SZERVÍZTECHNIKA ÉS ÜZEMFENNTARTÁS Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens Óbudai Egyetem BDGMK Mechatronika és Autótechnika Intézet
ALKATRÉSZFELÚJÍTÁS II. Galvanizálás (krómozás, vasazás, rezezés, nikkelezés, tampongalvanizálás) Műanyagbevonás Felrakóhegesztés
Felületi bevonatok ipari alkalmazása
Alapvető feladatok: Lekopott felület visszaépítése A felület tulajdonságainak megváltoztatása a további tönkremenetel megelőzése céljából Korrózió védelem Felületvédelem :
Felületvédelem alatt a védendő alkatrész felületén, az igénybevételnek ellenálló bevonat kialakítása értendő. Az ipari termékek a szerelés, szállítás, raktározás és használat során korróziós igénybevételnek vannak kitéve. A várható korróziós kár megelőzése érdekében felületvédelmi eljárást kell alkalmazni. Ha a kémiai ellenálló képesség növelése mellett, különleges felületi tulajdonság (keménység, kopásállóság, stb.) elérése a cél, ehhez alkalmas felületvédelmi eljárást is tartalmaz az adatbázis. A bevonatok anyagukat tekintve fém-, nem fémes szervetlen és szervesek lehetnek.
A technológiák rövid összefoglalása
A fémbevonatok leválasztása külső áramforrás nélkül, illetve galvanizálással történhet. Jelentősége a galvanizálásnak van, amely -különféle mechanikai, fizikai, kémiai tulajdonságú bevonatokat képezve- színfémként és ötvözetként is leválasztható. A termodiffúziós eljárás jellemzője, hogy a bevonófém atomjai az alapfémbe bediffundálnak. A fémbevonás nagy hőmérsékleten -szilárd-, vagy folyékony vagy gázközegben- történhet. A termikus szórással kialakított bevonat úgy jön létre, hogy a felhevített bevonóanyag cseppeket a bevonandó felületre szórják. Az aluminium és acél oxidálás során a bevonandó felületre tömör, összefüggő oxidréteget alakítanak ki. A foszfátozást korrózió elleni védelemre, illetve szerves (festék, műanyagok) bevonatok tapadásának és korrózióállóságának növelésére használják. A kromátozás a fémtárgyak korrózióvédelmére, illetve a már kialakított bevonatok (horgany, ón, ezüst, réz) passziválására alkalmazzák. A tűzi zománcozást háztartási berendezések és vegyipari gépgyártás tartós felületvédelmére alkalmazzák. A kialakult bevonat kopás- és hőálló, üvegszerű. A festés a korrózióvédelem legelterjedtebb eljárása. A kívánt bevonatot az igénybevétel és a környezet ismeretében kell megválasztani. A fémtárgyak korrózióvédelmének egyik lehetséges módja a műanyagbevonat kialakítása. A bevonatot főleg kémiai ellenálló képessége, keménysége, kopásállósága, villamos szigetelő tulajdonsága miatt alkalmazzák. Az átmeneti korrózióvédelem a fémfelületek ideiglenes, meghatározott ideig tartó védelme. Alacsony ráfordítással nagy értékek óvhatók meg.
Korróziót gátló bevonatok és felületi rétegek technológiái 0.Felületelõlészítés 1.Fémbevonatok leválasztása külsõ áramforrás nélkül 2.Fémbevonatok leválasztása galvanizálása 3. Fémbevonatok készítése termodiffúziós eljárással 4. Bevonatkészítés termikus szórással 5. Alumínium oxidálása 6. Acélok oxidálása 7. Foszfátozás 8. Kromátozás 9. Tűzi zománcozás 10. Festés 11. Műanyagbevonat készítése 12. Átmeneti korrózióvédelem
GALVANIZÁLÁS
ALKATRÉSZEK FELÚJÍTÁSA GALVANIZÁLÁSSAL A galvanizálás alapja: ha az elektroliton egyenáramot vezetünk át, az elektrolit pozitív ionjai a katódhoz, a negatív töltésűek az anódhoz vándorolnak.
Michael Faraday, a Királyi társaság tagja (FRS) (Newington Butts, 1791. szeptember 22. – Hampton Court, 1867. augusztus 25.) angol fizikus és kémikus, az elektrotechnika nagy alakja, aki magát természetfilozófusnak tartotta, jelentősen hozzájárult az elektromágnesesség és elektrokémia területeinek fejlődéséhez. Ő volt az, aki a korábbi változatát feltalálta annak a szerkezetnek, mely később Bunsen-égő néven várt ismertté és világszerte szinte az összes tudományos laboratóriumban fellelhető, mint könnyen hozzáférhető hőforrás. A kapacitás SI egysége, a farad, róla kapta a nevét, valamint a Faradayállandó, ami egy mol elektron töltését jelenti (kb. 96 485 coulomb).
Michael Faraday
Faraday törvényei
A leválasztott anyag tömege és a felhasznált árammennyiség közötti kapcsolatot Faraday ismerte fel először. Faraday első törvénye kimondja, hogy valamely elektrolitból a villamos áram hatására leválasztott anyag tömege egyenesen arányos az átmenő áram erősségével és a leválasztás időtartamával. A k anyagjellemző értékére Faraday második törvénye ad felvilágosítást. Ez kimondja, hogy a különböző elektrolitból azonos árammenynyiség egyenértékű anyagtömeget választ le. A harmadik törvény szerint a grammegyenértéknyi mennyiség leválasztására 26,8 amperóra szükséges. Az 1 Ah által leválasztott fémmenyiség neve elektrokémiai egyenérték (k)
A galvanizálás alapjai
Ha az elektroliton külső feszültségforrás egyenáramát vezetjük át, akkor az elektrolit pozitív ionjai a negatív pólushoz, a katódhoz, a negatív töltésű ionok a pozitív pólushoz, az anódhoz vándorolnak. Ennek alapján a pozitív töltésű ion a kation, a negatív töltésű ion az anion. A külső feszültségforrás hatására a katódon elektronfelesleg létesül; közömbösül a kationok pozitív töltése, és létrejön a semleges elem vagy molekulacsoport. Az anódon ugyanekkor elektronhiány jön létre, és az anionok elvesztik fölösleges negatív töltésüket, így keletkezik a töltés nélküli nemfémes elem vagy a savmaradék.
Galvanikus fémbevonás
Elektrolit: fémsók vizes oldata Katód: a bevonandó alkatrész Anód: olyan fém mint a bevonat (az elektrolitból kivált fémionokat az anód oldódása pótolja, pl. vasazás) galvanizálás alatt nem oldódó (a kivált fémionok pótlása - koncentráció, pHérték - a fürdő regenerálásával) Az elektródokon végbemenő folyamat: a katódon: fémkiválás és hidrogén fejlődés az anódon: anionok semlegesítése, oxigénfejlődés, anódfém oldódása
Az elektródokon a következő folyamatok mehetnek végbe: - a katódon: a fémkiválás és hidrogénfejlődés; - az anódon: az anionok semlegesítése (következménye gázkiválás, üledékképződés és szekunder kémiai reakciók), oxigénfejlődés és az anódfém oldódása Ezek a folyamatok együttesen is végbemehetnek. A galvanizálás folyamata tehát a következő: Az elektrolit fémionjai az átfolyó áram hatására semleges atomok formájában kiválnak a katódon. A bevonat kristályosodási folyamat eredménye, amely kristály csírák képződésével kezdődik, utána ezek tovább növekednek. Ha sok kristálycsira képződik, és lassú a növekedés sebessége, finomszemcsés, fényes, kemény bevonat keletkezik, erre törekszünk minden esetben
Galvánbevonatok tulajdonsagait és a galvánfürdők hatásfokát a következő tényezők határozzák meg: a galvános polarizáció és a polarizációs feszültségek, a hidrogénkiválás, az elektrolit vezetőképessége és összetétele, a fürdő hőmérséklete, a fürdő pH-értéke, az áramsűrűség, és az alapfém anyaga és felületének állapota.
Galvános polarizáció, szóróképesség
a galvános polarizáció, amely az összes olyan elektromotoros erőhatást jelenti, amelynek iránya ellentétes a külső feszültség irányával. Megkülönböztetünk diffúziós, kémiai és ellenállás-polarizációt. Az oldható anódok köraz elektródok és az elektrolit rendkínyezetében az ionok dúvül vékony érintkezési felületei súlnak, és ezek akadáközött fázishatár alakul ki, amelyelyozzák az oldatba hajtást ken az ionoknak át kell hatolniuk. (oldástenzió). Ha a konKülső hatás nélkül az ionok mindig a nagyobb koncentrációjú térből a centráció kiegyenlítődést kisebb koncentrációjú tér felé vándoa diffúzió gátolja, diffúziós rolnak. Ilyen értelemben a nem megpolarizációról vagy áthafelelően kevert elektrolitokban is a tolási polarizációról koncentrációkülönbségek miatt beszélünk kialakulhatnak fázishatárok.
Galvános polarizáció, szóróképesség
A galvánbevonatok jellemzői
alapfémhez jól tapadnak egyenletes rétegvastagság tömör, pórusmentes bevonat megfelelő mechanikai és kémiai tulajdonság
A kristályosodási folyamat:
az elektrolit fémionjai az áram hatására kiválnak a katódon kristálycsírák képződése, további növekedésük ha sok kristálycsíra képződik és lassú a növekedés sebessége, finomszemcsés, fényes, kemény bevonat keletkezik
A galvánbevonatok tulajdonságait meghatározó tényezők
az elektrolit összetétele és vezetőképessége a fürdő pH-értéke a fürdő hőmérséklete az áramsűrűség a hidrogénkiválás az alapfém anyaga és felületének állapota
ALKATRÉSZFELÚJÍTÁS KRÓMOZÁSSAL
A króm - Cr - jellemzői Bunsen fedezte fel az I. világháború idején Jele : Cr Atomsúlya : 52 Olv. pontja : 1651 ºC Amforter tulajdonsága van :
Passzivitás
a hidrogénnel Képes fémként és nemfémként is viselkedni
Nagyon kemény 600 – 800 Brinell keménység A krómsó CrO3 vízben nagyon gyorsan oldódik H2CrO4 krómsav keletkezik
Krómozás
Erős korróziónak illetve nagymértékű kopásnak kitett alkatrészek javításához használható eljárás. Leginkább acél ill. szürkeöntvényekhez használják, de alkalmazhatók réz- ill. alumíniumötvözetekhez is. A krómréteg kedvező tulajdonságai: nagy keménység (500...1000 HV), kopásállóság, korrózióállósság, hőállósság.
KRÓMOZÁS
A krómot közismerten kiváló tulajdonságai sokoldalú felhasználásra, ideális díszítő- és védő bevonatok készítésére teszik alkalmassá. A króm oxidációval szembeni ellenállása a nemesfémekkel vetekszik. Ez arra vezethető vissza, hogy a krómfelületen képződő rendkívül vékony, de tömör ellenálló króm-oxid film az alapfémet megvédi az oxidáló hatású közegtől. A lúgokkal és az oxidáló hatású savakkal szemben teljes mértékben ellenáll, a haloidsavak azonban megtámadják a krómot. Színe hasonlít a platináéhoz, de a galvanizálás körülményeinek, az elektrolit összetételének változtatásával kék, szürke és fekete bevonat is készíthető. A króm fényessége, fényvisszaverő képességével jellemezve kb. azonos az ezüstével. Mivel magasabb hőmérsékleten színeződik el, infrasugaras berendezésekben tükörként használják. A krómozott felületen a kenőanyagok rosszul tapadnak. Mikrorepedések és pórusok viszont elősegítik a kenőanyagok tapadását. A króm fontos tulajdonságai közé tartozik keménysége és kopásállósága.
A galvanikus krómozás fő alkalmazási területei:
díszítő
és védő-díszítő krómozás, műszaki (kemény) krómozás
Díszítő krómozás alkalmazása
Díszítő krómozás
Díszítõ krómozás esetén vékony krómbevonatot választanak le, általában nikkel közbenső bevonatra. A króm szerepe itt kettős, csökkenti a nikkelbevonat elmattulását és növeli a korrózióállóságot. A réz-nikkel-króm ill. nikkel-króm bevonatrendszerben a króm a felületi oxidréteg miatt - mint nemesfém viselkedik, tehát a korróziós elem katódja lesz, ezért pórus- és repedésmentes krómbevonat a cél. Ez a bevonat azonban mechanikus igénybevételkor könnyen megrepedezik és a repedés helyén gyors korrózió indul meg. A korróziós áramsűrűség az elektródfelület növelésével csökkenthető. Ez az elv vezetett az un. mikrorepedéses és mikropórusos krómbevonatokhoz. Mikropórusos krómbevonat alá szigetelő szemcséket tartalmazó nikkelbevonatot választanak le. A szigetelőszemcsékre ugyanis nem válik le króm. A mikrorepedéses krómbevonat előállítható, ha a króm alá vékony, nagy belső feszültségű nikkelbevonatot választanak le.
Műszaki (kemény) króm bevonat
általában közvetlenül választják le acélra, alumíniumra vagy színesfémre. Legfontosabb felhasználási területe: kopásnak kitett alkatrészek (tengelyek, dugattyúk, szelepek, csapok stb.) prés- és fröccsöntő-szerszámok, hidegalakító-szerszámok bevonása, mérőeszközök illesztő felületeinek kemény bevonata stb. Műszaki krómbevonattal azonban nem minden anyag krómozható eredményesen. Jól krómozhatók a gyengén és közepesen ötvözött acélok, finomszemcsés öntöttvas. Különleges előkezeléssel krómozhatók az erősen ötvözött acélok, alumínium, réz, nikkel és ötvözeteik. Nem krómozhatók a grafit- vagy szilíciumtartalmú öntöttvas és az erősen ötvözött acélok. Nagy szilárdságú acél alkatrészeken, vagy olyan munkadarabokon, ahol a krómbevonat meghibásodása műszaki zavarokhoz vezethet, a krómozást legfeljebb csak háromszor lehet megismételni.
Krómbevonat tulajdonsága
A bevonat keménységét, kopásállóságát az elektrolízis feltételei (elektrolit összetétel, elektrolit hőmérséklet, áramsűrűség) határozzák meg.
Krómbevonat tulajdonsága Az opálos fényű felület keménysége HV = 500...700, a fényes bevonatoké HV = 700...1100. A réteg szerkezete szempontjából megkülönböztetünk tömör (kemény és fényes, valamint matt), szivacsos és hálós krómbevonatokat. A krómréteg keménységét, tömörségét, szivacsosságát az alkatrész igénybevétele alapján választják meg.
A króm felhasználása galvanizáláskor
A króm vegyületeiben általában három vagy hatértékű, mindkét vegyületcsoport vizes oldatából galvanikusan leválasztható. A bevonat fizikai és kémiai tulajdonságai függnek az alkalmazott elektrolit összetételétől és a leválasztás körülményeitől. A krómozás során oldhatatlan anódot használnak, melyben az ötvözők milyenségét és mennyiségét (pl. ón, ezüst, antimon stb.) az elektrolit összetétele határozza meg. A galván-technikában a következő típusú krómozó elektrolitokat fejlesztették ki:
kénsavas elektrolitok, hidrogén-fluorid vagy hidrogén-sziliko-fluorid-tartalmú elektrolitok, önszabályozó elektrolitok. Valamennyi elektrolit típusra jellemző a krómsav/idegensav arány előírás szerinti betartása.
Elektrolitösszetétel (krómsav - kénsav) Krómsav, CrO3 200…250 g/l Kénsav, H2SO4 2,0…2,5 g/l Javasolt rétegvastagság: 0,008…0,2 mm (1,01…0,3 mm/h sebesség) A kád ólommal vagy műanyaggal bélelt, automatikus hőmérsékletszabályozás. Hőmérséklet: 48…52 C áramsűrűség: 25…45 A/dm2 8%-nál nagyobb krómtartalmú acélok és a régi krómréteg bevonására nem alkalmas.
Elektrolitösszetétel (krómsav stronciumszulfát - káliumszilikofluorid)
Krómsav, CrO3 250 g/l stronciumszulfát, SrSO4 6 g/l káliumszilikofluorid, K2SiF6 20 g/l Javasolt rétegvastagság: 1…1,5 mm (0,04…0,06 mm/h sebesség)
Hőmérséklet: 55…65 °C áramsűrűség: 60…90 A/dm2 régi krómréteg bevonására is alkalmas.
A krómréteg felvitelének hátrányai:
a felvitel bonyolult, lassú eljárás, a felvitel rossz hatásfokú (10...30 %), a felvitt réteg vastagsága legfeljebb 0,5 mm lehet. Vastagabb réteg esetén a króm eltérő hőtágulása következtében a króm leválik a vas alapanyagról.
Vasazás (galvanikus acélbevonás)
Vasazás Főleg acélból és szürkevasöntvényből készült alkatrészek kopott felületeinek javítására, szilárdillesztésű helyeken. A réteg tulajdonságai: nagytisztaságú vas, amelybe minimális mennyiségű szén (C: 0,3…0,06 %) is beépül. Keménysége HB= 200…240 daN/mm2, Kötésszilárdsága: 200…700 daN/mm2
Elektrolitösszetétel Vasklorid nátriumklorid sósav
FeCl2 NaCl HCl
350 g/l 300 g/l 2 g/l
10…50
g/l nikkelklorid adagolása a szemcsefinomság és a mechanikai tulajdonság kedvezően befolyásolható.
Az anód kis széntartalmú acél, ötvözetlen szénacél.
A bevonat kialakulása Az elektrolitban lévő Fe++ ionok a katódhoz áramolnak, ahol elvesztik töltésüket és lerakódnak. Az anódból az elektrolitba Fe++ ionok lépnek a katódon kiváltak pótlására. A bevonat ferrites szövetszerkezetű. Keménysége a ferrites szövetszerkezetű acélokhoz képest 2…4 szeres lehet. Áramsűrűség: induláskor 5 A/dm2, majd 10…15 A/dm2 sebesség: 0,1…0,15 mm/h, de 0,2…0,3 mm/h is elérhető
A bevonat hőkezelése Hidrogénmentesítés 200…250 °C Kopásállóság növelése:
betétedzéssel, szulfidálással keménykrómozással
REZEZÉS
REZEZÉS
A galvanikusan leválasztott rézbevonat világos vörös színű. Önmagában általában nem alkalmas korrózió elleni védelemre. Díszítésre pedig a levegőn való gyors elszíneződése, foltosodása miatt nem használható. A galvanikus rézréteget túlnyomóan más fémbevonatok alá közbenső bevonatként (pl. nikkel, nikkel-króm stb.) használják. Egyre jobban bõvül azonban a technikai rézréteg alkalmazása pl. elektro-formázáshoz a nyomóhengerek bevonására, nyomtatott huzalozású lemezek készítésére, acélalkatrészek szelektív hõkezelés elõtti védelmére stb. Az elektrotechnikában való elterjedését a rézbevonatú felületek jó forraszthatóságának is köszönheti. A galvanikusan leválasztott rézbevonat tulajdonságait a leválasztáshoz alkalmazott elektrolit tipusai és a leválasztás körülményei határozzák meg. A galvántechnikában a következő típusú rezező elektrolitokat fejlesztették ki: cianidos, kénsavas (szulfátos), difoszfátos, tetrafluoro-borátos, szulfamátos stb. elektrolitok A cianidos és difoszfátos elektrolitokból leválasztott rézbevonat finomkristályos szerkezetű, viszonylag kemény, az adalékmentes szulfátos elektrolitból leválasztott rézbevonat durvább kristályszerkezetű és lágy.
NIKKELEZÉS
NIKKELEZÉS
A fémtárgyak korrózió elleni védelmében egyik leggyakrabban alkalmazott eljárás a nikkelezés , mert a galvanizálással leválasztott nikkelbevonat korróziós hatásoknak semleges, lúgos és gyengén savas atmoszférában is jól ellenáll. A védendő tárgy alapanyaga legtöbbször acél, cink, réz- és ötvözetei. A vas, acél, réz és egyes rézötvözetek közvetlenül nikkelezhetők. Ólomtartalmú rézötvözetek, ón- és cink-alapfémek azonban csak cianidos előrezezés után vonhatók be nikkellel A galván-technikai gyakorlatban nikkelbevonatot alkalmaznak: díszítő, védő-díszítő és műszaki célokra. A felhasználás körülményeitől függően eltérő megjelenésű és tulajdonságú: matt, fényes, selyemfényű, fekete, kemény, diszperziós stb. nikkelbevonat Díszítő célra általában önálló bevonatként vagy közbenső rétegként alkalmazzák. E bevonat tulajdonságai közül legfontosabb annak külső megjelenése. Védő-díszítő célra a nikkelbevonat önállóan, vagy réz-nikkel-króm ill. nikkelkróm bevonatrendszer tagjaként alkalmazzák. E bevonatok külső megjelenésén kívül rendívül fontos a leválasztott bevonat korrózióállósága A galvanikus nikkelbevonatot acél- és cinköntvény felületén un. katódos bevonatnak nevezzük. Ez azt jelenti, hogy a bevonat hibahelyein (karcolás, lyukak stb.) mindíg az alapfém korróziója indul meg.
Műszaki nikkel bevonat
Műszaki célokra leválasztott bevonatok esetén az elérendő céltól függően annak keménysége, fényvisszanyerő képessége, korrózióállósága a fontos. A keménynikkel rétegek 650 N/mm2 Vickers keménységet érnek el. A nikkel keménységét nem érdemes jobban fokozni, mert az a réteg egyéb tulajdonságait rontja. Igen nagy ipari jelentősége van a nikkel galvanoplasztikának. A galvanoplasztikai úton előállított nikkelformák igen jól ellenállnak kémiai és mechanikai behatásoknak, így kiválóan alkalmasak fröccs-szerszámok készítésére. A legújabb időben nyertek alkalmazást cermet nikkel bevonatok szilicium-karbid diszperz résszel, pl. Wankel motorok hengerének kikészítésére. Nagy a jelentőségük van a nikkel-kobalt-vas rétegeknek a mágneses memória gyártásában. A nikkel galvanikus leválasztását általában gyengén savas elektrolitból végzik. A galván-technikában a következõ tipusú nikkelezõ elektrolitokat fejlesztették ki: szulfátos, szulfátmentes, kloridos, szulfamátos, tetrafluoro-borátos, speciális célokra kifejlesztett elektrolitok.
Műszaki nikkel bevonatok jellemzői
A szulfátos elektrolitok előnye a könnyű gyors bevonatképzés, a nikkel-szulfát jó oldhatósága, a bevonat jó mechanikai tulaj. A kloridos elektrolitokat jó vezetésük és szóróképességük miatt főleg a tömeggalvanizáláshoz használják. A nagy kloridtartalom hátránya: a bevonat ridegebb, az elektrolit korrozívabb és drágább. A szulfamátos nikkelelektrolitokat elsõsorban a technikai galvanoplasztika területén használják. Az eljárással nagy leválasztási sebesség érhető el, korlátlan rétegvastagságú nikkelbevonat választható le, amelynek igen kicsi a belső feszültsége. A fluoro-borátos nikkelektrolit nagy áramsűrűséggel dolgozik, az elérhető leválási sebesség nagy, de hátránya, hogy az elektrolit nagyon agresszív és a vegyszerek igen drágák. A fekete nikkelezés az optikai-, szerelvény-, autó- és fegyver alkatrészekhez használatos. A viszonylag csekély vastagságú bevonat korróziós ellenálló képessége csekély, ezért általában fényes vagy matt nikkelbevonatra viszik fel. Ellenálló képessége utólagos lakkozással vagy olajos kezeléssel fokozható.
Helyi galvanizálás – példa a réz és nikkel bevonat alkalmazására Selectron - eljárás
Tampongalvanizálás Vékony réteg felvitele
Az alkatrészt katódként, a bevonandó felülettel egyező méretű, formájú felvivő fejet anódként kapcsolják. Ez utóbbit fémionokkal átitatott pamut vagy műanyag szövet borítja, koncentrációját mártogatással biztosítják.
Tampongalvanizálás Nagymennyiségű fém felvitele
Az oldatot szivattyú szállítja az anódhoz, amelyen átfolyva jut a forgó felületre. A visszajutó oldat szűrés után ismét felhasználható.
Gyakorlati példa - Hidraulikus kapszula helyi galván bevonata
A hidraulikus kapszula a DUNAFERR Kft meleghengerművében üzemel. Átmérője 860 mm. Lökethossza 75 mm. Üzemi nyomása 400 bar.
Hidraulikus kapszula meghibásodása
Bemaródások a teljes belső felületen Felújítása tampongalvanizálással.
Hidraulikus kapszula felújítás után
A bemaródásokat rézzel töltötték fel. Ezt követően a felületet nikkellel vonták be.
HORGANYZÁS
Egyéb alkalmazás - HORGANYZÁS
A vas- és acél alkatrészek korrózió elleni védelmében egyik leggyakrabban alkalmazott fémbevonat a cink (horgany). Ennek okai: a legolcsóbb galvanizálásra használható fém, a cink kevésbé nemes fém mint az acél és ezért mindaddig megvéd a korróziótól amíg a bevonat jelen van, a leválasztási és utókezelési technológia függvényében díszítőhatása és védőértéke széles intervallumban változtatható: transzparens, kék, sárga, olívzöld és fekete kromát réteg, amely védőhatás vízzel hígítható, szintelen lakkokkal még tovább növelhető. mérgezőhatása mérsékelt. A cinkbevonatokat elsősorban vidéki, városi és nem sok kén-dioxidot tartalmazó ipari környezet hatásának kitett acél munkadarabok felületének védelmére alkalmazzák. A cinkbevonatok díszítési célra általában nem alkalmasak, mert a légkör hatására képződõ sóvegyületek a felület fémes színét és fényét teljesen elfedik. A vízzel tartósan érintkező cinkfelületen ugyancsak hamar kialakul az un. cinkrozsda. Savaknak, lúgoknak a cink vagy csak igen gyengén, vagy egyáltalán nem áll ellen.
Horganyzás – cinkbevonatok jellemzői
A cinkbevonatok díszítési célra általában nem alkalmasak, mert a légkör hatására képződő sóvegyűletek a felület fémes színét és fényét teljesen elfedik. A vízzel tartósan érintkező cinkfelületen ugyancsak hamar kialakul az un. cinkrozsda. Savaknak, lúgoknak a cink vagy csak igen gyengén, vagy egyáltalán nem áll ellen. A galvanikusan leválasztott cinkbevonat tulajdonságait a leválasztáshoz alkalmazott elektrolit tipusa és a leválasztás körülményei határozzák meg. A galván-technikában a következő típusú horganyzó elektrolitokat fejlesztették ki: cianidtartalmú lúgos nagy-, közepes-, és kis cianid tartalommal cianidmentes lúgos, savas eljárások:
gyengén savas eljárások: ammóniumion-tartalmúak ill. ammóniumion mentesek erõsen savas eljárások.
FELÚJÍTÁS MŰANYAGBEVONÁSSAL
Gépalkatrészek kopott felületeinek felújítása műanyag bevonat felvitelével
Egymással szilárdan illeszkedő vagy egymáson csúszó felületekhez alkalmazható. Feltöltéskor a kopott alkatrészt 0,5...0,8 mm vastag műanyag réteggel vonják be és a kívánt méretűre munkálják. A műanyag helyes megválasztásával elérhető a megfelelő teherbíró képesség, a jó siklási tulajdonság, rezgéscsillapítás és ha szükséges, a jó villamos szigetelés, valamint a jó korrózióállóság is.
Bevonatkészítéshez felhasználható műanyagok
A bevonat rendeltetésének megfelelően lehetnek: hőre hőre
keményedő és lágyuló műanyagok.
Jellemző tulajdonságaik: korrózióállóság, szigetelőképesség, kedvező siklási tulajdonság, megfelelő mechanikai tulajdonság.
Műanyag rétegek képzéséhez általában a céltól függően hőre lágyuló műanyagokat használnak (poliamidok, CAB, polietilén, teflon, stb.)
Gépalkatrész előkészítése Az előzőleg műanyag bevonással felújított alkatrészről a régi műanyag eltávolítása esztergálással vagy leégetéssel. Zsírtól, szennyeződéstől gőzsugárral, mosógéppel vagy zsíroldószerrel való tisztítás. A kopott alkatrészek szabályozása (A lemunkálás átlagos felületi érdessége Ra = 10...5 m.
Gépalkatrész előkészítése, durvítása A műanyag adhéziós kötéssel tapad a fémre. Nagyobb felületi érdesség esetén a tapadás is jobb. Ezért a felületet durvítják:
esztergálással
(hegyes forgácsolókéssel, nagy
előtolással) szemcseszórással (elektrokorund fúvatással). Az elektrokorund legmegfelelőbb szemcsenagysága 0,6...1,6 mm.
Műanyagréteg felvitele A műanyag réteget leggyakrabban : lángszórással, lebegtetett porba mártással (szinterezéssel), elektrosztatikus szórással viszik fel a gépalkatrész felületére.
Műanyag bevonás lángszórással:
A munkadarabot a műanyag olvadáspontja körüli hőmérsékletre melegítik elő. A műanyagot acetiléngázzal működő különleges szórópisztollyal viszik fel a munkadarab felületére. A gázlángban meglágyuló műanyag részecskék a felületre csapódnak és ott összefüggő réteggé olvadnak össze. Leginkább polietilén típusú műanyag alkalmas a lángszórásra. Nagyobb felületeket szakaszosan szórnak fel, szakaszos előmelegítéssel.
Műanyag bevonás lebegtetett műanyag porba mártással (szinterezés) A műanyag port nemez, poliuretánhab vagy kerámiai úton előállított szűrőbetéten keresztül befújt száraz levegővel lebegtetik.
a munkadarabot a műanyag olvadáspontjánál valamivel nagyobb hőmérsékletre hevítik, a levegővel lebegő állapotban tartott műanyag porba mártják. A bevonni nem kívánt részeket nem mártják be a műanyag porba, vagy alumíniumfóliával letakarják vagy valamilyen hőálló szilikon olajjal, különleges zsírral bekenik.
Műanyag bevonás elektrosztatikus szórással
Az eljárás az elektrosztatikus festékszóráshoz hasonló. A szóróberendezés és a tárgy között mintegy 35-45 kV potenciálkülönbséget hoznak létre. A pozitív töltésű műanyag szemcsék a hideg munkadarabot egyenletesen befedik. Ezután műanyagot kemencében olvasztják rá a munkadarabra. A műanyag tapadása nemcsak a munkadarab felületi minőségétől függ, hanem a gépalkatrész anyagától, a műanyag szemcse nagyságától és a műanyag fajtájától is.
A műanyag bevonást követő készre munkálás
A műanyaggal bevont munkadarabot esztergálással vagy köszörüléssel készre munkálják. A megmunkáláskor szem előtt kell tartani, hogy a műanyag réteg akkor lesz tartós, ha a réteg vastagsága egyenletes, ezért fokozottan kell ügyelni az alkatrész központosítására. Javasolt technológiai adatok: a forgácsolási sebesség v = 100-80 m/min, az előtolás f=0,1...0,3 mm (0,03...0,08 mm) fordulatonként. Esztergáláskor levegőhűtést alkalmaznak.
ALKATRÉSZ-FELÚJÍTÁS FELRAKÓHEGESZTÉSSEL
Acél alkatrészek felrakó hegesztése A felrakó hegesztést a javítóiparban általában kopott alkatrészek felújítására alkalmazzák. Követelmények: A felrakott fémréteg mechanikai és kémiai tulajdonságai (keménység, kopás-, és korrózióállóság) elégítsék ki a kívánt követelményeket. A hozaganyag megválasztása fokozott jelentőségű. Mindig kis beolvadásra törekedjünk. Lehetőség szerint a legkisebb hőhatás érje a munkadarabot.
Hozaganyagok Típus Kissé ötvözött, kis széntartalmú 17 % Mn-acél Martenzites
Cr-karbid
OK 83.28 83.29
HRC 30...40
Tulajdonság szívós
86.08 86.28 83.50 84.58 84.60 85.65 84.78 84.79 SP 350
25...45
szívós, hidegen Ütve-koptatás keményedő szívós, Ütve-koptatás, kemény Szemcsés koptatás (abráziós) kemény, Ásványi rideg koptatás Szemcsés koptatás (abráziós) nagy Korróziós keménység igénybevétel, nagy meleghőmérsékleten megmunkáló szerszám
Co- és Ni-alapú 92.35 ötvözetek 93.06 93.01
50...65
55...65
25...60
Alkalmazás Párnaréteg Fémes kopás
Varratfelvitel Kézi felrakás menetszerű varratvezetéssel, kerbfogazású és bordás tengelyeket hosszvarratokkal. Félautomatikus és automatikus hegesztési eljárásokkal jobb minőség érhető el, mert ezeknél az elektróda mozgatása gépesített, így kevesebb a hibaforrás
Kézi feltöltése menetes körvarrattal
Hosszvarratok felrakásának sorrendje kerbfogazású csapon
Félautomatikus hegesztési eljárások Védőgázas félautomatikus ívhegesztés: A
védőgáz feladata az ív stabilizálása és az ömledék védelme. Védőgázként nagytisztaságú (99,5...99,8%-os) gázok használhatók.
Argon védőgázas fogyóelektródás ívhegesztés: Az
argon 99,9 % tisztaságú legyen. Erősen ötvözött acél alkatrészek és alumínium alkatrészek kötő- és felrakó hegesztésére alkalmas.
Szén-dioxid védőgázas ívhegesztés:
fogyóelektródás
kötő- és felrakó hegesztésre. Dezoxidáló ötvözők jelenléte nélkülözhetetlen.
Alkalmas
Fedettívű automatikus felrakóhegesztés
A fedőporos hegesztési folyamat során a fedőporréteg alatt szabályos hegesztőív keletkezik, amely megolvasztja az alapanyagot, a hegesztőhuzalt és a fedőport. A fedőpor rossz hővezető-képessége jó termikus hatásfokot eredményez. A feltöltött rétegben az alapanyag és az elektródafém részaránya az áramerősség függvénye.
Fedőporos hegesztéssel feltölthető felületek A fedőporos automatikus hegesztéssel hengeres, kúpos, bordás és síkfelületű munkadarabok tölthetők fel.
Felrakó hegesztés egybekezdésű körvarrattal
Felrakó hegesztés több-bekezdésű körvarrattal
