Operační program:
OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost
Název projektu:
„Vytváření nových sítí a posílení vzájemné spolupráce v oblasti inovativního strojírenství“
Student:
Ing. Sylvie Kopaňaková
Praxe ve firmě GALVAN CZ, s. r. o. Praxe byla realizována v rámci operačního projektu OP V - OTOM – „Vytváření nových sítí a posílení vzájemné spolupráce v oblasti inovativního strojírenství“, modul: Ochrana materiálu proti korozi, ve společnosti Galvan CZ, s. r. o. Společnost Galva CZ, s. r. o. provádí zinkování ve slabě kyselém elektrolytu. Tyto elektrolyty jsou v současnosti nejžádanější technologií galvanického zinkování. Tyto povrchové úpravy poskytují vysoce lesklý povrch s tenkou vrstvou, standardní tloušťka vyloučeného zinkového povlaku je 8 – 15 μm. Pro galvanické zinkování jsou vhodné výrobky ze železa, oceli a litiny, kdy kvalita vstupního materiálu zásadně ovlivní vzhled pokoveného dílu. Po galvanickém zinkování se provádí transparentní pasivace Cr3+, případně s následným žlutým chromátem Cr6+. Pro tyto typy povrchových úprav se dále aplikuje utěsnění lakem. Pro zvýšení korozní odolnosti se zinková vrstva pasivuje, případně chromátuje. Tenkovrstvá pasivace Cr3+ je modré barvy o tloušťce povlaku 0,08 – 0,1 μm na zinkové vrstvě, používá se na díly méně korozně namáhané. Silnovrstvá pasivace Cr3+ má tloušťku povlaku 0,2 – 0,3 μm na zinkové vrstvě, pro zvýšení korozní odolnosti a její výhodou je, že neobsahuje Cr6+ a používá se jako náhrada za žlutý chromát. Dále se používá žlutý chromát Cr6+, vykazuje žlutý duhovitý vzhled o tloušťce vrstvy 0,2 – 0,5 μm na zinkové vrstvě, zvyšuje korozní odolnost, ale velkou nevýhodou je obsah Cr6+, který je ekologicky závadný a nebezpečný lidskému organismu, proto se od jeho používání upouští. V provozu se používá galvanické zinkování závěsové, které je prováděno na automatické lince řízené počítačem s veškerou evidencí, s možností zpětného dohledání parametrů procesů. Maximální rozměr dílu: galvanické okno 1800 mm x 300 mm x 1050 mm. Dále se provádí galvanické zinkování hromadné, které je prováděno na bubnové lince s maximální vsázkou 40 kg, maximální rozměry dílu jsou 150 mm a hmotnost do 0,3 kg. V kooperaci s firmou DELTACOL CZ s. r. o., jejíž provozovna se nachází v areálu společnosti Galvan Cz s. r. o., zajišťuje firma tzv. organické utěsnění lakem Deltacoll pro zvýšení korozní odolnosti. Lak se nanáší ve vrstvě 2 – 4 μm. Při použití laku na tenkovrstvou
nebo silnovrstvou pasivaci, se vytvoří po usušení transparentní organický film, který zvyšuje korozní odolnost a odolnost proti oděru. U žlutě chromátovaných povlaků se lakem potlačí duha a získá se jednotný nažloutlý odstín. Lak Deltacoll je anorganická směs komplexů siloxanu, polymerů titanu a rozpouštědel, tato směs se nanáší na povrchy fosfátu a zinku s pasivací, kdy po vytvrzení a odpaření rozpouštědla vznikne anorganický film. Aplikace se provádí máčením v koších s následným odstředěním a vypálením na páse v průběžné tunelové peci. Proces je možné opakovat dvakrát pro dosažení vyjímečných vlastností. Firma Deltacol CZ s. r. o. je členem skupiny BRANO Group, se zavedeným systémem kvality dle norem ISO 9001, ISO/TS16949 a ISO 14001. Součástí praxe ve společnosti Galvan CZ bylo seznámení s bezpečností a ochranou zdraví při práci na provozu. O
Obr. 1 Firmy Galvan CZ s. r. o. a Deltacol CZ s. r.o. Tok zboží procesem:
Vstupní kontrola v oblasti přejímky od dodavatele, Zavedení zboží do procesu, Výstupní kontrola procesu (měření tloušťky povlaku apod.), Vystavení dokumentace (atesty, oběžné karty), Balení a expedice.
Technologický postup elektrolyticky vyloučeného povlaku zinku ve firmě Galvan CZ s. r. o. byl následující:
Předúpravy povrchu: - Mechanické čištění (očištění součástí od produktů koroze, zpevnění povrchu a úprava drsnosti, používá se otryskávání, omílání, broušení, kartáčování a leštění), - Chemické odmaštění (očištění povrchu součásti od zamaštění, tuku, apod.,), - Moření (K odstranění okují a korozních produktů rozpuštěním v kyselině), - Elektrochemické odmaštění, Pokovení: - Aktivace (dekapování – je to přípravný proces před zinkováním, krátkodobé moření, kdy se aktivuje povrchu kovu a odstraní se pasivní vrstvy vzniklé po odmaštění), provádí se v kyselině chlorovodíkové nebo sírové), - Zinkování, - Vyjasňování (krátkodobé moření ve ředěném roztoku kyseliny dusičné, která rozpustí korozní produkty zinku a zesvětlí a sjednotí povrch). Dodatečné úpravy: - pasivace (tenkovrstvé pasivace – tloušťka vrstvy 0,1 μm, silnovrstvé pasivace – tloušťka vrstvy 0,3 – 0,5 μm), - konzervace, utěsňování (lak Deltacol, aplikace máčením nebo stříkáním). Volba technologického postupu je závislá na tvaru a stavu povrchu součásti, druhu lázně a technice pokovení, která odpovídá technickému vybavení galvanovny. Mezi jednotlivé operace se zařazují jedno nebo více stupňové oplachy. Po pokovení následuje neprůtočný, tzv. ekonomický oplach ponorem.
Obr. 2 Vlevo: zavěšování součástí, vpravo: Provoz linky
Tab. 1 Požadavky na minimální tloušťky povlaků zinku
Min. tloušťka povlaku [µm]
Stupeň provozních podmínek 4 3 2 1
Provoz na venkovní atmosféře ve zvlášť korozně ztíženém prostředí Provoz na venkovní atmosféře v typických podmínkách mírného klimatu Provoz v budovách s možným výskytem kondenzace Provoz v budovách v teplé a suché atmosféře
25 12 8 5
Obr.3 Hromadné povlakování na bubnové lince
Zinkovací lázně - Dávkování na 100 l lázně Slotanit OT:
Tab. 2 Dávkování lázně Slotanit OT
Složka
Množství na 100 l lázně
Základní sůl Ggrundsatz SLOTANIT Chlorid draselný Kyselina boritá Základní přísada Ggrundzusatz SLOTANIT OT Leskutvorná přísada Zink-Glanzzusatz UF 12
18 kg 18 kg 0,5 kg 3,5 l 0,05 l
Zinkovací lázeň je tvořena vodným roztokem základních soli: -
Chlorid draselný (120 – 160 g/l – pro zajištění dokonalé vodivosti elektrolytu), Chlorid zinečnatý (30 – 45 g/l – pro udržení hladiny zinečnatých iontů, která je nutná pro příznivé zinkování), Kyselina boritá (20 – 30 g/l – pufr – udržuje hodnotu pH lázně v požadovaném rozmezí 4,9 – 5,5), Přísady typu Zink – Glanzzuslatz UF 12 (přísady organického typu, které zajišťují lesk, takžnost a rozložení vrstvy povlaku).
Analytické hodnoty lázně: - Zinkové ionty Zn+ - Chloridové ionty Cl- Poměr Zn+ a Cl- iontů - Kyselina boritá H3BO3
(30 - 45) g/l (125 - 180) g/l 1 : 4-5 (20-25) g/l
Pracovní podmínky: - Katodická proudová hustota - Napětí - Provozní teplota lázně - Hodnota pH - Míchání - Filtrace - Katodický proudový výtěžek - Vylučovací rychlost
(2 - 3) A/dm2 (2 - 8) V (20 - 30) °C 5 - 5,4 pohyb katodové tyče 7 m/min kontinuální cca 95 % cca 0,8 μm/min při 3 A/dm2
Obr. 4 Utěsnění součástí lakem Deltacol a následné vysušení
Tab. 3 Technologický postup povrchové úpravy součástí
Operace
Složení lázně
Teplota (°C)
Technolog. čas
50 - 70
10 min.
10 - 20
2 x 20 s
Proudová hustota (A/dm2)
Navěšení na závěs
Oplach studený 2°
Surfaclean 900, Metallchemie (40 - 80) g/l voda
Moření
HCl (1:1)
10 - 20
5 - 15 min
Oplach studený 2°
10 - 20
2 x 20 s
Oplach studený 2°
voda Ekrasit E-53, Metallchemie (50 - 80) g/l voda kyselina chlorovodíková (8-10) % voda Slotanit OT, Schlötter (30 - 45) g/l demineralizovaná voda voda HNO3 10 ml/l voda Slotopas HK 10, Schlötter (150 - 300) g/l voda
Sejmutí ze závěsu, uložení do palet 100% kontrola kvality zinkování Vysypání do košů linky Deltacol Utěsnění 1 Oplach studený 2°
Deltacoll 80, Dörken voda
20 - 30
60 s 2 x 20 s
Teplý oplach 1°
voda
max. 60
(30 - 45) s
Sušení Utěsnění 2
teplý vzduch Deltacoll 80, Dörken
80 20 - 30
15 min. 60 s
Alkalické odmaštění
Anodické odmaštění Oplach studený 2° Dekapování Oplach studený 2° Zinkování na 15 μm Ekonomický oplach 1° Oplach studený 2° Vyjasnění Oplach studený 1° Pasivace silnovrstvá
120 s 10 - 20
2 x 20 s
15 - 25
60 s
10 - 20 20 - 30
2 x 20 s 45 min.
10 - 20
(30 - 45) s
10 - 20
2 x 20 s
15 - 25
10 s
10 - 20
(30 - 45) s
40 - 45
(10 - 20) s 2 x 20 s
7 - 10
2-3
Teplota (°C)
Technolog. čas
Operace
Složení lázně
Oplach studený 2°
voda
Teplý oplach 1°
voda
max. 60
(30 - 45) s
Sušení
teplý vzduch
80
15 min.
Proudová hustota (A/dm2)
2 x 20 s
100% kontrola kvality utěsnění Expedice
Kontrola vyloučeného Zn povlaku:
Kontrola chemického složení lázní (Hullova vanička – kontrola předepsaného složení lázní, koncentrace základních složek, leskutvorných přísad a množství nečistot na úrovni pod kritickou koncentrací),
Vizuální makroskopická kontrola povlaku (rovnoměrnost vyloučení povlaku, přítomnost defektů povlaku),
Mikroskopické hodnocení povlaku (rovnoměrnost struktury povlaku, přítomnost defektů povlaku, přilnavost povlaku),
Měření tloušťky povlaku.
Obr. 5 Kontrola povlaku, vlevo: Hullova vanička, vpravo: mikroskopické hodnocení povlaku
Obr. 6 Kontrola tloušťky povlaku
Závěrem lze říci, že získané zkušenosti a poznatky z praxe ve firmě Galvan CZ, s. r. o. byly velmi přínosné. Firma mi umožnila poznat a pracovat s vybavením a zařízením, měřit s přístroji a sledovat celý proces povlakování součásti v provozu.
