W jaki sposób technologia cynkowania elektrolitycznego zapobiega korozji metali?

Korozja metali zawsze była powszechnym problemem w przypadku materiałów metalowych. Recykling metali może zmniejszyć niektóre straty spowodowane korozją, ale około 10% materiałów metalowych jest nadal złomowanych każdego roku. Korozja może spowodować unieważnienie materiałów metalowych i skutkować znacznymi stratami ekonomicznymi. W 2023 r. straty ekonomiczne spowodowane korozją metali w Chinach osiągnęły 500 miliardów RMB. Na całym świecie straty ekonomiczne spowodowane korozją przekraczają wyobrażenia. Straty spowodowane korozją nie powinny być obliczane wyłącznie na podstawie masy utraconego metalu, ale powinny obejmować energię zużytą podczas wytopu i odzysku metalu. Jednocześnie korozja może również powodować zanieczyszczenie środowiska, takie jak zanieczyszczenie ziemi i zasobów wodnych ludzi. Korozja może również powodować uszkodzenia sprzętu, budynków i innych obiektów, od strat ekonomicznych po zagrożenie bezpieczeństwa osobistego. Wiele wypadków jest bezpośrednio lub pośrednio spowodowanych korozją. Dlatego badania nad zapobieganiem korozji metali mają ogromne znaczenie.

Obecnie badania nad zapobieganiem korozji metali dzielą się głównie na dwie kategorie: stopowanie metali i obróbka powierzchni metali. Stopowanie metali to proces topienia chronionych metali razem ze specjalnymi metalami i poprawiania ich odporności na korozję poprzez pasywację specjalnych metali. Istnieje wiele metod obróbki powierzchni metali, w tym galwanizacja, powlekanie chemiczne, powlekanie mechaniczne, powlekanie powierzchni itp. Technologia galwanizacji ma zalety prostego procesu, łatwej kontroli parametrów procesu i niskich kosztów, i jest szeroko stosowana w zapobieganiu korozji metali.

W technologii galwanicznej powłoka cynkowa (cynkowanie) jest szeroko stosowana jako materiał anodowy, ponieważ standardowy potencjał elektrod cynkowych jest niski, co może zapewnić dobrą ochronę materiałów katodowych. Jednak nieobrobione warstwy ocynkowane są podatne na utlenianie i korozję w wilgotnym środowisku. Dlatego po galwanizacji wymagana jest pasywacja powierzchni w celu poprawy odporności na korozję warstwy ocynkowanej. Od ubiegłego stulecia ludzie przeprowadzili wiele badań nad technologią antykorozyjną, a technologia galwanizacji rozwijała się szybko. Niniejszy artykuł omawia i podsumowuje technologię galwanizacji.

1.1 Mechanizm chemiczny technologii cynkowania elektrolitycznego
Galwanizacja to proces polegający na użyciu elektrolizy w celu utworzenia jednolitej, gęstej i dobrze związanej warstwy osadu metalu lub stopu na powierzchni przedmiotu obrabianego. W porównaniu z innymi metalami cynk jest stosunkowo niedrogim i łatwym do powlekania metalem, należącym do niskowartościowej powłoki galwanicznej antykorozyjnej. Dlatego technologia galwanizacji elektrolitycznej jest szeroko stosowana w celu ochrony części stalowych, szczególnie w celu zapobiegania korozji atmosferycznej, a także jest stosowana do dekoracji. Techniki galwanizacji obejmują galwanizację zbiornikową (lub galwanizację wiszącą), galwanizację rolkową (odpowiednią dla małych części), galwanizację automatyczną i galwanizację ciągłą (odpowiednią dla drutu i taśmy). Wzór reakcji chemicznej technologii galwanizacji elektrolitycznej jest następujący:
Zn2++2e → Zn

1.2 Przebieg procesu cynkowania elektrolitycznego
Przebieg procesu cynkowania elektrolitycznego jest zazwyczaj następujący:
Odtłuszczanie chemiczne części żelaznych → Mycie gorącą wodą pod bieżącą wodą → Mycie kwasem w celu usunięcia rdzy raz lub dwa razy pod bieżącą wodą → Odtłuszczanie elektrolityczne → Mycie gorącą wodą → Mycie bieżącą wodą → Aktywacja kwasem solnym 1:2 → Mycie bieżącą wodą → Galwanizacja → Mycie wodą → Emisja światła → Mycie wodą → Pasywacja → Dwie rundy mycia wodą → Mycie ciepłą wodą → Suszenie → Kontrola → Produkt gotowy
W zależności od rodzaju roztworu galwanicznego, metody galwanizacji można podzielić na cztery typy: galwanizacja cyjankowa, galwanizacja cynkowa, galwanizacja chlorkowa i galwanizacja siarczanowa.

1.3 Podsumowanie
Galwanizacja ma ponad 100-letnią historię i jest najdłuższym i najczęściej stosowanym procesem mokrego osadzania powłok metalowych w historii. Galwanizacja odgrywa bardzo ważną rolę w ochronie przed korozją metali. Ze względu na obfite zasoby cynku w naszym kraju, cena jest niska; Ponadto potencjał elektrodowy cynku jest ujemny w porównaniu do żelaza. W przypadku podłoża stalowego jest to powłoka anodowa, która może zapewnić ochronę elektrochemiczną poprzez poświęcenie cynku w celu ochrony podłoża stalowego. Po obróbce końcowej ocynkowana warstwa może nie tylko uzyskać piękny wygląd, ale także znacznie poprawić swoją odporność na korozję. Tak więc cynk jest najszerzej stosowanym metalem w galwanizacji i według przybliżonych statystyk stanowi ponad 60% całkowitej ilości galwanizacji, co czyni go największym i najszerzej stosowanym rodzajem galwanizacji.

Obecnie najpowszechniej stosowaną technologią antykorozyjną stali jest nadal cynkowanie. Produkcja wyrobów stalowych z zastosowaniem powłok na bazie cynku i stopu cynku i aluminium do ochrony powierzchni osiągnęła ponad 40% rocznej produkcji stali w krajach rozwiniętych.

Podsumowując, technologia galwanizacji charakteryzuje się prostym procesem, łatwą kontrolą parametrów, a powstała ocynkowana warstwa jest jasna i płaska po obróbce. Jest szeroko stosowana w materiałach metalowych, takich jak stal, i zajmuje dominującą pozycję na rynku galwanizacji. Jednocześnie Chiny mają obfite zasoby cynku i niskie ceny cynku, co czyni je bardzo odpowiednimi do rozwoju technologii galwanizacji. W ostatnich latach, biorąc pod uwagę ochronę środowiska, rozwój technologii galwanizacji skupił się również na wysokiej wydajności, niskim zużyciu i niskiej emisji. Chińskie fabryki galwanizacji generalnie przeszły na bardziej przyjazną dla środowiska i wydajną technologię galwanizacji.