Galvanisation galvanique du métal : technologie, équipement

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-02 13:54

La galvanisation est un moyen efficace et peu coûteux, et donc courant, de protéger les métaux ferreux de la corrosion. Le plus souvent, il est utilisé dans la production de quincaillerie et de fixations, ainsi que de treillis en acier.

Méthodes de revêtement de zinc

La galvanisation anti-corrosion est réalisée de différentes manières et la durée de vie du revêtement dépend de l'épaisseur de la couche de protection.

La méthode de revêtement dépend de ses propriétés requises, de la taille du produit, des conditions de son fonctionnement ultérieur.

La plus simple et la plus avancée technologiquement, mais offrant une résistance insuffisante aux contraintes mécaniques de la couche de protection, est la galvanisation à froid à l'aide d'apprêts, qui contiennent de grandes quantités de poudre de zinc hautement dispersée.

En termes de volume de production de galvanisation, la galvanisation à chaud occupe la deuxième place. Le revêtement ainsi obtenu est de haute qualité et durable, mais dangereux pour l'environnement, car une fonte de zinc est utilisée et une grande quantité d'électricité est nécessaire pour maintenir sa température à un peu moins de 500 ° C, méthodes chimiques de préparation de surface.

Très similaire à la galvanisation à chaud plusméthode technologique, mais moins productive, de dépôt par diffusion thermique d'une couche protectrice. Il est utilisé lorsque des exigences élevées sont placées sur l'épaisseur et l'apparence du revêtement.

Une autre méthode de galvanisation est la pulvérisation thermique au gaz, qui est utilisée pour protéger les produits et les structures de grande taille qui ne peuvent tout simplement pas être placés dans un bain.

La galvanisation galvanisée est dépourvue de nombreux inconvénients des autres méthodes de revêtement et a ses aspects positifs.

Avantages du zingage

Le zingage par électrolyse est la méthode la plus courante.

Le principal avantage, grâce auquel la galvanisation galvanique du métal est utilisée, est un degré élevé de protection de la surface du matériau contre la corrosion. Une fine couche de zinc augmente plusieurs fois la durée de vie des produits et réduit ainsi le coût de leur maintenance et de leur remplacement.

Le revêtement est uniforme, sans stries ni gouttes, et la forme et la taille du produit sont préservées. Vous pouvez l'appliquer à des objets de n'importe quelle forme, même la plus complexe.

Les revêtements décoratifs lisses et brillants ne nécessitent pas de traitement supplémentaire dans la plupart des cas.

De plus, le processus de revêtement de zinc lui-même nécessite peu de dépenses et les unités de galvanisation sont très productives.

Inconvénients du zingage

La méthode d'application d'un revêtement protecteur par électrolyse n'est pas sans inconvénients.

Le principal inconvénient estfaible adhérence du zinc au métal, raison pour laquelle la surface du produit doit être soigneusement nettoyée.

L'inconvénient est également la formation de déchets toxiques pendant le processus de revêtement, nécessitant un nettoyage sérieux.

Le non-respect des régimes peut entraîner un remplissage d'hydrogène du métal de base, ce qui entraîne la fragilité du produit lui-même et une violation de la qualité du revêtement.

Principe de fonctionnement

La galvanisation est basée sur le principe de l'effet protecteur, qui est déterminé par la différence des potentiels électrochimiques du zinc et du fer. Le zinc ayant un potentiel électrochimique plus faible, son revêtement est une protection sacrificielle pour les métaux ferreux. C'est-à-dire qu'en milieu humide, c'est lui qui subit la corrosion électrochimique.

Lorsque le fer est oxydé, des oxydes se forment qui ont un volume plus important que le métal d'origine. Le film d'oxyde se détache et transmet l'oxygène au métal encore non oxydé. Et sur le zinc, lors de l'oxydation, le film se forme mince et dense, il ne laisse pas pénétrer l'oxygène profondément dans le métal, protégeant non seulement le revêtement, mais aussi le métal de base en dessous.

Types de zingage

La galvanisation galvanique est une technologie qui est l'électrolyse, c'est-à-dire des processus électrochimiques redox dans un électrolyte sous l'action d'un courant électrique continu.

Selon la composition de l'électrolyte, le zingage est divisé en trois types: acide, cyanure et alcalin.

La méthode de revêtement de zinc la plus couramment utilisée dans lesélectrolytes, en particulier pour les pièces en fonte et en acier de configuration complexe. Les produits en aciers au carbone et alliés avec ce type de galvanisation sont moins sujets à la fragilisation par l'hydrogène et l'aspect est excellent, avec un magnifique effet décoratif dans une large gamme de couleurs.

Protection galvanique supplémentaire

L'effet protecteur des revêtements de zinc dépend de son épaisseur, qui n'est que de 5 microns lorsqu'il est galvanisé, et de la nature de l'électrolyte.

Dans certains cas, les propriétés protectrices des revêtements de zinc sont renforcées par la passivation, la phosphatation ou la peinture.

Passivation (chromatation) - traitement chimique de produits dans des solutions avec de l'acide chromique ou ses sels, à la suite de quoi des films de chromate se forment à la surface. Ce processus améliore moins les propriétés protectrices que les propriétés décoratives, car le brillant du revêtement est ainsi amélioré et il peut être peint en différentes couleurs.

Lors de la phosphatation (traitement aux sels d'acide phosphorique) de produits galvanisés, un film de phosphate se forme en surface. Après la phosphatation, la peinture peut encore être appliquée.

Étapes de zingage

En production, la galvanisation consiste en plusieurs processus technologiques, chacun étant complété par un lavage à l'eau dans un bain à écoulement ou une méthode de lavage à la brosse.

Tout d'abord, les produits sont soigneusement nettoyés de la rouille, du tartre, de la graisse de traitement, des résidus de liquide de refroidissementliquides ou peintures et dégraissés dans des solutions alcalines. Ensuite, un dégraissage électrolytique a lieu.

Après cela, ils sont décapés dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique, dans laquelle la surface est finalement nettoyée sans perturber la couche de surface et elle est décapitée - activée avant d'appliquer le revêtement de zinc. Ce n'est qu'alors que la galvanisation proprement dite.

Après cela, si nécessaire, les produits sont clarifiés et nettoyés du film d'oxyde dans une solution aqueuse d'acide nitrique, puis phosphatés, passivés et séchés.

Lors de la galvanisation de divers produits, des opérations supplémentaires peuvent être effectuées. Par exemple, une bande est déroulée avant la galvanisation, les extrémités sont soudées, redressées, puis huilées et enroulées.

Équipements pour le zingage

Une ligne de galvanisation est une séquence spécifique de bains de rinçage et technologiques dans laquelle un revêtement de zinc monocouche ou multicouche avec les propriétés fonctionnelles requises est créé.

En fonction des volumes de production, des équipements plus ou moins mécanisés sont utilisés. Dans les grandes entreprises, des lignes mécanisées à contrôle automatique sont installées. Il existe des lignes à commande manuelle partielle ou totale, ainsi que des mini-lignes.

La ligne de galvanisation comprend plus que de simples bains. Il comprend des systèmes de transport de différentes conceptions, des équipements de traitement des eaux usées,équipement auxiliaire, qui comprend les dispositifs de galvanisation, les éléments chauffants, les échangeurs de chaleur, les tiges de cathode et d'anode.

Les équipements supplémentaires comprennent les systèmes de ventilation, les chambres et les armoires de séchage, les équipements de réfrigération, les unités de filtrage, les équipements de production d'eau déminéralisée, les pompes.

Électrolytes pour le zingage

Pour la galvanisation galvanique, en fonction de la destination du produit, des électrolytes sont utilisés, qui sont divisés en deux groupes principaux.

Les électrolytes, dans lesquels le zinc se présente sous la forme d'ions hydratés simples, sont appelés acides simples. Ce sont des solutions hydroboriques, de sulfate et de chlorure.

Les électrolytes acides et alcalins complexes complexes contiennent du zinc dans des ions complexes avec une charge positive et négative. Il s'agit d'ammoniac, de pyrophosphate, de cyanure et d'autres solutions.

Le type d'électrolyte utilisé détermine d'abord la vitesse de dépôt puis la qualité des dépôts de zinc sur le produit (cathode).

À partir d'électrolytes complexes, le zinc se dépose sur la cathode avec une forte diffusion des ions. À mesure que la densité de courant augmente, le rendement en métal diminue et le rendement en hydrogène augmente.

Par conséquent, le zingage dans des électrolytes complexes est effectué à une faible densité de courant, et le revêtement est de très haute qualité, à grain fin et uniforme.

Dans les électrolytes simples légèrement acides, la galvanisation, y compris à domicile, a lieu à une densité de courant élevée, avec une vitesse plus élevée que lors de l'utilisation de solutions complexes. L'apparence des produits est bonne, maisle revêtement n'est pas de très haute qualité et ne convient qu'aux produits de forme assez simple.

Zingage galvanisé

Le processus technologique de galvanisation directe se déroule dans un bain d'électrolyte. Des produits en métal ferreux y sont descendus, auxquels un courant électrique (cathode) est fourni par des électrodes spéciales, et du zinc pur sous forme de boules ou de plaques posées dans des sections de maille spéciales (anode).

Lors d'une réaction électrochimique, sous l'influence d'un courant électrique d'une densité de 1 à 5 A/dm, le zinc se dissout dans l'électrolyte, puis ses ions se déposent sur la cathode, formant une galvanique de 4 à 25 microns d'épaisseur revêtement.

C'est avec l'utilisation de cette technologie que les fixations (boulons et écrous) sont obtenues avec un revêtement uniforme et brillant.

Ligne de galvanisation automatisée

La ligne de galvanisation moderne est une ligne entièrement automatisée, qui effectue toutes les étapes du revêtement, y compris le soudage et le dégraissage de haute qualité des produits à des fins et configurations diverses.

La ligne automatique se compose généralement d'un ensemble de bains de galvanoplastie technologiques, de redresseurs modulaires, d'un stand de chargement/déchargement, d'équipements de transport, d'équipements de ventilation par aspiration, d'alimentation en eau et d'évacuation des eaux usées, d'une ossature métallique avec une échelle de service.

Les bains de galvanoplastie peuvent être en acier inoxydable, en acier revêtu de plastique ou en caoutchouc. Les baignoires modernes, soudées à partir de feuilles de polymères, remplacent de plus en plus les conteneurs métalliques. Le choix du matériau du bain dépend de la composition et de la concentration de l'électrolyte et de la température de fonctionnement.

Les communications des systèmes d'approvisionnement en eau et d'égouts, et dans la plupart des cas la ventilation sont situées sous les baignoires et sont également en polypropylène.

Les dimensions de la ligne sont déterminées par sa productivité et les dimensions des bains de galvanoplastie.

La galvanisation galvanique se produit avec la formation d'eaux usées à forte concentration d'ions de métaux lourds. Par conséquent, ils sont protégés, filtrés, neutralisés, la précipitation chimique, la sorption et d'autres processus sont utilisés dans des conteneurs en polymères techniques.

Zingage électrolytique à domicile

La galvanisation galvanique, réalisée par ses propres mains, commence par la sélection des matériaux. L'électrolyte peut être une solution de chlorure de zinc et d'acide chlorhydrique dans de l'eau distillée. C'est ce qu'on appelle l'acide à souder, qui est le plus souvent utilisé à la maison. Les artisans décapent le zinc dans l'acide sulfurique de la batterie et obtiennent l'électrolyte ZnSO_{4, mais ce processus est dangereux, car de l'hydrogène explosif et de la chaleur sont libérés pendant la réaction. Il ne doit en aucun cas y avoir de précipité de cristaux de sel non dissous dans l'électrolyte.}

Le zinc pur peut être acheté dans un magasin de produits chimiques ou un marché de la radio, ou peut être obtenu à partir de piles au sel ou de fusibles de l'Union soviétique.

Galvaniquele bain peut être un récipient en verre ou en plastique. Des supports pour l'anode et la cathode y sont installés. L'anode est une plaque de zinc à laquelle un "plus" est connecté à partir de la source d'alimentation. Plus l'anode est grande, plus le revêtement sera uniforme sur la cathode, le produit sur lequel le revêtement protecteur sera appliqué. Il peut y avoir plusieurs anodes, elles peuvent être placées autour de la cathode à la même distance afin que sa surface soit recouverte de zinc de manière uniforme et simultanée de tous les côtés. Le "moins" de la source d'alimentation est connecté à la cathode.

Même lorsque la galvanisation est faite à la maison, la technologie comprend nécessairement un nettoyage et un dégraissage en profondeur de la pièce, ainsi que son activation dans une solution acide.

La source d'alimentation est une batterie de voiture avec une lampe à incandescence de faible puissance ou un autre consommateur dans le circuit afin que le courant dans le circuit soit plus faible, ou une alimentation avec une tension de sortie constante. L'essentiel est qu'il n'y ait pas d'ébullition rapide de l'électrolyte pendant le processus de galvanisation.

En fait, la galvanisation se produit lorsque les anodes et la cathode sont abaissées dans l'électrolyte et que le circuit électrique est fermé. Plus le processus est long, plus la couche de zinc est épaisse sur le produit.

Grâce à la galvanisation, le revêtement protecteur des produits devient précis, uniforme et lisse, avec un effet décoratif. Il est utilisé à la fois dans l'industrie et à la maison, malgré le fait que le traitement des eaux usées des déchets dangereux pour l'environnement est nécessaire.