Protectia anticorosiva prin acoperiri metalice

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALA SI A MEDIULUIPROIECT DE CURSAcoperirea electrolitica si chimica a pieselor auto

Tehnologii moderne de reconditionare si reciclareCadru didactic : ef lucr. dr. ing. Irina VLCIU

Student : Cimpoeru Romeo GabrielAnul I MasterBUCURESTI

2013Cuprins

Argument...................................................................................................... 31.Acoperiri metalice chimice si electrochimice41.1.Cadmierea41.2.Zincarea61.3.Cromarea dura71.4.Acoperirea cu cupru-nichel-crom81.5.Fosfatarea91.6.Oxidarea anodica(eloxarea)102. Acoperiri metalice prin metode termice132.1.Stanarea termica a pieselor din cupru si alama132.2.Zincarea termica a pieselor din cupru si alama143. Acoperiri metalice prin pulverizare15Bibliografie.................................................................................................. 16

ArgumentProtectia anticorosiva prin acoperiri metalice consta in a acoperi suprafetele metalice, pregatite in prealabil, cu un strat de protective dintr-un metal mai putin sensibil la coroziune, prin metode electrochimice, chimice, termice sau prin pulverizare.Metodele de acoperire metalica se clasifica in raport cu urmatoarele criterii:

dupa modul de depunere a stratului de protectie anticorosiva:

depunere electrochimica; depunere chimica; depunere termica. dupa modul de introducere a pieselor in contact cu materialele anticorosive:

prin imersie; prin pulverizare. Dintre procedeele electrochimice folosite pentru acoperirea pieselor din otel cele mai frecvente sunt: cadmierea, zincarea, cromarea dura, cromarea dura combinata, acoperirea cu cupru nichel s.a..

Acoperirile termice se bazeaza pe imersie in bai cu metal topit obtinandu-se straturi cu grosimea de 50 - 150 u.m. Aceste operatii sunt cunoscute sub denumirea de stanare, zincare, plumbuire.

Acoperiri metalice prin pulverizare constau in protectia prin difuzie a pieselor de acoperit, care se pun in contact direct, la temperaturi ridicate, cu vapori sau pulberile metalelor de protectie. Prin acest procedeu se pot depune straturi de protectie de zinc, aluminiu si plumb pe piese din fonta sau otel.Proiectul trateaza principalele metode de protectie prin acoperiri metalice, cu referire la domeniul de utilizare, materiale folosite, utilajul necesar si considerente tehnologice.

1. Acoperiri metalice chimice si electrochimiceDintre procedeele electrochimice folosite pentru acoperirea pieselor din otel cele mai frecvente sunt: cadmierea, zincarea, cromarea dura, cromarea dura combinata, acoperirea cu cupru nichel s.a..1.1.CadmiereaCadmierea pieselor de otel in electroliti cianurici are ca scop protejarea acestora contra actiunii factorilor climatici. Eficacitatea procedeului este mai buna daca piesele respective sunt ulterior pasivizate.

Instalatie de cadmierePentru cadmiere, se utilizeaza substantele urmatoare: oxid de cadmiu tehnic, hidroxid de sodiu tehnic, cianura de sodiu tehnica, acid azotic tehnic, sulfat de sodium tehnic anhidru, sulfat de cadmiu tehnic, sulfat de nichel ethnic, anhidrida cromica tehnica, acid sulfuric tehnic, bicromat de potasiu tehnic, si adaosuri de ulei rosu turcesc si lingvirice (radacina de lemn dulce).

Anozii- sunt formati din cadmiu pur 99%Ca utilaje se foloseste o cuva de otel captusita cu material plastic, prevazuta cu un sistem de ventilatie si incalzire si dispositive pentru suspendarea pieselor.Succesiunea operatiilor necesare pentru cadmiere:

degresarea suprafetelor; decaparea suprafetelor pieselor; introducerea pieselor in baia de cadmiere; spalarea pieselor in apa rece curgatoare; pasivarea suprafetelor; spalarea pieselor in apa rece curgatoare; uscarea suprafetelor cu aer cald; dehidrogenarea suprafetelor pieselor cadmiate. Piesele care se vor cadmia vor fi initial degresate si decapate, apoi se vor aseza pe dispozitivele de suspendare, dupa care se vor introduce in baia de cadmiere. Timpul de mentinere in baia de cadmiere se calculeaza in functie de: grosimea depunerii, densitatea metalului care se depune, curentul prin electrozi.

Spalarea in apa rece curgatoare se executa imediat dupa cadmiere. Dupa aceasta este obligatorie pasivizarea, care se face pentru marirea rezistentei fata de actiunea corosiva a factorilor climatici. Operatia se efectueaza prin imersia pieselor cadmiate timp de 3-6 s in solutie de pasivizare, la 15-30 de grade C. Dupa pasivizare, se vor spala piesele in apa curgatoare, evitand zgarierea suprafetelor pasivizate, apoi se vor usca cu aer cald.

Consideratii tehnologice:

timpul necesar depunerii stratului de cadmiu se determina cu relatia:

unde:

t- timpul de mentinere [min.];

- densitatea cadmiului [g/cm3];

d- grosimea stratului depus [mm];

K- echivalentul electrochimic [g/Ah];

- randamentul de curent [%];

D- densitatea de curent [A/dm2].

raportul intre suprafata anodica si cea catodica este 1:1 sau 3:2; pasivarea se face in timp de 3-6 sec. la temperatura de 15-300 C; dehidrogenarea se face la temperatura de 150-1800 C, timp de 1,5-2 ore. 1.2.ZincareaZincarea pieselor de otel in electroliti cianurici consta in depunerea de zinc. Eficacitatea procedeului creste prin pasivizarea ulterioara.

Instalatie de zincareSubstantele utilizate sunt: oxid de zinc tehnic; cianura de zinc; cianura de sodiu tehnica; hidroxid de sodiu tehnic; acid azotic tehnic; sulfura de sodiu tehnica; glicerina; acid sulfuric tehnic cu densitatea 1,84 g pe cm3; bicromat de potasiu si anhidrida cromica.

Anozii pentru zincarea mata, sunt confectionati din zinc de puritate 99,8%., iar pentru zincarea lucioasa din zinc de puritate 99,9%.Impuritatile maxime admise sunt: plumb 0,006% cadmiu 0,003% si fier 0,003%.Se recomanda si utilizarea anozilor de zinc cu 0,18% Mg, pt bai stationare , si 0,05%Mg, pentru bai rotative, de oarece acestia reduc eficienta anodica si limiteaza imbogatirea in zinc a electrolitilor.Piesele care urmeaza a fi zincate vor fi degresate si apoi decapate.Decaparea finala se va face prin imersie , repetata la o temperatura de 10-30 de grade C, urmata de spalare in apa rece curgatoare.

Cuvele pentru zincare sunt aceleasi ca la operatia de cadmiere.Dispozitivele cu piesele degresate si decapate se introduc in baia de zincare galvanica.Timpul de mentinere in baia de zincare pentru realizarea grosimilor recomandate se calculeaza dupa aceeasi formula folosita la cadmiere.Dupa zincare, urmeaza spalarea in apa rece curgatoare si pasivizarea.

Dupa operatia de pasivizare, se mai face o spalare in apa rece , apoi uscare cu aer cald si deshidrogenare, similar cu operatiile care se executa si la cadmiere.1.3.Cromarea duraCromarea dura a pieselor din otel este un proces de depunere electrolitica a unui strat de crom direct pe suprafata metalului, in scopul realizarii unei acoperiri rezistente la actiunea factorilor climatici si a solicitarilor mecanice.

Instalatie de cromareCa utilaje se intrebuinteaza o cuva din tabla de otel captusita cu plumb , pentru cromare , o alta cuva de otel captusita cu PVC sau plumb pentru electrolit si dispozitive din cupru pentru suspendarea pieselor in baie.

Piesele degresate si uscate se monteaza pe dispozitive astfel incat sa se asigure contactul electric , pentru evitarea ecranarilor.Dispozitivul de suspendare se executa din sarme sau bare de cupru. Portiunile care nu se cromeaza si partea din dispozitivul de suspendare care intra in baie se acopera , in prealabil , cu 2-3 straturi de lacuri detasabile vinilice sau folii izolante din polietilena.Orificiile existente pe suprafata pieselor se astupa cu dopuri de plumb sau materiale rezistente la actiunea acidului cromic. Dupa obturarea orificiilor , dopurile sunt aduse prin prelucrare la acelasi nivel cu restul suprafetei.Dupa aceasta , se face o decapare anodica.Urmeaza spalarea in apa rece curgatoare.Intervalul de timp dintre spalare si introducerea in baia de cromare nu trebuie sa depaseasca 3-4 h.Dupa cromare piesele se spala in apa rece curgatoare apoi cu apa calda , se usuca la aer , se demonteaza de pe dispozitive si se deshidrogenereaza. Apoi piesele se trec la prelucrarea mecanica.1.4.Acoperirea cu cupru-nichel-cromAcoperirea cu cupru-nichel-crom - este o metoda complexa ce se realizeaza prin depunerea electronica a 3 straturi succesive pe suprafetele metalice din otel, in scopul protejarii acestora contra actiunii factorilor climatici si in scop decorativ.

Aceasta acoperire se poate face si fara strat de cupru.Instalatia utilizata cuprinde urmatoarele componente:

cuva de otel captusita cu PVC pentru cuprare cianurica,cuprare acida si nichelare; cuva de otel captusita cu plumb pentru cromare; cuva din material ceramic pentru decaparea finala; anod din cupru electrolitic(in saci din fibre sintetice) pentru cuprare; anod din nichel electrolitic, de forma eliptica, in saci din fibre sintetice, pentru nichelare; anod insolubil din plumb cu 6-8% Sb sau 7-10%Sn; sistem de ventilatie; dispozitive de manevrare si de suspendare a pieselor. Cuprarea cianurica consta in depunerea unui strat de cupru cu porozitate redusa.Dupa cuprare,piesele se spala in apa rece curgatoare.

Nichelarea consta in depunerea unui strat de nichel peste stratul de cupru.Raportul dintre suprafata anodica si suprafata catodica este de 1:1 sau 2:1.

Cromarea se aplica la maximum 4 ore dupa nichelare, asemanator cromarii dure.Dupa cromare,piesele se spala in apa rece curgatoare si se usuca cu aer cald.1.5. FosfatareaDupa tratamentele destinate a elimina oxizii metalici de pe o suprafata, se executa o fosfatare, adica o pretratare a pieselor cu o solutie apoasa de acid fosforic, cu fosfat de zinc, de fier si de mangan. Fosfarea la cald a metalelor feroase este mai eficace si se poate executa prin imersie sau prin pulverizare.

Fosfarea la cald a metalelor feroase prin imersie - este un procedeu de pretratare a suprafetelor metalice, care mareste aderenta materialelor de vopsire la metalul de baza si creste rezistenta coroziunea a acoperirilor de protectie. Procedeul consta in formarea pe suprafata metalica a unui strat de cristale fine din fosfanti de fier, mangan sau zinc. Fosfarea, luata izolat, nu asigura protectia contra coroziunii. Se aplica la piesele din material feroase, ca otelurile aliate sau slab aliate, calite sau necalite, si la cele din fonta.Instalatia de fosfatare este constituita din urmatoarele componente: cazi din otel cu izolatie termica; sistem de incalzire a solutiei de fosfatare; sistem de ventilare; dispozitive pentru manevrarea si suspendarea pieselor. Solutiile utilizate pentru fosfatare au la baza: acid fosforic; oxid de zinc; acid azotic; bicromat de potasiu.

Consideratii tehnologice metoda se aplica pentru oteluri aliate, slab aliate, calite sau necalite. prin fosfatare, se modifica dimensiunile piesei. captuseala cazilor nu se va realiza din cupru,aluminiu sau plumb pentru a evita interactiunea cu solutiile utilizate. initial, se controleaza aciditatea baii de fosfatare. piesele mari se vor preincalzi in apa fierbinte. dupa fosfatare,piesele se spala in apa rece curgatoare si apa calda. compactizarea stratului protector se realizeaza prin imersie in solutie de bicromat de potasiu(concentratie 5-8%,temperatura de 60-800 C si mentinere timp de 5-10 min.). peliculele pieselor fosfatate pot prezenta defecte. Fosfatarea la cald prin pulverizare se realizeaza cu solutii care au la baza: acid fosforic; oxid de zinc; acid azotic; bicromat de potasiu.Instalatia utilizata cuprinde urmatoarele componente: sistem de duze pentru pulverizare, sistem de recirculare a solutiei, rezervoare de recuperare a solutiei, banda transportoare sau lant transportor, dispozitive de manevrare. Consideratii tehnologice:

metoda se aplica pentru oteluri aliate si slab aliate,fonte. grosimea peliculei este de maximum 6 m. solutia de fosfatare este diluata. dupa fosfatare, piesele se spala in apa calda si apa rece curgatoare. compactizarea se face cu solutie de bicromat de potasiu. se spala din nou in apa rece si apoi apa calda. dupa uscare, piesele se tin in atmosfera neutra o zi. Bonderizarea este tot o operatie de fosfatare.1.6. Oxidarea anodica(eloxarea)Oxidarea anodica(eloxarea) - se aplica aluminiului si aliajelor sale: este un proces de transformare electrochimica a suprafetei pieselor respective in scop protector decorative, pentru izolatia electrica sau in vederea vopsirii. Pentru oxidarea anodica, utilajul se compune dintr-o baie din table de otel captusita cu plumb, prevazuta cu manta de racire si sistem de ventilatie si dispozitive speciale din aluminiu necesare suspendarii pieselor pe barele anodice. Succesiunea operatiilor necesare pentru eloxare sunt:

degresarea pieselor in solutii de solventi organici; decaparea pieselor in solutii alcaline sau acide; spalarea pieselor urmata de uscare; introducerea pieselor in baia cu electrolit pentru eloxare; spalarea pieselor cu apa rece si uscare; lustruirea pieselor dupa eloxare; colorarea suprafetelor pieselor eloxate; compactizarea peliculei obtinuta prin eloxare; spalarea in apa rece si apa calda; uscarea pieselor.

Instalatie de eloxareSe va acorda o atentie deosebita operatiei de spalare, deoarece urmele de acid ramase pe suprafata pieselor pot duce la coroziunea suprafetelor. Piesele protejate in acest fel se pot lustrui. Pentru lustruire se foloseste o metoda chimica si alta electrochimica, apoi urmeaza spalarea in apa calda si uscarea.Cosideratii tehnologice: electrolitul are concentratia de 18-19% acid sulfuric. tensiunea de lucru este de 12-20V,densitatea de curent 1,2-1,5 A/dm2. durata de mentinere este de 15-20 min. Stratul obtinut prin eloxare are grosimea de 4-6 m. dupa operatia de spalare, se neutralizeaza cu solutie de carbonat de sodiu, timp de 3-5 sec. stratul eloxat cu grosime de 5-6m rezista la corosiune atmosferica. stratul supus si la solicitari mecanice are grosimea de 15-25m. pentru o buna izolare electrica, stratul va avea grosimea de 25m. la lustruire, solutia are la baza acid fosforic, acid sulfuric,acid azotic, acid boric si azotat de cupru. lustruirea se poate face chimic si electrochimic. la colorare se utilizeaza coloranti organici sau anorganici. compactizarea se face cu apa distilata. la compactizare,temperatura este de 95-1000 C, timp de 20-30 min. pentru compactizare se poate utiliza bicromat de potasiu si apa distilata. 2. Acoperiri metalice prin metode termice

Acoperirile termice se bazeaza pe imersie in bai cu metal topit obtinandu-se straturi cu grosimea de 50-150 u.m. Aceste operatii sunt cunoscute sub denumirea de stanare, zincare, plumbuire.

2.1.Stanarea termica a pieselor din cupru si alama Stanarea termica a pieselor din cupru si alama este un proces de acoperire cu un strat de staniu prin imersie in baia de metal topit. Depunerea se face pentru protejarea suprafetelor fata de actiunea corosiva a factorilor de mediu, imbunatatirea proprietatilor electrice de contact si asigurarea unei lipiri usoare, dupa stanare. Se aplica pentru piese conductoare de curent, piese care se lipesc ulterior pentru aparatura radio, optica, telemetrica, de vizare si observare, de reconditionare a aerului din habitaclul autovehiculelor, pentru radiatoare de apa si ulei etc. realizate in timpul de protectie TH, TA si THA pentru toate mediile de exploatare climatic.

Metoda nu se foloseste la piesele la care modificarea dimensiunilor este contraindicata din punct de vedere functional. Materialele utilizate sunt: staniu rafinat 99,7% sau pur 99,9%, aliaj de cositor pentru lipit , acid sulfuric tehnic , clorura de amoniu tehnica , clorura de sodiu tehnica , clorura de staniu cristalizata , acid oleic , seu topit , deseuri textile , moi , pensula.Piesele inainte de a fi introduse in baie, se vor degresa cu solventi organici si se vor decapa.

Pentru stanarea termica , ca utilaj se folosesc: o baie din tabal de otel , prevazuta cu sistem de incalzire si de reglare automata a temperaturii, si o instalatie de ventilatie : carlige si cosuri din cupru pentru manipularea pieselor; o baie din otel inoxidabil sau gresie pentru solutia de fondant anorganic; o baie din tabla de otel pentru fondantul organic; doua bai din tabla de otel captusite cu vindiur pentru operatiile de spalare a urmelor de fondant; o centrifuga si o instalatie de preincalzire a pieselor mari.

Tehnologia de stanare termica incepe prin tratarea cu fondant a pieselor, care se executa prin imersie in solutii de fondanti organic sau anorganici. Dupa tratarea cu fondant, piesele se scot si se lasa sa se usuce dupa ce se imerseaza in baia de metal topit. Prepararea baii de stanare se face prin topirea staniului pur, dupa care se acopera suprafata metalului topit cu un strat subtire de clorura de amoniu, in cazul tratarii preliminare a pieselor cu solutii de fondant anorganici. Inainte de introducerea in baie, piesele mari se preincalzesc la 200-220 de grade C. Temperatura de lucru in baie este de 290 grade C. Timpul de mentinere in baie depinde de dimensiunile, forma constructiva si masa pieselor si se determina experimental. Piesele introduse in baie trebuie sa fie acoperite complet de metalul topit. Dupa terminarea stanarii, suprafata pieselor trebuie sa fie complet acoperita cu un strat de staniu. Scoaterea din baie nu se face prin stratul de fondant. Indepartarea excesului de staniu se face prin scuturare, stergere sau centrifugare, cand acoperirea este inca fluida. Dupa acestea, piesele se racesc in aer sau apa curata. Racirea cu aer se face cand intereseaza aspectul final al acoperirii.

2.2.Zincarea termica a pieselor din cupru si alamaZincarea termica a pieselor din cupru si alama se executa prin imersia pieselor respective in baia de metal topit.Pentru zincarea la cald se utilizeaza urmatoarele materiale:

zinc 99,9% puritate;

acid sulfuric;

carbonat de sodiu anhidru;

acid clorhidric;

clorura de amoniu;

clorura de sodiu.

Se utilizeaza acelasi gen de instalatie de acoperire termica(asemanatoare stanarii termice).

Tehnologia de executie este asemanatoare stanarii termice.3. Acoperiri metalice prin pulverizareAcestea constau in protectia prin difuzie a pieselor de acoperit, care se pun in contact direct, la temperaturi ridicate, cu vapori sau pulberile metalelor de protectie. Prin acest procedeu se pot depune straturi de protectie de zinc, aluminiu si plumb pe piese din fonta sau otel. Operatia se face prin aducerea metalului acoperitor la temperatura de topire in jet de gaz incalzit si aplicarea sa pe suprafata piesei, prin pulverizare cu pistolul. Pentru acoperire, se folosesc sarme de zinc, aluminiu sau plumb, cu un continut ridicat de metal (99,99% Zn, 99,5% Al si 99,9% Pb) sau pulberi metalice cu aceeasi puritate. Inainte de acoperire, suprafata metalului de baza trebuie pregatita prin degresare, urmata de sablare cu nisip, cu alice sau cu alt material abraziv, pt a indeparta orice urma de tunder, rugina sau vopsea. Stratul de acoperire trebuie sa fie continuu, fara zgaraieturi sau fisuri. Trebuie sa aiba o buna aderenta la metalul de baza.

Grosimea stratului aplicat prin acoperire termica este: zinc 50m; aluminiu 120m; plumb 300m. pentru conditii grele de exploatare grosimile sunt: zinc(80m),aluminiu(200m) si plumb(500m). Acoperirea se face la maximum 2-4 ore de la pregatirea suprafetelor. Dupa acoperire se face compactizarea suprafetelor. Suprafetele acoperite cu strat de aluminiu, se impregneaza cu solutie de carbonat de sodiu,borax in apa distilata. Bibliografie

1. Gh. Fratila . Mariana Fratila .St. Samoila - Automobile , cunoastere, intretinere si reparare , Manual pentru scolile profesionale I, II si III , Editura Didactica si Pedagogica R.A Bucuresti 1998;

2. I. Sava , M.V. Popa , N. Dinescu - Tinichigiu vopsitor auto, Manual pentru scoli profesionale anii II si III , Editura Didactica Si Pedagogica R.A Bucuresti 1995;

3. Daniuela Burdusel , Mariana Tanase , Mihaiela Ionescu - Desen tehnic , Manual pentru clasa a X-a, Editura Sigma; 2001

4. Gheorghe Husein , Mihail Tudose , Desen de specialitate - Manual pentru liceele industriale clasele a IX-a , a X-a si scoli profesionale anii I is II , Editura Didactica Si Pedagogica R.A Bucuresti 1992;

5. Victor Drobota , Mihail Atanasiu , Nicolae Stere , NIcolae Manolescu , Mircea Popovici - Organe de masini si mecanisme , clasele a X-a , a XI-a si a XII-a si scoli profesionale anii I, II si III , Editura Didactica Si Pedagogica R.A Bucuresti; 1998

6. V. Margineanu , Ioan Moraru , Dumitru Teodorescu - Utilajul si tehnologia meseriei , constructii de masini , Manual pentru clasele a IX-a si a X-a licee industriale cu profil mecanic anul I scoli profesionale , Editura Didactica Si Pedagogica R.A Bucuresti; 1996

2

_1338700317.unknown