Galvaniseren begrijpen: voordelen en toepassingen voor corrosiebescherming

Galvaniseren is een van de meest gebruikte methoden om metalen te beschermen tegen corrosie. Het bedekt het metaal met een dunne zinklaag die helpt het te isoleren van de omgeving. Eenvoudig gezegd geeft galvaniseren het metaal anticorrosieve eigenschappen. Zonder een beschermende zinklaag blijft het metaal blootgesteld aan de elementen en kan het sneller oxideren en corroderen. Galvaniseerd staal is een rendabele alternatief voor materialen zoals austenitisch roestvrij staal of aluminium om corrosie te voorkomen.

Daarnaast kunnen gegalvaniseerd staal en gegalvaniseerd ijzer in verschillende productieprocessen worden gebruikt, van platenbewerking tot CNC-bewerking, wat het het dominante proces in de productieindustrie maakt.

In dit artikel worden de basisprincipes van galvaniseren besproken, met antwoorden op vragen over wat galvaniseren is en hoe het metalen onderdelen kan verbeteren.

Wat is gegalvaniseerd?

Galvanisatie (of galvaniseren) is het proces van het toevoegen van een laag zink aan de buitenzijde van een metaal (d.w.z. staal of ijzer). Het doel is om een beschermende laag aan het onderliggende metaal toe te voegen, wat de kans op corrosie of roestvorming vermindert.

Het galvaniseringsproces varieert afhankelijk van de specifieke technologie. Het meest belangrijke deel van het proces is dat het meestal omvat het omringen van staal of ijzer met zink, wat in vloeibare of poedervormige toestand kan zijn. Wanneer zink wordt geïntroduceerd, reageert het ijzer in het omringende metaal met het zink om een strak gebonden legeringslaag te vormen.

Typen galvaniseren

De twee meest populaire vormen van galvaniseren zijn warmgalvaniseren en elektrolytisch galvaniseren. Deze twee methoden en andere worden hieronder besproken.

1. Warmgalvaniseren

Tijdens warmgalvaniseren wordt het metaal gedoopt in een heet zinkbad van ongeveer 450 °C. Bij verwijdering reageert het bedekte oppervlak met zuurstof om zinkoxide te vormen, wat vervolgens reageert met koolstofdioxide om zinkcarbonaat te vormen. Voor galvaniseren moet het metaal worden gereinigd met een luiaardige oplossing en daarna beiteld in een zure oplossing; zinkammoniumchloride kan ook worden gebruikt om vroege oxidatie van het metaal voor galvaniseren te voorkomen.

2. Elektrolytisch galvaniseren

Elektrogalvaniseren combineert galvaniseren met galvaniseren: een elektrische stroom wordt door een zinkbad met een zinkanode en een staalleider geleid. Het proces produceert een dunner laag dan warmgalvaniseren en levert ook een helderder oppervlakafwerking op, geschikt voor cosmetische toepassingen.

3. Sherardiseren

Deze vorm van galvaniseren is bekend onder verschillende namen: warm-diffusiegalvaniseren, dampgalvaniseren en drooggalvaniseren. Het omvat het verwarmen van staalonderdelen tot 500°C in een gesloten roterende trommel met zinkpoeder. Het verdampte zink diffuseert op het oppervlak van het staal om een stevig gebonden laag te vormen. Het is ideaal voor kleine onderdelen en onderdelen die aan de binnenkant moeten worden bedekt.

4. Galvannealen

Galvannealen is een combinatie van warmgalvaniseren en anlassen. Het warmgalvaniseringsproces verloopt normaal, voordat het bedekte metaal door een luchtdolk wordt geleid om eventueel overtollig zink te verwijderen. Het metaal wordt vervolgens kort verhit in een anlaasoven bij 500–565 °C om de ijzer- en zinklagen te laten indiffunderen en een zink-ijzerlegeringslaag te vormen.

Factoren die galvaniseren beïnvloeden

In de actuele productie zijn de veelvoorkomende factoren die de snelheid en kwaliteit van galvaniseren beïnvloeden:

• De voorbehandeling is niet grondig.
• Er is een oxidefilm op het oppervlak van het werkstuk, wat de normale afzetting van zink beïnvloedt.
• Slechte elektrische geleiding.
• Stroom wordt afgetapt op de draad en te weinig stroom wordt verdeeld over het werkstukoppervlak.
• Het werkstuk heeft een hoog koolstofgehalte.
• Hoogkoolstofstaal, gietijzer, etc. verminderen het waterstofuitscheidingspotentiaal, versnellen de waterstofontwikkeling op het oppervlak van het werkstuk, en verminderen de stroomefficiëntie.
• Het werkstuk is te dicht gebonden.
• Bij galvaniseren wordt het werkstuk deels afgeschermd en is de laag te dun.
• De temperatuur van het galvanisatiebad is laag.
• Wanneer de temperatuur van het galvanisatiebad laag is, wordt de geleverde stroomdichtheid corresponderend verminderd, en de afzettingsnelheid van de laag moet ook worden verminderd.
• De natriumhydroxidegehalte in het galvanisatiebad is hoog.
• Wanneer de natriumhydroxidegehalte hoog is, daalt de stroomefficiëntie daarmee.
• De additieve inhoud in het galvanisatiebad is laag.
• De lage additieve inhoud zal de dispersievermogen beïnvloeden, en de laag zal lokaal te dun verschijnen.
• De geschatte oppervlakte van de te galvaniseren onderdelen is onvoldoende, en de stroomdichtheid verdeeld tijdens galvaniseren lijkt te klein.
• De ophangmethode van het werkstuk is onjuist, en de afstand tussen het werkstuk en de zinkanode is te groot, en de positie moet worden aangepast.
• Het werkstuk is te sterk gecorrigeerd.
• Wanneer het waterstofontwikkelingspotentiaal verlaagd wordt, daalt de waterstofontwikkeling versnell de stroomefficiëntie op het oppervlak van het werkstuk, wat de afzettingsnelheid van zink beïnvloedt. Een geschikte hoeveelheid corrosieremmer moet worden toegevoegd aan de beitseloplossing, en de lokale oxidelaag is te dik om mechanisch te worden verwijderd, en er moeten meer inspecties plaatsvinden tijdens het beitselproces.
• Anodepassivering.
• Het effectieve oppervlak wordt verminderd, wat de normale verdeling van de stroom beïnvloedt.
• De natriumhydroxidegehalte is laag.
• Als de natriumhydroxidegehalte laag is, zal de stroomdichtheid niet stijgen, en de anode zal passiveren.

Voordelen van galvaniseren

Roestvoorkoming:

Er wordt een beschermende laag op het oppervlak gevormd om te voorkomen dat corrosieve stoffen reageren met het onderliggende staal of ijzer. Zelfs als de zinklaag beschadigd is, zal het zink vóór het ijzer corroderen, en het overgebleven zink zal een dichte patina met de atmosfeer vormen die onoplosbaar is in regenwater, waardoor het blootgestelde staal of ijzer beschermd wordt.

Duurzaam:

De zinklaag gevormd door galvaniseren is zacht en langdurig, en biedt vaak decennialang bescherming aan het onderliggende metaal.

Economisch/laag kost:

Galvaniseren is een redelijk eenvoudig en goedkoop oppervlaktebehandelingsproces vergeleken met de meeste behandelde stalen. Bovendien kan gegalvaniseerd staal worden geleverd zonder aanvullende oppervlaktevoorbereiding, inspectie, schilderen/coating, etc., en vereist geen onderhoud, wat extra kosten bespaart.

Vormt dikke coatings:

Hoewel niet geschikt voor alle toepassingen, produceert galvaniseren dikke coatings dan galvaniseren etc.