Opis działania urządzeń jonowymiennych (jonitów)

Jonity mogą mieć zastosowanie jako urządzenia do dejonizacji (demineralizacji) wody wodociągowej jak również do oczyszczania słabo stężonych ścieków galwanicznych pochodzących z odpowiednich płuczek. Dzięki zastosowaniu jonitów do oczyszczania ścieków można zaoszczędzić olbrzymie ilości wody, gdyż z powodzeniem cofa się ją do płuczek w tzw. zamkniętym systemie. Jonity zbudowane są z kolumny wypełnionej węglem aktywnym, kolumny z kationitem i kolumny z anionitem (w takiej też kolejności ścieki przechodzą przez kolumny).

Na węglu zatrzymywane są zanieczyszczenia organiczne pochodzące z kąpieli galwanicznych oraz z drobnych zanieczyszczeń mechanicznych. Procesy wymiany jonowej zachodzące na obydwu jonitach można schematycznie przedstawić następująco:

Reakcja wymiany jonowej

——

kationit (H+) + A + K+ → kationit (K+) + A + H+

anionit (OH) + A + H+ → anionit (A) + H2O

Reakcja przy regeneracji jonitów

kationit (K+) + H+ → kationit (H+) + K+

anionit (A) + OH → anionit (OH) + A

gdzie: K+ i A – kationy i aniony zawarte w ściekach, H+ i OH – grupy wodorowe i wodorotlenowe roztworów regenerujących (kwasu i zasady).

Podczas przepływu ścieków kolejno przez kolumnę z kationitem, a następnie z anionitem następuje ich demineralizacja. Okresowa regeneracja jonitów usuwa z nich zgromadzone zanieczyszczenia w postaci stosunkowo stężonych roztworów po-regeneracyjnych (eluatów)oraz przywraca jonitom ich pierwotną zdolność wymienną. Roztwory poregeneracyjne są następnie neutralizowane w neutralizatorze ścieków. Korzyści, jakie osiąga się stosując jonity są bardzo odczuwalne. Spada zużycie wody przeliczając na jednostkę powierzchni pokrytych detali. Nie trzeba rozbudowywać neutralizatora ścieków w przypadku, gdy zakład zwiększy produkcję.

Zasady postępowania z środkami trującymi w galwanizerni

Galwanizernie wykorzystujące trucizny w procesie produkcji są zobowiązane do zabezpieczenia ich przed użyciem niezgodnym z przeznaczeniem.

Pracownicy galwanizerni zatrudnieni przy przechowywaniu i stosowaniu trucizn powinni posiadać dobrą znajomość kart ich charakterystyki, zwłaszcza w zakresie zapobiegania wypadkom, udzielania pierwszej pomocy w razie zatrucia.

Galwanizernia stosująca trucizny do celów produkcyjnych obowiązana jest prowadzić ewidencję posiadanych trucizn. Ewidencja trucizn może być prowadzona w formie kartoteki, książki trucizn lub zeszytu kontroli trucizn.

Kartoteka taka, powinna być przesznurowana z ponumerowanymi kolejnymi stronami, parafowana przez PIS, powinna składać się z dwóch równoległych części (zapis przychodu i rozchodu trucizny), część dotycząca przychodu powinna zawierać rubryki:

  • kolejny numer pozycji wpisu,
  • datę przychodu,
  • ilość trucizny oraz nazwę i adres dostawcy.

Część dotycząca rozchodu powinna zawierać:

  • kolejny numer pozycji wpisu,
  • datę wydania lub zużycia,
  • ilość trucizny, nazwisko (firma) i adres nabywcy bądź cel zużycia.

Dla każdego rodzaju trucizny należny przeznaczyć oddzielną stronę w książce trucizn.

Zeszyt kontroli trucizn powinien być przesznurowany, z ponumerowanymi kolejno stronami i parafowany przez kierownika zakładu. Do zeszytu kontroli trucizn należy wpisywać kolejno wszystkie przychody i rozchody trucizn. Wpis dotyczący przychodu powinien zawierać :

  • datę przychodu,
  • nazwę trucizny, jej ilość oraz oznaczenie jednostki od której truciznę otrzymano.

Wpis dotyczący rozchodu powinien zawierać:

  • datę rozchodu,
  • nazwę trucizny, jej ilość i cel zużycia.

Książki trucizn, zeszyty kontroli trucizn, ogólne kartoteki materiałowe w części dotyczącej trucizn oraz dokumenty dotyczące przychodu i rozchodu trucizn należy przechowywać przez okres 3 lat licząc od daty dokonania ostatniego wpisu. W razie stwierdzenia niedoboru trucizny, a także w razie stwierdzenia nadwyżki, kierownik zakładu sporządza protokół, w którym wskazuje i wyjaśnia czas, okoliczności powstania niedoboru bądź nadwyżki. Odpis protokołu kierownik zakładu obowiązany jest niezwłocznie przesłać do PIS (protokołu nie wysyła się, gdy stwierdzony niedobór nie przekracza normy ubytków naturalnych obowiązującej dla danego zakładu).

Organy kontroli przestrzegania obowiązujących przepisów dotyczących trucizn mają prawo:

  • wstępu do pomieszczeń zakładu,
  • bezpłatnego pobierania prób substancji trujących
  • kontroli zezwolenia na nabywanie trucizn
  • wglądu do dokumentacji dotyczącej gospodarki substancjami trującymi, sporządzania * odpisów i notatek oraz żądania wyjaśnień w tych sprawach.

Zniszczenie lub unieszkodliwienie trucizny lub przedmiotu skażonego może być przeprowadzone przez upoważnioną osobę posiadającą odpowiednie umiejętności, a w razie braku takiej osoby w sposób ustalony każdorazowo przez Państwową Inspekcję Sanitarną.

Odpowiedzialność za niewłaściwą gospodarkę truciznami ; osoba, która :

  • bez zezwolenia lub wbrew jego warunkom produkuje, przywozi zza granicy lub stosuje w produkcji trucizny podlega karze pozbawienia wolności do 2 lat,
  • nie zabezpiecza posiadanej trucizny przed możliwością zawładnięcia nią do wykorzystania dla celów niedozwolonych,
  • skaża truciznami miejsca ich przechowywania,
  • będąc kierownikiem zakładu zatrudnia przy pracach z truciznami pracowników nie posiadających odpowiedniego przygotowania w tym zakresie podlega karze grzywny do 5 tys. zł grzywny.

Międzynarodowe normy jakości

Normy są nieodłącznym narzędziem kształtowania jakości w technologiach galwanotechniki. Nowa ustawa o normalizacji, która weszła w życie od 1 stycznia 1994 roku, wprowadziła zasadnicze zmiany w podejściu do problemów normalizacji, tak w sensie użytkowania norm, jak i prac normalizacyjnych. Zmniejszyła się rola państwa, jako systemu wprowadzania i nadzoru stosowania norm, punkt ciężkości przeniósł się na układ zamawiający – wykonawca, którzy umawiają się co do rodzaju stosowanych norm. Zlikwidowano branżowy układ ośrodków normalizacyjnych i powstały Normalizacyjne Komisje Problemowe, które prowadzą niezbędne prace normalizacyjne. Szeroko rozumiane problemy galwanotechniki wchodzą w zakres Normalizacyjnej Komisji Problemowej nr 106 ds. Korozji i Ochrony przed Korozją Materiałów Metalowych (przew. prof. dr T.Biestek, sekretariat umiejscowiony w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie). Zadaniem Komisji jest nie tylko opracowanie nowych norm, ale również dostosowanie dotychczasowego systemu do wymagań normalizacji EN/ISO, w związku z biegnącym procesem przyjmowania Polski do Wspólnoty Europejskiej. Tak przekształcone normy posiadają już międzynarodowe oznaczenia typu PN-ISO lub PN-EN-ISO.

Równoległym nurtem, od początku lat 90-tych, przedmiotem zainteresowań jednostek prowadzących technologie galwanotechniczne sa normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości, znane pod hasłem „ISO-9000”. Prace z tego zakresu koordynowane są przez Polskie Centrum Badań i Certyfikacji.

Polskie normy z obszaru galwanotechniki
—————-

Normy z zakresu galwanotechniki i dziedzin pokrewnych (np. przygotowanie powierzchni pod powłoki, natryskiwanie cieplne) można podzielić na dwie główne grupy; normy dotyczące materiałów do wytwarzania powłok (sole, roztwory, anody) oraz normy dotyczące wytwarzanych powłok oraz metod ich badań. W poniższym zestawieniu przedstawiamy normy PN i BN w kolejności ich powstawania wraz z danymi dotyczącymi stanu ich aktualizacji. Dla ważniejszych norm podane są numery odpowiednich norm ISO.

Normy, które są aktualnie w stadium opracowania zmian przez Komisję nr 106 lub PKN, oznaczono symbolem „>PN…” lub „w opr.”.

###Materiały, kąpiele

  • PN-73/H-92909 Srebro-Anody
  • PN-73/H-92910 Miedź Anody
  • PN-85/H-92912 Cynk-Anody
  • PN-70/H-92913 Kadm-Anody
  • PN-82/H-92914 Nikiel-Anody
  • PN-73/H-92915 Mosiądz-Anody
  • BN-75/6068-01 Sole dla celów galwanotechnicznych – Cyjanek miedziawy (PN…)
  • BN-66/6068-02 Sole dla celów galwanotechn. – Cyjanek potasowy galwanotechn. (PN…)
  • BN-66/6068-03 Sole dla celów galwanotechn. – Węglan sodowy galwanotechniczny
  • BN-66/6068-04 Sole dla celów galwanotechn. – Cyjanek srebra galwanotechniczny (PN…)
  • BN-75/6068-05 Sole dla celów galwanotechn. – Siarczan miedziowy (PN…)
  • BN-75/6068-06 Sole dla celów galwanotechn. – Cyjanek sodowy (PN…)
  • BN-75/6068-07 Sole dla celów galwanotechn. – Cyjanek kadmowy (PN…)
  • BN-75/6068-08 Kwas fosforowy dla celów galwanotechn.
  • BN-67/6068-09 Sole dla celów galwanotechn. – Siarczan strontowy
  • BN-67/6068-10 Sole dla celów galwanotechn. – Fluorokrzemian potasowy
  • BN-76/6068-11 Bezwodnik kwasu chromowego dla celów galwanotechn. (PN…)
  • BN-69/8527-02 Elektrolit do złocenia żelazocyjankowy
  • BN-69/8527-03 Elektrolit do trawienia (odzłacania)

###Powłoki, metody ich badań

  • PN-72/H-01015 Ochrona przed korozją – Galwanotechnika . Nazwy i określenia
  • ISO 2080/1981 Elektrolityczne osadzanie metali i procesy pokrewne – Słownictwo- Wydanie trójjęzyczne
  • ISO 2079/1981 Obróbka powierzchniowa i powłoki metalowe – Ogólna klasyfikacja terminów
  • PN-69/H-04609 Korozja metali – Terminologia
  • ISO 8044/1989 Korozja metali i stopów – Słownictwo
  • PN-78/H-04608 Badanie korozji metali – Skala odporności na korozję
  • PN-67/H-04633 Badania powłok galwanicznych – Ocena wyników badań korozyjnych
  • PN-78/H-04610 Badanie korozji metali – Ocena skorodowanych próbek metali i stopów po badaniach
  • PN-76/H-04601 Korozja metali. Badania laboratoryjne odporności w cieczach i roztworach w temperaturze pokojowej
  • PN-76/H-04602 Korozja metali. Badania laboratoryjne odporności w cieczach i roztworach w temperaturze podwyższonej
  • PN-76/H-04603 Korozja metali. Badania laboratoryjne w obojętnej mgle solnej
  • PN-76/H-04604 Korozja metali. Badania laboratoryjne w warunkach okresowo zmiennych
  • PN-87/H-04605 Ochrona przed korozją – Określenie grubości powłok metodami niszczącymi
  • PN-76/H-04606 Ark.00. Aluminium i stopy aluminium. – Metody badań własności anodowych powłok tlenkowych
    • (90-Ark.01.–, Badanie grubości
    • (90-Ark.02.–, Badanie stopnia uszczelnienia
    • (76-Ark.03.–, Badanie odporności korozyjnej
    • (76-Ark.04.–, Badanie odporności powłok barwionych na działanie światła
    • (76-Ark.05.–, Badanie odporności na ścieranie
    • (76-Ark.06.–, Badanie połysku
  • PN-79/H-04607 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki metalowe. Określanie przyczepności metodami jakościowymi
  • PN-79/H-04613 Ochrona przed korozją – Powłoki chromowe mikroporowate Cr mp – Określenie mikroporowatości
  • PN-80/H-04614 Ochrona przed korozją – Określenie mikrotwardości powłok metalowych
  • PN-84/H-04615 Korozja metali – Badanie laboratoryjne metodą tioacetamidową (metoda TAA)
  • PN-76/H-04621 Korozja metali – Badania polowe w wodach śródlądowych
  • PN-86/H-04623 Ochrona przed korozją – Pomiar grubości powłok metalowych i konwersyjnych metodami nieniszczącymi
  • PN-76/H-04624 Korozja metali – Badanie laboratoryjne przyśpieszone w kwaśnej mgle solnej
  • PN-76/H-04625 Korozja metali – Badania polowe w glebie bez wpływu prądów błądzących
  • PN-87/H-04626 Korozja metali – Badania korozji stykowej w naturalnych warunkach atmosferycznych
  • PN-88/H-04627 Korozja metali – Badanie w naturalnych warunkach środowiska morskiego
  • PN-74/H-04629 Metalowe powłoki elektrolityczne – Badanie plastyczności umownej
  • PN-66/H-04630 Badanie korozji metali – Próby laboratoryjne odporności na działanie korozji międzykrystalicznej
  • PN-63/H-04631 Badanie korozji metali – Laboratoryjne badania żaroodporności stali na powietrzu
  • PN-77/H-04634 Korozja metali – Badanie laboratoryjne w mgle solnej z dodatkiem kwasu octowego i chlorku miedziowego (metoda CASS)
  • PN-77/H-04635 Badania odporności korozyjnej powłok galwanicznych – Próba laboratoryjna powłok niklowych metodą Corrodkote
  • PN-85/H-04636 Korozja metali – Badania laboratoryjne przyśpieszone w atmosferze dwutlenku siarki z kondensacją wilgoci
  • PN-72/H-04637 Ochrona przed korozją- Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych
  • PN-72/H-04638 Ochrona przed korozją- Badania korozyjne w warunkach magazynowania
  • PN-85/H-04640 Korozja metali – Badania korozyjne laboratoryjne przyśpieszone – Wytyczne ogólne
  • PN-68/H-04650 Klasyfikacja klimatów – Rodzaje wykonania wyrobów technicznych
  • PN-71/H-04651 Ochrona przed korozją- Klasyfikacja i określenie agresywności korozyjnej środowisk
  • PN-73/H-04652 Ochrona przed korozją – Powłoki metalowe i konwersyjne. Podział i oznaczenia
  • PN-79/H-04683 Ochrona przed korozją – Natryskiwanie cieplne – Nazwy i określenia
  • PN-82/H-97005 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki cynkowe
  • PN-83/H-97006 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki niklowe, nikiel-chrom i miedź-nikiel-chrom na stali
  • PN-74/H-97007 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki ołowiane na stali
  • PN-82/H-97008 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki kadmowe
  • PN-83/H-97009 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki niklowe i niklowo-chromowe na miedzi i stopach miedzi
  • PN-81/H-97010 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki srebrne
  • PN-74/H-97011 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki cynowe na stali, miedzi i stopach miedzi
  • PN-78/H-97012 Elektrolityczne powłoki srebrne techniczne
  • PN-83/H-97013 Ochrona przed korozją – Konwersyjne powłoki chromianowe na aluminium
  • PN-81/H-97016 Ochrona przed korozją – Powłoki fosforanowe
  • PN-83/H-97017 Ochrona przed korozją – Elektrolityczne powłoki miedziowo-niklowe i miedziowo-niklowo-chromowe na stopach cynku
  • PN-82/H-97018 Ochrona przed korozją – Konwersyjne powłoki chromianowe na cynku i kadmie
  • PN-82/H-97019 Chemiczne powłoki niklowe – techniczne
  • PN-80/H-97023 Ochrona przed korozją – Anodowe powłoki tlenkowe na aluminium
  • PN-84/H-97030 Ochrona przed korozją – Powłoki elektrolityczne i konwersyjne dla wyrobów użytkowanych w warunkach klimatu tropikalnego
  • PN-74/E-04500 Osprzęt sieci elektroenergetycznych – Powłoki ochronne zanurzeniowe chromianowane
  • BN-74/1071-04 Mikroklimat kopalniany – Oznaczanie szybkości korozji i klasyfikacja agresywności korozyjnej względem stali węglowej zwykłej jakości (PN…)
  • BN-64/1076-01 Żaroodporne dyfuzyjne powłoki aluminiowe na stali, staliwie i żeliwie otrzymywane przy zastosowaniu metalizacji natryskowej – Warunki wykonania i odbioru
  • BN-89/1076-02 Ochrona przed korozją – Powłoki metalizacyjne cynkowe i aluminiowe na konstrukcjach stalowych , staliwnych i żeliwnych – Wymagania i badania > PN-H-04684
  • BN-75/1076-03 Natryskiwane powłoki metalowe, cermetalowe i ceramiczne
  • BN-83/1078-01 Ochrona przed korozją – Zanurzeniowe powłoki aluminiowe – metody badań
  • BN-70/3002-05 Powłoki galwaniczne i konwersyjne dla części maszyn przeznaczonych do pracy w zakładach włókien sztucznych.-Wymagania i badania
  • BN-86/3508-04 Tabor kolejowy- Powłoki metalowe i konwersyjne – Wymagania, badania i wytyczne doboru
  • BN-83/3602-01 Powłoki metalowe i konwersyjne na wyrobach przemysłu motoryzacyjnego – Wymagania i badania
  • BN-84/3702-02 Elektrolityczne powłoki metalowe w okrętownictwie
  • BN-80/3702-03 Powłoki cynkowe zanurzeniowe na wyrobach dla okrętownictwa
  • BN-87/3702-06 Wytyczne zabezpieczenia okrętowych połączeń konstrukcyjnych przed korozją kontaktową
  • BN-75/5220-02 Armatura przemysłowa – Ochrona przed korozją – Wymagania ogólne i ocena wykonania
  • BN-66/5903-01 Narzędzia lekarskie i weterynaryjne – Powłoki ochronne metalowe na narzędziach stalowych -Wspólne wymagania i badania techniczne
  • BN-88/8510- 05 Wyroby galanteryjne – Powłoki galwaniczne- Ogólne wymagania i badania
  • BN-62/1073-01 Powłoki galwaniczne na wyrobach galanteryjnych
  • PN-EN-ISO 582 Natryskiwanie cieplne. Określenie przyczepności metodą odrywania
  • PN-EN-ISO 8501-1 Przygotowanie powierzchni stalowych przed nakładaniem farb i podobnych produktów
  • PN-EN-ISO 22063 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne. Natryskiwanie cieplne. Cynk, aluminium i ich stopy.
  • PN-EN-ISO 2064/1991 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne – Definicje i określenia dotyczące pomiarów grubości (w opr.)
  • PN-EN-ISO 3892/1980 Powłoki konwersyjne na materiałach metalowych – Oznaczanie masy jednostkowej powłoki. Metody wagowe (w opr.)
  • PN-EN-ISO 1463/1982 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne. Pomiar grubości. Metoda mikroskopowa (w opr.)
  • PN-EN-ISO 2177/1985 Powłoki metalowe. Pomiar grubości. Metoda kulometryczna, polegająca na anodowym rozpuszczaniu (w opr.)
  • PN-EN-ISO 2178/1982 Niemagnetyczne powłoki metalowe na podłożu magnetycznym. Pomiar grubości powłoki. Metoda magnetyczna. (w opr.)
  • PN-EN-ISO 2360/1982 Nieprzewodzące powłoki na niemagnetycznym metalu podłoża. Pomiar grubości. Metoda prądów wirowych (w opr.)
  • PN-EN-ISO 2361/1982 Elektrolityczne powłoki niklowe na podłożu magnetycznym i niemagnetycznym. Pomiar grubości powłok. Metoda magnetyczna (w opr.)

###Normy serii ISO 9000 oraz ISO 14000

Są to wzmiankowane już normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości, coraz szerzej wprowadzane w kraju i praktycznie niezbędne przy planowaniu eksportu wyrobów do krajów Wspólnoty Europejskiej, USA, Japonii. Normy ISO 14000 dotyczą dodatkowo normalizacji wymagań ochrony środowiska. Poniżej przedstawiamy spis podstawowych norm z tej dziedziny, opracowanych w kraju lub przez ISO.

  • Pr PN-ISO 8402 Zarządzanie jakością i zapewnienie jakości. Terminologia
  • Pr PN-ISO 9000-1 Normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości. Wytyczne wyboru i stosowania.
  • Pr PN-ISO 9000-2 Normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości. Ogólne wytyczne stosowania ISO 9001, ISO 9002, ISO 9003 (projekt do ankiety adresowanej).
  • PN-ISO 9000-3:1994 Normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości. Wytyczne do stosowania normy ISO 9001 podczas opracowywania, dostarczania i obsługiwania oprogramowania.
  • PN-ISO 9000-4:1996 Normy dotyczące zarządzania jakością i zapewnienia jakości. Przewodnik dotyczący zarządzania programem niezawodności.
  • PN-ISO 9001:1996 Systemy jakości. Model zapewnienia jakości w projektowaniu, pracach rozwojowych, produkcji, instalowaniu, serwisie.
  • PN-ISO 9002:1996 Systemy jakości. Model zapewnienia jakości w produkcji, instalowaniu i serwisie.
  • PN-ISO 9003:1996 Systemy jakości. Model zapewnienia jakości w kontroli i badaniach końcowych.
  • PN-ISO 9004-1:1996 Zarządzanie jakością i elementy systemu jakości. Wytyczne.
  • PN-ISO 9004-2:1994 Zarządzanie jakością i elementy systemu jakości. Wytyczne dotyczące usług.
  • PN-ISO 9004-3:1996 Zarządzanie jakością i elementy systemu jakości. Wytyczne dotyczące materiałów wytwarzanych w procesach ciągłych.
  • PN-ISO 9004-4 + AC1:1996 Zarządzanie jakością i elementy systemu jakości. Wytyczne dotyczące doskonalenia jakości.

###Rozszerzenia systemu ISO 9000

  • ISO 10011-1 Internal Quality System Auditing
  • ISO 10011-2 Qualification Criteria for Quality Auditor
  • ISO 10011-3 Management of an Audit Program on Auditing
  • ISO 10012:1992 (Pt.1,2) Quality assurance requirements for measuring equipment (Wymagania zapewnienia jakości wyposażenia pomiarowego).

###Seria ISO 14000 – Normalizacja systemu ochrony środowiska

  • ISO 14001 Environmental Management Systems – Specification with Guidance for Use
  • ISO 14004 Environmental Management Systems – General Guidelines on Principles, Systems and Supporting Techniques.
  • ISO 14010 Guidelines for Environmental Auditing – General Principles.
  • ISO 14011 Guidelines for Environmental Auditing – Audit Procedures – Auditing of Environmental Management Systems.
  • ISO 14012 Guidelines for Environmental Auditing – Qualification Criteria for Environmental Auditors.
  • ISO 14020-21 Environmental Labelling (projekty)

Wieszaki galwaniczne

Detale do obróbki galwanicznej można wiązać za pomocą drutu i na prostych uchwytach umieszczać w wannie do obróbki elektrochemicznej. W zakładach przemysłowych stosuje się wieszaki pokryte bardzo odpornymi tworzywami izolacyjnymi i są specjalnie skonstruowane do pokrywania konkretnych detali.

Wieszaki galwaniczne muszą spełniać następujące wymagania:

  • zapewniać dobry kontakt od źródła prądu do detalu,
  • właściwe dobranie przekrojów,
  • zapewniać trwały kontakt
  • dobór odpowiedniego zaczepu sprężynującego w zależności od stosowanej gęstości prądu,
  • właściwa izolacja, odporna na działanie temperatury i środowisk chemicznych,
  • zapewniać równomierne pokrycie detalu przez odpowiednie rozmieszczenie
  • odpowiednia ilość przedmiotów na wieszaku,
  • ze względu na wymagania bhp wieszak wraz z przedmiotami nie powinien ważyć więcej niż 15-20 kg przy pracy ręcznej.

Dobierając konstrukcję wieszaka należy wybrać taką, która najlepiej odpowiada wszystkim wymaganiom odnośnie obciążenia prądowego, sztywności, wagi, rozmieszczenia detali, ograniczeń przestrzennych oraz łatwości konstrukcji. Należy przy brać pod uwagę również ilość części, które mają być na nim zawieszone, wielkość powierzchni widocznej, kształt wanny, przekroje prętów głównych i rozgałęzionych, ciężar uzbrojonego wieszaka, odległość między detalami a poziomem kąpieli oraz między detalami a dnem wanny.

Miejsce kontaktowe wieszaka galwanizerskiego, powinno być dostatecznie sprężyste i sztywne, aby zapobiec spadaniu detali czasie obróbki oraz zabezpieczyć niezawodny styk. Zaczep oprócz doprowadzenia prądu do detalu ma zapewnić odpowiednią powierzchnię stykową bez przegrzewań, przypaleń itp. Najczęściej spotykanymi zaczepami są takie, z których jeden jest napierający (sprężynujący), a drugi zawieszający. Na elementy wieszaków stosuje się następujące materiały: stal, stal kwasoodporna, brąz, mosiądz, aluminium i tytan. Stosowanie izolacji na wieszakach galwanizerskich zwiększa zdolność krycia, polepsza równomierne naniesienie metalu, zmniejsza straty na wynoszenie elektrolitu i znacznie przedłuża żywotność wieszaków.

Izolacja stosowana do pokrywania wieszaków powinna spełniać następujące wymagania: odporność na chemikalia, temperaturę i ścieranie, dobrą przyczepność do materiału podłoża (wieszak) i możliwość otrzymania gładkich powierzchni.

Sporządzenie kąpieli do niklowania błyszczącego

W celu przygotowania kąpieli do niklowania błyszczącego należy wykonać następujące operacje:

  • Napełnić wannę zapasową lub roboczą wyliczoną ilością wody dejonizowanej (maksymalnie do 2/3 objętości wanny roboczej) i podgrzać do temperatury 55-60°C.
  • Uruchomić dostępny rodzaj mieszania (powietrzem lub ręcznym mieszadłem wykonanym z tworzywa), nie uruchamiać filtrowania!
  • Wsypać wyliczone ilości składników; w pierwszej kolejności kwas borowy (mieszać do całkowitego rozpuszczenia), dopiero później siarczan niklu i chlorek niklu (nie ma znaczenia kolejność ich dodawania).
  • Ustawić pH kąpieli w zakresie 4,5-5 (do podnoszenia pH można użyć 5% r-ru NaOH).
  • Należy pamiętać o powolnym wlewaniu i silnym mieszaniu kąpieli w czasie dodawania wodorotlenku sodowego, ponieważ miejscowo może wytrącać się gruby i trudno rozpuszczalny osad wodorotlenku niklu.
  • Utrzymywać temperaturę w granicach 50°C ciągle mieszając.
  • Po całkowitym rozpuszczeniu się składników dodać ok.200-250 ml perhydrolu na każde 1000 litrów kąpieli (perhydrol to ok. 30% roztwór nadtlenku wodoru H2O2), kąpiel nadal mieszać i ogrzewać przez kilka godzin (4-6).
  • Po tym czasie dodać do kąpieli węgiel aktywny pylisty w ilości ok. 0,5 kg na 1000 litrów kąpieli, mieszać 4 godziny(węgla nie dodawać jeśli przygotowanie kąpieli jest prowadzone w wannie roboczej). Ze względu na trudności z odfiltrowaniem węgla pylistego można go nie wrzucać bezpośrednio do kąpieli tylko naciągnąć na wkłady filtra galwanicznego, po czym przystąpić do kilkugodzinnego filtrowania kąpieli(koniecznie przy braku wanny zapasowej).
  • Dobrze sklarowaną i oczyszczoną kąpiel przelać do wanny roboczej.
  • Obniżyć pH do około 3,8-4,2.
  • Umieścić w wannie anody, koniecznie używać dobrych worków na anody, aby szlam anodowy nie przedostawał się do kąpieli.
  • Dodać do kąpieli około 3g/l sacharynianu sodowego(sacharyna) rozpuszczonego w wodzie dejonizowanej, usunąć węgiel z filtra, założyć świeże bibuły, filtrować kąpiel.
  • Wprowadzić do kąpieli dodatki organiczne w ilości około 1/3 dawki wynikającej z prób na komórce Hulla (nie wprowadzać jednorazowo 100% dawki).
  • Umieścić w kąpieli odtłuszczoną i wytrawioną blachę falistą, przepracować początkowo kąpiel prądem o gęstości 0,25 A/dm² stopniowo obniżając do 0,1 A/dm². W czasie elektrolizy należy mieszać (napowietrzać) kąpiel. Jeśli użyte do sporządzenia sole niklu były dobrej jakości (o niskim zanieczyszczeniu metalami np. Cu,Zn,Fe,Pb), cały proces oczyszczania na blachach powinien trwać do 5-6 godzin. Z prawidłowo oczyszczonej kąpieli w komórce Hulla powinna wydzielać się błyszcząca powłoka, bez ciemnych defektów w niskich gęstościach prądowych
  • Skorygować pH, wprowadzić brakującą ilość dodatków organicznych, rozpocząć próby technologiczne.

Filtracja w galwanizerni

Filtracja stanowi szeroki zakres zagadnień związanych z rozdziałem faz ciało stałe-płyn (ciecz lub gaz). W przypadku galwanotechniki najbardziej istotne są dwie dziedziny: filtracja procesowa, związana z technologią pokryć oraz filtracja związana z obróbką ścieków. W niniejszym opracowaniu mowa będzie głównie o filtracji procesowej z uwzględnieniem procesu adsorpcji na węglu aktywnym.

Podstawy teoretyczne
—————-

Z pozoru prosty mechanizm odfiltrowywania zanieczyszczeń z cieczy często nastręcza wiele problemów, zarówno z punktu widzenia ekonomiki procesu jak i aspektów praktycznych. Dlatego poznanie mechanizmów rządzących tym procesem ułatwi zrozumienie, lepsze planowanie i optymalizację zarówno istniejących jak i przyszłych instalacji filtracyjnych. Postaramy się przy tym w sposób przystępny naświetlić i rozwiać pewne błędne pojęcia, dość powszechnie występujące. Głównym problemem w uświadomieniu sobie istoty filtracji jest to, iż wielkość zanieczyszczeń jest najczęściej tak mała, iż nie są one widoczne gołym okiem, a oddziaływania fizyczne są nieco inne niż te, do których jesteśmy przyzwyczajeni w świecie „Makro” i muszą uwzględniać zjawiska takie jak siły Van der Waalsa, ruchy Browna czy też potencjał Z. Nie chcąc wchodzić w szczegóły, możemy stwierdzić, że istnieje kilka mechanizmów zatrzymywania cząstek na materiale porowatym, współistniejących lub dominujących w danym układzie. Podstawową istotą zrozumienia zjawiska filtracji, jest uświadomienie sobie, że medium filtracyjne nie jest sitem, które przepuszcza cząstki mniejsze od pewnej wielkości d, zaś zatrzymuje wszystkie od niej większe. Jest to spowodowane zarówno rozkładem wielkości porów w medium, jak i samym mechanizmem filtracji. Jako graficzny przykład tego, że w sicie o dużych oczkach mogą zatrzymywać się stosunkowo małe cząstki może posłużyć „zarośnięta” kurzem kratka wentylacyjna, z którą czytelnik musiał się niejednokrotnie spotkać. W tym przypadku dominującym zjawiskiem pozwalającym na zatrzymanie cząstek są siły bezwładności, oddziaływanie elektrostatyczne oraz ruchy Browna.

Następnym ważnym zagadnieniem jest odpowiedź na pytanie, dlaczego należy usuwać cząsteczki, których nie widać? Filtracja, traktowana (słusznie) jako uciążliwe zło konieczne, jest niezbędna dla utrzymania wysokiej jakości wyrobu finalnego, a także do przedłużenia trwałości kąpieli (proszę sobie wyobrazić koszty ekonomiczne i środowiskowe nakładania powłok, gdyby niemożliwe było oczyszczenie kąpieli). Przede wszystkim zanieczyszczenia osiadłe na powierzchniach mają wymiar pozornie większy, o grubość powłoki. Również zanieczyszczenia, których nie widać są często wyczuwalne jako chropowatości. Istotnym czynnikiem są również zjawiska optyczne. Mimo, że powierzchnia z pozoru wydaje się gładka, nie ma ona pożądanego „błysku”. Odpowiadają za to właśnie niewidoczne gołym okiem nierówności powierzchni.

Dobierając układ filtracyjny najbardziej naturalnym zagadnieniem, który przyszły użytkownik musi określić jest pożądana efektywność filtra, zwykle określana w mikronach (lub mikrometrach 1µm=10-6 m, lub jedna tysięczna milimetra). Najczęściej użytkownik dokonując wyboru kieruje się tym, co jest napisane na opakowaniu filtra lub ulotce reklamowej. Niestety najczęściej niewiele ma to wspólnego z rzeczywistą efektywnością filtra. W czasach, kiedy nie było możliwości technicznych badania filtrów w zakresie drobnych cząstek, a dominującym typem był „sznurek” nawinięty na rdzeń, nazwę filtra (jego efektywność) przyjmowano w sposób dowolny (dzisiaj, takie filtry nazywa się nominalnymi), tzn.nazywano najdokładniejszy filtr, jaki można było według danej technologii wykonać, jako 1µm. Pozostałe efektywności nadawano w sposób bardziej lub mniej dowolny.

Może się to wydać paradoksalne, ale w gruncie rzeczy każde określenie efektywności jest w pewnych warunkach prawidłowe, tzn. można tak dobrać układ testowy oraz tak określić definicję efektywności, że prawdziwą staje się teza o założonej efektywności. Uzmysłowić to sobie możemy na następującym przykładzie. Wyobraźmy sobie hipotetyczną zawiesinę (możliwą do sporządzenia w warunkach laboratoryjnych i w istocie podobną w rozkładzie do zawiesin naturalnych, w których liczba drobnych zanieczyszczeń znacznie przekracza ilość większych) o następującym składzie:

Średnica d Liczba cząsteczek danej frakcji n Czynnik proporcjonalny do masy frakcji nd³
1µm 1000 10³
10µm 100 105
50µm 10 1,25*106
100µm 1 106

Poniżej w tabeli podany jest kumulacyjny rozkład ilościowy i masowy danych frakcji, tzn. pokazujący dla danej średnicy ile procent cząsteczek ma wymiar lub masę większą lub równą danemu wymiarowi.

Średnica d Udział liczbowy ∑n Udział masowy ∑nd³
1µm 100% 100%
10µm 9,99% 99,96%
50µm 0,99% 95,70%
100µm 0,09% 42,53%

Powyższa tabela uświadamia nam jak bardzo rozkład masowy różni się od liczbowego. Proszę zwrócić uwagę, że jedna cząsteczka 100m liczbowo stanowi tylko ułamek procenta ogólnej zawiesiny (0.09%), masowo zaś stanowi ona niemal połowę wszystkich cząstek (42.53%). Załóżmy teraz, że rzetelny producent filtrów sporządził powyższą mieszaninę, przepuścił ją przez filtr i zmierzył efekt (policzył zatrzymane cząstki):

Średnica d Liczba cząstek zatrzymanych na filtrze Liczba cząstek w filtracie
1µm 10 9990
10µm 20 80
50µm 7 3
100µm 1 0

Następnie zdefiniował efektywność filtra jako stosunek ilości (liczby lub masy) cząsteczek o danym wymiarze i większym zatrzymanych na filtrze, do ogólnej ilości (liczby lub masy) cząsteczek (o danym wymiarze i większym) przed filtrem (w pierwotnej zawiesinie). Proszę zwrócić uwagę na dwuznaczność sformułowania ilość w powyższej definicji, które może zarówno oznaczać liczbę cząstek jak i ich masę (objętość). Prześledźmy wyniki w poniższej tabeli:

Średnica d Efektywność liczbowa L Efektywność masowa M
1µm 3,42% 80,60%
10µm 25,23% 80,64%
50µm 72,73% 83,33%
100µm 100% 100%

Wynik jest nieoczekiwany. Według wydawałoby się poprawnej definicji efektywności, otrzymujemy zupełnie różne wyniki zmieniając jedynie znaczenie nie do końca zdefiniowanej wielkości ilość. Ponieważ efektywność większości filtrów nominalnych jest mierzona w powyższy sposób, tzn. masowy, widać jak daleko metoda taka może okazać się myląca (w porównaniu do intuicyjnych oczekiwań). Mierząc stężenia masowe po obu stronach filtra nie jesteśmy w stanie praktycznie nic powiedzieć o efektywności liczbowej (w wielu wypadkach najbardziej interesującej nas) zatrzymywania cząstek o danym wymiarze. W praktyce bardzo często filtry nazywane pięcio-mikronowymi, nie zatrzymują cząstek o takim wymiarze z efektywnością, jaką byśmy od nich oczekiwali po nazwie. W przypadku, gdy użytkownik jest zainteresowany filtrem, który usuwa zanieczyszczenia z efektywnością masową (np. w celu spełnienia norm) podawanie efektywności grawimetrycznej ma głęboki sens. W większości jednak przypadków filtracji procesowej w galwanotechnice ważna jest efektywność ilościowa (w sensie liczby cząstek odfiltrowanych), gdyż liczba cząstek w kąpieli decyduje o jakości, a nie ich stężenie masowe. Dlatego w celu lepszej definicji efektywności wprowadzono parametr βx, który jest zdefiniowany jako stosunek ilości cząstek o wymiarze x i większym, zatrzymanych na filtrze do ilości takich cząstek, które przez filtr przeszły. Dlatego (również z pewnym uproszczeniem) filtr określony parametrem β10=100 powinien na każde sto cząsteczek o wymiarze 10µm, którymi jest obciążony, przepuścić tylko jedną taką cząstkę. Analiza współczynników β dla różnych wymiarów cząstek powie nam więcej o jego charakterystyce. Filtry mogą mieć bądź płaską bądź stromą charakterystykę (tzw. ostre odcięcie). Związek tego parametru z efektywnością procentową jest następujący: L=(β-1)/β*100%.

Przy filtracji kąpieli galwanicznej bardzo istotny jest również cyrkulacyjny charakter filtracji. Wyobraźmy sobie, że dany filtr charakteryzuje się parametrem Przy filtracji kąpieli galwanicznej bardzo istotny jest również cyrkulacyjny charakter filtracji. Wyobraźmy sobie, że dany filtr charakteryzuje się parametrem β10=1 (co odpowiada stosunkowo niskiej efektywności L=50% w stosunku do cząstek 10µm). Jeżeli jednak w danej jednostce czasowej kąpiel przechodzi przez filtr 5-krotnie, to pozorna efektywność wynosi β10’=31 (L’=96,875%). Jest to bardzo duża zaleta układów cyrkulacyjnych. Uświadomienie tej zależności pokazuje również przewagę układów filtracji cyrkulacyjnej, w stosunku do okresowego przepompowywania kąpieli przez filtr. W praktyce w układzie istnieje równowaga dynamiczna: β10=1 (co odpowiada stosunkowo niskiej efektywności L=50% w stosunku do cząstek 10µm). Jeżeli jednak w danej jednostce czasowej kąpiel przechodzi przez filtr 5-krotnie, to pozorna efektywność wynosi β10’=31 (L’=96,875%). Jest to bardzo duża zaleta układów cyrkulacyjnych. Uświadomienie tej zależności pokazuje również przewagę układów filtracji cyrkulacyjnej, w stosunku do okresowego przepompowywania kąpieli przez filtr. W praktyce w układzie istnieje równowaga dynamiczna:

Z-W=F+P

Z – Ilość zanieczyszczeń generowana w układzie lub wprowadzana do niego

W – Ilość zanieczyszczeń wyniesiona z detalem (proporcjonalna do ilości wad, lub skaz)

F – Ilość zanieczyszczeń zatrzymana na filtrze

P – Przyrost stężenia zanieczyszczeń w kąpieli

Rozważmy dwa podstawowe przypadki powyższej zależności. Załóżmy stałą wartość parametru Z, tzn. ilość zanieczyszczeń wprowadzanych i generowanych w układzie jest stała.

  1. F=0, czyli filtracja nie występuje. Wtedy P>0 i W stale rośnie, przekraczając w pewnym momencie akceptowalny poziom (im większe W tym gorsza jakość wyrobu). Innymi słowy stężenie zanieczyszczeń w kąpieli rośnie i coraz więcej ich jest wynoszonych z kąpielą „na wyrobach”.
  2. P=0. Czyli występuje filtracja i układ pracuje w stanie ustalonym (nie ma przyrostu ilości zanieczyszczeń w kąpieli). Z=W+F Poziom jakości detalu odwrotnie proporcjonalny do wielkości W będzie zależał od jakości filtra tym lepszej im wyższa jest wartość F (filtr więcej zatrzymuje). Czyli im wyższe F tym niższe W czyli ilość wad.

Efekt powierzchni filtracyjnej.
—————-

Wielkość filtra powinna być odpowiednio dobrana. Szereg czynników powinien być wziętych pod uwagę, takich jak:

  1. Objętość kąpieli
  2. Efektywność filtra lub wymagana czystość kąpieli
  3. Obciążenie (ilość zanieczyszczeń wprowadzanych lub generowanych)
  4. Charakterystyka układu pompowego
  5. Względy logistyczne (zaopatrzenie w zapasowe wkłady)

Dobierając układ filtracyjny należy pamiętać o podstawowej zasadzie iż łatwo jest popełnić błąd i zainstalować zbyt mały filtr (bardzo kłopotliwy i kosztowny w eksploatacji) kierując się ograniczeniem środków inwestycyjnych na nowe urządzenie. Instalując zaś urządzenie z zapasem (tzw. przewymiarowany) unikamy często kłopotów eksploatacyjnych. Bardzo ważną zależnością empiryczną (mającą podstawy teoretyczne, które musimy pominąć ze względu na ograniczenie miejsca) jest:

T~Ab;

gdzie:

T jest czasem między wymianami wkładów.

A jest powierzchnią filtracyjną (ilością modułów filtracyjnych lub wielkością wkładu).

b jest parametrem zależnym od własności filtracyjnych zarówno wkładu , kąpieli, jak i zanieczyszczeń, który w praktyce przybiera wartości między 1,5 – 2,0.

Dlatego dwukrotne zwiększenie powierzchni filtracyjnej (instalacja urządzenia dwa razy większego) prowadzi do ponad dwukrotnego (w skrajnym przypadku nawet czterokrotnego) zmniejszenia częstotliwości wymian wkładów filtracyjnych. W ten sposób koszty eksploatacji znacznie maleją.

Istotnym czynnikiem w planowaniu układu filtracyjnego, jest także unifikacja. Przy mniejszych instalacjach nie ma sensu dobierać typ filtra specyficzny do każdej kąpieli. Dużo łatwiej będzie wtedy kontrolować stany magazynowe jak i unikać pomyłek przy wymianach wkładów.

Specyfiką galwanotechniki, jest to, że układ filtracyjny występuje najczęściej w postaci autonomicznego agregatu filtracyjnego, dostarczanego przez jednego dostawcę. Rzadziej galwanizernia decyduje się na własną kompletację (pompy, filtra i orurowania). Ze względu na aspekty zarówno ekonomiczne (koszt kąpieli) jak i środowiskowe (w przypadku awarii i wycieku) należy zwrócić szczególną uwagę na bezpieczeństwo rozwiązań. W ostatnim czasie szczególnie popularne stały się agregaty oparte o układ pompowy ze sprzęgłem magnetycznym. Bezpieczeństwo, trwałość, cena i uniwersalność takich rozwiązań decyduje o ich wyższości w stosunku do tradycyjnych pomp z uszczelnieniem mechanicznym. Należy również pamiętać, iż w większości przypadków agregat filtracyjny powinien posiadać możliwość zastosowania układu adsorpcji na węglu aktywnym (w postaci wkładu lub złoża). Wygodne jest gdy filtracja mechaniczna powiązana jest z procesem adsorpcji.

Wśród wielu typów wkładów filtracyjnych bardzo popularne w galwanotechnice są wkłady typu świecowego, wgłębnego (zwane niekiedy rurowymi). Obecnie nowoczesnym rozwiązaniem są wkłady wykonane z mikrowłókien polipropylenowych (metoda „melt blown”) o zgradowanej strukturze porów i absolutnym stopniu zatrzymywania.

Bezpieczne grzałki zanurzeniowe

Jakość powłoki galwanicznej w dużym stopniu zależy od temperatury kąpieli. Dlatego grzałki i systemy regulacji temperatury należą do podstawowych elementów wyposażenia galwanizerni. W dużych galwanizerniach używa się często grzałek parowych, natomiast wielu zwolenników, ze względu na swoje zalety mają grzałki elektryczne. Wybór grzałek jest zagadnieniem dość złożonym, obok trwałości i odporności chemicznej należy pamiętać o ochronie przed porażeniem, zminimalizowaniu awarii i zabezpieczeniu przed pożarem. Dobre, prawidłowo dobrane grzałki powinny w sposób bezawaryjny pracować nawet kilka lat.

1. Trwałość i cena
—————-

Ceny grzałek zależą w dużym stopniu od materiału, z jakiego wykonane są ich płaszcze ochronne. Korozyjność kąpieli galwanicznych jest bardzo zróżnicowana, dlatego przed zakupem należy dokładnie przeanalizować warunki pracy i wymagania odporności dla płaszcza.

Grzałki kwarcowe są odporne chemicznie na wszystkie kąpiele poza kwasem fluorowodorowym i fluorkowymi kąpielami do chromowania. Wobec porównywalnej ceny wypierają stopniowo grzałki szklane i porcelanowe. Płaszcz kwarcowy może ulec zniszczeniu jedynie w sposób mechaniczny nie termiczny. Gorącą grzałkę kwarcową można zanurzyć do chłodnej cieczy bez obawy pęknięcia gdyż szkło kwarcowe jest odporne na tzw. „szok termiczny” (gwałtowne zmiany temperatury do 1000°C) oraz długotrwałe przebywanie w temperaturze do 1100°C i krótkotrwałe do 1300°C. Posiada pierwszą, najwyższą kategorię kwaso- i ługoodporności, czym przewyższa wszystkie materiały mineralne.

Grzałki teflonowe są odporne na wszystkie rodzaje kąpieli, jako jedyne wytrzymują we fluorkowej w kąpieli do chromowania lub w kąpieli z kwasem fluorowodorowym. Ich wadą jest dość wysoka cena.

Grzałki ze stali szlachetnej (1.4539) nadają się szczególnie dobrze do kwasów: siarkowego, do 40°C, w pełnym zakresie stężeń (0‑98%), fosforowego (0-85%), solnego (1-2%), a także do alkalicznych kąpieli odtłuszczających z ługiem sodowym.

Grzałki tytanowe ze względu na wysoką cenę tytanu stosuje się praktycznie tylko do kąpieli szlachetnych. Są odporne na prądy błądzące, które powodują mikro rozpuszczanie stali szlachetnych i zanieczyszczanie kąpieli składnikami stopowymi np. chromem. Nie nadają się do kąpieli silnie kwaśnych.

2. Budowa
—————-

Bezpieczne grzałki zanurzeniowe to znaczy, że ich budowa zapewnia odpowiednią ochronę przed porażeniem (por. wkład grzewczy i grzałki izolatorowe!), mają odpowiednią klasę bezpieczeństwa.

Proste pionowe grzałki zanurzeniowe

Moc do 6300 W. Napięcie 220 lub 380 V, prąd zmienny 1-, 2- lub 3-fazowy. Długość płaszcza: 315-2500 mm (Ø44-54 mm). Minimalne zanurzenie: 220-1740 mm. Bryzgoszczelne.

Odmiana – grzałki do małych kąpieli

Moc: 200-1500 W. Napięcie 220 V prądu zmiennego. Długość płaszcza: 100-600 mm (Ø21-32) Minimalne zanurzenie: 90-470 mm.

Istotną zaletą grzałek może być budowa modułowa. Grzałka o takiej budowie składa się z następujących części:

  • głowica z polipropylenu (PP) (do 100°C) lub polifluorku winylidenu (PVDF) (do 135°C) z pierścieniem mocującym, zabezpieczenie bryzgoszczelne;
  • kabel zasilający zabezpieczony przed przegięciem i wyrwaniem z wtopioną wtyczką z uziemieniem;
  • wkład grzewczy z zaciskami do mocowania przewodów kabla (do płaszczy niemetalowych z nierozłączalnym mechanicznie ani elektrycznie zabezpieczeniem przed porażeniem);
  • płaszcz ochronny (obudowa), materiał: kwarc, szkło, porcelana, stale szlachetne, tytan, teflon.

Wkład grzewczy osłonięty jest płaszczem ochronnym dokręconym do głowicy pierścieniem mocującym (zabezpieczenie bryzgoszczelne). Łatwy montaż i demontaż pozwala na zmniejszenie kosztów eksploatacji np. wystarczy kupić i wymienić wkład grzewczy lub stłuczony płaszcz kwarcowy czy szklany bez potrzeby kupowania znacznie droższej, kompletnej grzałki. Uwaga: Najmniejsze grzałki są zwykle nierozbieralne.

Znane są dwa typy głowic, bez uchwytu, do mocowania grzałek w pokrywie, w pierścieniach ze specjalnej gumy i zespolone z uchwytem do mocowania na krawędzi wanny. W razie potrzeby do głowicy bez uchwytu można przykręcić demontowalny uchwyt do mocowania.

Z dwóch typów wkładów grzewczych, wkłady z rdzeniem ceramicznym zapewniają równomierne ogrzewanie całej powierzchni grzałki, w przypadku zamoczenia (np. stłuczenie płaszcza) wymagają bardzo dokładnego umycia i wysuszenia. Wkłady w metalowej rurze są wygodne do umycia i wysuszenia, ale ogrzewają powierzchnię w sposób mniej równomierny.

Płaszcz ochronny to rura zamknięta od dołu, z kołnierzem od góry. Materiał odpowiedni do przeznaczenia grzałki np.: kwarc, szkło, porcelana, stale szlachetne, tytan, teflon.

W grzałkach izolatorowych do kąpieli elektrolitycznych przewód uziemiający odizolowany jest od metalowego płaszcza grzałki specjalną konstrukcją zabezpieczającą. Oznacza to, że posiadają one całkowicie skuteczną ochronę przed porażeniem. W razie awarii, na płaszczu nie pojawia się napięcie. Grzałki te mimo metalowej obudowy, nie powodują przepływu prądu stałego przez elektrolit (nie ma różnicy potencjałów między ziemią a zerem). Na ich płaszczach nie odkładają się więc osady metaliczne. Jest to zaleta typowa dla grzałek z płaszczami kwarcowymi, szklanymi lub porcelanowymi, a jednocześnie płaszcz jest nietłukący. Seryjnie stosuje się wyłącznie płaszcze ze stali szlachetnej lub z tytanu.

Grzałki o obciążeniu powierzchni ok. 1,5 W/cm² zalecane są do kąpieli, w których na płaszczu grzałki powstają trudno rozpuszczalne osady pogarszając wymianę ciepła. Rozwiązanie to zapobiega konieczności częstego czyszczenia i przedłuża czas eksploatacji grzałek.

Patrony grzewcze, grzejniki rurowe i ożebrowane

Patrony grzewcze stosuje się do ogrzewania pieców suszarniczych, podgrzewaczy olejowych, pieców piekarniczych, kotłów warzelniczych, pieców kąpielowych, płyt prasujących, wędzarni, pieców akumulacyjnych, parników paszowych, kąpieli z olejami hartowniczymi, ołowiowymi, odtłuszczającymi, bitumicznymi itp.

Oprócz prostych patronów grzewczych stosuje się jeszcze:

  • wkręcane grzejniki z termostatem,
  • wkręcane grzejniki rurowe (rury miedziane niklowane lub tytanowe),
  • ożebrowane grzejniki rurowe.

Moc patronów grzewczych została tak konstrukcyjnie rozłożona, że mają one długą żywotność i są bardzo bezpieczne w użyciu. W typoszeregu wkładów grzewczych występuje 5 średnic: Ø32, 36, 39, 45, 57, długość: 220-2000 mm, moc: 400-12000 W.

Do podgrzewania roztworów wodnych do ok. 100°C należy stosować patrony o obciążeniu powierzchni 1,5-2,4 W/cm²; do podgrzewania tłuszczu, oleju, smoły, tri itp. patrony o obciążeniu powierzchni 1,5-2,0 W/cm².

Patrony grzewcze nadają się zarówno do zabudowy pionowej jak i poziomej.

Podstawowe części patronu grzewczego to: ceramiczny wkład grzewczy i płaszcz ochronny (obudowa), ewentualnie z bryzgoszczelnym kołpakiem ochronnym (IP65). Ceramiczne wkłady grzewcze mają bardzo wysoką wartość izolacji i bardzo dobrą odporność na zmiany temperatury. Niektóre rodzaje patronów mają wytrzymałość na przebicie do 4000 V.

Typ płaszcza ochronnego zależy od sposobu mocowania np. z kołnierzem do wspawania, z kołnierzem do przykręcania, z końcówką gwintowaną, z głowicą PP (PVDF). Materiał płaszcza: stal st 35, stal szlachetna 4571, tytan.

3. Regulacja i ograniczanie temperatury, zabezpieczenie przed grzaniem „na sucho”
—————-

Grzałki w pełni zautomatyzowane to proste pionowe grzałki wyposażone w zintegrowany system automatycznej regulacji temperatury. Elektrody czujników przymocowane na stałe do głowicy grzałki mają długość odpowiednią do minimalnej głębokości kąpieli. Obudowa regulatora temperatury połączona jest z grzałką za pomocą elastycznego kabla. Grzałki takie nie tylko zapewniają utrzymanie odpowiedniej, stałej temperatury, ale dodatkowo zabezpieczają przed przegrzaniem i grzaniem „na sucho” tym samym ograniczają niebezpieczeństwo powstania pożaru.

Moc do 4000 W. Napięcie 220 lub 380 V, prąd zmienny 1- lub 2-fazowy.

Stosowane są grzałki automatyczne, z wbudowanym układem pomiaru i regulacji temperatury, ale bez zabezpieczeń lub tylko z jednym, wybranym zabezpieczeniem.

Możliwe jest także późniejsze, dodatkowe wyposażenie prostej grzałki w nakładkę z czujnikami, mocowaną na głowicy oraz w system automatycznej regulacji temperatury ewentualnie z zabezpieczeniami, przed przegrzaniem i przed grzaniem „na sucho”.

Zintegrowany system automatycznej regulacji temperatury – „cztery w jednym”, optymalne rozwiązanie do pomiaru i regulacji temperatury oraz zabezpieczenia przed przegrzaniem i przed grzaniem „na sucho”, składa się z następujących elementów:

  • czujnik temperatury i poziomu,
  • elektroniczny, dwupunktowy regulator temperatury (0‑150°C),
  • ogranicznik temperatury (0‑165°C),
  • konduktometryczne zabezpieczenie przed grzaniem „na sucho” (30-500 kΩ),
  • zasilanie grzałki.

We wszystkich typach urządzeń, pochwy czujnika temperatury i elektrody czujnika poziomu powinny być pokryte teflonem i dopasowane do minimalnego zanurzenia. Dopóki obie elektrody są zanurzone w kąpieli, regulator włącza i wyłącza grzałkę regulując nastawioną temperaturę. Jeżeli poziom cieczy spadnie poniżej elektrody zabezpieczającej przed grzaniem „na sucho” albo temperatura cieczy przekroczy wartość nastawioną (awaria regulatora) odpowiedni bezpiecznik automatycznie wyłączy grzałkę. To samo dotyczy uszkodzenia czujników. Stany urządzenia sygnalizują świecące diody: „zielona” podłączone do sieci, „pomarańczowa” grzanie, „czerwona” przegrzanie lub grzanie „na sucho” (grzałka wyłączona). Elektroniczny regulator w wykonaniu cyfrowym wraz z ogranicznikiem temperatury i zabezpieczeniem przed grzaniem „na sucho” umieszczono w bryzgoszczelnej obudowie z tworzywa sztucznego z przezroczystą pokrywą. Dzięki temu może on być zainstalowany w pobliżu kąpieli (np. na krawędzi wanny) i służyć dodatkowo jako termometr.

Możliwe jest kupno i zainstalowanie każdego z urządzeń osobno, ale wtedy ich łączny koszt jest ok. 2 razy wyższy od systemu zintegrowanego.

Nawet najlepsze urządzenia psują się. Awaria regulatora temperatury w pozycji „grzanie” może doprowadzić do przegrzania i zniszczenia kąpieli, a nawet do uszkodzenia wanny. Jeżeli zainstalowano zabezpieczenie przed przegrzaniem, po przekroczeniu zadanej temperatury, nieco wyższej od regulowanej, grzałka zostaje automatycznie wyłączona. Ponowne uruchomienie grzałki wymaga wciśnięcia przycisku przez osobę uprawnioną.

Zdarza się, że wanna jest nieszczelna lub nie uzupełniono na czas odparowanej wody. Praca grzałki częściowo wynurzonej może doprowadzić do jej uszkodzenia, a nawet do pożaru i tym samym bardzo dużych strat. Jeżeli zainstalowano zabezpieczenie przed grzaniem „na sucho”, po obniżeniu się poziomu kąpieli poniżej dopuszczalnego, grzałka zostaje automatycznie wyłączona. Ponowne uruchomienie grzałki nastąpi automatycznie po uzupełnieniu kąpieli do odpowiedniego poziomu.

Zintegrowany system automatycznej regulacji temperatury wraz z zabezpieczeniem przed przegrzaniem i grzaniem „na sucho” może być stosowany jako komplet z jedną lub dwiema prostymi grzałkami pionowymi, w połączeniu z grzałkami innych typów np. z grzałkami kątowymi lub do małych kąpieli itp., z gniazdami do podłączenia 2-3 grzałek, a także do sterowania większą liczbą grzałek.

W przypadku gdy łączna moc grzałek jest większa niż 3,5 kW system musi być połączony z grzałkami za pośrednictwem stycznika.

Duże firmy dysponują zwykle pełną, wielobranżową obsługą techniczną. Odpowiednie służby bez większych problemów konstruują układy elektryczne, „pomiarówkę” i automatyczne sterowanie. W sytuacjach kiedy wymagana jest jednak prostota montażu i sprawne działanie przy minimalnej obsłudze, idealnym rozwiązaniem są grzałki w pełni zautomatyzowane – „dwa, trzy lub cztery w jednym”.

4. Określanie mocy grzałek – podstawy obliczeń
—————-

Moc na podgrzanie kąpieli zależy od objętości cieczy (V), różnicy temperatur (ΔT), strat ciepła (kształt wanny, izolacja, pokrywa) (fs), czasu podgrzewania (τ) i rodzaju cieczy (fm). Na podgrzanie kąpieli potrzeba więcej energii niż tylko do utrzymywania jej w stałej temperaturze (tab. 1).

Moc na podgrzanie

P [kW] = V [l] x ΔT [K] x fs / τ [h] / fm

Przykład:

200 l wody ogrzać o 42 K (od 18 do 60°C) przy stratach 30% w czasie 5 h

P = 200 l x 42 K x 1,43 / 5 h / 857 = 2,8 kW

Moc na ogrzewanie ciągłe zależy od rodzaju procesu, zwykle jednak głównie od strat ciepła, w tym także wynikających z wprowadzania zimnych detali i uzupełniania wody.

Określając moc grzałek należy pamiętać o dopuszczalnym obciążeniu powierzchni grzewczej. Im mniejsze obciążenie tym trwalsza grzałka i mniej niekorzystnych zjawisk na jej powierzchni (tab. 2).

Obciążenie powierzchni grzałki

O [W/cm²] = P [W] / L [mm] / Ø [mm] x 31,8

Przykład:

grzałka 2000 W, długość ogrzewana 450 mm, Ø rury 51 mm

O = 2000 W / 450 mm / 51 mm x 31,8 = 2,8 W/cm2

5. Akcesoria
—————-

Grzałki wszystkich typów można wyposażyć w dopasowane do minimalnego zanurzenia czujniki temperatury i poziomu, w pochwach ze stali szlachetnej, tytanu lub teflonu, analogowe (E) lub cyfrowe (EDIG) elektroniczne regulatory temperatury, ograniczniki temperatury, zabezpieczenia przed grzaniem „na sucho”.

Wartym polecenia prostym urządzeniem, które poprawia ekonomiczne wykorzystywanie grzałek, jest włącznik zegarowy. Nie pracując przez weekend, nie grzejemy kąpieli „na pusto”, ale ustawiamy początek grzania np. na poniedziałek godz. 4 rano tak aby kąpiel miała odpowiednią temperaturę o godz. 8.00.

Odrębnie zamawiane akcesoria to: uchwyty, gumowe pierścienie, głowice z PVDF zamiast z PP, kabel silikonowy (do 200°C) lub z PCW (do 60°C), klucze do zakręcania głowic, stopy dystansowe od dna lub ściany.

Tabela 1. Współczynniki stosowane do obliczeń mocy grzałek
Straty ciepła
10% 20% 30% 40% 50% 60%
Przedstawione liczby są wynikami przeprowadzonych testów, nie mogą być jednak podstawą jakichkolwiek roszczeń.
Współczynnik strat ciepła – fs 1,11 1,25 1,43 1,67 2 2,5
Współczynnik medium – fm woda (kwas/ług): 857 olej: 2149
Tabela 2. Typowe wartości obciążenia powierzchni grzałek
Rodzaj grzałki – Proces Obciążenie powierzchni [W/cm²]
Proste pionowe duże 2…3,5
Proste pionowe małe 3,5…4,0
Teflonowe 1,5
Fosforanowanie max. 1,5
Nikiel chemiczny max. 1,5
C2Cl4, C2HCl3 max. 1,5
Ogrzewanie oleju max. 1,5….2,0
Ogrzewanie powietrza (w obiegu) 2,5….3,0

Badania korozyjne

Cel prowadzenia badań korozyjnych

Badania korozyjne, zarówno powłok ochronnych jak też samych metali, polegają na poddawaniu próbek, będących przedmiotem badań, działaniu mniej lub bardziej złożonego naturalnego lub sztucznego środowiska korozyjnego, którego składniki oddziałują chemicznie, elektrochemiczne i mechanicznie na metal, względnie powłokę ochronną.

Próbki do badań stanowić mogą zarówno specjalnie przygotowane do tego celu płytki, blaszki, jak też półwyroby albo gotowe wyroby, pokryte lub nie pokryte powłokami ochronnymi.

Postęp reakcji powodujących korozję i zakończenie badań określane są ustalonymi dla każdego rodzaju badań specyficznymi kryteriami. Stosowane kryteria mogą się opierać na prostej obserwacji wzrokowej, względnie na pomiarze zmian własności tworzywa lub powłoki.

Badania odporności korozyjnej powłok galwanicznych mogą mieć na celu:

  • uzyskanie danych o zachowaniu się danej powłoki ochronnej na metalu i określenie jej odporności w czasie dla ściśle określonego środowiska korozyjnego,
  • porównanie odporności korozyjnej dwóch lub więcej powłok w określonych warunkach korozyjnych (próba porównawcza),
  • określenie środowisk korozyjnych odpowiednich dla zastosowania danej powłoki,
  • określenie szybkości korodowania i w wyniku tego najbardziej ekonomicznej grubości powłoki dla konkretnych zastosowań,
  • ustalenie zależności między wynikami badań korozyjnych, prowadzonych w warunkach laboratoryjnych (próby przyspieszone) i w naturalnych warunkach atmosferycznych lub użytkowania (próby długotrwałe),
  • zbadanie czy dana powłoka odpowiada przewidzianym dla niej warunkom odbioru (próba kontrolno-odbiorcza),
  • kontrolę przebiegu procesu technologicznego.

Klasyfikacja metod badań korozyjnych

Stosowane metody badań korozyjnych próbek i wyrobów pokrytych powłokami galwanicznymi dzielą się na cztery zasadnicze grupy:

  • badania przyspieszone – laboratoryjne, polegające na odtworzeniu w sposób sztuczny warunków występujących w praktycznym użytkowaniu próbek, lub wyrobów pokrytych powłokami, względnie badania w typowanych mediach korozyjnych prowadzone dla celów porównawczych,
  • badania korozji atmosferycznej – badania długotrwałe, prowadzone w naturalnych atmosferach korozyjnych,
  • badania w warunkach użytkowania,
  • badania w warunkach magazynowania.

Wytyczne ogólne dotyczące prowadzenia badań korozyjnych

Wytyczne ogólne dotyczące prowadzenia badań korozyjnych obejmują:

  • sposób przygotowywania próbek do badań:

    • rozmiary próbek, liczba próbek tego samego rodzaju, stosowanie próbek porównawczych (kontrolnych), sposób oznakowania próbek, stan powierzchni próbek,
  • sposób umieszczania próbek w czasie trwania badań:

    • równomierne zetknięcie powierzchni ze środowiskiem korozyjnym, w którym prowadzone są badania, odizolowanie próbek od siebie i od innych części metalowych, jak najmniejsza powierzchnia zetknięcia próbek z uchwytem lub wieszakiem, wybór materiałów na uchwyty nie wywierającego wpływu korozyjnego na badane metale lub powłoki,
  • sposób prowadzenia systematycznej kontroli czynników wywierających wpływ na wyniki badań:

    • temperatury, wilgotności, rodzajów i stężenia zanieczyszczeń atmosfery substancjami agresywnymi, pH roztworu, opadów atmosferycznych, intensywności rozpylania mgły itp. Rodzaje czynników korozyjnych zależą od rodzaju badań.
  • sposób prowadzenia obserwacji w czasie prób i po ich zakończeniu:

    • obserwację badanych wyrobów, względnie próbek prowadzi się zarówno w czasie badań w ustalonych odstępach czasu, jak też po ich zakończeniu, do opisu zmian korozyjnych celowe jest stosowanie odpowiednich skrótów.

Rodzaj stosowanych metod i kryteriów oceny zmian korozyjnych:

  • Metody stosowane do oceny zmian korozyjnych:

    • oględziny makro i mikroskopowe połączone z opisem stanu powierzchni próbek, metody wagowe, obliczanie szybkości procesu korozyjnego (również na podstawie pomiarów elektrochemicznych).
  • Najczęściej stosowane kryteria oceny zmian korozyjnych (dot. przykładowo):

    • czas (w godzinach, dniach lub latach) do ukazania się pierwszych, np. pięciu, punktów korozji metalu podłoża o określonej średnicy lub głębokości, lub b) procentowy stopień skorodowania powierzchni lub liczba punktów lub plam korozji na określonej powierzchni próbki, po upływie ustalonego czasu badań (np. 30 dni).
    • Przy ocenie zmian korozyjnych na próbkach pokrytych powłokami należy wyraźnie rozróżnić: korozję metalu powłoki oraz korozję metalu podłoża.
    • Różnice w odporności korozyjnej powłok różnego rodzaju można ustalić m.in. przez określenie różnicy czasu, jaki upływa do pojawienia się pierwszych śladów korozji lub wielkość skorodowanej powierzchni po upływie określonego czasu.

Podział metod badań przyspieszonych – laboratoryjnych

Ogólny podział przyspieszonych laboratoryjnych metod badań korozyjnych jest następujący:

  • badania klimatyczne,
  • badania w kontrolowanych atmosferach,
  • badania w mgłach roztworów,
  • badania polegające na zanurzaniu,
  • badania metodą Corrodkote,
  • badania elektrochemiczne,
  • badania korozyjne połączone z oddziaływaniem czynników mechanicznych.

Badania klimatyczne

Jedynymi agresywnymi czynnikami korozyjnymi w badaniach klimatycznych są zmiany temperatury i wilgotności i spowodowana nimi kondensacja pary wodnej na powierzchni badanych próbek, oraz tlen pochodzący z otaczającej atmosfery (powietrza).

Badania klimatyczne w czystej wilgotnej atmosferze mogą być prowadzone:

  • przy stałej temperaturze i wilgotności,
  • przy okresowo zmiennej temperaturze i wilgotności.

Badania w kontrolowanych atmosferach

Badania w kontrolowanych atmosferach polegają na poddawaniu badanych próbek działaniu atmosfery zanieczyszczonej dodatkowo substancjami chemicznymi, przyspieszającymi procesy korozyjne. Badania te są prowadzone przy zwiększonej i stałej wilgotności oraz w podwyższonej temperaturze. Najczęściej stosowane są badania w komorze, do której wprowadzany jest dwutlenek siarki, którego stężenie wynosi 0,5% objętościowych, wilgotność względna co najmniej 95% a temperatury 37-50°C, Cykl próby składa się z 5 godzin przetrzymywania próbek w podanych warunkach oraz 19 godzin schnięcia na wolnym powietrzu, w temperaturze otoczenia.

Badania w mgłach roztworów

Badania w mgle solnej polegają na umieszczeniu badanych próbek w komorze (zwanej komorą solną), w której jest rozpylany roztwór soli (najczęściej chlorku sodowego z ewentualnymi dodatkami innych składników lub bez). Dokładne warunki prowadzenia badań: skład roztworu, temperatura i wilgotność w komorze, szybkość zbierania mgły, stężenie poszczególnych składników, pH rozpylanej solanki. Warunki te są znormalizowane.

Rozróżnia się trzy rodzaje znormalizowanych badań w mgłach roztworów:

  • w obojętnej mgle solnej,
  • w kwaśnej mgle solnej, oraz
  • metoda CASS.

Badania polegające na zanurzeniu w cieczach

Badania te są stosowane w wielu odmianach:

  • badania prowadzone w temperaturze otoczenia, podwyższonej lub w cieczach wrzących,
  • badania przy zanurzeniu ciągłym lub okresowym,
  • badania przy zanurzeniu całkowitym lub częściowym,
  • badania, w których stosowana ciecz może się znajdować w stosunku do badanych próbek w stanie spoczynku lub w stanie ruchu,
  • badania, w których próbki znajdują się względem stosowanej cieczy w stanie ruchu.

Do najczęściej stosowanych cieczy należą roztwory soli albo kwasów.

Badania metodą CORRODKOTE

Badania te znajdują szczególne zastosowanie do badań zewnętrznych części samochodowych, a szczególnie tych które są pokryte powłokami ochronno-dekoracyjnymi nikiel-chrom i miedź-nikiel-chrom. Badania te polegają na nakładaniu na badaną powierzchnię pasty, mającej za zadanie odtworzenie składników kurzu i błota ulicznego.

W skład pasty wchodzi kaolin oraz trzy związki nieorganiczne, których obecność stwierdza się najczęściej w błocie ulicznym. Pastę tą, po dokładnym wymieszaniu, nakłada się równomiernie na badaną powierzchnię, z pomocą pędzla i pozostawia do wyschnięcia na okres 1 h.

Następnie badane próbki umieszcza się na 20 h w komorze, w której temperatura wynosi 37-39 °C, a wilgotność względna 90-95%. W czasie przebywania w komorze na badanych powierzchniach nie może występować kondensacja wilgoci

Badania elektrochemiczne

Badania elektrochemiczne – polaryzacja potencjostatyczna i potencjodynamiczna, oporność polaryzacji, impedancja i admitancja – umożliwiają określenie szybkości korozji w odpowiednio dobranych roztworach elektrolitów.

Badania korozji w połączeniu z oddziaływaniem czynników mechanicznych

Do tej grupy badań należą próby prowadzone w różnych środowiskach korozyjnych z jednoczesnym oddziaływaniem np. naprężeń, działania ścierającego, obciążeń stałych i zmiennych itp.

Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych

Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych polegają na poddawaniu badanych próbek działaniu czynników atmosferycznych, z ewentualnym występowaniem (stałych lub okresowych) zanieczyszczeń atmosfery, w warunkach terenowych (polowych) i prowadzeniu okresowej obserwacji lub stosowaniu innych kryteriów oceny. W przypadku powłok galwanicznych najczęściej stosowana jest wzrokowa ocena zmian korozyjnych.

W zależności od celu badań rozróżnia się następujące rodzaje ekspozycji próbek: – na otwartej przestrzeni (pod gołym niebem) – bezpośrednie działania wszystkich czynników atmosferycznych i zanieczyszczeń atmosfery,

  • pod zadaszeniem lub wiatą, zapewniającymi całkowitą lub częściową osłonę przed działaniem promieniowania słonecznego lub opadów atmosferycznych,
  • w pomieszczeniach, w których badane próbki poddawane są tylko wtórnemu działaniu czynników atmosferycznych (budki żaluzjowe).

W czasie badań do ekspozycji i umocowania próbek stosuje się stojaki, na których umieszcza się badane próbki bezpośrednio lub w ramach umożliwiających stosowanie większej liczby próbek.

Badania w warunkach użytkowania (eksploatacyjne)

Badania korozyjne w warunkach użytkowania są badaniami długotrwałymi, to jest takimi, których czas trwania odpowiada rzeczywistym warunkom eksploatacyjnym. Badania te mogą być prowadzone na całej aparaturze lub urządzeniach, ich częściach lub na specjalnie przygotowanych próbkach wykonanych z badanego metalu lub pokrytych badaną powłoką ochronną.

Badania te polegają na dokonywaniu okresowych obserwacji wzrokowych stanu powierzchni części urządzeń, aparatury lub próbek. Obserwacje te powinny być wykonywane w pewnych, ustalonych uprzednio okresach czasu, lub jednorazowo po upływie określonego czasu.

Badania korozyjne w warunkach magazynowania,cel prowadzenia badań korozyjnych

Badania korozyjne, zarówno powłok ochronnych jak też samych metali, polegają na poddawaniu próbek, będących przedmiotem badań, działaniu mniej lub bardziej złożonego naturalnego lub sztucznego środowiska korozyjnego, którego składniki oddziałują chemicznie, elektrochemiczne i mechanicznie na metal, względnie powłokę ochronną.

Próbki do badań stanowić mogą zarówno specjalnie przygotowane do tego celu płytki, blaszki, jak też półwyroby albo gotowe wyroby, pokryte lub nie pokryte powłokami ochronnymi.

Postęp reakcji powodujących korozję i zakończenie badań określane są ustalonymi dla każdego rodzaju badań specyficznymi kryteriami. Stosowane kryteria mogą się opierać na prostej obserwacji wzrokowej, względnie na pomiarze zmian własności tworzywa lub powłoki.

Badania odporności korozyjnej powłok galwanicznych mogą mieć na celu:

  • uzyskanie danych o zachowaniu się danej powłoki ochronnej na metalu i określenie jej odporności w czasie dla ściśle określonego środowiska korozyjnego,
  • porównanie odporności korozyjnej dwóch lub więcej powłok w określonych warunkach korozyjnych (próba porównawcza),
  • określenie środowisk korozyjnych odpowiednich dla zastosowania danej powłoki,
  • określenie szybkości korodowania i w wyniku tego najbardziej ekonomicznej grubości powłoki dla konkretnych zastosowań,
  • ustalenie zależności między wynikami badań korozyjnych, prowadzonych w warunkach laboratoryjnych (próby przyspieszone) i w naturalnych warunkach atmosferycznych lub użytkowania (próby długotrwałe),
  • zbadanie czy dana powłoka odpowiada przewidzianym dla niej warunkom odbioru (próba kontrolno-odbiorcza),
  • kontrolę przebiegu procesu technologicznego.

Klasyfikacja metod badań korozyjnych

Stosowane metody badań korozyjnych próbek i wyrobów pokrytych powłokami galwanicznymi dzielą się na cztery zasadnicze grupy:

  • badania przyspieszone – laboratoryjne, polegające na odtworzeniu w sposób sztuczny warunków występujących w praktycznym użytkowaniu próbek, lub wyrobów pokrytych powłokami, względnie badania w typowanych mediach korozyjnych prowadzone dla celów porównawczych,
  • badania korozji atmosferycznej – badania długotrwałe, prowadzone w naturalnych atmosferach korozyjnych,
  • badania w warunkach użytkowania,
  • badania w warunkach magazynowania.

Wytyczne ogólne dotyczące prowadzenia badań korozyjnych

Wytyczne ogólne dotyczące prowadzenia badań korozyjnych obejmują:

  • sposób przygotowywania próbek do badań:

    • rozmiary próbek, liczba próbek tego samego rodzaju, stosowanie próbek porównawczych (kontrolnych), sposób oznakowania próbek, stan powierzchni próbek,
  • sposób umieszczania próbek w czasie trwania badań:

    • równomierne zetknięcie powierzchni ze środowiskiem korozyjnym, w którym prowadzone są badania, odizolowanie próbek od siebie i od innych części metalowych, jak najmniejsza powierzchnia zetknięcia próbek z uchwytem lub wieszakiem, wybór materiałów na uchwyty nie wywierającego wpływu korozyjnego na badane metale lub powłoki,
  • sposób prowadzenia systematycznej kontroli czynników wywierających wpływ na wyniki badań:

    • temperatury, wilgotności, rodzajów i stężenia zanieczyszczeń atmosfery substancjami agresywnymi, pH roztworu, opadów atmosferycznych, intensywności rozpylania mgły itp. Rodzaje czynników korozyjnych zależą od rodzaju badań.
  • sposób prowadzenia obserwacji w czasie prób i po ich zakończeniu:

    • obserwację badanych wyrobów, względnie próbek prowadzi się zarówno w czasie badań w ustalonych odstępach czasu, jak też po ich zakończeniu, do opisu zmian korozyjnych celowe jest stosowanie odpowiednich skrótów.

Rodzaj stosowanych metod i kryteriów oceny zmian korozyjnych

  • Metody stosowane do oceny zmian korozyjnych:

    • oględziny makro i mikroskopowe połączone z opisem stanu powierzchni próbek, metody wagowe, obliczanie szybkości procesu korozyjnego (również na podstawie pomiarów elektrochemicznych).
  • Najczęściej stosowane kryteria oceny zmian korozyjnych (dot. przykładowo):

    • czas (w godzinach, dniach lub latach) do ukazania się pierwszych, np. pięciu, punktów korozji metalu podłoża o określonej średnicy lub głębokości, lub b) procentowy stopień skorodowania powierzchni lub liczba punktów lub plam korozji na określonej powierzchni próbki, po upływie ustalonego czasu badań (np. 30 dni).
    • Przy ocenie zmian korozyjnych na próbkach pokrytych powłokami należy wyraźnie rozróżnić: korozję metalu powłoki oraz korozję metalu podłoża.
    • Różnice w odporności korozyjnej powłok różnego rodzaju można ustalić m.in. przez określenie różnicy czasu, jaki upływa do pojawienia się pierwszych śladów korozji lub wielkość skorodowanej powierzchni po upływie określonego czasu.

Podział metod badań przyspieszonych – laboratoryjnych

Ogólny podział przyspieszonych laboratoryjnych metod badań korozyjnych jest następujący:

  • badania klimatyczne,
  • badania w kontrolowanych atmosferach,
  • badania w mgłach roztworów,
  • badania polegające na zanurzaniu,
  • badania metodą Corrodkote,
  • badania elektrochemiczne,
  • badania korozyjne połączone z oddziaływaniem czynników mechanicznych.

Badania klimatyczne

Jedynymi agresywnymi czynnikami korozyjnymi w badaniach klimatycznych są zmiany temperatury i wilgotności i spowodowana nimi kondensacja pary wodnej na powierzchni badanych próbek, oraz tlen pochodzący z otaczającej atmosfery (powietrza).

Badania klimatyczne w czystej wilgotnej atmosferze mogą być prowadzone:

  • przy stałej temperaturze i wilgotności,
  • przy okresowo zmiennej temperaturze i wilgotności.

Badania w kontrolowanych atmosferach

Badania w kontrolowanych atmosferach polegają na poddawaniu badanych próbek działaniu atmosfery zanieczyszczonej dodatkowo substancjami chemicznymi, przyspieszającymi procesy korozyjne. Badania te są prowadzone przy zwiększonej i stałej wilgotności oraz w podwyższonej temperaturze. Najczęściej stosowane są badania w komorze, do której wprowadzany jest dwutlenek siarki, którego stężenie wynosi 0,5% objętościowych, wilgotność względna co najmniej 95% a temperatury 37-50°C, Cykl próby składa się z 5 godzin przetrzymywania próbek w podanych warunkach oraz 19 godzin schnięcia na wolnym powietrzu, w temperaturze otoczenia.

Badania w mgłach roztworów

Badania w mgle solnej polegają na umieszczeniu badanych próbek w komorze (zwanej komorą solną), w której jest rozpylany roztwór soli (najczęściej chlorku sodowego z ewentualnymi dodatkami innych składników lub bez). Dokładne warunki prowadzenia badań: skład roztworu, temperatura i wilgotność w komorze, szybkość zbierania mgły, stężenie poszczególnych składników, pH rozpylanej solanki. Warunki te są znormalizowane.

Rozróżnia się trzy rodzaje znormalizowanych badań w mgłach roztworów:

  • w obojętnej mgle solnej,
  • w kwaśnej mgle solnej, oraz
  • metoda CASS.

Badania polegające na zanurzeniu w cieczach

Badania te są stosowane w wielu odmianach:

  • badania prowadzone w temperaturze otoczenia, podwyższonej lub w cieczach wrzących,
  • badania przy zanurzeniu ciągłym lub okresowym,
  • badania przy zanurzeniu całkowitym lub częściowym,
  • badania, w których stosowana ciecz może się znajdować w stosunku do badanych próbek w stanie spoczynku lub w stanie ruchu,
  • badania, w których próbki znajdują się względem stosowanej cieczy w stanie ruchu.

Do najczęściej stosowanych cieczy należą roztwory soli albo kwasów.

Badania metodą CORRODKOTE

Badania te znajdują szczególne zastosowanie do badań zewnętrznych części samochodowych, a szczególnie tych które są pokryte powłokami ochronno-dekoracyjnymi nikiel-chrom i miedź-nikiel-chrom. Badania te polegają na nakładaniu na badaną powierzchnię pasty, mającej za zadanie odtworzenie składników kurzu i błota ulicznego.

W skład pasty wchodzi kaolin oraz trzy związki nieorganiczne, których obecność stwierdza się najczęściej w błocie ulicznym. Pastę tą, po dokładnym wymieszaniu, nakłada się równomiernie na badaną powierzchnię, z pomocą pędzla i pozostawia do wyschnięcia na okres 1 h.

Następnie badane próbki umieszcza się na 20 h w komorze, w której temperatura wynosi 37-39 °C, a wilgotność względna 90-95%. W czasie przebywania w komorze na badanych powierzchniach nie może występować kondensacja wilgoci

Badania elektrochemiczne

Badania elektrochemiczne – polaryzacja potencjostatyczna i potencjodynamiczna, oporność polaryzacji, impedancja i admitancja – umożliwiają określenie szybkości korozji w odpowiednio dobranych roztworach elektrolitów.

Badania korozji w połączeniu z oddziaływaniem czynników mechanicznych

Do tej grupy badań należą próby prowadzone w różnych środowiskach korozyjnych z jednoczesnym oddziaływaniem np. naprężeń, działania ścierającego, obciążeń stałych i zmiennych itp.

Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych

Badania korozyjne w naturalnych warunkach atmosferycznych polegają na poddawaniu badanych próbek działaniu czynników atmosferycznych, z ewentualnym występowaniem (stałych lub okresowych) zanieczyszczeń atmosfery, w warunkach terenowych (polowych) i prowadzeniu okresowej obserwacji lub stosowaniu innych kryteriów oceny. W przypadku powłok galwanicznych najczęściej stosowana jest wzrokowa ocena zmian korozyjnych.

W zależności od celu badań rozróżnia się następujące rodzaje ekspozycji próbek: – na otwartej przestrzeni (pod gołym niebem) – bezpośrednie działania wszystkich czynników atmosferycznych i zanieczyszczeń atmosfery,

  • pod zadaszeniem lub wiatą, zapewniającymi całkowitą lub częściową osłonę przed działaniem promieniowania słonecznego lub opadów atmosferycznych,
  • w pomieszczeniach, w których badane próbki poddawane są tylko wtórnemu działaniu czynników atmosferycznych (budki żaluzjowe).

W czasie badań do ekspozycji i umocowania próbek stosuje się stojaki, na których umieszcza się badane próbki bezpośrednio lub w ramach umożliwiających stosowanie większej liczby próbek.

Badania w warunkach użytkowania (eksploatacyjne)

Badania korozyjne w warunkach użytkowania są badaniami długotrwałymi, to jest takimi, których czas trwania odpowiada rzeczywistym warunkom eksploatacyjnym. Badania te mogą być prowadzone na całej aparaturze lub urządzeniach, ich częściach lub na specjalnie przygotowanych próbkach wykonanych z badanego metalu lub pokrytych badaną powłoką ochronną.

Badania te polegają na dokonywaniu okresowych obserwacji wzrokowych stanu powierzchni części urządzeń, aparatury lub próbek. Obserwacje te powinny być wykonywane w pewnych, ustalonych uprzednio okresach czasu, lub jednorazowo po upływie określonego czasu.

Badania korozyjne w warunkach magazynowania

Badania w warunkach magazynowania są pod wieloma względami zbliżone do badań w warunkach użytkowania. Badania te mogą być prowadzone zarówno w czasie składowania w dłuższym okresie czasu, jak też w warunkach magazynowania międzyoperacyjnego.

Badania te mogą być prowadzone zarówno na próbkach lub wyrobach bez dodatkowych zabezpieczeń, jak też przy zastosowaniu środków ochrony czasowej (opakowania, smary) w celu ustalenia ich właściwości ochronnych.

Badania w warunkach magazynowania są pod wieloma względami zbliżone do badań w warunkach użytkowania. Badania te mogą być prowadzone zarówno w czasie składowania w dłuższym okresie czasu, jak też w warunkach magazynowania międzyoperacyjnego.

Badania te mogą być prowadzone zarówno na próbkach lub wyrobach bez dodatkowych zabezpieczeń, jak też przy zastosowaniu środków ochrony czasowej (opakowania, smary) w celu ustalenia ich właściwości ochronnych.

Anody w galwanizerni

W kąpielach galwanicznych anody muszą przewodzić prąd i nie powodować zmian w składzie elektrolitu. Anody mogą być rozpuszczalne, nierozpuszczalne lub stanowić ich kombinację.

Niezależnie jednak od rodzaju anod są one przedłużeniem dodatniego bieguna prądu elektrycznego w przestrzeni roboczej kąpieli, aby zapewnić rozdział prądu poprzez elektrolit do obrabianych przedmiotów. Ujemny biegun prądu elektrycznego w postaci obrabianych przedmiotów jest zanurzony w elektrolicie jako katoda, tak aby można było zamknąć obwód prądu elektrycznego poprzez kąpiel do anod.

Anody rozpuszczalne, zgodnie z ich przeznaczeniem, powinny odpowiadać następującym warunkom:

  • anody rozpuszczalne powinny się rozpuszczać w danym elektrolicie z szybkością dostosowaną do składu kąpieli roboczej
  • nie powinny tworzyć w elektrolicie zanieczyszczeń, które zakłócają jego pracę i po­garszają efekt pokrywania
  • wymiary geometryczne anod powinny zapewnić prawidłowy rozdział prądu w elektrolicie

Anody rozpuszczalne można podzielić na kilka gatunków w zależności od sposobu ich produkcji oraz stosowalności:

  • lane
  • walcowane
  • elektrolityczne
  • przeciągane
  • kulkowe

Anody nierozpuszczalne stosuje się w następujących przypadkach:

  • wydajność anod rozpuszczalnych jest zbyt duża w stosunku do wydajności katodowej (na przykład podczas chromowania)
  • rozpuszczalność anod jest zbyt mała
  • koszt anod jest zbyt duży dla prowadzenia procesu w sposób ekonomiczny
  • rozpuszczalność anod zakłóca utrzymanie stałego wymiaru anod, na przykład pod­czas pokrywania wewnętrznych powierzchni rur
  • nie zależy na nałożeniu powłoki, ale na przepływie prądu (na przykład przy odtłusz­czaniu i trawieniu elektrolitycznym, zdejmowaniu powłok galwanicznych)

Anody nierozpuszczalne wykonuje się zwykle z ołowiu z dodatkiem antymonu lub czasem srebra, wtedy gdy mają one pracować w kąpielach kwaśnych, oraz ze stali węglo­wej, wtedy gdy mają pracować w kąpielach alkalicznych. Anody stalowe należy jednak uprzednio poniklować w celu zabezpieczenia przed korozją.
Anody przed zawieszeniem ich na prętach elektrodowych urządzenia galwanicznego należy odpowiednio ukształtować celem otrzymania stosownych kształtów geometrycz­nych.

Grubość anod rozpuszczalnych waha się w granicach od kilku do kilkunastu mili­metrowi Natomiast długość i szerokość anody musi być dobrana do warunków lokalnych, tzn. do wymiarów roboczych konkretnych urządzeń (wanien).
Przyjmuje się, że dolna krawędź anody nie powinna być umieszczona głębiej niż 10 do 15 cm nad dnem wanny, natomiast górna krawędź anody powinna wystawać na 10 cm nad poziom kąpieli roboczej.

Wprowadzenie do przemysłu kąpieli dających pokrycia błyszczące doprowadziło do zaostrzenia wymagań stawianych anodom. Nie mogą one tworzyć w kąpieli zanieczysz­czeń mechanicznych. Czystość kąpieli roboczych zwiększają bardzo często stosowane worki anodowe wykonane albo z tkaniny bawełnianej, albo z tworzyw sztucznych.

Ostatnio wprowadzono do przemysłu nowoczesne procesy galwaniczne, przy których wymagane są bardzo duże powierzchnie czynne anod. Zwiększenie czynnej powierzchni anod osiągnięto w ten sposób, że zrezygnowano z konwencjonalnego ich kształtu, tnąc materiał anody na kawałki umieszczając je w odpowiednich koszach anodowych. Kosze te są wykonane z cienkiej stosunkowo blachy tytanowej; zawiesza się je na pręcie anodowym urządzenia. Kosz anodowy pozwala wykorzystać całkowicie materiał anody, co w poważny sposób ułatwia gospodarkę tego rodzaju materiałami.

Zawieszenie anody na pręcie elektrodowym urządzenia powinno zapewnić dobry styk elektryczny bez nagrzewania miejsca styku, łatwe i bezpieczne zawieszenie oraz zdjęcie anody lub kosza anodowego z pręta anodowego.

Często spotykane połączenia nitowe konwencjonalnych anod płytowych powinny być wykonane z materiału anody. Nitowanie haka anodowego do anody innym materiałem może spowodować zanieczyszczenie kąpieli roboczej materiałem pochodzącym z nitów. Ponadto nitowanie takie powinno być wykonane bardzo starannie, gdyż połączenie to znajduje się zawsze w agresywnej atmosferze oparów kąpieli roboczej.

O ile w urządzeniach stacjonarnych nie ma specjalnych kłopotów z utrzymaniem właściwego stosunku między czynną powierzchnią anod i powierzchnią katod, to w urzą­dzeniach kielichowych jest to dosyć trudne. Z tego względu anody dla urządzeń kielicho­wych powinny być specjalnie formowane, tak aby uzyskać podczas formowania możliwie największą powierzchnię czynną anody. Za granicą spotyka się często tego typu anody w przemyśle i w handlu, natomiast nie ma tych anod w kraju. Anody takie ułatwi­łyby pracę w wielu galwanizerniach przy niklowaniu, cynkowaniu, kadmowaniu i miedzio­waniu.

Podczas obróbki detali o skomplikowanych kształtach istnieje czasem konieczność stosowania anod dodatkowych, które ułatwiają nałożenie pokrycia w trudno dostępnych miejscach powierzchni przedmiotu. Anody takie w postaci prętów lub płaskowników należy wykonywać tylko z tego samego materiału, co anody główne. Wielkość i kształt takich anod trzeba dobierać indywidualnie do kształtu danego przed­miotu.

Anody do chromowania
—————-

W procesie chromowania stosuje się niemal wyłącznie anody nierozpuszczalne. Przyczyną tego jest dziesięciokrotnie większa rozpuszczalność chromu w stosunku do ilości osadzonego metalu. Poza tym na anodzie chromowej w warunkach procesu nie zachodzi dostateczne utlenienie chro­mu do Cr6+, w wyniku czego stężenie jonów Cr3+ wzrastałoby zbyt szybko.

Najczęściej więc stosuje się anody z czystego ołowiu lub z ołowiu z do­datkiem antymonu.

Czysty ołów jest szczególnie odpowiedni do sporządzania anod o bar­dzo skomplikowanych kształtach.

Anody ołowiowe wymagają bardzo częstego i regularnego oczyszczania przez zanurzanie w odpowiednich roztworach i szczotkowania.

Odporność anod ołowiowych na chemiczne działanie kwasu chromowego wzrasta ze wzrostem zawartości antymonu. Zawartość antymonu może się wahać w granicach od 0,5 do 20%. Przy ciągłej pracy kąpieli wystarcza dodatek 0,5—1% Sb, a do chromowania w elektrolitach specjalnych, zawie­rających fluorki, zawartość antymonu może wynosić 13—20°/o. Najczęściej stosuje się anody, zawierające 5—7% antymonu.

Dla zapewnienia właściwych anodowych gęstości prądu stosunek po­wierzchni anod do powierzchni chromowanego przedmiotu powinien wy­nosić od 1 :1 do 1 :3. Kształty anod mogą być różne, jednakże najczęściej wystarcza stoso­wanie anod płaskich. Ogólnie biorąc zaleca się używanie dużej ilości wą­skich anod zamiast jednej płaskiej blachy, gdyż zapewnia to równomierny rozkład prądu. Grubość anod musi być dostosowana do katodowych gęstości prądu, gdyż anody zbyt cienkie łatwo się grzeją.

Anody żelazne stosuje się przy chromowaniu technicznym, przede wszystkim wówczas, gdy wymagana jest większa wytrzymałość i sztywność. Użycie tego rodzaju anod pro­wadzi jednakże do nagromadzenia się żelaza i chromu trójwartościowego w kąpieli.

Anody do cynkowania
—————-

Najlepszym materiałem na anody do cynkowania jest cynk elektroli­tyczny, w praktyce jednak stosuje się cynk o mniejszej czystości, przy czym dla uzyskania równomiernego rozpuszczania pożądane są odlewy o równomiernym ziarnie względnie blachy walcowane.

Właściwy skład elektrod dobiorą się w zależności od stosowanej technologii i wymagań stawia­nych nakładanym powłokom cynkowym. Szczególnie niepożądane jest zanieczyszczenie cyną, miedzią, arsenem lub antymonem.

Stosunkowo najmniej szkodliwym zanieczyszczeniem anod cynkowych jest żelazo, które przechodzi do roztworu i nie wywiera istotnego wpływu przebieg procesu. Szkodliwy wpływ zanieczyszczeń metalicznych przejawia się również rozpuszczalności anod.

W elektrolitach siarczanowych na powierzchni cynku mogą osadzać się zasadowe sole miedzi, ołowiu lub kadmu, które przeszły do roztworu z anod, a które tworząc zwartą warstwę utrudniają rozpuszczanie się anod.

W elektrolitach cyjankowych istnieje tendencja do nadmiernego rozpuszczania się anod. Jeśli anody rozpuszczają się zbyt szybko, można stosować pomocnicze anody stalowe lub lepiej niklowe.

Ze względu na to, że anody cynkowe są mało odporne na chemiczne działanie elektrolitów należy je wyjmować z kąpieli przy przerwach pracy.

Anody do cynowania
—————-

Do cynowania zarówno w kąpielach kwaśnych jak i alkalicznych stosuje się na ogół rozpuszczalne anody cynowe wykonane z bardzo czystej cyny.

Przy dobieraniu anod cynowych należy zwrócić uwagę na przeznacze­nie przedmiotów cynowanych. Nie wolno stosować anod cynowych, o więk­szej zawartości ołowiu do procesów pokrywania naczyń przeznaczonych do środków spożywczych.

W zależności od rodzaju kąpieli anody cynowe dają w roztworach jony dwu- i czterowartościowe. W kąpielach kwaśnych do roztworu przechodzą jony Sn2+, a w alkalicznych – jony Sn4+.

Otrzymywanie w kąpielach cyjanowych wyłącznie jonów Sn4+ i zapo­bieganie powstawaniu jonów Sn2+ osiąga się przez dobór optymalnych gęstości prądu. Przy dużych gęstościach prądu powstają jony Sn4+, a przy małych – jony Sn2+. Rodzaj powstających na anodzie jonów wpływa na jej wygląd. Przy większych gęstościach prądu i wytwarzaniu jonów Sn4+ po­wstaje na anodzie żółto-zielona warstwa, nieobecna przy powstawaniu jo­nów Sn2+. Powstawanie na anodzie białego nalotu dowodzi zbyt dużego stężenia wodorotlenku potasowego.

Stosowanie zbyt dużych gęstości prądu powoduje wytwarzanie na ano­dzie cynowej powłoki brązowej lub czarnej, a w następstwie tego obniżenie wydajności anodowej, a nawet całkowite przerwanie przepływu prądu. Nalot taki jest trudno rozpuszczalny i daje się rozpuszczać tylko w mocnych kwasach mineralnych. Anody cynowe w elektrolitach kwaśnych powinny mieć ładną jasną i błyszczącą powierzchnię. Przy zbyt dużych gęstościach prądu powierzchnia anod pokrywa się cienką warstwą czarnego nalotu, dającą się zmywać w strumieniu wody.

Umiarkowane wydzielanie się gazów na anodzie jest dodatkowym wskaźnikiem dobrej jej pracy. Zbyt energiczne „gazowanie” anod, połą­czone z ich czernieniem dowodzi, że przez nie płynie prąd o zbyt dużej gęstości.

W procesie cynowania stosuje się czasem anody nierozpuszczalne, niklowe lub stalowe – grubo niklowane (40 – 50 μm). W tym przypadku należy jednak pamiętać, że w elektrolicie maleje stężenie jonów cyny, a wzrasta stężenie jonów wodorotlenowych.

Anody do miedziowania
—————-

Do procesów miedziowania stosuje się prawie wyłącznie rozpuszczalne anody miedziane. Anody produkowane są z czystej miedzi i zależnie od sposobu wytwarzania, mogą być elektrolityczne, elektrolitycznie walcowane lub kute oraz odlewane. Jakość pracy anod zależy w dużej mierze od ich składu chemicznego oraz od sposobu wytwarzania, który m. in. wpływa na wielkość ziarna. Ziarno powinno być bardzo drobne. Na pracę anod miedzianych wpływają ujemnie zanieczyszczenia cyną, niklem i oło­wiem.

Jednym z częstych objawów złej pracy anod jest ich szlamowanie. Powstawanie szlamów anodowych nie tylko przyspiesza zużycie anod lecz także wywołuje chropowatość powłok.

Podkreślić należy, że jakość pracy anod miedzianych zależy także od rodzaju kąpieli, w których one pracują. Ogólnie biorąc anody odlewane lepiej pracują w elektrolitach cyjankowych niż kwaśnych, natomiast anody elektrolityczne, szczególnie poddane odpowiedniej obróbce termicznej oraz anody walcowane nadają się zarówno do kąpieli cyjankowych jak i kwaś­nych.

Dobra praca anod miedzianych w dużym stopniu zależy od całkowitego sunięcia gazów oraz tlenu znajdującego się tam w postaci tlenku miedzi. Dodatkiem wpływającym bardzo korzystnie na odtlenianie miedzi jest fosfor dodawany w małych ilościach.

W celu uniknięcia zanieczyszczenia kąpieli nawet małymi ilościami szlamów, na anody miedziane zakłada się worki z sztucznego tworzywa o odpowiedniej odporności.

Anody do niklowania
—————-

Do osadzania powłok niklowych stosuje się rozpuszczalne anody niklowe. Od jakości anod w dużej mierze zależy dobra praca kąpieli. Dobre anody niklowe powinny posiadać dużą wydajność anodowego roztwarzania i nie tworzyć szlamu. Najwyższej czystości nikiel jest pasywny, a co za tym idzie — trudno rozpuszczalny. W związku z tym do anod niklowychdodaje się nieznaczne ilości domieszek.

Najlepiej pracujące anody zawierają ok. 99 % czystego niklu i 1 % tlen­ku niklu lub węgla.

W galwanotechnice stosuje się na ogół anody elektrolityczne, lane, walcowane lub kute. Obecnie najczęściej, szczególnie do procesów szybkosprawnego niklowania, stosuje się anody lane i walcowane lub kute – depolaryzowane.

W różnych krajach dopuszczalna ilość zanieczyszczeń w anodach niklo­wych jest nieco różna.

Anody depolaryzowane, których proces wytwarzania jest bardzo skom­plikowany, zawierają ok. 0,10 % tlenu w postaci tlenku niklawego oraz nieco węgla tworzącego połączenie nikiel-węgiel.

Na pracę anod niklowych a przede wszystkim na równomierność ich rozpuszczania duży wpływ ma sposób ich konserwowania. Bardzo dobre rezultaty otrzymuje się w przypadku zanurzania anod niklowych na kilka godzin (najlepiej w dni wolne od pracy) w roztworze zawierającym 10 – 13 % kwasu siarkowego i około 7 % kwasu solnego. W ten sposób konserwowane anody mają gładką i dobrze rozpuszczalną powierzchnię.

Anody do srebrzenia
—————-

Jako materiał na anody przy osadzaniu srebra stosuje się na ogół czyste srebro (99,95 — 99,99 %). Anody powinny być wykonane z blachy srebrnej. Najczęściej zawartość 99,95 % Ag jest wystarczająca i wyższa czystość nie jest wymagana. Pozostałe 0,05 % zanieczyszczeń stanowią Pb, Fe, Mn, Se, S, Sb. Zanieczyszczenia te mogą powodować powstawanie na powierzchni anod trudno rozpuszczalnego osadu, który rozpuszcza się w elektrolitach przy małych gęstościach prądu anodowego lub w czasie przerw w pracy (9). Należy jednak zaznaczyć; że przyczyną czernienia anod może być również nieodpowiedni skład elektrolitu. Niekiedy fakt ten przypisuje się działaniu zawartych w kąpieli siarczków rodanków, tiosiarczanów, siarczynów.

W cyjankowych elektrolitach do srebrzenia wydajności osadzania i roz­puszczania się srebra są zbliżone, dzięki czemu uzyskuje się dobrą stałość stężenia srebra, w kąpieli.

W kąpielach o bardzo dużych stężeniach cyjanków, anody rozpuszczają się chemicznie bez udziału prądu. Wydajność anodowa przekracza wówczas 100 % i stężenie srebra w kąpieli może wzrastać.

Przy stosowaniu zbyt dużych w stosunku do stężenia KCN anodowych gęstości prądu anody pasywują się, pokrywając się warstewką cyjanku srebrowego, który stopniowo polimeryzuje. Warstewka ta rozpuszcza się po przerwaniu przepływu prądu. W elektrolitach do srebrzenia tylko wyjątkowo stosuje się anody nierozpuszczalne, np. ze stali niskowęglowej, ze stali nierdzewnej, platyny lub węgla. Wybór materiału anody nierozpuszczalnej zależy zwykle od celu jej zastosowania. Przy wydzielaniu srebra wyłącznie w celu odzysku srebra z kąpieli stosuje się jako anody blachy stalowe. Również w kąpielach do srebrzenia wstępnego, gdzie w wyniku niskich wydajności katodowych stężenie srebra w przypadku użycia anod srebrnych wzrastałoby szybko, również stosuje się anody stalowe względnie mieszane: stalowe i srebrne.

Przy srebrzeniu z użyciem anod nierozpuszczalnych konieczne jest stałe uzupełnianie srebra w kąpieli przez wprowadzenie odpowiednich soli srebrowych.

Anody do złocenia
—————-

W procesach elektrolitycznych złocenia stosuje się zarówno rozpuszczalne z czystego złota, jak i anody nierozpuszczalne.

Anody rozpuszczalne sporządza się z walcowanego złota możliwie najwyższej czystości.. Jako szkodliwe zanieczyszczenia anod mogą występować: Pb, Ag, Bi i As.

Anody rozpuszczalne stosuje się w kąpielach kwaśnych i cyjankowych. Jako anody nierozpuszczalne stosuje się: grafit, stal nierdzewną lub platynę. Przy użyciu anod nierozpuszczalnych stosunek powierzchni elektrod powinien wynosić 1:1.

W poszczególnych przypadkach, w celu zachowania stałego stężenia złota, stosowane bywają równocześnie anody rozpuszczalne i nierozpuszczalne. Utrzymanie stałości stężenia złota w kąpieli jedynie przez właściwe prowadzenie procesu anodowego w obecności rozpuszczalnych anod złotych, jest rzeczą trudną. W związku z tym częściej poleca się stosowanie anod nierozpuszczalnych i systematyczne uzupełnianie kąpieli solami złota.