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.

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.