2). Obciążenie powierzchni grzałki O [W/cm²] = P [W] / L [mm] / Ø [mm] x 31,8 Przykład: grzałka 2000 W, długość ogrzewana 450 mm, Ø rury 51 mm O = 2000 W / 450 mm / 51 mm x 31,8 = 2,8 W/cm2 5. Akcesoria Grzałki wszystkich typów można wyposażyć w dopasowane do minimalnego zanurzenia czujniki temperatury i poziomu, w pochwach ze stali szlachetnej, tytanu lub teflonu, analogowe (E) lub cyfrowe (EDIG) elektroniczne regulatory temperatury, ograniczniki temperatury, zabezpieczenia przed grzaniem „na sucho”. Wartym polecenia prostym urządzeniem, które poprawia ekonomiczne wykorzystywanie grzałek, jest włącznik zegarowy. Nie pracując przez weekend, nie grzejemy kąpieli „na pusto”, ale ustawiamy początek grzania np. na poniedziałek godz. 4 rano tak aby kąpiel miała odpowiednią temperaturę o godz. 8.00. Odrębnie zamawiane akcesoria to: uchwyty, gumowe pierścienie, głowice z PVDF zamiast z PP, kabel silikonowy (do 200°C) lub z PCW (do 60°C), klucze do zakręcania głowic, stopy dystansowe od dna lub ściany. Tabela 1. Współczynniki stosowane do obliczeń mocy grzałek Przedstawione liczby są wynikami przeprowadzonych testów, nie mogą być jednak podstawą jakichkolwiek roszczeń. Współczynnik strat ciepła - fs Współczynnik medium - fm Tabela 2. Typowe wartości obciążenia powierzchni grzałek Rodzaj grzałki - Proces Proste pionowe duże Proste pionowe małe Teflonowe Fosforanowanie Nikiel chemiczny C2Cl4, C2HCl3 Ogrzewanie oleju Ogrzewanie powietrza (w obiegu)

Ultradźwiękowe odtłuszczanie

Metoda ultradźwiękowego mycia opiera się na zasadzie wprowadzenia do roztworów drgań ultradźwiękowych, w praktyce przemysłowej o częstotliwości od 20 kHz do 50 kHz. Pozwala to nie tylko na znaczne przyspieszenie procesu, ale także uzyskanie wysokiego stopnia oczyszczenia powierzchni mytych elementów, wyeliminowanie pracy ręcznej oraz łatwopalnych i trujących roztworów. Technologia mycia ultradźwiękowego znajduje powszechne zastosowanie w przygotowaniu powierzchni w procesach międzyoperacyjnych, końcowych cyklu produkcyjnego, a także w serwisie i konserwacji sprzętu i narzędzi. Proces czyszczenia ultradźwiękowego uwarunkowany jest szeregiem czynników, do których należą: natężenie i częstotliwość pola ultradźwiękowego w roztworze myjącym rodzaj roztworu myjącego rodzaj zabrudzeń i wymagany stopień oczyszczenia rodzaj materiału czyszczonych elementów Intensywność tego procesu zależy od wielu parametrów, a głównie w kolejności j.n.: mechaniczno-erozyjne oddziaływanie zjawiska kawitacji na oczyszczane powierzchnie fizyczno-chemiczne oddziaływanie roztworu na zabrudzania stopień rozpuszczalności i dyspersji zabrudzeń v; roztworze stopień dyfuzji i zwilżenia powierzchni określający możliwości wnikania roztworu w pory, zagłębienia i małe otwory Istotą mycia ultradźwiękowego jest powstanie kawitacji w roztworze, dzięki której pokonywane są mechaniczne siły przytrzymujące zabrudzenia przy powierzchni oraz przyspieszony jest proces ich rozpuszczenia. Efektywność kawitacji w znacznym stopniu zależy od własności fizycznych użytego roztworu myjącego. I tak: wysokie napięcie powierzchniowe cieczy podnosi natężenie kawitacji, jednak wymagane jest wówczas osiągnięcie wyższe progu kawitacji. niskie napięcie powierzchniowe cieczy zwiększa zwilżalność mytych powierzchni. Roztwory o takich właściwościach nadają się do mycia elementów o skomplikowanych kształtach. mała gęstość cieczy obniża natężenie kawitacji. duża gęstość cieczy zwiększa oporność akustyczną. zagazowanie cieczy obniża natężenie kawitacji. niskie ciśnienie par nasyconych cieczy zwiększa natężenie kawitacji. temperatura cieczy wpływa istotnie na wartość natężenia kawitacji. Dla roztworów wodnych optymalny poziom wynosi około 55°C, dla rozpuszczalników alkoholowych wynosi 10 - 20°C, a rozpuszczalników na bazie nafty wynosi 20 – 30°C. Roztwory stosowane do mycia ultradźwiękowego można pogrupować j.n.: Rozpuszczalniki organiczne. Roztwory wodne Rozpuszczalniki organiczne charakteryzują się dobrymi właściwościami rozpuszczania różnych zanieczyszczeń. Jednak przed zastosowaniem należy zwrócić uwagę na poziom tłumienia ultradźwięków, toksyczność, możliwość regeneracji oraz narażenie korozyjne mytych elementów, urządzenia do mycia ultradźwiękowego na rozpuszczalniki organiczne są znacznie droższe od urządzeń na roztwory wodne. Stosowanie roztworów wodnych pozwala na uzyskanie najwyższego natężenia kawitacji w porównaniu z innymi kąpielami myjącymi. Przy odpowiednim doborze rodzaju roztworu pod kątem występujących zanieczyszczeń i materiału elementów, jego stężenia, otrzymuje się wysoką, pożądaną efektywność oczyszczenia powierzchni. Roztwory wodne można podzielić na: zasadowe detergenty, mieszaniny czyszczące na bazie wodorotlenku sodu, fosforanu sodu, szkła wodnego i innych kwaśne wodne roztwory kwasu winowego, cytryno w ego i innych organicznych i nieorganicznych kwasów neutralne mieszaniny i emulsje / rozpuszczalnik organiczny + emulgator + stabilizator + woda Własności i efektywność oczyszczenia odczynników zasadowych można określić według liczby pH w roztworze: 1.1. Roztwory zasadowe o pH 10,5 do 11,2 są najmniej agresywne. Używane są do oczyszczenia aluminium i jego stopów, mosiądzów i stopów cynku odlewanych ciśnieniowo. Z uwagi na wartość pH możliwe jest występowanie korozji po obróbce. 1.2. Roztwory zasadowe o pH 11,2 do 12,4 znajdują zastosowania przy myciu aluminium i jego stopów, stopów cynku, stali z zanieczyszczeń z lekkich olei ropopochodnych, past polerskich. 1.3. Roztwory zasadowe o pH 12,4 do 13,8 zawierają związki sodu i szło wodne. Można usunąć przy ich pomocy zanieczyszczenie z mineralnych i roślinnych olei, a nawet stare farby i naloty. Najaktywniejszym roztworem zasadowym o pH 13,3 można oczyścić powierzchnię z rdzy, tlenków i kamienia kotłowego. Do wszystkich rodzajów roztworów zasadowych dodawany jest fosforan sodu, który służy do zmiękczenia wody. Stosowane stężenia roztworów zawierają się w granicach 0,2-2,0%. 2.1. Roztwory kwaśne w myciu ultradźwiękowym używane są do usuwania rdzy, trawienia, odbijania przypieczonych warstw powstałych podczas kucia i ciągnienia. Z uwagi na wpływ energii ultradźwiękowej na podwyższenie agresywności słabego kwaśnego roztworu należy zabezpieczyć odpowiednio wannę przed uszkodzeniem. Rodzaj stosowanych kwasów i ich stężenie w roztworze zależy od gatunku materiału oczyszczanych elementów. Temperatura pracy roztworów kwaśnych wynosi 20°C, a stężenie od 5 do 25% dla materiałów mało odpornych i 20 do 50% dla materiałów bardziej odpornych. 3.1. Roztwory neutralne charakteryzują się spolaryzowaną budową molekularną. Uzyskuje się dzięki nim obniżenie napięcia powierzchniowego wody, emulgowanie olejów i dyspergowanie zanieczyszczeń stałych. Stosowane są przede wszystkim przy oczyszczaniu narzędzi i sprzętu medycznego, zespołów i podzespołów elektronicznych. Technologia oczyszczania ultradźwiękowego składa się z operacji j.n. wstępnego mycia bez udziału ultradźwięków, stosowane w przypadku silnego zabrudzenia mycia ultradźwiękowego płukania w czystej wodzie lub w wodzie demineralizowanej suszenia Urządzenia do mycia ultradźwiękowego wytwarzane są w różnych wielkościach w zależności od wymiarów elementów i potrzeb produkcyjnych. Pojemność wanien ultradźwiękowych wynosi od 0,5 dm3 do rzędu kilku metrów sześciennych. Przetworniki ultradźwiękowe umieszcza się na dnie wanny lub na jej ściankach. Obecnie stosuje się wysokosprawne przetworniki piezoelektryczne i generatory tranzystorowe o mocy jednostkowej od 100 do 1200 W.

Trawienie metali

Trawienie jest to metoda oczyszczania powierzchni metali z produktów korozji polegająca na usuwaniu ich z podłoża w kąpielach trawiących. Zależnie od rodzaju podłoża (stal, miedź, mosiądz, aluminium itp.) i rodzaju produktów korozji dobiera się składy kąpieli i parametry procesu. W galwanizerniach, trawienie prowadzi się zazwyczaj w kwasie solnym lub siarkowym, bądź w mieszaninach tych kwasów. Inne kwasy stosuje się rzadziej i tylko dla specjalnych gatunków podłoża. Wyjątkowo aluminium trawi się w kąpielach alkalicznych. W praktyce, najczęściej trawieniu poddaje się wyroby wykonane ze stali (stopów żelaza), których produkty korozji, zależnie od warunków w jakich powstały, mają postać: Zgorzeliny (zendry) – tlenki FeO, Fe3O4, Fe2O3 produkty utleniania żelaza w wysokich temperaturach w procesie wytwórczym. Rdzy – tlenki, wodorotlenki i zasadowe sole żelaza, produkty korozji atmosferycznej, powstające na skutek oddziaływania powietrza i wody. Do trawienia stali najczęściej stosuje się kąpiele oparte na kwasie solnym lub siarkowym, do trawienia metali nieżelaznych – kompozycje tych kwasów, często z dodatkiem kwasu azotowego. Do trawienia aluminium stosuje się kąpiele oparte na NaOH. Podczas trawienia produkty korozji są usuwane z powierzchni metalu w różny sposób: ulegają rozpuszczeniu w kwasie ( np. produkty korozji atmosferycznej w kwasie solnym), Są odrywane od podłoża przez wydzielający się wodór (np. zgorzelina w kwasie siarkowym). Po odsłonięciu podłoża rozpuszczeniu ulega metal. Rozpuszczanie metalu zachodzi również na skutek przenikania roztworu kwasu do metalicznego podłoża poprzez pory i pęknięcia w warstwie produktów korozji. Reakcji rozpuszczania metalu towarzyszy proces wydzielania wodoru. Przykłady reakcji zachodzących podczas trawienia: FeO + H2SO4 → Fe SO4 + H2O Fe3O4 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O Fe + 2HCl → FeCl2 + 2H (atomowy w żelazie) lub … → H2 Fe + H2SO4 → FeSO4 + 2H (atomowy w żelazie) lub … → H2 Rozpuszczanie metalu w procesie trawienia jest niepożądane z następujących powodów: pogarsza jakość wyrobu (ubytki masy, kruchość wodorowa), zwiększa zużycie kwasu, pogarsza warunki pracy (wydzielający się wodór jest polny i wybuchowy), zwiększa ilość zrzutów zużytej kąpieli, a przez to i zasolenie ścieków potrawiennych. W celu zapobieżenia tym szkodliwym zjawiskom do kąpieli trawiących wprowadza się inhibitory trawienia. Proces trawienia w przypadku obróbki wyrobów zatłuszczonych powinien być poprzedzony procesem odtłuszczenia. Odtłuszczenie można prowadzić w kąpielach wodnych albo za pomocą rozpuszczalników organicznych. Jeśli zanieczyszczenia tłuszczowo-olejowe nie są zbyt duże, można do kąpieli trawiącej wprowadzić odpowiednie kompozycje środków powierzchniowo czynnych (spc), odpornych na działanie kwasów i proces przeprowadzić jednozabiegowo (trawienie z jednoczesnym odtłuszczeniem). Często taki proces jest prowadzony elektrolitycznie. Szybkość trawienia (usuwania produktów korozji) zależy od stężenia kwasu w kąpieli i temperatury kąpieli. Podczas procesu trawienia spada stężenie kwasu i wzrasta stężenie soli żelaza, powodując spadek szybkości trawienia. Kąpiel można uzupełniać stężonym kwasem i inhibitorem. Gdy sole żelaza osiągną graniczne stężenie, kąpiel należy wymienić. Do trawienia w galwanizerniach najczęściej są stosowane dwa kwasy nieorganiczne: kwas solny, kwas siarkowy. W galwanizerniach z zasady nie używa się do trawienia kwasu fosforowego. Wytwarza on na metalicznym podłożu amorficzną warstwę fosforanów, która utrudniałaby wytworzenie powłoki galwanicznej. Trawienie w kwasie solnym Kwas solny HCl handlowy (d = 1,18 g/cm^3, ok. 36% wag.) jest cieczą barwy żółtej. Jego pary zmieszane z wilgocią tworzą “mgłę”. Opary te działają szkodliwie na błony śluzowe i silnie korodująco na aparaturę i urządzenia. Kwas solny jest agresywniejszy od kwasu siarkowego, bardziej równomiernie rozpuszcza produkty korozji i szybciej trawi podłoże. Przedmioty trawione w kwasie solnym wykazują lepszy stan powierzchni i mniejsze nawodorowanie. Chlorki żelaza dają się łatwo spłukać z powierzchni. Ich niedokładne wypłukanie może spowodować powstanie ognisk korozji. Kwas solny należy transportować i magazynować w pojemnikach wykonanych ze szkła, ceramiki, tworzywa sztucznego. Nie może być przechowywany w pojemnikach metalowych. Skład kąpieli Składnik HCl Inhibitor spc - niejonowe Sporządzanie kąpieli Kąpiele o roboczym stężeniu sporządza się przez mieszanie stężonego kwasu i wody. Ze względu na bezpieczeństwo pracy, do wanny w pierwszej kolejności wprowadza się wodę, a następnie, bardzo ostrożnie, handlowy stężony kwas. Do kąpieli wprowadza się inhibitor i kompozycję spc. Przy pracy ze stężonym kwasem pracownicy powinni być wyposażeni w sprzęt i odzież ochronną. Warunki pracy Proces trawienia w kwasie solnym w zbiorniku otwartym (wanna) należy prowadzić w temperaturze otoczenia 20-30°C. Podczas eksploatacji kąpieli należy sprawdzać stężenie kwasu i w razie potrzeby uzupełniać, wprowadzając nowe porcje kwasu z dodatkiem odpowiedniej ilości inhibitora. Kąpiel należy wymienić gdy stężenie żelaza w kąpieli osiągnie graniczną wartość 120 g/dm^3 (kąpiel traci zdolność trawienia). Trawienie w kwasie siarkowym Kwas siarkowy H2SO4 handlowy (d = 1,84 g/cm³, ok. 98% wag.) jest cieczą o oleistej konsystencji. Mgły kwasu siarkowego są rakotwórcze. Przedmioty trawione w kwasie siarkowym wykazują powierzchnię nierównomiernie wytrawioną i większe nawodorowanie. Siarczany są trudniejsze do spłukania z powierzchni niż chlorki. Przy trawieniu kwas siarkowy wykazuje mniejsze zużycie niż kwas solny. Skład kąpieli Składnik H2SO4 Inhibitor spc - niejonowe Sporządzanie kąpieli Kąpiele z kwasu siarkowego sporządza się w analogiczny sposób jak kąpiele z kwasu solnego. Warunki pracy Proces trawienia w kwasie siarkowym w wannie można prowadzić w temperaturze otoczenia lub w temperaturze podwyższonej do 60-70°C. Podwyższenie temperatury przyśpiesza proces trawienia. Dla zwiększenia szybkości trawienia w kwasie siarkowym stosuje się niekiedy trawienie elektrolityczne, katodowe lub anodowe. Zaleca się gęstość prądu 5-10 A/dm² dla stali, 3-7 A/dm² dla miedzi, 2-4 A/dm² dla mosiądzu. Trawienie można przyśpieszyć dodając do kąpieli (10-15 g/dm³) NaCl. Podczas eksploatacji kąpieli należy sprawdzać stężenie kwasu i w razie potrzeby kąpiel uzupełniać, wprowadzając nowe porcje kwasu z dodatkiem odpowiedniej ilości inhibitora. Kąpiel należy wymieniać, gdy stężenie żelaza w kąpieli osiągnie graniczną wartość 90 g/dm³. Inhibitory trawienia Inhibitory trawienia dodawane są do kąpieli trawiących w celu zahamowania reakcji kwasu z metalem. W wyniku zastosowania inhibitora uzyskuje się następujące efekty: zmniejszenie zużycia kwasu, poprawę jakości wyrobu (zmniejszenie ubytku masy metalu, zmniejszenie nawodorowania metalu), zmniejszenie ilości zrzutów zużytej kąpieli, a przez to i zasolenia ścieków, poprawę warunków pracy. Na rynku dostępnych jest wiele inhibitorów trawienia.Dobre inhibitory charakteryzują się zdolnością hamowania reakcji kwasu z metalem, Hr równym ok. 80-95%, gdzie: mA – ubytek masy próbki wytrawionej w roztworze bez inhibitora, g mB – ubytek masy próbki wytrawionej w roztworze z inhibitorem, g Trawienie stali nierdzewnych i kwasoodpornych Trawienie stali uszlachetnionych jest trudniejsze ze względu na obecność dodatków stopowych odpornych na działanie kwasów. Do trawienia używa się mieszaniny kwasów, przy czym są to zwykle mieszaniny kwasu siarkowego lub solnego z dodatkiem kwasu utleniającego, np. HNO3. Przykłady roztworów i parametry pracy stosowanych przy trawieniu stali nierdzewnych. Zawartość w mieszaninie % obj. Trawienie stali nierdzewnych i kwasoodpornych Trawienie stali uszlachetnionych jest trudniejsze ze względu na obecność dodatków stopowych odpornych na działanie kwasów. Do trawienia używa się mieszaniny kwasów, przy czym są to zwykle mieszaniny kwasu siarkowego lub solnego z dodatkiem kwasu utleniającego, np. HNO3. Przykłady roztworów i parametry pracy stosowanych przy trawieniu stali nierdzewnych. Zawartość w mieszaninie % obj. I H2SO4 – 15 HCl - 5 H2O – 80 temp.60°C Trawienie miedzi i jej stopów Produkty korozji miedzi są rozpuszczalne w 10% kwasie siarkowym, jednak trawienie takie nie jest wystarczające. Najbardziej efektywne trawienie uzyskuje się przy stosowaniu kwasu azotowego. Proces przebiega szybko i równomiernie, jednak powierzchnia wygląda nieestetycznie i podczas procesu wydzielają się duże ilości szkodliwych tlenków azotu. Dlatego też, najczęściej, stosuje się roztwory kwasu siarkowego z dodatkiem kwasu azotowego lub innych związków utleniających np. H2O2, CrO2 itp. Przykłady roztworów stosowanych do trawienia miedzi i jej stopów: I H2SO4 – 10%obj. HNO3 - 3%obj. HCl – 1% obj. woda – 86% obj. Trawienie cynku i kadmu Cynk i kadm zwykle trawi się w rozcieńczonych kwasach, solnym 5-10% lub siarkowym 2-7%. Trawienie prowadzi się zanurzając przedmiot na krótko przy stałej obserwacji powierzchni. Trawienie z równoczesnym wybłyszczaniem powierzchni prowadzi się w mieszankach kwasu siarkowego i azotowego (1:1) w ciągu kilku sekund. Trawienie stopów cynku (znale) prowadzi się w 1-2% roztworze H2SO4 w temperaturze otoczenia, w czasie 1-2 minuty. Przedmioty po trawieniu należy dodatkowo spłukać i osuszyć. Trawienie aluminium Aluminium trawi się w 5-10% roztworach NaOH w temperaturze 50-60°C w ciągu 2-3 minut. Trawienie można prowadzić w temperaturze otoczenia, wówczas proces trwa dłużej. Niekiedy podczas trawienia aluminium występuje zmiana barwy powierzchni ze srebrzystobiałej na szarą lub czarną. Rozjaśnienie powierzchni można przeprowadzić w 30% HNO3.

Odtłuszczanie w rozpuszczalnikach organicznych

Odtłuszczanie w rozpuszczalnikach organicznych polega na usuwaniu z mytych powierzchni zanieczyszczeń tłuszczowych i tłuszczopodobnych (oleje, smary, itp.) na drodze fizycznego rozpuszczania. Rozpuszczalniki organiczne stosowane są do mycia “ciężkiego”, z bardzo dużych i trudnych do usunięcia zabrudzeń, w procesach, które mają charakter mycia wstępnego oraz do mycia “precyzyjnego”, przy bardzo wysokich wymaganiach co do czystości mytych powierzchni. Zalety odtłuszczania w rozpuszczalnikach organicznych są następujące: rozpuszczają trudne do usunięcia w kąpielach wodnych zanieczyszczenia takie jak smary, oleje mineralne, woski, itp., stwarzają możliwość prowadzenia procesu odtłuszczania bez wytwarzania ścieków, jako środki myjące wykazują dużą żywotność, nie wymagają tak częstej wymiany jak kąpiele wodne. Dobry rozpuszczalnik powinien wykazywać następujące właściwości: duża zdolność rozpuszczania różnego rodzaju tłuszczów, możliwość bezpiecznego operowania, tj. niepalność, brak zdolności tworzenia z powietrzem mieszanek wybuchowych, małe ciepło parowania, wysokie ciśnienie par, niska temperatura wrzenia (szybkie odparowanie rozpuszczalnika z mytych powierzchni), mała rozpuszczalność w wodzie, łatwość regeneracji, mała toksyczność, mała szkodliwość oddziaływania na środowisko, niskie opłaty za gospodarcze korzystanie ze środowiska, niska cena i łatwość nabycia. Dobór rozpuszczalnika i techniki odtłuszczania zależy od skali produkcji, rodzaju usuwanych zanieczyszczeń, stawianych wymagań co do stopnia czystości mytych powierzchni metalu i od parametrów fizykochemicznych rozpuszczalnika (temperatura wrzenia, temperatura zapłonu, dolna i górna granica wybuchowości, lotność). Istnieje wiele technik odtłuszczania w rozpuszczalnikach organicznych: odtłuszczanie w parach rozpuszczalnika, odtłuszczanie z zastosowaniem połączonego działania cieczy i pary z systemem ciecz-para, para-natrysk-para, ciecz-para-natrysk-para, itp., odtłuszczanie zanurzeniowe na zimno, odtłuszczanie ręczne za pomocą tamponów, pędzli, szczotek, itp. Rozpuszczalniki organiczne stosowane do odtłuszczania w galwanizerniach pochodzą głównie z trzech grup związków chemicznych: węglowodory chlorowane, węglowodory aromatyczne, węglowodory alifatyczne. Najlepsze właściwości technologiczne wykazują węglowodory chlorowane, a wśród nich trójchloroetylen (tri) i czterochloroetylen (per). W warunkach prowadzenia procesu są niepalne i niewybuchowe, skuteczne usuwają różnego rodzaju zanieczyszczenia tłuszczowe i olejowe, szybko odparowywują z powierzchni po umyciu. Ich stosunkowo niska temperatura wrzenia umożliwia prowadzenie procesu odtłuszczania w parach rozpuszczalnika lub w układzie ciecz-para oraz regenerację brudnego rozpuszczalnika na drodze destylacji. Trójchloroetylen i czterochloroetylen są szkodliwe dla zdrowia. Znajdują się na liście czynników “prawdopodobnie rakotwórczych” (Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dn. 11.09.1996 r., Dz. U. Nr 121. poz. 571.). Trójchloroetylen dodatkowo wykazuje działanie narkotyczne przy długotrwałym stosowaniu. Trójchloroetylen i czterochloroetylen są dopuszczone do stosowania w warunkach przemysłowych. Praca z tymi rozpuszczalnikami powinna być prowadzona w pomieszczeniach z dobrą wentylacją ogólną, przy sprawnie działającym wyciągu miejscowym. Najkorzystniej jest proces odtłuszczania prowadzić w parach rozpuszczalnika lub w systemie ciecz-para w hermetycznych urządzeniach zapobiegających emisji par rozpuszczalnika. Trójchloroetylen i czterochloroetylen posiadają stosunkowo największe ograniczenia dotyczące najwyższych dopuszczalnych stężeń i stężeń chwilowych w środowisku pracy. Natomiast łagodniejsze są wymagania dotyczące dopuszczalnych stężeń w powietrzu atmosferycznym i stosunkowo niskie opłaty za gospodarcze korzystanie ze środowiska i wprowadzanie w nim zmian. Całkowity zakaz stosowania wprowadzono dla rozpuszczalników organicznych niszczących warstwę ozonu. Z grupy węglowodorów chlorowanych można tu wymienić 1,1,1- trójchloroetan i czterochlorek węgla. Węglowodory aromatyczne (toluen, ksylen, solwent naftu, itp.) wykazują bardzo dobre właściwości odtłuszczające i szybko odparowywują z powierzchni po myciu. Są palne i wybuchowe co bardzo ogranicza ich stosowanie w galwanizerniach. Są stosowane raczej do odtłuszczania wstępnego. Zabieg odtłuszczania należy prowadzić w wydzielonych pomieszczeniach, bez urządzeń pod napięciem. Rozpuszczalniki z tej grupy są stosowane na ogół zanurzeniowo, “na zimno”. Węglowodory alifatyczne należą do rozpuszczalników najbardziej przyjaznych dla człowieka i środowiska. Posiadają stosunkowo najmniejsze ograniczenia dotyczące dopuszczalnych stężeń w środowisku pracy, najwyższe dopuszczalne stężenie w powietrzu atmosferycznym i najniższe opłaty za gospodarcze korzystanie ze środowiska i wprowadzanie w nim zmian. Aktualnie na rynku pojawiło się wiele preparatów przeznaczonych do mycia i odtłuszczania powierzchni metali, opartych na odaromatyzowanych węglowodorach alifatycznych.

Odtłuszczanie chemiczne i elektrochemiczne

Odtłuszczania: chemiczne i elektrochemiczne są - obok stosowanego często poza linią odtłuszczania wstępnego, trawienia i dekapowania (aktywacji) - etapami w sekwencji procesów przygotowania powierzchni detali przed nakładaniem powłok galwanicznych. Na przykład przygotowanie powierzchni stali może wyglądać następująco: odtłuszczanie wstępne płukanie odtłuszczanie chemiczne płukanie trawienie płukanie odtłuszczanie elektrochemiczne płukanie dekapowanie itd. Odtłuszczanie prowadzi się w celu usunięcia z powierzchni detali różnego typu zanieczyszczeń, takich jak: zanieczyszczenia mechaniczne produkty korozji smary, oleje, tłuszcze itp. pasty polerskie. Właściwe przygotowanie powierzchni jest nieodzownym warunkiem otrzymania powłok galwanicznych dobrej jakości, o wymaganej odporności korozyjnej. 60 - 70% braków w galwanizerni powstaje na skutek nieodpowiedniego przygotowania powierzchni. 1. Odtłuszczanie chemiczne Prowadzi się je w roztworach alkalicznych, zawierających najczęściej: wodorotlenek sodowy (potasowy) węglan sodowy (potasowy) fosforany krzemiany borany glukoniany Stężenia poszczególnych składników wahają się w dość szerokim zakresie i zależą od materiału podłoża i rodzaju zanieczyszczeń. W literaturze można znaleźć dużą ilość receptur kąpieli odtłuszczających wraz z ich parametrami pracy. W Tablicy 1 podano przykłady składów podstawowych kąpieli do otłuszczania i parametrów ich pracy (za doc. Dr Z.Kolanko). Receptury kąpieli Rodzaj podłoża 1 Stal, stal nierdzewna i kwasoodporna /ew. powłoka Ni nałożona elektro − chemicznie/ Miedź Mosiądz /Ms/ /x1/ Stopy cynku /znal/ /x1/ Aluminium i jego stopy Uwagi: /x1/ Ze względu na reaktywność podłoża oraz czas trwania operacji – unikać odtłuszczania chemicznego. /x2/ Zwilżacz stosować do otłuszczania chemicznego. Do kąpieli przeznaczonych do odtłuszczania elektrochemicznego nie należy dodawać zwilżaczy tworzących pianę, ze względu na możliwość gromadzenia się w niej wodoru i tlenu, co przy iskrzeniu np. podczas zdejmowania wieszaków może doprowadzić do wybuchu. Postęp w opracowaniu nowych, wydajniejszych kąpieli odtłuszczających polega - tak jak w przypadku wszystkich kąpieli galwanicznych - nie tyle na zmianie składu podstawowego, ile na wprowadzaniu odpowiednich, wyspecjalizowanych dodatków organicznych wspomagających odtłuszczanie. Są to generalnie środki powierzchniowo czynne (SPC) - mające właściwości zwilżające, pieniące, emulgujące, flotujące itp. Cząsteczka SPC składa się z części hydrofobowej (niepolarnej - nierozpuszczalnej w wodzie, a łatwo rozpuszczalnej w cieczach niepolarnych, np. w olejach) i części hydrofilowej (polarnej - rozpuszczalnej w wodzie a nierozpuszczalnej w cieczach niepolarnych). Ze względu na budowę chemiczną można wyróżnić cztery grupy SPC: anionowe, kationowe, niejonowe i amfoteryczne. Jako dodatki do kąpieli odtłuszczających stosowane są najczęściej związki anionowe (zawierające kwasową grupę hydrofilową) oraz niejonowe (nie dysocjujące w roztworze wodnym na jony, a których rozpuszczalność w wodzie powoduje obecność grup organicznych o dużym powinowactwie do wody). We współczesnej galwanotechnice generalnie odchodzi się od samodzielnie sporządzanych odtłuszczań, coraz częściej stosując gotowe do rozpuszczenia w wodzie mieszanki - w formie stałej lub ciekłego koncentratu. Zaletami takiego rozwiązania są: łatwe sporządzanie i uzupełnianie kąpieli na ogół znacznie niższe sumaryczne stężenia soli wydłużony “czas życia” dodatki organiczne ulegające biodegradacji niższe koszty obróbki ścieków mniejsze wynoszenie znacznie ograniczona emisja oparów do atmosfery Dobór odpowiedniego przygotowania powierzchni jest w tym przypadku zadaniem dostawcy technologii i wymaga niekiedy przeprowadzenia prób na detalach klienta. 2. Odtłuszczanie elektrochemiczne Jest ostatnim przed aktywacją procesem w sekwencji przygotowania powierzchni. Działanie chemiczne jest w tym etapie zintensyfikowane przez wydzielanie się tlenu (cykl anodowy), lub wodoru (cykl katodowy). Składy podstawowe kąpieli są zbliżone do odtłuszczania chemicznego. Stosowane czasy, temperatury i gęstości prądu zależą od materiału podłoża, rodzaju zanieczyszczeń i stopnia zanieczyszczenia powierzchni. W większości przypadków preferuje się odtłuszczanie anodowe (lub katodowo-anodowe, kończące się zawsze dłuższym cyklem anodowym), unikając w ten sposób nawodorowania podłoża oraz ewentualnego osadzania się (w procesie katodowym) na powierzchni detalu zanieczyszczeń obecnych w kąpieli. Również w tym przypadku coraz powszechniej stosowane są gotowe, wyspecjalizowane “mieszanki firmowe”.

Fizykochemiczne oczyszczanie podłoża

Zasadniczym warunkiem otrzymania powłok ochronnych, dekoracyjnych itp. (zarówno organicznych, jak i nieorganicznych) o odpowiedniej jakości i przyczepności do podłoża jest uzyskanie wystarczająco czystej powierzchni metalu podłoża. Na powierzchni metalu na skutek jej specyficznej budowy (deformacja kryształów, obecność obcych substancji różnego rodzaju na granicy ziarn itp.) mogą zachodzić różnorodne przemiany. Przemiany te są albo natury czysto chemicznej (np. tworzenie się zgorzeliny przy obróbce cieplnej metali), albo elektrochemicznej (korozja atmosferyczna zachodząca na skutek procesów elektrochemicznych) lub fizycznej, bądź też fizykochemicznej (zjawiska adhezji lub adsorbcji). Przez oczyszczenie powierzchni w sensie fizykochemicznym należy więc rozumieć usunięcie wszystkich produktów powyższych przemian. W technice przygotowanie powierzchni przeprowadza się za pomocą obróbki mechanicznej (szlifowanie, polerowanie) odtłuszczania oraz wytrawiania. Należy podkreślić, że stosowanie zarówno elektrochemicznych metod uszlachetniania powierzchni metalu jak i chemicznych wymaga jak najbardziej dokładnego jej oczyszczenia. Niedotrzymanie tego warunku może spowodować zmiany w jakości otrzymanych powłok niekoniecznie od razu widoczne, a ujawniające się nawet po kilku miesiącach. Wrażliwość na ślady pozostałych zanieczyszczeń jest różna dla różnych metod. Np. cieniutka warstewka nafty wpływa dodatnio na przebieg procesu fosforanowania lub cieniutka warstewka tlenków nie przeszkadza przy barwieniu metali. Natomiast przy stosowaniu wszystkich metod ele-ktrolitycznego uszlachetniania powierzchni wymagane jest bardzo dokładne oczyszczenie powierzchni. Istniejący pogląd, że niektóre kąpiele galwaniczne są mniej czułe na ślady tłuszczu, gdyż same działają odtłuszczająca (np. cyjankowe kąpiele alkaliczne) lub utleniają resztki tłustych zanieczyszczeń (kąpiele chromowe) jest tylko warunkowo słuszny. Zanieczyszczenia te bowiem nagromadzają się z biegiem czasu w kąpieli i mogą następnie powodować duże zakłócenia w jej pracy. Dotyczy to zwłaszcza nowoczesnych wysokowydajnych kąpieli do otrzymywania powłok z połyskiem. Ponieważ wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia, które mogą znajdować się na powierzchni metalu posiadają bardzo zróżnicowane własności fizykochemiczne, przeto w trakcie usuwania ich muszą zachodzić bardzo skomplikowane procesy, utrudniające opracowanie uniwersalnej metody oczy­szczania. Z tego względu konieczna jest znajomość własności metali, substancji zanieczyszczających i środków czyszczących oraz długoletnie doświadczenie w stosowaniu metod oczyszczania. Zanieczyszczenia można podzielić na dwie główne grupy: związków heteropolarnych i związków homeopolarnych. Związki heteropolarne są to głównie tlenki i sole metali, homeopolarne natomiast — węglowodory z past polerskich, środków ułatwiających przeciąganie, środków antykorozyjnych itp. Pierwsze z nich, głównie nieorganiczne, można usunąć przez działanie podobnych związków heteropolarnych, np. kwasów nieorganicznych, drugie natomiast, będące przeważnie związkami organicznymi, usuwa się z powierzchni przy użyciu pokrewnych im rozpuszczalników homeopolamych. Trzecią pośrednią grupę stanowią związki o własnościach częściowo hetero- i częściowo homeopolamych (kwasy tłuszczowe, estry glicerynowe kwasów tłuszczowych itp.), które rozpuszczają się w wodnych roztworach związków alkalicznych lub w stopionych alkaliach oraz w chlorowcowanych, względnie niechlorowcowanych rozpuszczalnikach homeopolamych. Część tych związków rozpuszcza się w bezwodnych kwasach organicznych, (np. w bezwodnym kwasie octowym), które można dodawać do kąpieli trawiących sporządzonych z bezwodnych kwasów nieorganicznych. Oczyszczona powierzchnia metalu wykazuje wielką aktywność do przemian chemicznych, względnie elektrochemicznych, ze składnikami powietrza, wodą używaną do płukania itp. Dlatego też środki czyszczące muszą posiadać również własności przejściowego pasywowania oczyszczonej powierzchni metalu, tzn. hamowania na niej przez odpowiednio długi okres czasu procesów korozji. Uzyskuje się to przez dodatek specjalnych substancji (np. azotyny, benzoesany, fosforany, chromiany i inne), powodujących utworzenie się na metalu cieniutkiej warstewki ochronnej. Warstewka ta nie może jednak przeszkadzać w dalszej obróbce uszlachetniania powierzchni metalu. Opracowano wiele metod fizycznych, chemicznych, fizykochemicznych (elektrochemicznych), przy pomocy których - mniej lub więcej dokładnie - można usunąć szkodliwe zanieczyszczenia z powierzchni metalu.

Srebrzenie chemiczne

Powłoki srebra osadza się na drodze chemicznej przez redukcję z roztworów zawierających substancje redukujące, w cząsteczce których występuje grupa aldehydowa – CHO (aldehyd mrówkowy, glukoza). Chociaż wymienione reduktory nie należą do zbyt silnych, to ich zastosowanie w zupełności wystarcza do osadzenia warstewki srebra. Proces chemicznego srebrzenia najczęściej prowadzi się w roztworach alkalicznych, w których srebra znajduje się w postaci kompleksu amoniakalnego. Takie związki są niezwykle nietrwałe w obecności reduktora i stąd przygotowując roztwór do chemicznego srebrzenia przygotowuje się go w dwu oddzielnych roztworach. W jednym mamy roztwór związków amionosrebrowych w drugim reduktor. Związki aminosrebrowe w stanie suchym mają właściwości wybuchowe i dlatego nie można dopuścić do wyschnięcia pierwszego roztworu. Przygotowanie roztworu aminozwiązku srebra przeprowadza się najczęściej przez rozpuszczenie azotanu srebra w możliwie małej ilości wody i następnie dodawanie przy energicznym mieszaniu wodorotlenku amonowego. Stosuje się do tego celu 12% roztwór wody amoniakalnej. Woda amoniakalna dodawana jest tak długo, aż brunatny osad wodorotlenku srebrowego ulegnie całkowitemu rozpuszczeniu. Następnie dodaje się kroplami 5-10% roztwór azotanu srebrowego do momentu powstania zmętnienia. Po przesączeniu i uzupełnieniu wodą roztwór aminozwiązku srebra jest gotowy. Srebrzenie chemiczne prowadzone jest metodami: przez zanurzenie natryskowo przez pocieranie Srebrzenie chemiczne przez zanurzenie prowadzi się najczęściej w kąpielach o składzie: Kąpiel z formaldehydem Roztwór zawierający srebro Składnik Azotan srebra Woda amoniakalna(25%) Woda Roztwór reduktora Składnik Formaldehyd (40%) Woda Do użytku bierze się równe objętości obu roztworów. Kąpiel z cukrem inwertowanym Roztwór zawierający srebro Składnik Azotan srebra Woda amoniakalna (12%) Woda Roztwór reduktora Składnik Cukier trzcinowy Kwas siarkowy Woda Roztwory zależy używać w stosunku 20 cz. obj. roztworu srebra na 3 cz. obj. roztworu reduktora. Kąpiel cukrowo-formaldehydowa Roztwór zapasowy I Składnik Azotan srebra Amoniak w przeliczeniu na NH3 Roztwór zapasowy II Składnik Wodorotlenek sodowy Amoniak w przeliczeniu na NH3 Roztwór zapasowy III Składnik Glukoza bezwodna Formaldehyd 40% Roztwór zapasowy IV Składnik Azotan srebra Z tak przygotowanych roztworów sporządza się roztwory robocze: Roztwór roboczy I sporządza się przez zmieszanie 260 cm³ roztworu zapasowego I i 130 cm³ roztworu zapasowego II. Następnie dodaje się 6 cm³ stężonego kwasu azotowego, po czym intensywnie mieszając wkrapla się amoniak do chwili zupełnego wyklarowania się roztworu i dodaje 10 – 15 cm³ roztworu zapasowego IV. Całość uzupełnia się wodą do objętości 4 l. W razie obecności osadu roztwór należy przefiltrować. Roztwór roboczy II otrzymuje się przez dopełnienie 250 cm³ roztworu zapasowego III wodą destylowaną do objętości 4 l. Do użytku bierze się równe objętości roztworów roboczych I i II. Kąpiel hydrazynowo-glioksalowa Roztwór zawierający srebro Składnik Azotan srebra Woda amoniakalna (12%) Woda Roztwór reduktora Składnik Siarczan hydrazyny Glioksal 30% Woda Do użytku bierze się równe objętości obu roztworów. Kąpiel Srebrzenie zanurzeniowe Srebrzenie natryskowe Kąpiel z formaldehydem można stosować Kąpiel z cukrem inwertowanym można stosować Kąpiel cukrowo-formaldehydowa można stosować można stosować Kąpiel hydrazynowo-glioksalowa można stosować można stosować Do wykonywania poprawek na przedmiotach posrebrzanych oraz do srebrzenia styków elektrycznych można stosować srebrzenie przez pocieranie. W tym celu sporządza się odpowiednie pasty przez ucieranie w moździerzu początkowo na sucho a następnie dodając wodę tak aby uzyskać papkę. Srebrzenie przez pocieranie wykonuje się nanosząc i rozprowadzając na powierzchni przedmiotu za pomocą szmatki, kawałka skóry lub korka jedna z past o następującym składzie : Nazwa składnika Wzór chemiczny Zawartość 1 Chlorek srebrowy AgCl 132,8 Chlorek sodowy NaCl 100 Węglan potasowy Na2CO3 200 Kreda szlamowana 150 Winian potasowy K2C4H4O6 -

Powłoki galwaniczne na aluminium

Nakładanie metalowych powłok galwanicznych na aluminium jest stosunkowo rzadko stosowane. Przy pokrywaniu galwanicznym aluminium występują pewne specyficzne problemy, wynikające z właściwości chemicznych i fizycznych glinu: glin jest pierwiastkiem amfoterycznym, a więc ulega działaniu roztworów kwaśnych i alkalicznych, różnica potencjałów pomiędzy aluminium i metalem osadzanym może wpływać na przebieg reakcji elektroosadzania metalu, z położenia glinu w szeregu napięciowym metali wynika, że w wielu przypadkach może następować samorzutne, kontaktowe osadzanie się metalu na powierzchni aluminium, powłoki metalowe na aluminium wytwarza się z metali bardziej szlachetnych od glinu i dlatego odporność na korozję można uzyskać tylko pod warunkiem pełnej szczelności pokrycia, współczynnik rozszerzalności cieplnej aluminium różni się znacznie od współczynnika dla większości osadzanych metali, różnice w promieniu atomowym i strukturze krystalicznej pomiędzy podłożem aluminiowym i metalem powłoki mogą prowadzić do wystąpienia naprężeń powierzchniowych i obniżać przyczepność powłoki metalowej, silna skłonność glinu do pasywacji - tworzenia cienkiej warstewki tlenkowej na powierzchni przy kontakcie z tlenem z powietrza lub jonami OH- z wody - może także obniżać przyczepność lub utrudniać nakładanie powłok metalowych. Z tych względów przy pokrywaniu galwanicznym aluminium niezbędne jest stosowanie specjalnych metod przygotowania powierzchni podłoża przed właściwą obróbką galwaniczną, a także często specyficznych warunków osadzania metalu. Poniżej zestawiono metody przygotowania powierzchni aluminium przed nakładaniem powłok galwanicznych, najczęściej stosowane w celu zaktywowania i rozwinięcia powierzchni oraz zabezpieczenia jej przed utlenianiem: cynkowanie kontaktowe, cynowanie kontaktowe, bezprądowe osadzanie metalu, mechaniczne przygotowanie powierzchni, trawienie chemiczne, chemiczne lub anodowe utlenianie (zwykle w roztworach kwasu fosforowego lub szczawiowego). Najczęściej stosuje się chemiczne zacynkowanie powierzchni metodą kontaktową przez zanurzenie odtłuszczonych części aluminiowych w silnie alkalicznym roztworze cynkanu sodowego. Zachodzi wówczas jednoczesne nadtrawienie podłoża i kontaktowe wydzielenie cynku na powierzchni aluminium. W czasie pokrywania kontaktowego na powierzchni występują obszary anodowe i katodowe, na których przebiegają następujące reakcje chemiczne: Reakcje anodowe: Al + 3OH^- → Al(OH)3 + 3e^- Al(OH)3 → AlO2^- + H2O + H^+ Reakcje katodowe: Zn(OH)4^2- → Zn^2+ + 4OH^- Zn^2+ + 2e^- → Zn H^+ + e^- → H → 1/2 H2↑ Typowy cykl operacji przygotowania powierzchni aluminium przed pokrywaniem galwanicznym przedstawia się następująco (pominięto operacje płukania): odtłuszczanie, trawienie, rozjaśnianie, cynkowanie kontaktowe (jedno- lub dwukrotne), pokrywanie galwaniczne. Najczęściej stosuje się pokrywanie aluminium chromem, niklem, kadmem, miedzią, srebrem i cyną, zwykle dla uzyskania dobrej jakości wykończenia powierzchni wytwarzając powłoki wielowarstwowe. Poniżej zestawiono główne typy stosowanych powłok galwanicznych i ich zastosowania. Zasadnicze typy i zastosowania powłok metalowych na aluminium Metal powłoki lub wielowarstwowego układu powłok Cu-Ni-Cr, Cu-Ag, Cu-Ni Cd Cu, Sn, Cu-Sn, Cu-SnPb mosiądz CuZn Cu-Ag, Cu-Ag-Rh Cr, Cu-Ni, Cu-Ni-Cr Cr, Cu-Ni-Cr, Cu-Sn nikiel chemiczny Kąpiel do chemicznego zacynkowania powierzchni sporządza się zwykle z następujących składników: ZnO 40 - 50 g/dm³ NaOH 400 - 450 g/dm³ W literaturze spotyka się często także receptury kąpieli o zawartości 100 g/dm³ ZnO lub bardziej rozcieńczone. Proces prowadzi się w temperaturze otoczenia. Czas operacji wynosi zwykle od kilku sekund do 5 minut. Często w celu uzyskania bardziej równomiernej warstwy zacynkowanie powierzchni wykonuje się dwukrotnie, zdejmując wstępnie wytworzoną warstwę w roztworze kwasu azotowego. Dla poprawienia jakości warstewki cynku do roztworu dodaje się czasem niewielkie ilości soli żelaza, miedzi lub niklu, a także związków o działaniu kompleksotwórczym. Poniżej przedstawiono przegląd ważniejszych metod nakładania galwanicznych powłok metalowych na aluminium. Szczegóły prowadzenia operacji pokrywania podane są szerzej w odpowiednich rozdziałach Notesu, poświęconych poszczególnym technologiom. Miedziowanie aluminium Powłoki miedziane na aluminium stosuje się zazwyczaj w celu zwiększenia lutowności powierzchni lub jako podwarstwy pod inne powłoki galwaniczne. Po wstępnym zacynkowaniu powierzchni pokrywanie miedzią prowadzi się elektrolitycznie w kąpieli cyjankowej lub pirofosforanowej. Należy stosować kąpiele galwaniczne o możliwie małej wrażliwości na zanieczyszczenia glinem i cynkiem. Niklowanie aluminium Powłoka niklowa na aluminium spełnia rolę dekoracyjną, chroni przed korozją lub służy do zabezpieczenia podłoża przed zużyciem mechanicznym. Wstępnie powierzchnia aluminium pokrywana jest kontaktowo cynkiem. Dla uzyskania dobrej przyczepności często przed niklowaniem stosuje się dodatkowo podwarstwę miedzi. Wytwarzać można powłoki matowe np. z kąpieli Wattsa lub błyszczące z roztworów zawierających zestaw dodatków blaskotwórczych. Czasem stosuje się powłokę dwuwarstwową nikiel matowy - nikiel błyszczący. Chromowanie aluminium W celu uzyskania powłoki dekoracyjnej o zwiększonej trwałości często warstwy niklowe na aluminium zostają dodatkowo pokryte cienką powłoką tzw. chromu dekoracyjnego. W tym przypadku technologia pokrywania nie różni się od stosowanej powszechnie przy nakładaniu wielowarstwowych pokryć miedź - nikiel - chrom. Nakładanie grubszych powłok chromu do celów technicznych (tzw. chromowanie techniczne) stosuje się przy produkcji aluminiowych elementów silników spalinowych (tłoki, cylindry) i układów hydraulicznych, np. automatyki, hamulcowych i in. Zabezpiecza się w ten sposób powierzchnie narażone na ścieranie przed zużyciem mechanicznym. Kąpiele do chromowania zwykle cechują się bardzo słabą wgłębnością, przez co utrudnione jest uzyskanie w miarę równomiernej powłoki na elementach o złożonym kształcie. Chromowanie techniczne można prowadzić na powierzchni aluminium wstępnie zacynkowanej kontaktowo, ale korzystniej jest stosować dodatkowo warstwę pośrednią 5 mm miedzi lub niklu. W układach hydraulicznych zwykle dla zapewnienia dobrej odporności korozyjnej stosuje się pod chrom grubszą warstwę niklu (20 - 30 µm). Kadmowanie aluminium Powłoki kadmowe skutecznie chronią części aluminiowe przed korozją w przypadku ich bezpośredniego kontaktu z częściami metalowymi wykonanymi z bardziej szlachetnych materiałów (stal, miedź i in.). W tym układzie występuje skłonność do korozji elektrochemicznej. Kadmowanie prowadzi się z konwencjonalnej kąpieli cyjankowej po uprzednim zacynkowaniu powierzchni aluminium metodą kontaktową. Cynowanie aluminium Powłoki cynowe stosuje się głównie w celu nadania powierzchni dobrej lutowności. Należy pamiętać, że cynk może dyfundować przez cynę i sprzyjać tworzeniu tzw. whiskersów. Mniejszą skłonność do tworzenia whiskersów wykazują powłoki stopowe cyna-ołów. Zamiast wstępnego zacynkowania powierzchni można w tym przypadku stosować cynowanie kontaktowe z roztworów cynianu sodu. Właściwą powłokę cynową nakłada się z kąpieli alkalicznych lub kwaśnych. Niklowanie chemiczne aluminium Niklowanie chemiczne polega na wytwarzaniu w sposób kontrolowany grubszych warstw niklowych na zasadzie chemicznej redukcji jonów niklu z roztworu. Reduktorem jest zwykle podfosforyn sodu. Na skutek wbudowywania się fosforu w powłokę, zawiera ona od 3 do 14% P. Otrzymywana w ten sposób powłoka niklowa ma zwykle dobrą przyczepność do aluminium. Cechuje się estetycznym wyglądem, doskonale chroni materiał podłoża przed korozją i zużyciem mechanicznym. Posiada wysoką twardość, którą można jeszcze zwiększyć przez dodatkową obróbkę cieplną. Przed pokrywaniem niklem najczęściej stosuje się cynkowanie kontaktowe powierzchni aluminium w roztworze cynkanowym. Proces niklowania chemicznego aluminium wykorzystuje się przy wytwarzaniu pamięci komputerowych (dyski twarde), elementów maszyn włókienniczych, drukarskich, pakujących, części dla przemysłu elektrotechnicznego i elektronicznego.

Powłoki cyna – ołów

Powłoki ze stopu cyna-ołów odznaczają się doskonałą lutownością i wysoką odpor­no­ścią na korozję, jednak w żadnym przypadku nie są dopuszczone do kontaktu z żywnością. Detale z powłoką stopową LC60 (60% wag. Sn) o grubości 8µm mogą być składowane przez 5 lat. Pokrycia cynowe oraz stopowe o zawartości cyny powyżej ok. 15% wagowych są błyszczące. Powłoki o niższej zawartości cyny i powłoki oło­wiane są gładkie ale matowe. Praktyczne zastosowanie znalazły powłoki o różnej zawartości cyny: 5 - 6% jako pokrycia ochronne przed działaniem kwasów (na stali oraz w elektronice), 7 - 10% do pokrywania łożysk ślizgowych (własności smarowne), 60 - 65% jako powłoki doskonale lutowne, 90 - 95% jako powłoki antykorozyjne (zastępujące nikiel). Do osadzania powłok stopów cyna-ołów stosuje się kąpiele sulfo­nowe oraz najbardziej rozpowszechnione kąpiele fluorobo­ranowe. Kąpiel fluoroboranowa Kwaśna kąpiel fluoroboranowa z zastosowaniem dodatków wybłyszczających pozwala na otrzy­mywanie powłok cynowych i stopów cyna-ołów, przy gęstości prądu katodowego do ok. 50 A/dm². Kąpiel ta - przy prawidłowym prowadzeniu procesu - ma nie­ogra­niczoną trwałość. Do otrzymywania powłok stopowych o różnej zawartości cyny stosuje się kąpiele o róż­nej za­wartości fluoroboranów cyny i ołowiu. Poniżej przedstawiono skład kąpieli do osa­dzania po­włok z czystej cyny, stopu o składzie eutektycznym oraz stopu zawierającego 90% wag. cyny. Skład kąpieli do osadzania cyny i stopów cyna ołów Składnik Skład powłoki Sn(BF4)2 Pb(BF4)2 HBF4 H3BO3 Dodatki Warunki pracy Parametr Temperatura Gęstość prądu katodowego Gęstość prądu anodowego Wydajność prądowa Mieszanie Filtracja Rola składników Fluoroboran cynawy, fluoroboran ołowiawy Zwiększenie stężenia fluoroboranów w kąpieli pozwala zwiększyć maksymalną gęstość prądu katodowego. W handlu dostępny jest fluoroboran cynawy w postaci koncentratu o zawartości ok. 300 g/l a także koncentrat fluoroboranu ołowiawego o zawartości ok. 400 g/l, z tego względu uzyska­nie bardzo wysokich stężeń fluoroboranów w kąpieli jest kłopotliwe. Zmiana stężenia fluoroboranów nie powoduje zmian jakości osadzanej powłoki (chyba, że w wyniku tych zmian drastycznie zmieni się skład osadzanego stopu). Zależność składu powłoki od stosunku stężeń (molowych) Sn^2+ i Pb^2+ przedstawiono na wykresie (rys 1). Kwas fluoroborowy Kwas fluoroborowy zapobiega hydrolizie fluoroboranów cyny i ołowiu oraz zapew­nia uzyskanie wysokiej anodowej wydajności prądowej. Zmiany stężenia kwasu w podanych granicach nie wpływają na jakość powłok. Wzrost stężenia kwasu powoduje chwilowe obniże­nie katodowej wydajności prądowej i wzrost stężenia fluoroboranów w kąpieli. Zbyt małe stężenie kwasu po­woduje obniżenie anodowej wydajności prądowej i w efekcie zmniejszenie zawartości fluorobo­ranów w kąpieli. Kwas borowy Kwas borowy zapobiega hydrolizie anionów fluoroboranowych i wytrącaniu się powstają­cego PbF2. Dodatki Dodatki są roztworami kilku związków organicznych, (podobnie jak w przypadku kąpieli siarczanowej) w dwu zestawach: jako tzw. dodatek podstawowy i wybłyszczacz. Do sporzą­dzania kąpieli oraz do uzupełniania dodatku wynoszonego na pokrywanych de­talach stosuje się dodatek podstawowy. Do uzu­pełnienia składu dodatków o składniki zużywane podczas elektro­lizy, tak aby były zachowane proporcje stężeń wykorzystuje się wybłyszczacz. Wielokrotne przedawkowanie optymalnej zawartości dodatku podstawowego może uniemożli­wić pracę kąpieli (następuje wysolenie niektórych składników). Natomiast niewielkie przedawkowanie wybłyszczacza prowadzi do wystą­pienia na detalach czarnych zacieków a większe w ogóle uniemożliwia osadzanie stopu (na ka­todzie tworzy się smolista warstwa produktów redukcji związków organicznych). Wpływ poszczególnych parametrów Temperatura Kąpiel pracuje prawidłowo w zakresie temperatur do 25°C. Powyżej tej temperatury otrzymy­wane powłoki stają się żółte a powyżej 30oC następuje zanik połysku. Schłodzenie kąpieli poni­żej 25°C przywraca połysk powłoki. Jednak dłuższa praca w temperaturach powy­żej 25°C pro­wadzi do zniszczenia kąpieli w wyniku zmian proporcji stężeń składników do­datku na skutek różnej szybkości ich parowania. Gęstość prądu katodowego Błyszcząca warstwa osadza się w szerokim zakresie gęstości prądu. Wpływ gęstości prądu katodowego na skład powłoki przedstawiono na wykresie (rys.2). Mieszanie Mieszanie powoduje zmniejszenie zawartości cyny w osadzanej powłoce oraz wzrost dopusz­czalnej maksymalnej gęstości prądu. Zbyt silne mieszanie powoduje powstanie za­wiesi­ny szlamu anodowego, który wbudowuje się w powłokę (powłoka staje się „mleczna”). Wpływ szybkości mieszania na skład powłoki przedstawiono na wykresie (rys.3). Filtracja W zależności od jakości używanych anod w kąpieli może gromadzić się szlam anodowy. Można temu zapobiegać umieszczając anody w workach z tkaniny filtracyjnej lub przez ciągłą bądź okresową filtrację. W żadnym przypadku nie należy stosować filtrów z wkładem z węgla ak­tywnego, ponieważ związki organiczne dodatków adsorbują się na węglu selektywnie, co pro­wadzi do zniszczenia kąpieli. Płukanie Detale po wyjęciu z kąpieli powinny być wypłukane możliwie szybko. Pozostawanie na powie­trzu bez płukania powoduje powstawanie ciemnych plam i zmatowień. Te same efekty może przynieść płukanie w płuczce zanieczyszczonej kąpielą. Jest to szczególnie widoczne na więk­szych płaszczyznach detali. Zanieczyszczenie kąpieli Szkodliwe zanieczyszczenia to przede wszystkim kationy metali ciężkich (Zn, Ni, Cu, Fe), wszelkie utleniacze (zwłaszcza NO3^-), chlorki i substancje organiczne. Zanieczyszczenie jonami cynku powoduje zniszczenie kąpieli, zanieczyszczenia jonami żelaza, niklu i miedzi można pró­bować usuwać przepracowując kąpiel. Istnieje możliwość zregenerowania zanieczyszczo­nej ką­pieli na węglu aktywnym, stosowanym w ilości ok. 50 g/l kąpieli w czasie 15 min. Konserwacja kąpieli Zależy od rodzaju urządzeń, rodzaju detali, sposobu eksploatacji (zmiany asortymentu, prze­stoje), zanieczyszczeń itp. Nie jest więc możliwe podanie ścisłych reguł. Nie ma również możli­wości analitycznego stwierdzenia zawartości wybłyszczaczy w kąpieli. Dodatki uzupełnia się po przepracowaniu przez kąpiel ok. 40 - 50 Ah/l . Materiały Anody: Pożądane są anody ze stopu o możliwie wysokiej czystości i składzie odpowiadającym skła­dowi osadzanej powłoki. W przypadku użycia anod o mniejszej czystości należy się li­czyć z powstawaniem dużej ilości szlamu anodowego. Fluoroboran cynawy, fluoroboran ołowiawy, kwas fluoroborowy: W handlu dostępne są koncentraty tych związków. Do sporządzenia kąpieli wskazane są odczynniki klasy co najmniej czysty. Woda: Do sporządzenia kąpieli należy używać wody dejonizowanej lub destylowanej. Eksploatacja Kąpiel ma nieograniczoną trwałość, ale niewskazane są dłuższe (powyżej kilku dni) przestoje. Dłuższy przestój grozi utratą połysku osadzanych warstw, a w skrajnym przypadku koniecz­no­ścią regeneracji kąpieli węglem aktywnym. W przypadku konieczności odstawienia kąpieli na pewien czas, wskazane jest pozostawienie w niej anod cynowych i w miarę szczelne przykrycie. Po prze­stoju, przed podjęciem eksploatacji zalecane jest przepracowanie kąpieli. Utylizacja odpadów Ścieki z kąpieli można neutralizować mlekiem wapiennym. Wytrącające się osady zawierają m.in. toksyczne związki: CaF2 i Pb(OH)2, które nie mogą być kierowane bez­pośrednio na wysypisko śmieci. Dodatki, w stężeniach jakie występują w kąpieli, nie stanowią dodatkowe­go za­grożenia. Odpady anodowe można przetapiać we własnym zakresie i ponownie stosować w pro­cesie. Kąpiel metanosulfonowa Kąpiel ta pozwala osadzać powłoki o zawartości cyny od 0 do 100%, przy gęstości prądu katodowego do 15 A/dm². Jest przy tym wygodniejsza w eksploatacji, ponieważ ma wyższe pH (ok. 2) i nie zawiera, trudnego do usunięcia, fluoru. Skład kąpieli do osadzania stopu Sn60-Pb40 Składnik (CH3SO3)2Sn (CH3SO3)2Pb CH3SO3H Dodatki Warunki pracy Parametr Temperatura Gęstość prądu katodowego Gęstość prądu anodowego Wydajność prądowa Mieszanie Filtracja Rola składników Metanosulfonian cynawy, metanosulfonian ołowiawy Zwiększenie stężenia metasulfonianów w kąpieli pozwala zwiększyć maksymalną gęstość prądu katodowego. W handlu dostępny jest ok. 70% kwas matanosulfonowy, który wykorzystuje się do otrzymania metasulfonianów, rozpuszczając w nim tlenek cynawy i tlenek ołowiawy. Zmiana stężenia metasulfonianów nie powoduje zmian jakości osadzanej powłoki (chyba, że w wyniku tych zmian drastycznie zmieni się skład osadzanego stopu). Oczywiście wzrost stężenia jonów któregoś z metali powoduje wzrost jego zawartości w osadzonym stopie. Kwas metanosulfonowy Kwas metanosulfonowy zapobiega hydrolizie metanosulfonianów cyny i ołowiu oraz zapew­nia uzyskanie wysokiej anodowej wydajności prądowej. Wzrost stężenia kwasu powoduje chwilo­we obniże­nie katodowej wydajności prądowej i wzrost stężenia metasulfonianów w kąpieli. Dodatki Dodatki są roztworami kilku związków organicznych, (podobnie jak w przypadku kąpieli siarczanowej) w dwu zestawach: jako tzw. dodatek podstawowy i wybłyszczacz. Do sporzą­dzania kąpieli stosuje się dodatek podstawowy, do uzu­pełnienia składu dodatków o składniki zużywane podczas elektro­lizy wykorzystuje się wybłyszczacz. Wpływ poszczególnych parametrów Temperatura Kąpiel pracuje prawidłowo w zakresie temperatur do 25°C. Powyżej tej temperatury otrzymy­wane powłoki stają się żółte a powyżej 30°C następuje zanik połysku. Schłodzenie kąpieli poni­żej 25°C przywraca połysk powłoki. Jednak dłuższa praca w temperaturach powy­żej 25°C pro­wadzi do zniszczenia kąpieli w wyniku zmian proporcji stężeń składników do­datku na skutek różnej szybkości ich parowania. Mieszanie i filtracja Kąpiel powinno się mieszać mechanicznie jak również (korzystnie) stosować jej przepływ. W zależności od jakości używanych anod w kąpieli może gromadzić się szlam anodowy. Można temu zapobiegać umieszczając anody w workach z tkaniny filtracyjnej i/lub przez ciągłą bądź okresową filtrację. W żadnym przypadku nie należy stosować filtrów z wkładem z węgla ak­tywnego, ponieważ związki organiczne dodatków adsorbują się na węglu selektywnie, co pro­wadzi do zniszczenia kąpieli. Płukanie Detale po wyjęciu z kąpieli powinny być wypłukane możliwie szybko. Pozostawanie na powie­trzu bez płukania powoduje powstawanie ciemnych plam i zmatowień. Te same efekty może przynieść płukanie w płuczce zanieczyszczonej kąpielą. Jest to szczególnie widoczne na więk­szych płaszczyznach detali. Zanieczyszczenie kąpieli Szkodliwe zanieczyszczenia to przede wszystkim kationy metali ciężkich (Zn, Ni, Cu, Fe), wszelkie utleniacze (zwłaszcza NO3^-), chlorki i substancje organiczne. Zanieczyszczenie jonami cynku powoduje zniszczenie kąpieli, zanieczyszczenia jonami żelaza, niklu i miedzi można pró­bować usuwać przepracowując kąpiel. Konserwacja kąpieli Zależy od rodzaju urządzeń, rodzaju detali, sposobu eksploatacji (zmiany asortymentu, prze­stoje), zanieczyszczeń itp. Nie jest więc możliwe podanie ścisłych reguł. Nie ma również możli­wości analitycznego stwierdzenia zawartości wybłyszczaczy w kąpieli. Po przepracowaniu przez kąpiel ok. 1000 Ah dodaje się 250 - 350 ml wybłyszczacza, na podstawie oceny jakości osadza­nej powłoki. Materiały Anody: Pożądane są anody ze stopu o możliwie wysokiej czystości i składzie odpowiadającym skła­dowi osadzanej powłoki. W przypadku użycia anod o mniejszej czystości należy się li­czyć z powstawaniem dużej ilości szlamu anodowego. Tlenek cynawy, tlenek ołowiawy, kwas metanosulfonowy: Do sporządzenia kąpieli wskazane są odczynniki klasy co najmniej czysty. Woda: Do sporządzenia kąpieli należy używać wody dejonizowanej lub destylowanej. Utylizacja odpadów Ścieki z kąpieli można neutralizować mlekiem wapiennym. Wytrącające się osady zawierają m.in. toksyczny związek Pb(OH)2 i nie mogą być kierowane bez­pośrednio na wysypisko śmieci. Dodatki, w stężeniach jakie występują w kąpieli, nie stanowią dodatkowe­go za­grożenia. Odpady anodowe można przetapiać we własnym zakresie i ponownie stosować w pro­cesie.

Palladowanie

Kąpiele do palladowania można podzielić na kąpiele, w których pallad znajduje się w kationie związków kompleksowych – typu Pd(NH3)4X2, tj. związków amminopalladowych, i kąpiele, w których pallad znajduje się w anionie związków – typu Me2PdX4. „X” to: Cl, NO2, NO3, CN, OH, a Me – K, Na lub H. Elektrolity te sporządza się z różnych substratów i najczęściej zawierają one dodatki różnych soli uzupełniających. Najczęściej nazywa się kąpiele do palladowania identycznie jak nazwa soli uzupełniającej użytej do jej sporządzenia. I tak, kąpiele amminochlorkowe i aminoazotynowe zawierające fosforany omawiane bywają jako kąpiele fosforanowe; kąpiele sulfaminowe są kąpielami amminoazotynowymi zawierającymi dodatek sulfaminianu amonowego itp. Kąpiel amminoazotynowa/sulfaminowa Składnik Pallad jako Pd(NH3)2(NO2)2 Sulfaminian amonowy Amoniak do pH Temperatura Gęstość prądu Anody Kąpiel amminochlorkowa Składnik Pallad jako Pd(NH3)4Cl2 Chlorek amonowy Amoniak do pH Temperatura Gęstość prądu Anody Amoniakalne elektrolity szczególnie przy pH powyżej 8,0 silnie oddziaływają na powierzchnię niklu, miedzi i jej stopów. Aby to niekorzystne zjawisko wyeliminować zalecane jest wstępne srebrzenie lub złocenie. Kwaśne kąpiele do palladowania, w przeciwieństwie do alkalicznych i słaboalkalicznych, charakteryzują się między innymi tym, że pracują przy rozpuszczalnych anodach. Tego typu kąpiele są łatwiejsze do prowadzenia. Powłoki osadzane z tych kąpieli wykazują jednak większą porowatość niż powłoki otrzymane z kąpieli alkalicznych. Kąpiele te umożliwiają osadzanie powłok do grubości 3 µm, gdyż przy większych grubościach osadzone warstewki palladu pękają i odwarstwiają się od podłoża. Kąpiel kwaśna/chlorkowa Składnik Pallad jako PdCl2 Chlorek amonowy Kwas solny do pH Temperatura Gęstość prądu Anody Pallad-nikiel Pallad można osadzać jako stop z wieloma metalami. Jednak uzyskanie jednorodnego stopu praktycznie uzyskuje się współosadzając pallad z niklem w szerokim zakresie zawartości niklu w powłoce ( 20-70% wag.). Najczęściej nakłada się powłoki o zawartości 25% niklu: Składnik Stężenie Pallad jako Pd(NH3)2(NO2)2 6 g/l Sulfominian niklu 6 g/l Sulfominian amonowy 90 g/l Amoniak do pH 8,0-9,0 Temperatura 20-40 °C Gęstość prądu 0,5-1,0 A/dm² Anody Tytan platynowany Bardzo zalecana jest międzywarstwa złota lub srebra.

Osadzanie stopów galwanicznych

Elektroosadzanie powłok stopowych było do niedawna niewielkim marginesem technologii galwanicznych. Sytuacja uległa gruntownej zmianie, gdyż wzrosło zapotrzebowanie na powłoki o specjalnych właściwościach, nastąpił też znaczny postęp w metodach analitycznych i sterowania parametrami elektroosadzania. Warunki współosadzania metali Warunkiem osadzenia stopu galwanicznego jest prowadzenie procesu dla potencjału katody Ek Ek = E01 + η1 = E02 + η2 = = E0n + ηk Gdzie: E01,E02,E0n - potencjały równowagowe dla metali Me1,Me2,Men ; η1,η2,ηn - nadnapięcia osadzania metali Me1,Me2,Men. Dalszym podstawowym warunkiem współosadzania stopów galwanicznych o określonym składzie jest przebieg w stanie ustalonym wszystkich cząstkowych procesów elektrokrystalizacji. Przy potencjale katody wg powyższego równania musi być zachowana stałość cząstkowych gęstości prądu, przy której osadza się metal Me1 oraz stałość stężeń ci bezpośrednio przy powierzchni katody jonów wszystkich osadzanych metali. W praktyce spełnienie tych warunków uzyskuje się przez: zbliżenie potencjałów równowagowych np. w wyniku kompleksowania jednego ze składników, odpowiednie zróżnicowanie nadnapięcia osadzania poszególnych składników zwykle przez zwiększenie nadnapięcia bardziej elektrododatniego metalu w wyniku kompleksowania, inhibitowania jednego z etapów wydzielania, zwiększenia katodowej gęstości prądu lub też osadzanie w zakresie prądu granicznego. Właściwości i zastosowanie stopów galwanicznych Elektrolityczne powłoki stopowe mogą charakteryzować się następującymi właściwościami i zaletami: lepszą, a w wielu przypadkach dużo lepszą odpornością na korozję niż powłoki z poszczególnych metali wchodzących w skład stopu, specjalnie pożądanymi właściwościami termicznymi, magnetycznymi lub innymi, których nie wykazują powłoki z metali składowych lub też stopy wytwarzane metodą metalurgiczną, wynikającymi z drobnoziarnistej, jednorodnej struktury stopów galwanicznych, właściwości związane ze składem chemicznym i strukturą osadzanego stopu, takie jak mikrotwardość, naprężenia własne, plastyczność i połysk, przewodnictwo elektryczne i magnetyczne, można dobierać w prosty sposób przez dobór składu kąpieli galwanicznej i parametrów technologicznych, możliwość uzyskiwania pośredniej barwy podczas osadzania elektrolitycznego stopu dwuskładnikowego, w stosunku do zabarwienia poszczególnych metali, łatwością otrzymywania stopów metali różniących się znacznie temperaturami topnienia jak np. Cu i Cd, Ni i Sn, Ni i W itp., niższymi kosztami wytwarzania przez zastosowanie tańszego składnika stopowego lub zastąpienie powłoki z droższego metalu bardziej pospolitymi składnikami stopowymi z zachowaniem wymaganych właściwości. Poniżej zestawiono stosowane w praktyce stopy galwaniczne wraz z krótkim opisem ich właściwości i zastosowań. Cyfry po symbolu chemicznym danego składnika oznaczają jego zawartość w stopie w % wag. Stopy cyny Sn5-15/Pb95-85 Dobra odporność korozyjna, także na czynniki chemiczne utleniające,dobre właściwości smarne.Stosowane do wyrobu łożysk ślizgowych, pokrywania taśmy stalowej, osłonek przewodów elektrycznych, do zabezpieczania elementów hydraulicznych, budowlanych itp. Sn45-85/Pb55-35 Dobra odporność korozyjna, częściowa na kwasy, ciągliwe, dobre właściwości smarne, długotrwała lutowność. Stosuje się do pokrywania elementów elektronicznych, samochodowych, obwodów drukowanych, łożysk ślizgowych, styków. Sn65-80/Ni35-20 (5-25 µm)Dobra odporność korozyjna w atmosferze wilgotnej,odporność na plamistość, wysoka twardość HV300-500, lutowne, wysoka odporność na zużycie ścierne. Stosowane jako powłoki dekoracyjne na wyroby jubilerskie, sprzęty domowego użytku, wyrobów stykających się z produktami spożywczymi, elementów elektronicznych. Stopy cynku Zn86-88/Ni14-12 (5-20µm)Odporność korozyjna 3-6 krotnie lepsza od powłok Zn, także w atmosferze wilgotnej. Ochrona katodowa dla stali, opóżnione tworzenie się “białej rdzy”, chromianowalne. Dobra odporność na zużycie ścierne, zgrzewalne. Stosowane na blachy karoseryjne, elementy budowlane, armaturę w przemyśle naftowym i gazowym, drobnicę w przemyśle samochodowym, maszynowym, przewody paliwowe, hamulcowe itp. Zn/Co 0,2-0,8 (5-10 µm)Odporność korozyjna 2-3 krotnie lepsza od powłok Zn, plastyczne, odporne na zużycie ścierne, zgrzewalne ,opóżniają tworzenie się “bialej rdzy”. Stosowane na blachy karoseryjne i osprzęt samochodowy. Zn70-90/Fe 10-30 (8-30 µm)Odporność korozyjna 3-5 krotnie lepsza od powłok Zn, zgrzewalne, dobrze chromianują się na czarno. Stosowane w przemyśle maszynowym, samochodowym np. do pokrywania świec silnikowych. Stopy miedzi Cu 80-90/Sn20-10 Brązy, jednofazowe, plastyczne, twardość HV 320-350, powyżej 10 µm szczelne, dobra odporność na zużycie ścierne, zwłaszcza tarcie ślizgowe. Stosowane jako pokrycia dekoracyjne do wykańczania lamp oświetleniowych, galanterii metalowej, okuć meblowych. W technice do zabezpieczania niektórych detali hydraulicznych, wytwarzania łożysk ślizgowych. Cu55-60/Sn45-40 Biały brąz, dwufazowy, odporny na plamistość i działanie kwaśnych produktów spożywczych, ograniczona lutowność, twardość HV 400-500. Stosowany jako pokrycia dekoracyjne w jubilerstwie, jako substytut powłok niklowych. W technice do pokrywania armatury hydraulicznej, jako warstwy regeneracyjne. Cu60-80/Zn40-20 Mosiądze, ograniczona odporność na korozję, podatny na plamistość, dobra przyczepność do gumy wulkanizowanej, ograniczona lutowność, twardość HV200-300. Stosowany jako pokrycie dekoracyjne na wyroby oświetleniowe, okucia meblowe itp. W technice stosuje się jako podwarstwa pod wulkanizowaną gumę np. w amortyzatorach, kordach stalowych opon samochodowych. Cu70-95/Cd30-5 Brązy kadmowe, o zawartości 5% Cd doskonałe właściwości smarne, a 30% Cd bardzo dobra odporność korozyjna. Stosowane do wyrobu łożysk ślizgowych w silnikach samolotowych i dieslowskich. Cu55/Sn30/Zn15 Twardość zbliżona do powłok chromowych, na podwarstwie Ni dobra ochrona korozyjna stali, dobra lutowność i odporność na plamistość, mała rezystancja elektryczną na pokrycia drobnych detali mechaniki precyzyjnej, w technice biurowej, styków i kontaktów elektrycznych. Cu77/Ni15/Sn8 Stop o strukturze spinoidalnej, plastyczny, odporny na podwyższone temperatury. Stosowany jako pokrycia złącz stykowych w elektrotechnice. Stopy niklu i kobaltu Ni95-5/Fe5-95 Stopy o zawartości 10-30% Fe stosowane jako błyszczące, dekoracyjne powłoki o dobrej plastyczności i zadawalającej odporności korozyjnej. Stopy o zawartości 15-25% Fe mają cenne właściwości magnetyczne, dobrą odporność erozyjną, abrazyjną i kawitacyjną. Wykazują stabilność w podwyższonych temp., twardość HV 550-700.Stosowane są jako nośniki pamięci magnetycznych, jako warstwy regeneracyjne, do wytwarzania detali metodą galwanoplastyczną - formy do tłoczenia tworzyw sztucznych, gumy i szkła. pNi95-5/Fe5-95 Stopy o zawartości 10-30% Fe stosowane jako błyszczące, dekoracyjne powłoki o dobrej plastyczności i zadawalającej odporności korozyjnej .Stopy o zawartości 15-25% Fe mają cenne właściwości magnetyczne, dobrą odporność erozyjną, abrazyjną i kawitacyjną. Wykazują stabilność w podwyższonych temp., twardość HV 550-700.Stosowane są jako nośniki pamięci magnetycznych, jako warstwy regeneracyjne, do wytwarzania detali metodą galwanoplastyczną - formy do tłoczenia tworzyw sztucznych, gumy i szkła. Ni95-5/Co5-95 Dobra odporność korozyjna, wysoka twardość HV 400-500 ,dobra odporność na zużycie abrazyjne, żarowytrzymałe, cenne właściwości magnetyczne. Stosowane jako powłoki dekoracyjne, jako nośniki magnetyczne, do pokrywania mocno obciążonych elementów w przemyśle maszynowym i samochodowym, wytwarzania detali metodą galwanoplastyczną. Ni98-86/P2-14 Dobra odporność korozyjna, powyżej 8% P struktura amorficzna, dobra oporność na zużycie ścierne, twardość HV 400-800. Stosuje się na pokrycia zestyków elektrotechnice, wyrobów przemysłu maszynowego narażonych na duże zużycie ścierne. Co80-70/W20-30 Dobra odporność korozyjna, twardość po nałożeniu HV400-500 a po obróbce cieplnej HV800-1000,wysoka odporność na zużycie ścierne, żarowytrzymałość. Stosowane jako pokrycia zestyków w przekaźnikach i przełącznikach na duże moce, do pokrywania części w przemyśle kosmicznym i samolotowym. Ni98-65/W2-35 Dobra odporność korozyjna, wysoka odporność na zużycie ścierne. twardość po nałożeniu HV400-500 a po obróbce cieplnej HV700-800, żarowytrzymałe. Stosowane jako substytut powłok chromowych w przemyśle tekstylnym, maszynowym, jako pokrycia stempli do prasowania szklanych ekranów TVC, do wyrobu detali metodą galwanoplastyki. Stopy chemiczne niklu Ni96-99/P4-1 (5-25 µm) Drobnokrystaliczna struktura, małe naprężenia własne, twardość po nałożeniu do HV800, lutowność i zgrzewalność optymalna przy zawartości 4-8% P. Dobre przewodnictwo elektryczne, odporność na alkalia i czynniki atmosferyczne. Wszechstronne zastosowanie w przemyśle maszynowym, elektrotechnicznym, elektrycznym i komputerowym np. jako nośniki magnetyczne dysków komputerowych. Ni91-95/P 9-5 (20-50 µm) Struktura amorficzna przed, a krystaliczna - po obróbce cieplnej, niskie naprężenia ściskające. Twardość po nałożeniu HV 500-600, a po obróbce cieplnej 1000-1100. Odporność korozyjna na czynniki organiczne i nieorganiczne, poza utleniającymi. Dobra odporność na zużycie ścierne. Szerokie zastosowanie na elementy pracujące w średnich warunkach korozyjnych, jako warstwy przeciwścierne na stali kwasoodpornej, aluminium, miedzi i tytanie. Ni86-90/P14-10 (5-100 µm) Struktura amorficzna, naprężenia ściskające, twardość po nałożeniu HV500-600, a po obróbce cieplnej HV1100. Wysoka odporność korozyjna, abrazyjna,erozyjna i kawitacyjna. Dobra przewodność elektryczna. Wzrastające zastosowanie w przemyśle maszynowym, budowlanym, tekstylnym, elektrotechnicznyn na elementy pracujące w ciężkich warunkach korozyjnych, do pokrywania tworzyw sztucznych jak i form do ich prasowania. Ni94,0-99,9/B6,0-0,1 Struktura mieszana, doskonała odporność na zużycie ścierne, twardość HV650-700 po nałożeniu, a po obróbce cieplnej 1000-1100. Dobra lutowność, słabsza od powłok NiP odporność korozyjna. Stosuje się w elektronice, przemyśle maszynowym, do pokrywania form szklarskich itp. Ni/P/SiC20%obj. (5-100 µm) Wysoka odporność korozyjna i chemiczna, doskonała odporność abrazyjna, twardość po nałożeniu HV500, a po obróbce cieplnej 1400. Stosuje się do wyrobu narzędzi stomatologicznych, pokrycia elementów silników spalinowych, armatury hydraulicznej, walców poligraficznych, znajdują również zastosowanie w przemyśle budowlanym, tekstylnym i naftowym. Ni/P/PTFE20%obj. (5-50 µm) Wysoka odporność korozyjna, dobre właściwości smarne-wsp.tarcia 0,1-0,2. Twardość po nałożeniu HV300, a po obróbce cieplnej 500. Stosuje się na elementy hydrauliki, pneumatyki, poligrafi, jako pokrycia form do tłoczenia tworzyw sztucznych i gumy. Stopy metali szlachetnych Ag96-99,9/Sb4-0,1 Znacznie wyższa od powłok srebrnych twardość i odporność na zużycie ścierne. Stosowane jako powłoki ochronno-dekoracyjne, w technice do pokrywania styków i kontaktów elektrycznych. Ag96-99,9/Sb4-0,1 Znacznie wyższa od powłok srebrnych twardość i odporność na zużycie ścierne. Stosowane jako powłoki ochronno-dekoracyjne, w technice do pokrywania styków i kontaktów elektrycznych. Au65-99/Ag35-1 (0,1-200 µm) Dobra odporność korozyjna, twardość HV170-220, odporność na działanie wysokich temperatur. Stosowane jako pokrycia dekoracyjne wyrobów jubilerskich, armatury sanitarnej itp. W technice do pokrywania styków i kontaktów elektrycznych, do wytwarzania wyrobów jubilerskich metodą galwanoplastyki. Au55-98/Cu2-45 (0,1-8 µm) Struktura heterogeniczna, słaba odporność korozyjna, twardość HV180-220. Stosowane jako powłoki dekoracyjne do pokrywania wyrobów jubilerskich. Au67-78/Cu16-29/Cd3-10 (0,1-200µm) Wysoka twardość HV300-400 i odporność na zużycie ścierne. Stosuje się jako pokrycia ochronno-dekoracyjne, w technice do pokrywania elementów układów elektronicznych narażonych na ścieranie,do wytwarzania ozdób jubilerskich metodą galwanoplastyki . Au99-99,1/Ni(Co,Fe)1-0,1 (0,1-10 µm) Dobra odporność korozyjna i na zużycie ścierne, twardość HV140-200. Wszechstronne zastosowanie zarówno ochronno-dekoracyjne jak i techniczne, zwłaszcza do pokrywania elementów układów elektronicznych narażonych na ścieranie. Pd75-80/Ni25-20 Dobra odporność korozyjna i na zużycie ścierne, mała rezystancja przejścia. Stosuje się na pokrycia styków i kontaktów elektrycznych dla zmniejszenia grubości powierzchniowej warstwy złota lub rodu.

Kompozytowe powłoki galwaniczne

Kompozytowe powłoki galwaniczne Dlaczego powłoki kompozytowe? Rozwój wiedzy i techniki powoduje, że staje się konieczne wytwarzanie nowych typów materiałów o wysokich parametrach technicznych. Klasyczne materiały powłokowe są już niewystarczające przy stale wzrastających potrzebach praktyki przemysłowej i stąd wynika gwałtowny rozwój różnych materiałów z jednym materiałem konstrukcyjnym i różnymi wtrąceniami nazywanych materiałami kompozytowymi. Materiały kompozytowe są najbardziej obiecującą i rozwijającą się grupą materiałów, cieszącą się ogromnym zainteresowaniem w pracach badawczych i aplikacyjnych. Realizacja celów technologicznych, jakie stają przed współczesnymi projektantami i konstruktorami nie byłaby możliwa bez rozwoju materiałów zaawansowanych (advanced materials) do których zaliczają się materiały kompozytowe. Co to jest materiał kompozytowy? Materiał kompozytowy (MK) jest zestawem, który jest otrzymywany przez łączenie różnych materiałów w celu uzyskania lepszych właściwości, niż właściwości materiałów wyjściowych. Materiał kompozytowy jest to system heterogenny, w którym jest związana wzajemnie faza nośna (osnowa) i faza dyspersyjna (rozproszona). Faza nośna składa się z jednego lub kilku komponentów. Mogą to być metale, polimery lub ceramika. Faza dyspersyjna to również jeden lub kilka składników, przy czym mogą to być pierwiastki (metal lub niemetal) lub związki chemiczne, które są rozproszone w osnowie w różnych postaciach ( kulistej lub włóknistej). Między składnikami MK może dochodzić do procesów chemicznych, dyfuzyjnych, rozpuszczania, wzajemnego mieszania lub tworzenia nowych faz. Wybór osnowy na materiał kompozytowy zależy od wyjściowych właściwości od niego oczekiwanych, np. zmniejszenie ciężaru konstrukcji, sztywność, odpowiednia przewodność cieplna, odpowiednia rozszerzalność cieplna, twardość, odporność na ścieranie, promieniowanie, podwyższona temperaturę, media chemiczne, korozję, smarowność itp. Dlaczego kompozytowe powłoki galwaniczne? W zależności od sposobu otrzymywania mogą to być powłoki chemiczne lub elektrochemiczne. Otrzymywanie kompozytowych powłok elektrochemicznych (KPE) (composite electrochemical coatings CEC), jest wielokrotnie tańsze niż powłok chemicznych i dlatego zapotrzebowanie na warstwy osadzane elektrochemicznie stale rośnie. Kompozytowe powłoki elektrolityczne (KPE) są powłokami z metaliczną elektrolitycznie wytwarzaną osnową w której są rozproszone różne (metaliczne lub niemetaliczne) cząstki w postaci dyspersyjnej. Z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia elektrolityczne powłoki kompozytowe są wygodne z następujących powodów: można otrzymać powłoki kompozytowe z osnową z wielu metali lub stopów z różnymi cząstkami. Kombinacja osnowy wyjściowej i cząstek dyspersyjnych pozwala uzyskać dowolną powłokę z żądanymi właściwościami. grubość powłoki można regulować czasem elektrolizy, otrzymywanie takich powłok nie wymaga dużych nakładów energii i specjalnego technologicznego oprzyrządowania otrzymane powłoki mogą podlegać dalszemu ulepszaniu np. wygrzewaniu w celu dalszej poprawy ich właściwości. Wadą KPE jest trudność ich osadzania na wyrobach o skomplikowanych kształtach. Wiodącym obszarem zastosowań metalowych materiałów kompozytowych jest przemysł transportowy. Dalszymi strefami możliwości wdrożeniowych KPE są: oprzyrządowanie wysokotemperaturowe w elektronice, maszyny i urządzenia w rolnictwie, wyposażenie medyczne oraz wyroby o przeznaczeniu sportowym i rekreacyjnym. Osnowa metalowa Osnowa jest jedną z dwóch głównych części materiału kompozytowego. W niej znajdują się zdyspergowane cząstki i osnowa łączy je w jeden materiał. Przy tworzeniu KPE osnową mogą być wszystkie metale, które można osadzać elektrolitycznie z roztworów lub soli stopionych. Jako przykład można podać osnowy z pierwiastków: Ni, Cu, Fe, Co, Cr, Ag, Au lub stopów: Fe-Ni, NiCo, Ni-Fe-Cr, Ni-P. Taką powłokę można otrzymać nakładając ją elektrolitycznie z roztworów wodnych lub soli stopionych. Faza dyspersyjna Faza dyspersyjna, która jest drugim składnikiem KPE, zbudowana jest z cząstek dyspersyjnych (CD). Sajfullin zaproponował rozdział tych cząstek według ich rozmiarów: Ultramikro CD (d = 1 - 100*10^-9m) 1-100nm Mikro CD (d = 0,1-10*10^-6m) 0,1-10µm Makro CD (d > 10*10^-6m) > 10µm. Podczas osadzania kompozytowych powłok elektrochemicznych używa się zwykle dwóch ostatnich rodzajów cząstek. Stężenie cząstek dyspersyjnych w roztworze elektrolitu waha się pomiędzy 5 do 100 g/dm³. Trudno osadzające się cząstki trzeba osadzać nawet przy stężeniu 500 g/dm³. Można używać CD wytworzone z pierwiastków albo związków chemicznych. Jako pierwiastki używane są najczęściej metale: Cu, Ni, Co, W, Al, Cr lub niemetale: Si, B, C. Stosuje się je w postaci proszku. Jako związki chemiczne stosuje się najczęściej borki, krzemki, węgliki, azotki i tlenki a także polimery np. politetrafluoroetylen (PTFE) czy mikrokapsułki polistyrenowe zawierające jako rdzeń różne dodatki polepszające jakość powłoki. Możliwe jest również wbudowywanie w osnowę metalową pigmentów, które zmieniają barwę osadzanej warstwy. Dlaczego osnowa niklowa? Osnowa niklowa jest często używana do otrzymywania KPE. Z danych literaturowych wynika, że w latach 1968-1983 najwięcej publikacji naukowych z zakresu powłok kompozytowych dotyczyło powłok Ni-Al2O3, a najwięcej publikacji technicznych - powłok Ni-SiC. Do zalet osnowy niklowej można zaliczyć: błyszcząca niklowa powłoka galwaniczna ma dobrą jakość: wysoki połysk, doskonałe mikrowygładzanie, dobrą przyczepność, dużą twardość, obsługa i kontrola kąpieli jest prosta, koszt osadzania niklowych powłok elektrochemicznych jest kilkakrotnie mniejszy niż podobnych powłok osadzanych chemicznie, wygodą jest też dostępność i duże rozpowszechnienie procesu w przemyśle. Kompozytowe powłoki elektrochemiczne z osnową Ni odznaczają się znakomitymi właściwościami jak np., odporność na wysoką temperaturę i odporność na utlenienie (korozję). Nikiel wytwarza związki z różnymi pierwiastkami, co polepsza właściwości powłoki. Jako przykład można podać związki niklu z B, Si, Al, Ti. Przy podwyższonych temperaturach tworzą się połączenia typu NixMy, które są stabilne przy dalszym podwyższaniu temperatury. Kąpiele do osadzania niklowych kompozytowych powłok galwanicznych Niklowe powłoki kompozytowe osadza się galwanicznie z kąpieli typu Wattsa, sulfaminianowej, fluoroboranowej. Składy typowych kąpieli do niklowania galwanicznego podano w rozdziale „Niklowanie”. Są to kąpiele, które z powodzeniem mogą być zastosowane do nakładania niklowych kompozytowych powłok galwanicznych po uzupełnieniu ich składu o wybraną fazę dyspersyjną. Składy typowych kąpieli do niklowania galwanicznego podano w rozdziale „Niklowanie”. Są to kąpiele, które z powodzeniem mogą być zastosowane do nakładania niklowych kompozytowych powłok galwanicznych po uzupełnieniu ich składu o wybraną fazę dyspersyjną. Grubość galwanicznych kompozytowych powłok niklowych może osiągać nawet kilka milimetrów. Fazy dyspersyjne dla niklowych kompozytowych powłok galwanicznych Najczęściej stosowanymi fazami dyspersyjnymi dla osnowy niklowej są pierwiastki niemetaliczne bor - B, diament - C krzem - Si oraz związki chemiczne: azotki, tlenki, węgliki. Wzrost odporności na korozję powłoki niklowej można osiągnąć poprzez wbudowywanie dyspersji takich jak Cr2O3, SiC, Si3N4 i CrO3 Badania prowadzone w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej wykazały, że można uzyskać nawet 10 – krotny wzrost odporności na korozję w roztworze NaCl osadzając zamiast powłoki niklowej kompozytowa powłokę Ni – Si3N4 Powłoki z tymi wtrąceniami mogą mieć również dużą odporność na ścieranie i wysoką temperaturę oraz media chemiczne jak również podwyższoną twardość. Te ostatnie właściwości powłok niklowych można również znacznie podwyższyć dzięki wtrąceniom diamentu, talku, popiołów, B2O3, BN, B4C,, SiO2 , Al2O3, TiO2, ZrO2. Przykłady wzrostu odporności na ścieranie przedstawiono na diagramie poniżej. Są to wyniki badań przeprowadzonych w IMP na kulotesterze przy zastosowaniu układu kula – powierzchnia płaska, nacisku kuli 1,3 N i czasu tarcia 30 min. Do obszarów zastosowań niklowych powłok kompozytowych o podanych właściwościach należą: części przekładni i turbin, implanty stosowane w medycynie, łożyska, osprzęt złączeniowy ( śruby i nakrętki pracujące w chemicznie agresywnych środowiskach), przekładnie ślimakowe, tarcze hamulcowe, tłoki. Powłoki Ni - SiC pracują z dobrym skutkiem w przemyśle maszynowym i motoryzacyjnym. W kompozytowych powłokach elektrochemicznych Ni – B powstają po wygrzaniu w podwyższonej temperaturze borki Ni3B, Ni2B i NiB, które odznaczają się dużą twardością i odpornością termiczną. Temperatura topnienia borków niklu jest od 1478°C (dla Ni3B) do 1863°C (dla NiB) a ich twardość HB od 11,7 do 15,5 GPa. Obecność boru w powłoce niklowej obniża dyfuzyjne przemieszczanie się atomów i wakancji w sieci krystalograficznej, podwyższa odporność na deformację plastyczną i zmniejsza rozmiary krystalitów podczas elektrokrystalizacji. Rozważa się możliwość zastosowania takich powłok do urządzeń pracujących z warunkach dużej ścieralności, gdyż są one 5 do 6 razy bardziej odporne na ścieranie od stali martenzytycznej. Ich odporność na korozję w roztworze 3% NaCl jest niewiele mniejsza niż czystego Ni. Kompozytowe powłoki galwaniczne Ni - Si tworzą połączenia z wytworzeniem krzemków Ni3Si, Ni5Si2, Ni2Si, Ni3Si2, NiSi. Najważniejszą właściwością tych krzemków jest chemiczna odporność przy wysokich temperaturach, która pozwala zastosować takie materiały w urządzeniach chemicznych i reaktorach pracujących w takich temperaturach. Kompozyty niklowe z diamentem jako fazą rozproszoną odznaczają się dużą odpornością na ścieranie, wysoką temp. i media chemiczne oraz mają dużą twardość. Cząstki PTFE wbudowane w powłokę niklową powodują znaczne obniżenie współczynnika tarcia a także wzrost odporności na korozję w porównaniu z niklem galwanicznym bez cząstek dyspersyjnych. W latach 90-tych pojawiły się doniesienia literaturowe dotyczące osadzania kompozytów niklowych z mikrokapsułkami. Ta najnowsza grupa powłok kompozytowych stwarza zupełnie nowe możliwości uzyskiwania całkowicie nowych typów materiałów - metalowych warstw kompozytowych zawierających wbudowaną ciecz. Te warstwy mogą mieć równie dobre a może nawet lepsze parametry techniczne niż wytwarzane dotąd znane kompozyty z cząstkami nieorganicznymi. Jest to jeszcze tak nowa technika otrzymywania warstw kompozytowych, że nie można w tej chwili przesądzić na ile jest to technologia przyszłości. Oczywiście chodzi o stronę ekonomiczną, gdyż zalety takich warstw z mikrokapsułkami są niewątpliwe - podwyższenie odporności na korozję i zużycie lub wzrost właściwości smarnych warstwy. Czynniki wpływające na zawartość CD. w powłoce Cztery parametry istotnie wpływają na współosadzanie cząstek dyspersyjnych w powłokę metalową. Są to: stężenie cząstek zdyspergowanych w kąpieli; pH; gęstość prądu; przepływ hydrodynamiczny. Ilość wbudowanych cząstek zależy również od ich typu (czy są to cząstki przewodzące czy nieprzewodzące prąd) i składu kąpieli. Na podstawie wielu przeprowadzonych i opublikowanych badań można stwierdzić, że osadzanie powłok kompozytowych jest procesem odtwarzalnym i powtarzalnym pod warunkiem utrzymania stałości: lokalnych gęstości prądu, składu kąpieli i przepływu cieczy wokół katody.

Cynowanie

Zastosowanie i właściwości powłok cynowych Cyna jest stosunkowo drogim metalem ze względu na rzadkie występowanie tego pier­wiastka na Ziemi. Powłoki cynowe znajdują zastosowanie przede wszystkim w przypadku konieczności lutowania elementów, bądź gdy wyroby przeznaczone są do bezpośredniego kon­taktu z żywnością. Jak wiadomo, w temperaturach poniżej -40°C cyna ulega przemianie alotro­powej. Stwierdzono jednak, że w przypadku cienkich warstw szybkość takiej przemiany jest niewielka i nawet dłuższe przebywanie detali w niskich temperaturach nie powoduje znisz­czenia powłoki. Szczelna powłoka cynowa (nie zawierająca porów) zapewnia wysoką odpor­ność na korozję atmosferyczną i elektrochemiczną w różnych środowiskach. Odporność na korozję po­włok cynowych zależy jednak od grubości powłoki oraz materiału podłoża. Jeżeli w podłożu występuje cynk, to warstwy cyny (niezależnie od sposobu ich osadzania) stosunkowo szybko ciemnieją i matowieją na skutek dyfuzji cynku poprzez powłokę. Jest to szczególnie groźne w przypadku przedmiotów mosiężnych przeznaczonych do kontaktu z żywnością. Aby temu prze­ciwdziałać na mosiądzu zwykle stosuje się podkład w postaci warstwy miedzi lub niklu o gru­bości ok. 2µm. Mimo, że można osadzić powłoki cynowe o lustrzanym połysku, który utrzymuje się przez długi okres, rzadko stosuje się warstwy cyny jako powłoki dekoracyjne. Wynika to przede wszystkim z faktu, że powierzchnia powłoki jest stosunkowo miękka i łatwo ulega za­rysowaniu. Już niewielka grubość błyszczącej powłoki cyny (od ok. 2µm) zapewnia bardzo dobrą lutowność elementów. W miarę upływu czasu, na skutek dyfuzji przez warstwę cyny atomów metalu podłoża (żelazo, miedź), tworzących na powierzchni tlenki, lutowność ulega pogorsze­niu. W celu zagwarantowania lutowności elementów po zadanym czasie ich składowania należy osadzić powłokę o określonej grubości (dla pięcioletniego czasu składowania grubość powłoki powinna wynosić powyżej 10µm). Wybór kąpieli Warstwy cyny można osadzać z roztworów zasadowych i kwaśnych. Kąpiele zasadowe zawierają jony cyny czterowartościowej, kąpiele kwaśne - cyny dwuwartościowej. Uzyskanie tej samej szybkości osadzania warstwy w kąpielach zasadowych wymaga przynajmniej dwukrotnie większej gęstości prądu w porównaniu z kąpielami kwaśnymi. Kąpiele zasadowe pracują w podwyższonych temperatu­rach (80-90°C), kąpiele kwaśne w temperaturach poniżej 25°C. W wyniku absorpcji CO2 z powietrza, w kąpielach zasadowych wzrasta zawartość niepożądanych węglanów, co wymaga okresowego usuwania ich nadmiaru przez tzw. wymrażanie (obniżenie temperatury kąpieli do -3°C na okres kilku dni. Powłoki cynowe osadzone z kąpieli kwaśnych z odpowiednimi dodatkami wybłyszczającymi charakteryzują się lustrzanym połyskiem, co nie tylko podnosi walory estetyczne, ale zwiększa ich odporność na korozję. Matowe powłoki cy­nowe osadzone z kąpieli zasadowych stają się szczelne przy grubościach powyżej 12µm - po­włoki błyszczące przy grubościach powyżej 10µm. W przypadku powłok matowych zwykle stosuje się obtapianie w celu poprawy ich szczelności. Zalety kąpieli kwaśnych spowodowały praktycznie wyeliminowanie kąpieli zasadowych. Wśród kąpieli kwaśnych zasto­sowanie znala­zły przede wszystkim kąpiele siarczanowe i fluoroboranowe, ale wykorzystuje się również kąpiele sulfonowe, jak również halogenkowe. Kąpiel siarczanowa Kwaśna kąpiel siarczanowa z zastosowaniem dodatków pozwala na otrzy­mywanie lustrzanych powłok cynowych, doskonale lutownych i odpornych na korozję, z szyb­kością osadzania do ok. 1 mm. Może być stosowana we wszelkiego typu urządzeniach galwanizer­skich. Kąpiel z dodatkami wybłyszczającymi ma - przy prawidłowym prowadzeniu procesu - nie­ograniczoną trwałość. Jest stosowana w zakładach branży elektro­nicznej, elektrotechnicznej, motoryzacyjnej i rolno-spożywczej. Skład kąpieli do osadzania cyny Składnik SnSO4 H2SO4 Dodatki Warunki pracy Parametr Temperatura Gęstość prądu katodowego Gęstość prądu anodowego Wydajność prądowa Mieszanie Filtracja Rola składników Siarczan cynawy Optymalne (20g/l) stężenie siarczanu zapewnia uzyskanie wysokiej wydajności prą­dowej (po­wyżej 90%) i jednocześnie ograniczenie wynoszenia. W przypadku dużych obciążeń kąpieli (bębny, a zwłaszcza kielichy) wskazane jest zwiększenie stężenia jonów cyny o 10 - 20%, ale niewska­zana jest praca przy górnej granicy stężenia. W zakresie optymalnego stężenia siarcza­nu uzy­skuje się zbliżoną wydajność prądową anodową i katodową. Zmiana stężenia siarczanu w poda­nych granicach nie wpływa na jakość powłok, natomiast ze zmniejszeniem stę­żenia (poni­żej optymalnego) obserwuje się zmniejszenie katodowej wydajności prądowej (do ok. 50% przy 10 g/l) oraz zmniejszenie maksymalnej gęstości prądu katodowego (do ok. 0,8 A/dm² przy 10 g/l). Kwas siarkowy Kwas siarkowy zapobiega hydrolizie siarczanu cynawego i zapewnia uzyskanie wysokiej anodo­wej wydajności prądowej. Zmiany stężenia kwasu w podanych granicach nie wpływają na jakość powłok. Wzrost stężenia kwasu (powyżej 180 g/l) powoduje chwilowe obniżenie katodowej wydajności prądowej i wzrost stężenia jonów cynawych w kąpieli. Zbyt małe stężenie kwasu powoduje obniżenie anodowej wydajności prądowej i zmniejszenie zawartości siarczanu cyna­wego w kąpieli. Dodatki Dodatki, będące alkoholowymi roztworami kilku związków organicznych są zestawiane przez producentów w ten sposób, że jeden z nich (nazywany podstawowym) służy do spo­rządzania kąpieli oraz do uzupełniania dodatku wynoszonego na cynowanych detalach, a drugi (zwany wybłyszczaczem) uzupełnia substancje zużywane w procesie elektrolizy, tak aby były zacho­wane proporcje stężeń. Dopiero wielokrotne przedawkowanie optymalnej zawartości dodatku podstawowego może uniemożliwić pracę kąpieli (następuje wysolenie niektórych składników). Niewielkie przedawkowanie dodatku wybłyszczającego prowadzi do wystąpienia czarnych zacieków na detalach - większe w ogóle uniemożliwia osadzanie cyny (na katodzie tworzy się smolista warstwa produktów redukcji związków organicznych). Wpływ poszczególnych parametrów Temperatura Kąpiel pracuje prawidłowo w zakresie temperatur do 25°C. Powyżej tej temperatury otrzymy­wane powłoki stają się żółte a powyżej 30oC następuje zanik połysku. Schłodzenie kąpieli poni­żej 25°C przywraca połysk powłoki. Jednak dłuższa praca w temperaturach powy­żej 25°C pro­wadzi do zniszczenia kąpieli w wyniku zmian proporcji stężeń składników do­datku na skutek różnej szybkości ich parowania. Gęstość prądu katodowego Błyszcząca warstwa osadza się w szerokim zakresie gęstości prądu. Wzrost gęstości prądu po­wyżej 2 A/dm² prowadzi do zmniejszenia wydajności prądowej a wydzielający się wodór powo­duje powstawanie wżerów pittingowych i może powodować powstawanie czar­nych zacieków. Zbyt mała gęstość prądu - poniżej ok. 0,2 A/dm² - powoduje osadzanie „mlecznych” powłok. Mieszanie Mieszanie powoduje niewielki wzrost dopuszczalnej maksymalnej gęstości prądu oraz zapo­biega powstawaniu wżerów pittingowych. Zbyt silne mieszanie powoduje powstanie za­wiesiny szlamu anodowego, który wbudowuje się w powłokę (powłoka staje się „mleczna”). Filtracja W zależności od jakości używanych anod cynowych w kąpieli może gromadzić się szlam ano­dowy. Można temu zapobiegać umieszczając anody w workach z tkaniny filtracyjnej lub przez ciągłą bądź okresową filtrację. W żadnym przypadku nie należy stosować filtrów z wkładem z węgla aktywnego, ponieważ związki organiczne dodatków adsorbują się na węglu selektywnie, co prowadzi do zniszczenia kąpieli. Płukanie Detale po wyjęciu z kąpieli powinny być wypłukane możliwie szybko. Pozostawanie na powie­trzu bez płukania powoduje powstawanie ciemnych plam i zmatowień. Te same efekty może przynieść płukanie w płuczce zanieczyszczonej kąpielą. Jest to szczególnie widoczne na więk­szych płaszczyznach detali. Zanieczyszczenie kąpieli Szkodliwe zanieczyszczenia to przede wszystkim kationy metali ciężkich (Zn, Ni, Cu, Fe), wszelkie utleniacze (zwłaszcza NO3^-), chlorki i substancje organiczne. Zanieczyszczenie jonami cynku powoduje zniszczenie kąpieli, zanieczyszczenia jonami żelaza, niklu i miedzi można pró­bować usuwać przepracowując kąpiel. Konserwacja kąpieli Zależy od rodzaju urządzeń, rodzaju detali, sposobu eksploatacji (zmiany asortymentu, prze­stoje), zanieczyszczeń itp. Nie jest więc możliwe podanie ścisłych reguł. Nie ma również możli­wości analitycznego stwierdzenia zawartości wybłyszczaczy w kąpieli. Eksploatacja Kąpiel ma nieograniczoną trwałość, ale niewskazane są dłuższe (powyżej kilku dni) przestoje. Dłuższy przestój grozi utratą połysku osadzanych warstw, a w skrajnym przypadku zniszczeniem kąpieli - nie daje się przywrócić połysku dodatkami. W przypadku ko­nieczności odstawienia kąpieli na pewien czas, wskazane jest pozostawienie w niej anod cyno­wych i w miarę szczelne przykrycie. Po prze­stoju, przed podjęciem eksploatacji zalecane jest przepra­cowanie kąpieli z normalną konserwacją dodatkami. Najkorzystniej jednak jest przepra­cowywać odstawioną kąpiel co 2-3 dni, przepusz­cza­jąc ok. 0,2 Ah/l kąpieli. Utylizacja odpadów Ścieki z kąpieli można łączyć z innymi kwaśnymi ściekami w galwanizerni, bądź też neutralizować w typowy sposób jako wodny roztwór kwasu siarkowego. Dodatki, w stężeniach jakie występują w kąpieli, nie stanowią dodatkowego za­grożenia. Wytrącający się w płuczkach po procesie cynowania osad, jak również szlam anodowy jest praktycznie nierozpuszczalny i nie stanowi zagrożenia. Odpady anodowe można przetapiać we własnym zakresie i ponownie stosować w pro­cesie. Kąpiel fluoroboranowa Kwaśna kąpiel fluoroboranowa z zastosowaniem dodatków wybłyszczających pozwala na otrzy­mywanie powłok z cyny oraz stopów cyna-ołów, z szybkością osadzania do ok.10 mm/ min. Powłoki cynowe oraz stopowe o zawartości ołowiu do ok. 85% wagowych są błysz­czące. Powłoki o wyższej zawartości ołowiu są gładkie ale matowe. Również ta kąpiel - przy prawidłowym prowadzeniu procesu - ma nieograniczoną trwałość. Szczegółowiej kąpiel ta jest przedstawiona w publikacji Powłoki cyna-ołów. Inne Kąpiele stosowane na skalę przemysłową Kąpiele alkaliczne Kąpiele alkaliczne oparte są na dwu składnikach: cynianie i wodorotlenku sodowym lub potaso­wym i w zasadzie nie wymagają stosowania dodatków. Cynian i wodorotlenek potasowy umo­żliwiają uzyskanie wyższych gęstości prądu katodowego, ponieważ cynian potasowy jest lepiej rozpuszczalny od sodowego a kąpiel ma lepsze przewodnictwo. Kąpiele potasowe są jednak droższe. Stosowane są bardzo różne stężenia cynianu w zależności od wymaganej maksymalnej gęstości prądu. Poniżej przedstawiono skład i parametry pracy przykładowych kąpieli alkalicz­nych: Kąpiel : I II II Na2Sn(OH)6 [g/l] 35 - 50 80 - 150 K2Sn(OH)6 [g/l] NaOH [g/l] 8 - 12 8 - 15 KOH [g/l] temperatura [°C] 75 70 - 85 70 - 90 gęstość prądu katod. [A/dm²] 1,5 7 27 Kąpiele alkaliczne są trudne w eksploatacji m.in. z tego względu, że nawet niewielkie stężenie jonów Sn^2+ powoduje osadzanie się powłok ciemnych lub wręcz gąbczastych. Powoduje to konieczność kontrolowania procesu anodowego (stosowania dużej powierzchni anod i utrzymy­wania stałej gęstości prądu dobranej w zależności od temperatury i zawartości wodorotlenku w kąpieli. Kąpiel fenolosulfonowa W produkcji cynowanych blach do wytwarzania konserw stosuje się (Rosja) kąpiel fenolosul­fonową o składzie: Składnik Stężenie [g/l] SnSO4 45 - 70 p-HO-C6H4-SO3H 50 - 70 Dodatki 8 Jako dodatki stosuje się etoksylowane sulfonowe pochodne fenoli, których zadaniem jest przede wszystkim ułatwienie procesu obtapiania i poprawa jakości powłoki. Z kąpieli takiej można osadzać drobnokrystaliczne, ale matowe warstwy cyny przy gęstości prądu katodowego 20 - 30 A/dm² i wydajności prądowej 95 - 98% , w temperaturze 35 - 40°C. Kąpiele halogenkowe W tym samym celu zastosowano również (USA) kąpiele halogenkowe o składzie: Kąpiel: I [g/l] II [g/l] SnCl2 75 75 NaF 47,5 25 NH4.HF 37,5 50 NaCl 22,5 - HCl 12,5 - Dodatki 1 1 Jako dodatki stosowano kwas dwusulfonaftalenowy oraz NH4SCN. W kąpielach tych, pracujących w temperaturze 65°C, przy pH = 2,7 osiąga się gęstości prądu katodowego 60 -70 A/dm² i blisko 100% wydajność prądową. Osadzone powłoki są matowe i dlatego poddaje się je następnie obtapianiu.

Chromianowanie powłok cynkowych

Chromianowanie jest najpowszechniej stosowaną metodą ochrony cynku galwanicznego przed korozją. Jest stosowane bezpośrednio po nałożeniu powłoki cynkowej i jej starannym wypłukaniu wodą. Nadaje ono powłokom cynkowym trwały efekt dekoracyjny oraz zwiększa przyczepność innych powłok, np. malarskich. W reakcji ze składnikami roztworu na powierzchni cynku tworzy się nierozpuszczalna, ściśle związana z podłożem warstwa konwersyjna o złożonym składzie chemicznym. Barwa powłok chromianowych jest związana z ich grubością i odpornością korozyjną. Polska Norma PN-82/H-97018 określa minimalny czas (w godzinach, h) badania powłok w mgle solnej, do pierwszych śladów korozji cynku, w zależności od barwy chromianowanej powłoki cynkowej a tym samym od jej masy jednostkowej (Mj, g/m²): Powłoki bezbarwne/niebieskawe Mj≤0,5g/m² 6h Powłoki przezroczyste z lekką opalescencją Mj≤1,0g/m² 24h Powłoki żółte/złocisto-żółte, tęczowe 0,5<Mj<1,5g/m² 72h Powłoki oliwkowo-zielone/brunatno-zielone Mj>1,5g/m² 96h Poniżej zostały przedstawione typowe kąpiele do chromianowania, wybrane z literatury lub z praktyki przemysłowej (stosowane w temperaturze pokojowej). Skład i warunki pracy typowej kąpieli do chromianowania: na kolor bezbarwno-niebieskawy: KCr(SO4)2 20g/l HNO3 5ml/l pH 1,2-1,8 czas 10-40sek. na kolor tęczowo-żółty: Na2Cr2O7 5,5g/l Na2SO4 2,4g/l H3BO3 4,5-5,5g/l HNO3 1,5ml/l pH 1,4-1,8 czas 15-60sek. na kolor oliwkowo- zielony: CrO3 20g/l HNO3 5ml/l H3PO4 6-10ml/l H2SO4 1,5-2,5ml/l pH 0,5-2,0 czas 15-90sek. Przebieg procesu chromianowania zależy zarówno od składu kąpieli chromianującej jak i od rodzaju stosowanego cynkowania. Nowoczesne metody galwanicznego bezcyjankowego cynkowania wymagają stosowania dodatków blaskotwórczych i związków powierzchniowo- czynnych. Dodatki te wpływają na skład chemiczny i strukturę błyszczących powierzchni cynku. W tym przypadku trudniej jest uzyskać jednolite zabarwienie powłok chromianowych. Dodatkowo może pojawiać się problem ich przyczepności, zwłaszcza w przypadku bardzo gładkich, błyszczących powłok cynkowych. Badania naukowe wykazały wpływ na skład i grubość (a tym samym zabarwienie) powłok chromianowych dodatków różnych jonów. Jony fosforanowe i, w mniejszym stopniu, jony siarczanowe wbudowują się w powłokę chromianową. Jony chlorkowe i siarczanowe powodują pogrubienie tych powłok. W Instytucie Mechaniki Precyzyjnej opracowano kąpiele szczególnie nadające się do chromianowania cynku z kąpieli galwanicznych słabo kwaśnych lub alkalicznych bezcyjankowych na kolor niebieski oraz na kolor żółty. Powłoki te zwiększają odporność korozyjną cynku. W przypadku np. kąpieli do chromianowania na kolor żółty, dzięki dodatkom związków kompleksowych, aktywujących powierzchnię cynku podczas procesu chromianowania a także wbudowujących się w powłokę chromianową, uzyskano ponad trzykrotne podwyższenie odporności korozyjnej w porównaniu z wymaganiami PN. Wpływ poszczególnych parametrów procesu technologicznego na jakość powłok chromianowych. Typowy proces chromianowania galwanicznych powłok cynkowych składa się z następujących etapów: Płukanie po cynkowaniu, bieżąca woda “Rozjaśnianie” w 0,5% HNO3* Chromianowanie Płukanie, bieżąca woda Płukanie, ciepła woda* Barwienie powłoki, wodny roztwór barwników organicznych* Suszenie w nadmuchu powietrza , temp.<60°C Doszczelnianie powłoki chromianowej związkami nieorganicznymi krzemianowymi lub wodnymi dyspersjami związków organicznych.* Uwaga: Etapy zaznaczone gwiazdką* mogą być stosowane warunkowo. Poniżej przedstawiono przykładowo technologiczne problemy chromianowania na żółto i na niebiesko oraz sposoby ich rozwiązania. Należy podkreślić, że proces chromianowania, mimo niewątpliwych zalet, może stanowić zagrożenie dla zdrowia ze względu na zawartość w kąpielach związków Cr(VI). Prace nad opracowaniem bezchromianowych metod pasywacji cynku, podobnie jak i innych metali, np. Al., trwają na całym świecie, jednak na razie nie znaleziono jeszcze równie skutecznych i tanich metod ochrony przed korozją, jak chromianowanie. Chromianowanie na kolor niebieskawy zwykle jest przeprowadzane w kąpielach nie zawierających Cr(VI), lecz związki Cr(III). Kąpiele te są znacznie bardziej ekologiczne, lecz odporność korozyjna tych cienkich, niebieskawych powłok jest mniejsza. Problemy związane z chromianowaniem żółtym i próby ich rozwiązania. Problem Powłoka niejednorodna lub plamista Słaba adhezja powłoki Powłoka matowa lub pylista Zła odporność korozyjna Krótka trwałość kąpieli chromianującej Słabe tworzenie się powłok lub powłoka nie tworzy się wcale Plamy na dolnych częściach Przy chromianowaniu na zawieszkach, powłoka rozpuszcza się w obciekających kroplach Problemy związane z chromianowaniem niebieskim i próby ich rozwiązania. Problem Powłoka żółtawa lub tęczowa Za krótki czas życia kąpieli Powłoka mętna, matowa Zła odporność korozyjna Plamista i popękana powierzchnia powłoki

Trawienie chemiczne stali

W celu usunięcia produktów korozji znajdujących się na powierzchni elementów stalowych stosuje się najczęściej roztwory kwasów nieorganicznych lub ich mieszaniny. Do najpowszechniej stosowanych kwasów należą kwas solny(chlorowodorowy) i kwas siarkowy. W celu szybkiego i równomiernego rozpuszczenia różnych tlenków żelaza (zwłaszcza zgorzeliny, która składa się z trzech warstw tlenkowych) zaleca się zastosowanie roztworu kwasu solnego przygotowanego przez wymieszanie równorzędnych objętości kwasu z wodą, czyli w stosunku 1:1. Po tym procesie należy dokładnie wypłukać elementy w zimnej wodzie, najlepiej w podwójnej płuczce w celu usunięcia jonów chlorkowych, które są główną przyczyną powstawania korozji podpowłokowej. Czas potrzebny do całkowitego wytrawienia powinno ustalać się każdorazowo, w zależności od stanu elementów, choć jest to tylko możliwe na galwanizerniach ręcznych, gdzie obsługa sama ustala czasy poszczególnych procesów. W przypadku galwanizerni automatycznych z góry ustalonymi czasami w poszczególnych procesach należy stosować dla silnie skorodowanych elementów trawienie wstępne z odtłuszczaniem tzw. bejca. Jest to roztwór kwasu solnego z wodą 1:1 z dodatkiem substancji odtłuszczających. Po zanurzeniu stalowych elementów w roztworze należy czekać około 20-30 minut, aby całkowicie rozpuściły się tlenki żelaza i tłuszcze. Następnie należy dobrze wypłukać detale w roztworze węglanu sodowego i zawiesić na zawieszki. Dzięki takiemu zabiegowi wstępnego przygotowania oszczędzamy czas w linii produkcyjnej oraz zmniejszamy bardzo znacznie zużycie odtłuszczań i kwasów. Kolejnym kwasem stosowanym do procesów trawienia stali jest kwas siarkowy o stężeniu 10-20%. Jego możliwości trawiące są gorsze w porównaniu z kwasem solnym, gdyż wytrawia skorodowane powierzchnie nierównomiernie, dodatkowo jeszcze nawodorowując je, przez co przyczynia się do powstawania kruchości wodorowej. W związku z tym, że kwas siarkowy doskonale rozpuszcza warstwę tlenkową bezpośrednio przylegającą do podłoża (FeO), powinno się go stosować raczej jako kolejny etap trawienia, po trawieniu w kwasie solnym lub jako aktywator przed położeniem pierwszej powłoki galwanicznej. Należy zdawać sobie sprawę z faktu, że na szybkość reakcji, w czasie której rozpuszczane są tlenki żelaza wpływ mają takie parametry jak: Temperatura trawienia Wraz ze spadkiem temperatury spada wydajność procesu, dlatego gdy temperatura zimą spada na galwanizerni należy dogrzewać kwasy do temperatury powyżej 15°C Stężenie i rodzaj kwasu Wraz ze spadkiem stężenia kwasu maleje efektywność procesu, zaleca się zatem regularne uzupełnianie strat świeżym, stężonym kwasem Stężenie jonów żelaza W trakcie trawienia wzrasta stężenie jonów żelaza, co jest przyczyną znacznego zwolnienia reakcji w procesie. W przypadku kwasu solnego ilością graniczną po przekroczeniu której efektywność trawienia jest znikoma to 120 gram jonów żelaza na 1 litr, dla kwasu siarkowego wynosi 90 gram jonów żelaza na 1 litr. W celu hamowania reakcji rozpuszczania żelaza z wytrawianych elementów stosuje się dodatek inhibitorów trawienia, dzięki którym udaje się prawie całkowicie zatrzymać roztwarzanie stali. Dzięki stosowaniu inhibitorów trawienia zmniejsza się wydatnie ilość wprowadzanych jonów żelaza, dzięki czemu zmniejsza się zużycie kwasu (ponieważ nie zużywa się w niepotrzebnych reakcjach), zmniejsza się wydzielanie wodoru, co ogranicza wystąpienie kruchości wodorowej. Wszystkie opisane korzyści doprowadzają w rezultacie do przedłużenia żywotności kwasu i rzadszą jego wymianę.

Teoretyczne podstawy anodowania aluminium

Chociaż aluminium z 8% udziałem jest najczęściej spotykanym metalicznym składnikiem skorupy ziemskiej (żelazo stanowi 5%), to w porównaniu z żelazem jest jeszcze bardzo młodym metalem. Ma to związek z tym, że aluminium nie występuje, tak jak żelazo albo miedź jako ruda metaliczna lecz tylko w swojej utlenionej formie rudy jako boksyt. Duże ilości energii potrzebne do uzyskania pierwotnego aluminium spowodowały lokalizację hut aluminium przy elektrowniach na zbiornikach wodnych, było to podyktowane względami ekonomicznymi. Wspaniałe właściwości aluminium jak i jego stopów, takie jak: mała gęstość właściwa, odporność korozyjna, znakomita przewodność cieplna i elektryczna, znakomite odbicie światła, wysoka trwałość, dobra obróbka plastyczna, nieograniczona recyrkulacja bez utraty jakości, liczne możliwości obróbki powierzchni, sprzyjają szerokiemu zastosowaniu tego materiału i wyznaczają szeroki zakres zastosowania aluminium. Aluminium umożliwiło rozwój pewnych dziedzin techniki przykładem tego jest przemysł lotniczy ze swoimi wysokimi wymaganiami dotyczącymi konstrukcji lekkich i wytrzymałych maszyn; ale także przemysł elektryczny i elektroniczny, albo poligraficzny gdzie offsetowe płyty drukarskie są wytwarzane wyłącznie z aluminium. Właśnie z powodu specyficznych właściwości, aluminium zastąpiło w międzyczasie wiele tradycyjnych materiałów i zajmuje trwałe miejsce w wielu dziedzinach zastosowania. Pozytywne właściwości aluminium doprowadziły w ostatnich latach do rocznego wzrostu jego wykorzystania aż do 7%. Aluminium jako materiał był i jest w porównaniu ze stalą droższy, jest więc wykorzystywany przede wszystkim tam, gdzie znaczenie mają jego specyficzne właściwości. Ostatnio w budownictwie specyficzne cechy aluminium doprowadziły do jego szerokiego zastosowania. Tutaj są zwłaszcza cenione takie właściwości jak: mały ciężar właściwy, wysoka odporność korozyjna. Do tak szerokiego rozpowszechnienia przyczyniło się znacznie odkrycie technicznych możliwości celowego, określonego wzmocnienia naturalnej warstwy tlenku aluminium dzięki utlenianiu anodowemu i uzyskiwaniu specyficznych efektów dekoracyjnych. Aluminium może łączyć się z tlenem. W suchym środowisku tworzy się cienka, przeźroczysta warstwa tlenku, która odnawia się sama po mechanicznym uszkodzeniu. W wilgotnym środowisku i pod działaniem wpływów atmosferycznych tworzy się po upływie czasu gruba utleniona warstwa ochronna, w następstwie osadzania się brudu zmienia kolor z jasnego do ciemnoszarego. Ta naturalna warstwa tlenku aluminium chroni metal przed dalszym działaniem korozji nadając jej wysoką odporność. Ochronne działanie przed korozją zniknie, kiedy warstwa tlenku zostanie zaatakowana kwaśnymi albo alkalicznymi substancjami chemicznymi i rozpuści się. Dobre właściwości antykorozyjne aluminium ograniczone są do zakresu pH pomiędzy 5-8. Działanie ochronne warstwy tlenku da się znacznie polepszyć wytwarzając sztucznie w procesie anodowania (eloksalowanie) bardzo odporne warstwy tlenku o grubości nie mniejszej niż 20 mikrometrów do 100 mikrometrów na powierzchni aluminium. Te anodowo wytworzone warstwy tlenku są wytworzone z materiału właściwego aluminium, są twarde i nie do starcia. Są przeważnie przeźroczyste, mogą być także nieprzeźroczyste. Proces anodowego utleniania umożliwia celowe wytwarzanie warstw tlenku, które pozwalają nie tylko na trwałą konserwację wyglądu powierzchni aluminium w jej różnorodnych kształtach, lecz także przez dodatkowe nadawanie barwy i poprawę trwałości wyglądu powierzchni aluminium. Proces anodowego utleniania polega na tym, że obrabiana część z aluminium jest podłączona w odpowiednim elektrolicie, przeważnie na bazie kwasu siarkowego, do dodatniego bieguna źródła prądu stałego i w związku z tym staje się anodą. Biegun ujemny stanowi katoda wykonana z reguły, także z aluminium. Pod działaniem podłączonego napięcia stałego zawierające tlen aniony ujemnie naładowane wędrują do anody i oddają tam tlen. Tlen reaguje z aluminium i tworzy się tlenek glinu. Powstaje bardzo cienka, nieporowata, elektrycznie izolowana, utleniona warstwa barierowa. Elektryczny opór warstwy wzrasta wraz z powiększającą się grubością powłoki, co może doprowadzić do zmniejszenia przepływu prądu. Zjawisko to nie zachodzi w elektrolitach zawierający kwas siarkowy. Warstwa tlenku jest rozpuszczana przez elektrolit i następuje przekształcenie warstwy barierowej w delikatną, porowatą warstwę kryjącą. W związku z tym, iż powstaje stan równowagi między tworzeniem się i przekształcaniem warstwy barierowej, warstwa kryjąca może dalej rosnąć przy stałej grubości warstwy barierowej. Transport anionów następuje przez pory warstwy kryjącej. Ta rośnie proporcjonalnie do przepływu prądu, podlega jednocześnie chemicznemu wtórnemu rozpuszczaniu przez elektrolit. W zależności od składu kąpieli do anodowania stosuje się różne parametry procesu, i tak na przykład: * w kąpieli opartej na kwasie siarkowym o stężeniu 180-190 g/l , temperatura procesu powinna zawierać się w granicach 18-21°C, napięcie 18-22V, gęstość prądu 1-2A/dm² * w kąpieli opartej na mieszaninie kwasu siarkowego o stężeniu 150-180 g/l i kwasu szczawiowego o stężeniu 50-100 g/l , temperatura procesu powinna wynosić 20-25°C, napięcie 18-25V, gęstość prądu 1-2A/dm² Przedstawione typy kąpieli są standardowe, a parametry pracy mogą być każdorazowo korygowane poza opisane zakresy. Innym typem procesu anodowania jest anodowanie twarde, które pozwala na wytworzenie grubych i twardych powłok odpornych na ścieranie. Ich twardość dochodzi do 6000 MPa, a grubości dochodzą do 150 mikrometrów. Warunki w jakich prowadzi się proces znacznie odbiegają od standardowych. Jednym ze sposobów uzyskania tego rodzaju powłok jest prowadzenie procesu w roztworze kwasu siarkowego o stężeniu 165 g/l , w temperaturze 0°C, przy gęstości prądu 2-2,5A/dm² i napięciu początkowym 25-30V, które później podwyższa się do 40-60V. Podwyższanie napięcia ma na celu przełamanie oporu jaki stawia coraz grubsza warstwa tworzącego się tlenku aluminium. Należy też pamiętać o tym, że w procesie anodowania, a anodowania twardego zwłaszcza wydziela się duża ilość ciepła, którą trzeba niezwłocznie odprowadzać, aby nie zagrzać kąpieli anodującej. Ciepło wydziela się na powierzchni przedmiotów poddawanych obróbce, dlatego też należy stosować silne mieszanie kąpieli w celu wyrównania temperatury w wannie, a do procesu chłodzenia kąpieli używać wymienników ciepła. Poniżej przedstawiamy standardową technologię procesu anodowania: * odtłuszczanie, * trawienie w roztworze wodorotlenku sodowego, * płukanie kaskadowe, * rozjaśnianie (odtlenianie) bez kwasu azotowego, * anodowanie, * płukanie kaskadowe, * płukanie w wodzie demi, * uszczelnianie zimne, * płukanie kaskadowe, * płukanie w wodzie demi, * uszczelnianie gorące, * suszenie.

System sterowania procesami galwanicznymi

Oprogramowanie do kontroli procesów ProGal firmy Ditec jest narz dziem opracowanym specjalnie do zastosowa w instalacjach do galwanicznego nakładania powłok, pracuj cym z powodzeniem w ponad 500 liniach na całym świecie. System sterowania procesami ProGal oferuje maksymalną elastyczność produkcji. Po zainstalowaniu oprogramowania ProGal, użytkownik ma możliwość samemu tworzyć oraz zmieniać przebiegi (procesy), bez konieczności posiadania specjalistycznej wiedzy. Na podstawie danych wprowadzonych przez użytkownika system optymalizujący natychmiast samodzielnie generuje cyklogram (diagram droga-czas) najlepiej dopasowany do warunków na linii. Dodatkowo, optymalizacja zarządza wszystkimi równoległymi zadaniami, w przypadku gdy na linii przeprowadzane są rożne procesy w tym samym czasie. Czasy ekspozycji w zakresie zdefiniowanych tolerancji są przestrzegane. Do dyspozycji dostępne są dwa sposoby sterowania przepływem produktów na linii: kontrola procesów poprzez elastyczny optymalizujący system kontrola procesów poprzez zastosowanie cyklogramu (diagram droga-czas) rozwiązanie tradycyjne System ProGal skomponowany jest, w sposób pozwalający na szybkie dostosowanie do szerokiego zakresu wielkości instalacji. System równie dobrze obsługuje, proste linie z tylko jednym transporterem, jak i skomplikowane wielorzędowe instalacje z w pełni zautomatyzowanym procesem przeładowczym. Struktura ProGal oparta jest na hierarchicznych zasadach. Przemysłowy komputer, wyposażony w system operacyjny Windows 2000 lub XP, spełnia funkcje sterowania centralnego reprezentując interfejs operatora człowiek – maszyna (poprzez wizualizacje) oraz optymalizując i synchronizując całą instalację do obróbki nakładania powłok. Komputer centralny komunikuje się poprzez interfejs Ethernet’owy z podrzędnym systemem automatyki przemysłowej (np. Siemens PLC S7-400). Protokół komunikacyjny pomiędzy komputerem centralnym, a sterownikiem PLC jest standaryzowany i dobrze udokumentowany. W zakresie podrzędnego systemu sterowania leży sprzętowa kontrola\regulacja wszystkich peryferii wchodzących w skład linii (np. prostowników, regulatorów temperatury, pompek dozujących, systemu transportowego). Komputerowy system zarządzający: ProGal jako komputerowy system zarządzający oparty jest na architekturze Klient/Serwer, składający sie z dwóch aplikacji. Serwer (aplikacja 1) jest uruchomiona na stałe(tylko jako jedna sesja), działająca w tle systemu Windows XP. Zadania wykonywane przez serwer to: optymalizacja ruchów w systemie transportowym, komunikacja (parametry-\wysyłanie poleceń, obserwacja) z podrzędnym systemem sterowania, system informacji alarmowych, protokołowanie (np. do bazy danych SQL). Oprogramowanie klienckie (aplikacja 2) reprezentuje interfejs pomiędzy operatorem, a maszyną i zawiera wizualizacje całej instalacji.Używając oprogramowania klienckiego użytkownik może zarządzać oraz obserwować wszystkie parametry procesowe oraz nastawy peryferii (np. temperatury, czasy, prostowniki, stacje dozujące,…) za pomocą łatwego systemu okienkowego. Standardowe wyposażenie w moduł administracji dostępu umożliwia nadawanie różnych poziomów dostępu do aplikacji. Powoduje to zwiększenie bezpieczeństwa oraz wykluczenie nieautoryzowanych ingerencji w system. System ProGal umożliwia wgląd we wszystkie parametry procesowe (nastawy prądowe, dokładna godzina zakończenia procesu, czasy dla poszczególnych kroków…) wsadów znajdujących sie w produkcji oraz ich edycje on-line. Wystarczy kliknąć na wsad aby wyświetlić wszystkie niezbędne informacje. Aby stworzyć nowy proces wystarczy wykonać 4 proste czynności. Definiowanie pozycji oraz ich kolejności, które mają być użyte w procesie Konfiguracja pozycji alternatywnych Definiowanie programów prądowych Definicja pozostałych parametrów procesowych (czasy ekspozycji, tolerancje, czasy ocieków, itp…) System sam zadba o ruchy transporterów aby maksymalizować wydajność przy zachowaniu czasów ekspozycji. Wszystkie wprowadzone dane można edytować w dowolnym momencie. Zaawansowany system informacji o ostrzeżeniach oraz zakłóceniach posiada możliwość komentowania oraz przypisywania bitmap do każdego komunikatu przez użytkownika. Standardowa treść komunikatów pozwala w szybki sposób zlokalizować uszkodzoną aparaturę w szafie lub dokumentacji elektrycznej. Do dyspozycji użytkownika pozostają liczne narzędzia, pomagające monitorować stany urządzeń transportowych oraz innych peryferii. Dostępne są również listy wszystkich wejść\wyjść cyfrowych oraz analogowych grupowane według funkcji. Wykrycie przyczyn usterki staje się bardzo szybkie i proste. Moduł protokołowania produkcji umożliwia zapisywanie oraz zestawianie w różne raporty wszystkich parametrów procesowych (data, czas, trwanie, przebieg, numer belki lub wsadu, błędy) z możliwością wydruku (istnieje możliwość filtrowania list). Dostępne są różne rodzaje protokołów np.: Zakłócenia Ostrzeżenia Wyprodukowane artykuły Wyprodukowane części Liczniki itp… W module tym dostępnych jest wiele narzędzi do analizy produkcji i stanu maszyny za pomocą wykresów. Moduł protokołowania wsadów Wszystkie dane procesowe przypisywane są dla każdego wsadu\belki (data, czas trwania, przebieg, numer wsadu\belki, wartości prostowników, wartości temperatur, zakłócenia, ostrzeżenia, itp…). Raport dla każdego wsadu\belki zawiera następujące informacje: czas rozpoczęcia procesu czas ukończenia procesu wartości na prostownikach temperatury w wannach podczas procesu zakłócenia wraz z pozycją belki na linii ostrzeżenia wraz z pozycją belki na linii itp…

Symbole obróbki wstępnej aluminium

Rodzaje wstępnej obróbki powierzchniowej aluminium. Rodzaje wstępnej obróbki powierzchniowej aluminium zostały określone wg DIN 17611. Oznaczenie E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 Oznaczenia te wprowadzono w wielu zachodnioeuropejskich państwach w celu określania sposobu obróbki przy realizacji zleceń produkcyjnych. Przy rozszerzającej się współpracy polskich zakładów z zachodnioeuropejskimi ważny jest wspólny język między specjalistami (technologami), symbolika rodzajów obróbki.

Stereotypy trzymają się mocno

Jednym z najbardziej rozpowszechnionych stereotypów w dziedzinie powłok cynkowych jest stereotyp związku koloru warstewki chromianowej na cynku z jej odpornością. Hołdują mu nawet doświadczeni pracownicy IMP. W artykule pt.: „Chromianowanie powłok cynkowych” autorka pisze: „Barwa powłok chromianowych jest związana z ich grubością i odpornością korozyjną”. W rzeczywistości zależności między kolorem, grubością i odpornością są bardziej skomplikowane niż sugeruje to stereotyp. Brak zabarwienia pasywacji dziś wcale nie musi oznaczać niskiej odporności. I przeciwnie: silnie zabarwiona, wręcz brązowawa warstwa chromianowa, może oznaczać warstwę nadmiernie grubą, gąbczastą, słabo przyczepną i podatną na uszkodzenia mechaniczne. Warto o tym napisać, ponieważ wciąż zdarzają się klienci wymagający tzw. żółtych pasywacji, które wydają im się gwarancją wysokiej odporności w przeciwieństwie do pasywacji „białych”. Istnieją dwa chemicznie i morfologicznie odmienne typy pasywacji: oparte na chromie III i VI. Tradycyjna pasywacja tzw. żółta swoje zabarwienie zawdzięcza nie grubości, lecz barwnym związkom chromu VI, z których jest zbudowana. Związek jej zabarwienia z odpornością jest niewielki, istnieje wręcz możliwość jej odbarwienia bez utraty własności ochronnych. Wystarczy przedmiot chromianowany w takiej pasywacji zanurzyć w ciepłym roztworze uszczelniacza mineralnego Finigard 200A, aby uzyskać niemal zupełne odbarwienie. Odbarwienie to polega na przejściu silnie zabarwionych dwuchromianów w słabo zabarwione chromiany wg reakcji: Cr207^2- + 2 OH^- ↔ 2 CrO4^2- + H2O Grubość warstwy pasywnej w następstwie tej operacji nie ulega zmianie, odporność mimo odbarwienia nie spada. Jest oczywiste, że grubsza warstewka tego samego typu będzie silniej zabarwiona niż cienka, ale wnioskowanie na temat odporności lub grubości pasywacji na podstawie jej zabarwienia może być ryzykowne. Z kolei warstewki pasywne oparte na chromie III zbudowane są ze związków o zdecydowanie słabszym zabarwieniu. Tylko w ich przypadku można zaobserwować zależność, o której mowa powyżej. Jednak trudno tu mówić o barwie z takim samym znaczeniu, lecz co najwyżej o odcieniu. Zwiększanie grubości takiej warstewki powoduje zmianę odcienia: od praktycznego braku przez błękitny do lekko żółtawych lub perłowych efektów. I wraz ze wzrostem grubości następuje również wzrost jej odporności korozyjnej. Jednak taka warstewka nie przypomina tradycyjnej żółtej pasywacji: ani pod względem koloru, ani chemicznie, ani morfologicznie. Można ją jedynie dodatkowo zabarwić, jak w przypadku procesu Lanthane Yellow 333, aby tradycyjną pasywację z wyglądu przypominała. Łatwo się mówi „ze wzrostem grubości”. O pogrubienie warstewek pasywnych zbudowanych ze związków chromu III, a zatem o zwiększenie ich odporności korozyjnej, toczy się wielka chemiczna batalia, ponieważ to one muszą zastąpić tradycyjne pasywacje w związku z wejściem z życie dyrektyw eliminujących chrom VI. Nie jest to łatwe zadanie, jednak w tej dziedzinie chemicy zrobili duże postępy. Parametry powłok pasywnych opartych na chromie III zbliżyły się bardzo do tradycyjnych, a w niektórych przypadkach nawet je wyprzedziły. Skoro tak, to dlaczego w roku 2007 ponad wiekowy stereotyp trzyma się tak mocno? Może pora na zmianę.

Sporządzenie nowej kąpieli do niklowania błyszczącego

W celu przygotowania kąpieli do niklowania błyszczącego należy wykonać następujące operacje: napełnić wannę zapasową lub roboczą wyliczoną ilością wody dejonizowanej (maksymalnie do 2/3 objętości wanny roboczej) i podgrzać do temperatury 55-60°C uruchomić dostępny rodzaj mieszania (powietrzem lub ręcznym mieszadłem wykonanym z tworzywa), nie uruchamiać filtrowania! wsypać wyliczone ilości składników; w pierwszej kolejności kwas borowy (mieszać do całkowitego rozpuszczenia), dopiero później siarczan niklu i chlorek niklu (nie ma znaczenia kolejność ich dodawania) ustawić pH kąpieli w zakresie 4,5-5 (do podnoszenia pH można użyć 5% r-ru NaOH) należy pamiętać o powolnym wlewaniu i silnym mieszaniu kąpieli w czasie dodawania wodorotlenku sodowego, ponieważ miejscowo może wytrącać się gruby i trudno rozpuszczalny osad wodorotlenku niklu utrzymywać temperaturę w granicach 50°C ciągle mieszając po całkowitym rozpuszczeniu się składników dodać ok.200-250 ml perhydrolu na każde 1000 litrów kąpieli (perhydrol to ok. 30% roztwór nadtlenku wodoru H2O2), kąpiel nadal mieszać i ogrzewać przez kilka godzin (4-6) po tym czasie dodać do kąpieli węgiel aktywny pylisty w ilości ok. 0,5 kg na 1000 litrów kąpieli, mieszać 4 godziny(węgla nie dodawać jeśli przygotowanie kąpieli jest prowadzone w wannie roboczej). Ze względu na trudności z odfiltrowaniem węgla pylistego można go nie wrzucać bezpośrednio do kąpieli tylko naciągnąć na wkłady filtra galwanicznego, po czym przystąpić do kilkugodzinnego filtrowania kąpieli(koniecznie przy braku wanny zapasowej) dobrze sklarowaną i oczyszczoną kąpiel przelać do wanny roboczej obniżyć pH do około 3,8-4,2 umieścić w wannie anody, koniecznie używać dobrych worków na anody, aby szlam anodowy nie przedostawał się do kąpieli dodać do kąpieli około 3g/l sacharynianu sodowego(sacharyna) rozpuszczonego w wodzie dejonizowanej, usunąć węgiel z filtra, założyć świeże bibuły, filtrować kąpiel wprowadzić do kąpieli dodatki organiczne w ilości około 1/3 dawki wynikającej z prób na komórce Hulla (nie wprowadzać jednorazowo 100% dawki) mieścić w kąpieli odtłuszczoną i wytrawioną blachę falistą, przepracować początkowo kąpiel prądem o gęstości 0,25 A/dm² stopniowo obniżając do 0,1 A/dm². W czasie elektrolizy należy mieszać(napowietrzać) kąpiel. Jeśli użyte do sporządzenia sole niklu były dobrej jakości(o niskim zanieczyszczeniu metalami np. Cu,Zn,Fe,Pb), cały proces oczyszczania na blachach powinien trwać do 5-6 godzin. Z prawidłowo oczyszczonej kąpieli w komórce Hulla powinna wydzielać się błyszcząca powłoka, bez ciemnych defektów w niskich gęstościach prądowych skorygować pH, wprowadzić brakującą ilość dodatków organicznych, rozpocząć próby technologiczne

Sporządzenie kąpieli do chromowania na bazie CrO3 z katalizatorem mieszanym

Aby sporządzić kąpiel do chromowania należy wykonać następujące czynności: napełnić wannę zapasową lub roboczą wyliczoną ilością wody dejonizowanej (maksymalnie do 2/3 objętości wanny roboczej) i podgrzać do temperatury 50-60°C wsypać do wanny porcjami wyliczoną ilość bezwodnika kwasu chromowego(CrO3), mieszać do całkowitego rozpuszczenia(należy wystrzegać się dodawania bezwodnika kwasu chromowego złej jakości, to znaczy takiego, który zawiera nawet śladowe ilości jonów siarczanowych). Obecnie można kupić CrO3 pozbawiony tych jonów dodać wyliczoną objętość kwasu siarkowego, pamiętając o przeliczeniu wagi kwasu na jego objętość — 100 gramów kwasu siarkowego ma objętość 54,35 ml(cm³) dokładnie wymieszać składniki dodać wyliczoną objętość katalizatorów firmowych, wymieszać na drążkach anodowych powiesić anody ołowiane z domieszką 7% cyny lub antymonu, na drążku katodowym umieścić np. wytrawione, czyste pręty stalowe o łącznej powierzchni nieco większej od powierzchni anod włączyć prostownik galwaniczny, ustawić napięcie na poziomie 6V, prowadzić proces pracy kąpieli około 1 godziny w celu uformowania anod oraz samoczynnego wytworzenia niewielkiej ilości chromu na trzecim stopniu utlenienia Cr(III), który jest niezbędny do prawidłowej pracy kąpieli chromowej po ustawieniu temperatury na odpowiednim poziomie kąpiel jest gotowa do pracy

Przyczyny plamistości powłok mosiężnych

Wielu galwanotechników zadaje sobie pytanie o przyczyny powstawania plam na powłokach mosiądzu dekoracyjnego lub technicznego. Otóż obserwacje i testy laboratoryjne powłok mosiężnych dowiodły, że główną przyczyną tego uciążliwego zjawiska jest niedostateczne wypłukanie detali po nałożeniu powłoki lub zaniedbane płuczki. Wiadomo, że uwięziona w zakamarkach alkaliczna kąpiel cyjankowa bardzo źle wpływa na delikatną powłokę mosiądzu przez co już po krótkim czasie można zauważyć pierwsze objawy nieprawidłowości. Dodatkowym powodem plam jest wilgoć podczas składowania pokrytych (a jeszcze nie polakierowanych elementów) oraz porowatość podłoża (niewielka możliwość wypłukania z porów resztek kąpieli z powodu wysokiej adhezji roztworu). Jeżeli plamy powstaną dopiero pod lakierem to dodatkową przyczyną oprócz wymienionych może być źle dobrany lakier lub błędne nakładanie np. lakier przepuszcza wilgoć, pęka lub nie ma go wcale na części powierzchni.

Pokrywanie galwaniczne reel-to-reel

Pokrywanie reel-to-reel jest - jak nazwa wskazuje - procesem ciągłego pokrywania, w którym katodę stanowi drut, taśma lub ażur odwijany bezpośrednio przed pokrywaniem z rolki lub zwoju (reel) i wprowadzany w sposób ciągły do kąpieli galwanicznej. Po pokryciu katoda zostaje ponownie nawinięta na rolkę lub zwój jak bywa na ogół w przypadku drutu lub taśmy. Spotyka się jednak linie, w których katoda bezpośrednio po pokryciu jest przekazywana do cięcia, wycinania albo montażu. Obróbka reel-to-reel jest z zasady typową obróbką techniczną, w której liczą się wymagania i parametry techniczne powłok, natomiast wygląd powłok ma znaczenie drugorzędne. Na ogół nie spotyka się tej obróbki w usługowych galwanizerniach, lecz wyłącznie tam, gdzie pokrywanie jest elementem procesu produkcyjnego, głównie w elektrotechnice. W procesie reel-to-reel nakłada się zasadniczo jedną powłokę galwaniczną. Linie, w których nakłada się dwie powłoki spotyka się znacznie rzadziej, również dlatego, że oznacza to istotną komplikację procesu. W przypadku dwóch powłok pierwszą jest zwykle nikiel podkładowy. Do najczęściej nakładanych powłok należą: cyna, cynk, nikiel, miedź, srebro, złoto. Podłożem pokrywanym jest na ogół miedź i stopy miedzi oraz stal. Grubość nakładanych powłok jest bardzo zróżnicowana: od dziesiątych części mikrometra do kilkuset mikrometrów. Linia do pokrywania reel-to-reel nie przypomina tradycyjnego automatu galwanizerskiego. Z konieczności stopień zmechanizowania i zautomatyzowania linii reel-to-reel był od początku ich przemysłowego zastosowania bardzo wysoki. Wymagania produkcyjne oraz parametry technologiczne wyznaczają długość linii, która może osiągać nawet 100 m. Bardzo długie linie są zazwyczaj projektowane w kształcie litery „U” lub nawet podwójnego „U”. Pracująca linia sprawia wrażenie bez obsługowej. Szybkość nakładania powłok w procesie reel-to-reel jest zazwyczaj wielokrotnie wyższa niż w tradycyjnej obróbce, co wynika zarówno z właściwości geometrycznych katody, z możliwości uzyskania bardzo silnego mieszania elektrolitu lub bardzo wysokiej prędkości przesuwu katody w elektrolicie (nawet do kilkunastu metrów na sekundę w przypadku drutu). Powoduje to, że proces galwaniczny reel-to-reel może być bardziej wydajny i ekonomiczny niż dostępny analogiczny proces fizycznego pokrywania np. stalowych drutów lub taśm cynkiem w tzw. procesie ogniowym. Należy jednak podkreślić, że w tym przypadku linia do pokrywania reel-to-reel będzie urządzeniem bardziej skomplikowanym i zaawansowanym technicznie, co znajdzie odbicie w cenie i amortyzacji. Gdy pokrywanym materiałem jest cienki drut lub cienka taśma, są one wprowadzane do kąpieli i prowadzone w wannie na odpowiednio rozmieszczonych rolkach, z których część doprowadza prąd. Wanna jest w tym przypadku raczej tradycyjnym zbiornikiem wypełnionym kąpielą i zaopatrzonym w anody oraz konieczne wyposażenie. Gdy materiałem jest gruby pręt lub taśma, tradycyjna wanna ustępuje ciągowi komór (cel) i śluz, do których kąpiel jest bezustannie pompowana ze zbiorników retencyjnych zaopatrzonych w mieszanie, filtry, grzałki, chłodzenie i pompki dozujące. W komorach znajdują się anody, zaś część śluz wyposażona jest w rolkowe lub sprężynowe kontakty prądowe. W przypadku pokrywania podłoża stalowego takich punktów musi być wiele z powodu niskiego przewodnictwa właściwego żelaza. W wielu przypadkach w procesach reel-to-reel stosuje się proste elektrolity o wysokim stężeniu jonów metalu, bez specjalnych dodatków. Wysoki połysk lub efekt utwardzenia powłoki może być uzyskany np. po przeciągnięciu pokrytego drutu. Właściwości stosowanych kąpieli wynikające z określonych technologii galwanicznych mają znaczenie przy nakładaniu powłok o szczególnych wymaganiach, np. stopowych, twardych, błyszczących itd. Niekiedy zadaniem dodatków jest uzyskanie wysokich gęstości prądu, nieosiągalnych w kąpieli bez dodatków. W szczególnych przypadkach technologie reel-to-reel są alternatywą dla tradycyjnego pokrywania. Dotyczy to m.in. przypadku pokrywania taśmy, z której po obróbce galwanicznej wycina się potrzebne elementy. Alternatywą dla procesu reel-to-reel byłaby tańsza obróbka bębnowa, jednak niska jakość pokrycia w bębnach (nierównomierność pokrycia) może być decydującym powodem zastosowania droższego procesu reel-to-reel. Generalnie jednak proces reel-to-reel nie jest alternatywą dla tradycyjnej galwanotechniki, lecz szczególnym i nieczęsto spotykanym uzupełnieniem.

Oszczędność wody

Woda w galwanizerni należy obok chemikaliów, energii elektrycznej i cieplnej do surowców zużywanych podczas procesów galwanicznych. Ponieważ w ostatnim czasie bardzo wzrosły koszty utrzymania galwanizerni z powodu rosnących cen metali na światowych giełdach, warto zastanowić się, jakie można zastosować zmiany w technologii, aby zmniejszyć koszty własne. Jednym ze sposobów jest ograniczenie zużycia wody. Jest ona stosowana zarówno do sporządzania kąpieli, uzupełniania strat oraz do procesów płukania, które pochłaniają największe jej ilości. Zmniejszenie zużycia wody do płukania powoduje jednoczesną oszczędność kosztów ponoszonych na oczyszczanie ścieków (chemia + energia elektryczna), gdyż będzie ich mniej. Dalszą, pozytywną konsekwencją takiego działania jest zmniejszenie się ilości wytwarzanych szlamów i osadów pogalwanicznych. Jak widzimy, obniżenie zużycia wody pociąga za sobą redukcję innych dodatkowych kosztów. Racjonalna gospodarka wodą na galwanizerni daje oszczędności daleko wykraczające poza samą cenę wody. Oto przykłady ważniejszych działań pozwalających uzyskać obniżenie zużycia wody: Zainstalowanie zaworów kulowych i rotametrów na zasilaniu płuczek, w celu precyzyjnego ustawienia przepływu wody na ustalonym poziomie, Zainstalowanie urządzeń odcinających dopływ wody do płuczek, kiedy proces płukania nie jest prowadzony (regulatory czasowe lub fotokomórka). Kilkakrotne używanie tej samej wody do płukania po kilku operacjach np. woda z płukania po trawieniu może być jeszcze raz użyta do płukania po odtłuszczaniu, Ustalenie odpowiednio długiego czasu obcieku z detali (zmniejszenie wnoszenia zanieczyszczeń), Stosowanie odzysków po kąpielach galwanicznych, Stosowanie płuczek chemicznych za płuczkami odzyskowymi, Wielostopniowe płukanie kaskadowe w przeciwprądzie polegające na ustawieniu szeregu wanien w taki sposób, aby woda płucząca przepływała z wanny do wanny w kierunku przeciwnym niż kierunek przemieszczania detali. Dzięki temu ostatnie płukanie odbywa się w najczystszej wodzie. Dzięki temu można zredukować o ok.70% zużycie świeżej wody, Stosowanie zamkniętych obiegów wód płuczących z jednoczesnym oczyszczaniem na jonitach (najwyższa oszczędność). Przedstawione propozycje wymagają mniejszego lub większego zainwestowania środków finansowych, które na pewno zwrócą się po określonym czasie użytkowania. Należy jednak pamiętać, że najpierw trzeba rozpocząć od edukacji pracowników galwanizerni, aby zastosowane środki były wykorzystywane w należyty sposób. Wysoka świadomość pracowników będzie niezmiernie pomocna w osiągnięciu wielu celów, w tym omawianego.

Mycie i odtłuszczanie

Właściwe przygotowanie powierzchni wpływa w bardzo istotny sposób na jakość nanoszonych na te powierzchnie powłok ochronnych i ochronno-dekoracyjnych. Z tego powodu należy starannie dobierać technologię do każdego rodzaju materiału, uwzględniając przy tym zmieniające się rodzaje zanieczyszczeń na ich powierzchniach. Oznacza to, że przedmioty, które mają być poddane obróbce powinny zostać dokładnie przebadane przez technologa, w celu określenia najskuteczniejszych metod oczyszczania. Należy jednakże podkreślić, że o prawidłowym przeprowadzeniu oczyszczania detali można się przekonać dopiero po zakończeniu procesów galwanicznych. Uszkodzenia i zanieczyszczenia powierzchni półfabrykatów usunąć można wykorzystując następujące metody: Mechaniczne (szlifowanie, polerowanie) Ze względu na niedoskonałości powierzchni metali przeprowadza się często procesy mechanicznej obróbki, które gwarantują usunięcie zagnieceń, wżerów korozyjnych i rys. Dzięki temu procesowi materiały otrzymują gładkie, często dodatkowo wypolerowane powierzchnie, dzięki czemu powłoki galwaniczne nakładają się bez odwzorowania wad podłoża. Fizyczne, za pomocą rozpuszczalników organicznych Najbardziej uniwersalne są chlorowcopochodne, szczególnie 1,1,1- trójchloroetan, trójchloroetylen, czterochloroetylen, które bardzo skutecznie usuwają większość zanieczyszczeń organicznych, których usunięcie w kąpielach wodnych byłoby niemożliwe. Jednak ich szkodliwość na zdrowie i środowisko powoduje bardzo ostre ograniczenia w stosowaniu. Chlorowcopochodne wykazujące dodatni potencjał rozkładu ozonu, a wśród nich 1,1,1- trójchloroetan, są wycofane ze stosowania. W mniejszym stopniu ogranicza się stosowanie węglowodorów aromatycznych, które obok chlorowcopochodnych, wykazują bardzo dobry efekt mycia i odtłuszczania. Ostatnio, z uwagi na bardzo korzystne właściwości ekologiczne, coraz większe zastosowanie w procesach mycia przemysłowego znajdują węglowodory alifatyczne. Chemiczne, w wodnych kąpielach alkalicznych Odtłuszczanie chemiczne stanowi bardzo przydatny i rozpowszechniony sposób (często jednak niedoceniany) oczyszczania powierzchni, posiadający szereg zalet, takich jak: prostą technologię przy jednocześnie wysokiej skuteczności mycia, łatwość kontroli składu i uzupełniania składników niepalność i nietoksyczność możliwość zastosowania preparatów skutecznych już od 30°C W skład preparatów alkalicznych wchodzą głównie związki nieorganiczne, takie jak wodorotlenek sodu, węglan sodu, fosforan trójsodowy, środki obniżające twardość wody, inhibitory korozji oraz środki powierzchniowo czynne. Obecnie wiele firm oferuje gotowe zestawy środków odtłuszczających, które mimo pozornie wysokiej ceny zakupu znakomicie poprawiają jakość produktu końcowego, dzięki czemu zmniejsza się ilość elementów wybrakowanych. Elektrochemiczne, w wodnych kąpielach alkalicznych Odtłuszczanie elektrochemiczne jest najdokładniejszym odtłuszczaniem. Może być prowadzone na trzy sposoby, biorąc pod uwagę kierunek przepływającego prądu: odtłuszczanie anodowe, gdzie detal podłączony jest do dodatniego bieguna prądu stałego. Na detalu wydziela się wówczas tlen, który wspomaga proces usuwania zanieczyszczeń, odtłuszczanie katodowe, gdzie detal podłączony jest do ujemnego bieguna prądu stałego. Na detalu wydziela się wówczas wodór w ilości dwukrotnie większej niż tlenu przy odtłuszczaniu anodowym, przez co odtłuszczanie katodowe jest efektywniejsze lecz posiada tę wadę, że nawodorowuje odtłuszczane przedmioty, przez co ich podłoże zmienia własności mechaniczne tzw. kruchość wodorowa. Kolejnym problemem może być złuszczanie powłoki wskutek dyfuzji wodoru z głębszych warstw przedmiotu odtłuszczanie anodowo-katodowe, gdzie detal w czasie cyklu odtłuszczania dzięki zastosowaniu przełącznika rewersyjnego jest przez określony czas raz anodą, raz katodą. W czasie stosowania takiego cyklu odtłuszczania należy pamiętać o tym, że ostatnim cyklem (kończącym proces) powinien być cykl anodowy. Fizykochemiczne, z zastosowaniem ultradźwięków w roztworze odpowiedniego odtłuszczania chemicznego. Odtłuszczanie za pomocą ultradźwięków jest bardzo skuteczną metodą, pozwalającą na uzyskanie wysokiego stopnia oczyszczenia obrabianych detali. Jego przydatność sprawdza się najbardziej przy oczyszczaniu profili, elementów o skomplikowanych kształtach, posiadających liczne zagłębienia, rysy i szczeliny, w których często zalegają różnego rodzaju zanieczyszczenia takie jak: smary, pasty, opiłki metali. Eksploatacja urządzeń ultradźwiękowych jest tania i prosta. Niestety, ze względu na wysokie koszty zakupu takiego urządzenia, nie są one powszechnie używane pomimo wysokiej skuteczności.

Cynkowanie elektrolityczne i ogniowe

Powłoki cynkowe osadzane elektrolitycznie są powszechnie stosowane do ochrony żeliwa i stali przed czynnikami atmosferycznymi prowadzącymi do powstania korozji. Z racji ich zastosowania powłoki te klasyfikowane są jako ochronne, czyli mające na celu wyłącznie ochronę metalu podłoża przed korozją. Jednak szybki w ostatnich latach rozwój technologii cynkowania spowodowany dużym zapotrzebowaniem na ten rodzaj pokryć przyczynił się do powstania nowych rodzajów kąpieli i kolorów chromianowania (dawniej używano określenia pasywacja) cynku, przez co powłoki te mogą, w niektórych przypadkach zastępować droższe powłoki dekoracyjne miedź-nikiel-chrom zwłaszcza, gdy nie jest wymagana trwałość połysku. Stosowanie chromianowania cynku zaraz po procesie cynkowania jest warunkiem koniecznym, gdyż dzięki temu procesowi zostaje dodatkowo podniesiona odporność korozyjna powłoki. W celu ostatecznego zabezpieczenia powierzchni detali stosuje się, choć niekoniecznie jeszcze lakierowanie. Powłoki cynkowe chronią metal podłoża wskutek ich anodowego rozpuszczania się w ogniwie korozyjnym. Łatwo, więc wnioskować, że im grubsza będzie warstwa wytworzonej powłoki cynkowej, tym dłużej będzie skutecznie chronić pokryty przedmiot. Aby w przybliżeniu określić przeciętny czas skutecznej ochrony (zakładając, że powłoka nie posiada wad) należy znać grubość powłoki (przeciętnie 10-30 mikrometrów) oraz rodzaj atmosfery naturalnej, w której przedmiot będzie się znajdował. Każda powłoka galwaniczna posiada charakterystyczną dla siebie prędkość korozji w różnych atmosferach naturalnych. Wyróżniamy cztery rodzaje atmosfer naturalnych: przemysłowa miejska nadmorska wiejska W przypadku cynku najbardziej korozyjną okazała się atmosfera przemysłowa, w której szybkość korozji wynosi przeciętnie 5-7 mikrometrów rocznie. Najmniej korozyjną jest atmosfera wiejska, przeciętnie 1-2 mikrometrów rocznie. Oczywiście opisane przeciętne ubytki powłok nie uwzględniają dodatkowych czynników korozyjnych występujących lokalnie. Drugą metodą pokrywania przedmiotów stalowych i żeliwnych jest cynkowanie zanurzeniowe, zwane także ogniowym. Jest ono najskuteczniejszym sposobem ochrony przed korozją. Z powodu możliwości wytwarzania grubych warstw cynku, które wynoszą najczęściej 50-150 mikrometrów żadne inne zabezpieczenie nie posiada takiej wysokiej trwałości, odporności korozyjnej i mechanicznej. Prawidłowo wykonana powłoka cynkowa może być eksploatowana nawet do 100 lat. Proces cynkowania polega na zanurzeniu elementów w roztopionym cynku, którego temperatura oscyluje w przedziale 445-460˚C. Powłoka cynku tworzy się tak na zewnątrz, jak i w środku np. profili zamkniętych. W wyniku połączenia metalu podłoża z cynkiem powstają warstwy stopowe, przy czym skład warstwy powierzchniowej nie różni się od składu kąpieli. W celu nadania powłoce jeszcze większej odporności na korozję można pokryć ją powłoką lakierniczą lub malarską. Jest to tak zwany system DUPLEX, który w ostatnich latach znajduje coraz szersze zastosowanie.