Πώς η τεχνολογία ηλεκτρογαλβανισμού αποτρέπει τη διάβρωση των μετάλλων;

Η διάβρωση των μετάλλων ήταν ανέκαθεν ένα κοινό πρόβλημα στα μεταλλικά υλικά. Η ανακύκλωση μετάλλων μπορεί να μειώσει ορισμένες από τις απώλειες που προκαλούνται από τη διάβρωση, αλλά περίπου 10% μεταλλικών υλικών εξακολουθούν να απορρίπτονται κάθε χρόνο. Η διάβρωση μπορεί να προκαλέσει την ακύρωση των μεταλλικών υλικών και να οδηγήσει σε σημαντικές οικονομικές απώλειες. Το 2023, οι οικονομικές απώλειες που προκλήθηκαν από τη διάβρωση των μετάλλων στην Κίνα έφτασαν τα 500 δισεκατομμύρια RMB. Παγκοσμίως, οι οικονομικές απώλειες που προκαλούνται από τη διάβρωση ξεπερνούν κάθε φαντασία. Οι απώλειες που προκαλούνται από τη διάβρωση δεν πρέπει να υπολογίζονται αποκλειστικά με βάση τη μάζα της απώλειας μετάλλου, αλλά θα πρέπει να περιλαμβάνουν την ενέργεια που καταναλώνεται κατά την τήξη και την ανάκτηση μετάλλων. Ταυτόχρονα, η διάβρωση μπορεί επίσης να προκαλέσει περιβαλλοντική ρύπανση, όπως η ρύπανση της γης και των υδάτινων πόρων των ανθρώπων. Η διάβρωση μπορεί επίσης να προκαλέσει ζημιές σε εξοπλισμό, κτίρια και άλλες εγκαταστάσεις, που κυμαίνονται από οικονομικές απώλειες έως την απειλή της προσωπικής ασφάλειας. Πολλά ατυχήματα προκαλούνται άμεσα ή έμμεσα από τη διάβρωση. Ως εκ τούτου, η έρευνα για την πρόληψη της διάβρωσης των μετάλλων έχει μεγάλη σημασία.

Προς το παρόν, η έρευνα για την πρόληψη της διάβρωσης των μετάλλων χωρίζεται κυρίως σε δύο κατηγορίες: την κράμα μετάλλων και την επεξεργασία επιφανειών μετάλλων. Η κράμα μετάλλων είναι η διαδικασία τήξης προστατευμένων μετάλλων μαζί με ειδικά μέταλλα και βελτίωσης της αντοχής τους στη διάβρωση μέσω της παθητικοποίησης ειδικών μετάλλων. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για την επιφανειακή επεξεργασία μετάλλων, όπως η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, η χημική επιμετάλλωση, η μηχανική επιμετάλλωση, η επιφανειακή επίστρωση κ.λπ. Η τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης έχει τα πλεονεκτήματα της απλής διαδικασίας, του εύκολου ελέγχου των παραμέτρων της διαδικασίας και του χαμηλού κόστους και χρησιμοποιείται ευρέως στην πρόληψη της διάβρωσης μετάλλων.

Στην τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, η επίστρωση ψευδαργύρου (γαλβανισμός) χρησιμοποιείται ευρέως ως υλικό ανόδου επειδή το τυπικό δυναμικό των ηλεκτροδίων ψευδαργύρου είναι χαμηλό, γεγονός που μπορεί να παρέχει καλή προστασία για τα υλικά καθόδου. Ωστόσο, τα ακατέργαστα γαλβανισμένα στρώματα είναι επιρρεπή σε οξείδωση και διάβρωση σε υγρά περιβάλλοντα. Επομένως, απαιτείται επεξεργασία παθητικοποίησης της επιφάνειας μετά την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση για τη βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση του γαλβανισμένου στρώματος. Από τον περασμένο αιώνα, οι άνθρωποι έχουν διεξάγει πολλή έρευνα σχετικά με την τεχνολογία αντιδιαβρωτικής επιμετάλλωσης και η τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης έχει αναπτυχθεί ραγδαία. Αυτό το άρθρο αναλύει και συνοψίζει την τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης.

1.1 Χημικός μηχανισμός της τεχνολογίας ηλεκτρογαλβανισμού
Η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση είναι η διαδικασία ηλεκτρόλυσης για τον σχηματισμό ενός ομοιόμορφου, πυκνού και καλά συνδεδεμένου μεταλλικού ή κράματος στρώματος εναπόθεσης στην επιφάνεια ενός τεμαχίου εργασίας. Σε σύγκριση με άλλα μέταλλα, ο ψευδάργυρος είναι ένα σχετικά φθηνό και εύκολα επιμεταλλωμένο μέταλλο, που ανήκει στην κατηγορία των χαμηλής αξίας αντιδιαβρωτικών επιστρώσεων ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Επομένως, η τεχνολογία ηλεκτρογαλβανισμού χρησιμοποιείται ευρέως για την προστασία χαλύβδινων εξαρτημάτων, ειδικά για την πρόληψη της ατμοσφαιρικής διάβρωσης, και χρησιμοποιείται επίσης για διακόσμηση. Οι τεχνικές επιμετάλλωσης περιλαμβάνουν επιμετάλλωση σε δεξαμενή (ή κρεμαστή επιμετάλλωση), επιμετάλλωση με ρολό (κατάλληλη για μικρά εξαρτήματα), αυτόματη επιμετάλλωση και συνεχή επιμετάλλωση (κατάλληλη για σύρμα και λωρίδες). Ο χημικός τύπος αντίδρασης της τεχνολογίας ηλεκτρογαλβανισμού είναι:
Zn2++2e → Zn

1.2 Ροή διεργασίας ηλεκτρογαλβανισμού
Η ροή της διαδικασίας ηλεκτρογαλβανισμού έχει γενικά ως εξής:
Χημική απολίπανση σιδερένιων εξαρτημάτων → Πλύσιμο με ζεστό νερό με τρεχούμενο νερό → Πλύσιμο με οξύ για αφαίρεση σκουριάς μία ή δύο φορές με τρεχούμενο νερό → Ηλεκτρολυτική απολίπανση → Πλύσιμο με ζεστό νερό → Πλύσιμο με τρεχούμενο νερό → Ενεργοποίηση υδροχλωρικού οξέος 1:2 → Πλύσιμο με τρεχούμενο νερό → Γαλβανισμός → Πλύσιμο με νερό → Εκπομπή φωτός → Πλύσιμο με νερό → Παθητικοποίηση → Δύο γύροι πλύσης με νερό → Πλύσιμο με ζεστό νερό → Στέγνωμα → Επιθεώρηση → Τελικό προϊόν
Ανάλογα με τον τύπο του διαλύματος επιμετάλλωσης, οι μέθοδοι ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις τύπους: ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση με κυάνιο, ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση με ψευδάργυρο, ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση με χλωρίδιο και ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση με θειικά άλατα.

1.3 Σύνοψη
Η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση έχει ιστορία άνω των 100 ετών και είναι η μακρύτερη και πιο συχνά χρησιμοποιούμενη διαδικασία υγρής εναπόθεσης για μεταλλικές επιστρώσεις στην ιστορία. Η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στην προστασία από τη διάβρωση των μετάλλων. Λόγω των άφθονων πόρων ψευδαργύρου στη χώρα μας, η τιμή της είναι χαμηλή. Επιπλέον, το ηλεκτροδιακό δυναμικό του ψευδαργύρου είναι αρνητικό σε σύγκριση με τον σίδηρο. Για το χαλύβδινο υπόστρωμα, είναι μια ανοδική επίστρωση που μπορεί να παρέχει ηλεκτροχημική προστασία θυσιάζοντας τον ψευδάργυρο για την προστασία του χαλύβδινου υποστρώματος. Μετά την μετεπεξεργασία, το γαλβανισμένο στρώμα μπορεί όχι μόνο να επιτύχει μια όμορφη εμφάνιση, αλλά και να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή του στη διάβρωση. Έτσι, ο ψευδάργυρος είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο μέταλλο στην ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση και, σύμφωνα με πρόχειρα στατιστικά στοιχεία, αντιπροσωπεύει περισσότερο από 60% της συνολικής ποσότητας ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, καθιστώντας τον τον μεγαλύτερο και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο τύπο επιμετάλλωσης.

Επί του παρόντος, η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία αντιδιαβρωτικής προστασίας για τον χάλυβα εξακολουθεί να είναι ο γαλβανισμός. Η παραγωγή προϊόντων χάλυβα που χρησιμοποιούν επιστρώσεις με βάση τον ψευδάργυρο και κράματα ψευδαργύρου-αλουμινίου για προστασία επιφανειών έχει φτάσει τα 40% της ετήσιας παραγωγής χάλυβα στις ανεπτυγμένες χώρες.

Συνοπτικά, η τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης έχει μια απλή διαδικασία, εύκολο έλεγχο παραμέτρων και το προκύπτον γαλβανισμένο στρώμα είναι φωτεινό και επίπεδο μετά την επεξεργασία. Χρησιμοποιείται ευρέως σε μεταλλικά υλικά όπως ο χάλυβας και κατέχει δεσπόζουσα θέση στην αγορά ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Ταυτόχρονα, η Κίνα διαθέτει άφθονους πόρους ψευδαργύρου και χαμηλές τιμές ψευδαργύρου, καθιστώντας την πολύ κατάλληλη για την ανάπτυξη τεχνολογίας ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Τα τελευταία χρόνια, λαμβάνοντας υπόψη την προστασία του περιβάλλοντος, η ανάπτυξη της τεχνολογίας ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης έχει επίσης επικεντρωθεί στην υψηλή απόδοση, τη χαμηλή κατανάλωση και τις χαμηλές εκπομπές. Τα κινεζικά εργοστάσια ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης έχουν γενικά αναβαθμιστεί σε πιο φιλική προς το περιβάλλον και αποτελεσματική τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης.