Актуальність

Гальванічний спосіб покриття металів отримав широке розповсюдження. Щоб підвищити інтенсивність і ефективність виробництва і технологічних процесів гальванопокриттів, застосовують нові електроліти, підвищення температури та збільшення щільності струму. Для цього потрібні конструкційні матеріали та обладнання, що відповідають підвищеним вимогам корозійної стійкості. Крім удосконалення технічних показників, украй важливим є максимальне подовження експлуатаційного терміну обладнання, яке залежить від якості футерувальних і конструкційних матеріалів. Незважаючи на те, що матеріалів для безпечної експлуатації обладнання існує досить багато, все ще не вдалося розв’язати проблем, пов’язаних з тривалістю терміну його експлуатації і міцністю. Свинець в хромових і інших кислотних електролітах хоч і володіє хімічною стійкістю, але легко піддається механічному руйнуванню. Якщо свинцева футеровка отримує пошкодження, корпус ванни піддається інтенсивній корозії.

Альтернативні матеріали

Ванни зі сталі, футеровані винипластом, стійким до кислотних електролітах, застосовуються в процесах нікелювання, оміднення, оцинкування і т. д. Але якщо температура надто висока, вініпластовие листи можуть від температурного розширення розтріснутися. Це пояснюється тим, що коефіцієнт теплового розширення у вініпласту в шість разів більше, ніж у сталі. Це призводить до порушення цілісності футеровки, особливо в районі зварювальних швів, а пізніше — до розчинення матеріалу, з якого виготовлена ванна, під впливом корозії і забруднення складу електроліту. Навіть попадання мінімальної кількості корозійних складових (домішок важких металів) в електроліт може викликати різке падіння якості покриття. Щоб протистояти цьому, для футеровки використовується гума. Проте вона також показує малу ефективність у зв’язку з швидким старінням і розтріскуванням свого покриття. Крім того, процес футеровки і гумирования вимагає великих витрат із-за низької адгезії до певних металів. Всі існуючі на сьогодні ізоляційні та захисні технології для підвісок з використанням стійкою до хімічних впливів гуми, перхлорвінілового лаку або стрічки дають можливість користуватися підвісками протягом двох-трьох місяців. Часто міняти або ремонтувати підвіски — вкрай трудомістка і економічно невигідне захід.

Корозійна стійкість титану

З усіх матеріалів, що демонструють високий рівень корозійної стійкості в більшості електролітів, найбільш оптимальними для застосування вважаються сплави титану. Титан відомий своєю стійкістю до корозійної дії практично у всіх електролітах лужного, слабокислого і кислого характеру. Він стійкий у травильних розчинах, що містять 10% H₂ SO₄ при температурі 75 °C, але при підвищенні концентрації до 18−20% починає швидко кородувати. Якщо ж додати в електроліт азотну кислоту або її солі в якості інгібуючих добавок, можна попередити процес корозійного руйнування титану. В цьому випадку відбувається утворення окисної плівки на поверхні металу, яка перешкоджає його розчинення. Титан починає швидко кородувати також в електролітах, що містять фтористоводневу або ж борфтористоводородную кислоту. У всіх інших випадках використання титану в якості захисного покриття в гальванотехніці виявляється виключно перспективно.

Обладнання для гальванопластики

Щоб здійснити попередню обробку і нанесення гальванічного покриття, застосовуються ванни, анодні кошика, катодні барабани, нагрівальні змійовики, підвіски, теплообмінники, трубопроводи, фільтри, насоси тощо

Ванни

Ванни з титану, призначені для хромування, виготовляють із сплаву ВТ1−0. Ця технологія довгий час використовувалася автомобільним заводом «Комунар», а також завод з виробництва вимірювальних приладів міста Запоріжжя. Використання титану у ваннах для хромування збільшує термін їх експлуатації в п’ять-сім разів. Коли на Мелітопольському моторобудівному заводі замість традиційних сталевих ванн і свинцю були встановлені три ванни зі сплаву ВТ1−0, у зв’язку з збільшенням тривалості строку їх використання та зменшення амортизаційних відрахувань, витрат на електроліт та зменшення трудової напруженості та енергоємності, вдалося в значній мірі підвищити показник річного доходу.

В електролітах, які використовуються в процесах оміднення, нікелювання, кадміювання, латунирования, оцинкування та сріблення, титан практично не відчуває корозійного руйнування, крім розчинів фтористоводородной і борфтористоводородной кислоти. Крім того, небажано використовувати титан в поєднанні з середовищами, в яких знаходяться іони фтору із-за різниці в швидкості корозії при використанні анодної схеми і відключення струму.

Заміна ванн, виготовлених з вуглецевої сталі, футерованной винипластом або свинцем, на ванни з титану є доцільною для стабілізації виробничого процесу: зниження частоти поточних ремонтних робіт, підтримання чистоти електроліту, збільшення якості покриття, а головне — можливості регулювати температурний або кислотний баланс електроліту. Стійкість сплавів титану корозійної дії в зазначених вище електролітах дає можливість більш ніж у два рази зменшити товщину стінок. Це робить титанові ванни та ванни зі сталі, футерованих винипластом, практично ідентичними за вартістю.

Анодні кошика

У ваннах, призначених для нікелювання, цинкування і оміднення використовується три типи анодів: електролітичні, литі і вальцьованих. Останні одержали найбільше поширення, так як вони розчиняються найбільш рівномірно, тоді як електролітичним анодам властиво більш інтенсивне розчинення і утворення шламу.

Щоб звести до мінімуму шкідливий вплив шламу, аноди поміщаються в спеціальні мішки з «бельтингу» або «хлориду», які попередньо були піддані обробці соляною кислотою. В даному випадку відходи досягають лише двадцяти-тридцяти відсотків загальної ваги анодів. Використання анодних кошиків, виготовлених з титану, дуже перспективно. Ще в 1959 р. фірмою «Форд» були розроблені і введені в експлуатацію перші анодні контейнери з титану. Завдяки цьому значною мірою знизилися витрати на догляд за обладнанням, а тривалість щоденної роботи збільшилася на чотири години.

Анодні кошика покликані збільшити загальну продуктивність робочої установки. Крім того, щоб додати анодний матеріал в контейнер, не потрібно випускати залишився розчин з ванни. Витрачається анодний матеріал практично в повному обсязі, зберігаючи сталість щільності та забезпечуючи максимальну ефективність своєї дії. З 1959 р. вони використовуються для ціаністого і кислотного оміднення, ціаністого білого латунирования, блискучого нікелювання. Введення у вітчизняний виробничий процес кошиків з титану дозволило створити повністю розчиняється анод.

ВТ1−0

Застосування анодних кошиків із сплаву титану ВТ1−0 на Мелітопольському моторному заводі дозволило значною мірою підняти річний економічний показник при виробництві нікельованих деталей, що використовуються в силових агрегатах. Головним показником економічності даного нововведення є стовідсоткове використання нікелевих анодів, тоді як до моменту впровадження цієї технології використовувалося лише 70% від усіх анодів. Крім цього, зникла необхідність у використанні мідних крюков, які раніше застосовувалися для установки нових анодів, скоротився показник трудових витрат при заміні анодів.

Запорізького заводу «Комунар» на автоматичній лінії гальванопластики вдалося піти від співвідношення доходів і загального споживання анодів з нікелю, надалі невикористаних, яке становило 30%. Титанові кошика зі сплаву ВТ1−0 зробили можливим значне скорочення витрати анодів з нікелю та спрощення обслуговування ванн при коригуванні рівня електроліту.

Анодні кошики з спеціальними гачками для підвішування створюються з листів титану товщиною 0,8−1 міліметр. Розрахунок поперечного перерізу гачків відбувається з розрахунку низьких показників тепловодности і щільності струму, яка становить менше 1А/дм.

Лудіння

Для проведення процесу високошвидкісного лудіння використовуються корзини з титану, які попередньо наповнюються гранульованим оловом, виступаючим в ролі анода. Такий анодний матеріал дозволяє значно підвищити продуктивність електролітичного лудіння завдяки збільшенню активної щільності струму, який розподіляється по всій площі анода, що перебуває в кошику.

Економічний ефект

Описані корзини з титану, сконструйовані за різними схемами, отримали широку популярність в процесах нікелювання, лудіння, оміднення і оцинкування, так як вони дозволяють до кінця використовувати анодний матеріал, а отже, зекономити дорогі вихідні матеріали: нікель, олово, мідь та інші. Крім того, стає можливим використання чушок, гранул, злитків первинного матеріалу, які коштують набагато менше, ніж їх прокатні анодні еквіваленти.

Теплообмінники

Щоб домогтися якісної опади вихідного металу, потрібно підтримувати стабільний баланс температур в ході гальванічного процесу. Сьогодні все ще часто застосовуються нагрівачі і змійовики з свинцю, освинцованной вуглецевої сталі, нержавіючої сталі. Проблема полягає в тому, що через два-три місяці вони виходять із ладу під впливом агресивного хімічного оточення електроліту і високої температури. При необхідних у даному випадку постійних ремонтних роботах і заміни нагрівачів відбувається настільки небажану порушення температурного усталеного балансу, отже, зростають і витрати на експлуатацію обладнання.

Використання титану у теплообмінному обладнанні більш вигідно порівняно з наведеними вище матеріалами. Це пояснює, все більшу популярність титану в західному виробництві. Так, англійська компанія «Дін Продакти Інкорпорейтед» займається випуском за власним розробкам цельнотитановых панелей, що використовуються для нагрівання електроліту. Американська компанія «Імперіал Кемікал Індастріал» займається виробництвом титанових змійовиків, а американське суспільство «Контимет» виробляє титанові теплообмінники для підігріву електролітів різних типів (навіть хромових). Завдяки відсутності корозійних продуктів на зовнішній поверхні теплообмінника необхідні показники теплопередачі досягаються при скороченні поверхні нагріву аж до 45%, що є незаперечною перевагою.

Рентабельність

Навіть маючи в два рази меншу теплопровідність, ніж свинець або сталь, титан дає можливість створення труб нагрівачів з набагато більш тонкими стінками, так як він відрізняється високою корозійною і механічною міцністю. З цього випливає рівність ціни змійовиків з освинцованной вуглецевої, а також нержавіючої сталі і обладнання з марок титану ВТ1−00 і ВТ1−0. Крім того використання титанових сплавів дозволяє значно скоротити витрати на експлуатацію обладнання, збільшивши час експлуатації в чотири-шість разів.

Навіть у звичайних ваннах для хромування, змійовики з титану будуть служити довгі роки. Завод «Комунар» у Запоріжжі використовує в цілях нагріву електроліту при хромуванні підігрівачі з титану довжиною 3 метри і Діаметром 2,5 міліметра, які прийшли на зміну застарілим свинцевим змеевикам завдовжки 7 метрів і Ø 6 міліметрів. Протягом чотирьох років експлуатації такий тип обладнання дав неоціненні економічні переваги. Титанові підігрівачі також використовуються на десятках автоматичних ліній Тамбовського механічного заводу.

Підвіски і пристосування

Титан також отримав широке вживання у створенні підвісок для анодування деталей, виготовлених з алюмінію і його сплавів. Так, прості алюмінієві рами вкрай швидко піддаються окисленню і починають руйнуватися. Щоб продовжити середній час їх експлуатації більше чотирьох-шести тижнів, рами необхідно обов’язково піддати дії лужного середовища. При цьому титанова рама в аналогічних експлуатаційних умовах не показує ознак починається руйнування навіть через роки. Підвіски з титану також показали свої найкращі якості в процесах лудіння і оцинкування. Вони не схильні до корозії, що дозволяє уникнути втрат їх цінного матеріалу, продовжити час служби деталі та скоротити витрати на ремонтні роботи.

Зварювання

Виробництво титанових підвісок і рам здійснюється досить легко. Єдиний обмежує нюанс — заборонено використання сполук з допомогою паяння твердими та м’якими припоями. Небажано також з'єднувати частини за допомогою болтів і заклепок, так як ці місця з'єднання можуть давати збої в передачі електричного струму. Максимальний показник надійності демонструє з'єднання з використанням зварювання.

Інструменти

Одна з британських компаній, що спеціалізується на виробництві пральних машин, використовує в своєму технічному арсеналі більше шістдесяти інструментів, виготовлених з титану, для анодування алюмінієвих деталей, а також понад чотирьохсот алюмінієвих пристосувань з наконечниками з титану. Ремонтувати гальванічні підвіски досить дорого, довго і трудомістко. Використання титанових елементів виробництва дозволяє звести до мінімуму число подібних операцій з ремонту. Крім того, титан протягом тривалого терміну підтримує електропровідність на досить високому рівні.

Досвід використання

У Запоріжжі на электроаппаратном заводі, а також на заводі «Комунар» перш застосовувалися підвіски з алюмінію в процесах анодування та электрополирирования алюмінієвих деталей. Тоді термін експлуатації підвісок становив всього один місяць. Після впровадження у виробництво підвісок з титану цей час вдалося продовжити не більше ніж до року. Кількісно це можна представити у вигляді співвідношення 15 титанових підвісок замість 816 підвісок з алюмінію, які необхідно використовувати протягом одного року роботи.

Англійська фірма «Айци» розробляє нові проекти і виробляє титанові підвіски різної складності конструкції. Після тисячі циклів роботи корозія у титанового обладнання їх виробництва становить лише 0,025 від величини перерізу всієї підвіски.

Німецькі компанії «Рідел», «Бласберг» та інші інтенсивно використовують підвіски різних конструкцій в електролітах з основою з сірчаної кислоти (переважно при анодировании). Найчастіше використовуються підвіски з титану або алюмінію з титановими контактами. Однак цельнотитановые конструкції є більш успішними в застосуванні.

Титанове обладнання, що використовується для облаштування систем вентиляції, також допомагає в зниженні витрат на експлуатацію і ремонт, підвищує якість роботи, продовжує термін служби обладнання. Хоч початкові інвестиції в установку титанової вентиляційної системи в два-три рази перевищують вартість стандартної вентиляції із сталі, але титанова якісно виконує свої функції в п’ять-шість разів довше. Запорізький автомобільний завод більше одного року успішно використовує титанову вентиляційну систему.

Проблеми очищення

Коли збільшується виробнича потужність цехів, що спеціалізуються на металлопокрытиях, потрібно більшою мірою піклуватися про процес очищення викидаються стічних вод, що містять величезну кількість токсичних компонентів (кислот і їх солей), які утворюються в процесі травлення металів і їх гидроокисей від анодної очищення. У ваннах оцинкування, оміднення, кадміювання знаходиться велика кількість металевих алкалоїдів і токсичні ціаніди, концентрація яких повинна бути менше 0,1 мг/л, а вміст хрому в хромовокислых і хромових ваннах не повинна перевищувати 0,5 мг/л.

Для очищення стічних вод від шлаків і токсинів використовуються спеціальні нейтрализационные установки. Крім названих шкідливих речовин, стічні води містять також масу хімічних сполук агресивно впливають на стан самої очисної системи і системи зливу. У разі, якщо очисні станції тільки будуються або піддаються капітальному ремонту, ємності для уловлювання відпрацьованих речовин, зливні трубопроводи, насосне обладнання та запірну арматуру рекомендується виготовляти з титану. Застосування цього металу підвищує експлуатаційну витривалість і подовжує час служби всієї системи обладнання.

Подібна система ємністю 10 кубометрів, призначена для очищення стічних вод з підвищеним вмістом хрому і супутніх сполук, побудована і вже кілька років успішно функціонує на трансформаторному заводі міста Запоріжжя. При цьому за весь час роботи у ванні уловлювання і зливному трубопроводі не було помічено жодного випадку корозійного руйнування.

Висновки

Численний досвід застосування титану в гальванічних конструкціях доводить доцільність використання титанових елементів. Це стосується надійності, якості, тривалості служби та економічної вигідності використання даного матеріалу. Використання на виробництві обладнання з титану є показником прогресивності компанії, відстеження нею сучасних тенденцій і турботи про показники продуктивності, зменшення трудомісткості, скорочення важких обслуговуючих робіт для персоналу, збільшення якості покриття, економії електроліту, води, електроенергії, пара, зменшення часу циклу виробництва, підвищення довговічності обладнання, вдосконалення умов праці та зростання культури виробництва.

Купити, ціна

Компанія Evek GmbH реалізує металопрокат за оптимальною ціною. Вона формується з урахуванням ставок на LME (Londonmetal exchange) і залежить від технологічних особливостей виробництва без включення додаткових витрат. Поставляємо вироби з титану і його сплавів в широкому асортименті. Всі партії виробів мають сертифікат якості на відповідність вимогам стандартів. У нас ви можете купити оптом саму різну продукцію для масштабних виробництв. Широкий вибір, вичерпні консультації наших менеджерів, доступні ціни та своєчасність поставки визначають обличчя нашої компанії. При оптових покупках діє система знижок