Metallbeschichtung: Prozesse, Anwendungen und Zukunftsaussichten

Beim Galvanisieren handelt es sich um einen Prozess, bei dem nach dem Prinzip der Elektrolyse eine dünne Schicht aus anderen Metallen oder Legierungen auf bestimmte Metalloberflächen aufgebracht wird. Das Prinzip besteht darin, dass das vergoldete Werkstück als Kathode, das galvanisierte Metall als Anode (manchmal wird das in der Galvanisierungslösung unlösliche Metall als Anode verwendet) und die Galvanisierungsflüssigkeit die galvanisierte Metallverbindung ist und Leitsalze, Additive etc. Wenn die Pole an die Stromversorgung (Gleichstrom) angeschlossen werden, wandern die Metallionen in der Galvanisierungslösung zur Kathode, wo die Elektronen erhalten werden, die reduziert und auf der Kathodenoberfläche abgeschieden werden, um die Beschichtung zu bilden.

Die Metallbeschichtung hat eine lange Entwicklungsgeschichte. Die früheste veröffentlichte Literatur zur Galvanisierung ist das von Professor Brugnatelli 1805 in Italien vorgeschlagene Versilberungsverfahren, und später schlug er das Vergoldungsverfahren vor. Im Jahr 1840 meldete Elkington, England, das erste Patent für mit Zyanid plattiertes Silber an und nutzte es in der industriellen Produktion, was den Beginn der Galvanisierungsindustrie markierte. Im selben Jahr erhielt Jaeobi das erste Patent für die Galvanisierung von Kupfer aus einer sauren Lösung.

In den 1840er Jahren begannen galvanische Legierungen auf den Markt zu kommen, beispielsweise Kupfer-Zink-Legierungen (Messing) und Edelmetalllegierungen. In den 1850er Jahren wurden nach und nach Techniken wie das Galvanisieren von Nickel, Kupfer, Zinn und Zink entwickelt. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts erkannte man die Verwendung von Säuresulfatverzinkung auf der Oberfläche von Stahlbändern, Proctor schlug die Zyanid-Elektroverzinkung vor, Fink (C.G. Tinte) und Eldridge (C.H.Eldridge) schlugen die industrielle Methode der Verchromung vor, und die Elektroplattierung entwickelte sich nach und nach zu einem vollständigen elektrochemischen Techniksystem.

Die darauffolgenden beiden Weltkriege und die wachsende Luftfahrtindustrie förderten die Weiterentwicklung und Verbesserung der Elektrotauchlackierung, die Entwicklung kommerzieller Technologien wie das Galvanisieren von Hartchrom und das Galvanisieren von Kupferlegierungen, und die Galvanisierungsausrüstung wurde vom manuellen Betrieb zum modernen vollautomatischen Fließbandbetrieb weiterentwickelt.

Da die Legierungsbeschichtung eine bessere Leistung als die Einzelmetallbeschichtung aufweist, wurde sie vom ursprünglichen Zweck der Erzielung einer dekorativen Legierungsbeschichtung zur Untersuchung dekorativer, schützender und funktioneller Legierungsbeschichtungen entwickelt. Galvanisierung Nach mehr als 200 Jahren Anwendung und Entwicklung entstehen immer wieder neue Galvanisierungsmaterialien und Methoden der Galvanisierungsprozesstechnik, und das Anwendungsfeld erweitert sich weiter. Das Beschichtungsmaterial kann Metall, Legierung, Halbleiter usw. sein, und das Matrixmaterial wird auch von Metall bis hin zu Keramik- und Polymermaterialien erweitert.

Vorbehandlungsphase

Die Oberflächenreinigung ist ein wichtiger Schritt bei der Vorbehandlung von Metallbeschichtungen. Zu den gängigen Methoden gehören die chemische Reinigung, die mechanische Reinigung und die Ultraschallreinigung. Bei der chemischen Reinigung werden Öl und Verunreinigungen mithilfe spezieller chemischer Mittel von Oberflächen entfernt. Mechanische Reinigung mit Hilfe von Schleifen, Sandstrahlen und anderen Methoden, um die Oberfläche von Oxidschicht und Schmutz zu entfernen; Die Ultraschallreinigung nutzt hochfrequente akustische Vibrationen, um den Reinigungseffekt zu verstärken. Der Zweck dieser Reinigungsmethoden besteht darin, eine saubere Oberfläche für nachfolgende Beschichtungsprozesse bereitzustellen und so die Haftung und Gleichmäßigkeit der Beschichtung sicherzustellen.

Beizen wird hauptsächlich zum Entfernen von Oxiden und Rost von Metalloberflächen eingesetzt. Die übliche Beizlösung umfasst Schwefelsäure, Salzsäure usw. Durch den Beizprozess kann die Metalloberfläche aktiviert und die Bindungskraft zwischen Beschichtung und Untergrund verbessert werden.

Die Vorbehandlung zur Galvanisierung umfasst auch Aktivierung, Passivierung und andere Schritte. Die Aktivierungsbehandlung kann die Aktivität der Metalloberfläche erhöhen und den Galvanisierungsprozess reibungsloser gestalten. Durch die Passivierungsbehandlung wird ein Schutzfilm auf der Metalloberfläche gebildet, um die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung zu verbessern.

Galvanikstufe

Im Galvanikprozess ist die Anpassung von Parametern wie Strom und Temperatur sehr wichtig. Die Stromdichte beeinflusst direkt die Abscheidungsgeschwindigkeit und Qualität der Beschichtung. Eine niedrige Stromdichte führt zu einer langsamen Abscheidungsrate und einer groben Kristallisation der Beschichtung. Allerdings kann eine zu hohe Stromdichte dazu führen, dass die Beschichtung verbrennt und die Oberfläche rau wird. Daher ist es notwendig, entsprechend der Zusammensetzung des Bades und den Anforderungen der Beschichtung die geeignete Stromdichte auszuwählen.

Auch die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf den Galvanisierungseffekt. Eine Erhöhung der Temperatur kann die Ionendiffusionsrate beschleunigen und die Gleichmäßigkeit und Dichte der Beschichtung verbessern. Die hohe Temperatur kann jedoch zur Zersetzung der Badzusammensetzung führen und die Qualität der Beschichtung beeinträchtigen.

Die Vorbereitung der Beschichtungslösung ist der Schlüssel zur Sicherstellung der Beschichtungsqualität. Unterschiedliche Beschichtungsmaterialien erfordern unterschiedliche Badformulierungen, und bei der Zubereitung sollten Anteil und Konzentration der verschiedenen Komponenten streng kontrolliert werden. Gleichzeitig sollten Faktoren wie der pH-Wert und die Leitfähigkeit des Bades berücksichtigt werden, um die Stabilität des Bades zu gewährleisten und gute Galvanikergebnisse zu erzielen.

Nachbearbeitungsphase

Reinigung ist der erste Schritt der Nachbehandlung, der die restliche Beschichtungslösung und Verunreinigungen auf der Oberfläche der Beschichtung entfernen und Verfärbungen und Korrosion der Beschichtung verhindern kann.

Polieren kann die Oberflächenebenheit und den Glanz der Beschichtung verbessern und ihr Aussehen schöner machen.

Trocknen Hilft, Feuchtigkeit von der Oberfläche der Beschichtung zu entfernen und verhindert so Wasserflecken und Rost.

Die Versiegelungsbehandlung Bildet einen dichten Schutzfilm auf der Oberfläche der Beschichtung, verbessert die Korrosions- und Verschleißfestigkeit der Beschichtung weiter und verlängert die Lebensdauer der Beschichtung. Diese Nachbehandlungsmethoden arbeiten zusammen, um die Qualität und Leistung der Beschichtung sicherzustellen.

Vorteile

Die Metallbeschichtung hat viele wesentliche Vorteile. Erstens, Galvanisieren kann die Korrosionsbeständigkeit von Metallen erheblich verbessern. Durch die Bildung einer Schutzschicht auf der Metalloberfläche wird der Kontakt zwischen dem Metall und Sauerstoff, Wasser und anderen korrosiven Substanzen in der Außenumgebung wirksam blockiert, wodurch die Lebensdauer des Metalls erheblich verlängert wird. Beispielsweise wurde die Korrosionsbeständigkeit verzinkter Stahlprodukte in rauen Umgebungen erheblich verbessert.

Zweitens, Durch Galvanisieren kann die Härte des Metalls deutlich erhöht werden. Einige beschichtete Metalle wie Chrom und Nickel weisen eine hohe Härte auf, was die Verschleißfestigkeit des Metalls nach dem Plattieren auf der Metalloberfläche verbessern und es in der Reibungs- und Verschleißumgebung haltbarer machen kann.

Darüber hinaus, Durch Galvanisieren kann auch die elektrische Leitfähigkeit des Metalls verbessert werden. Beispielsweise können Vergoldung, Versilberung und andere Prozesse eine gut leitende Schicht auf der Metalloberfläche bilden, den Widerstand verringern und die Stromleitungseffizienz verbessern, was bei der Herstellung elektronischer Geräte und Schaltkreise von großer Bedeutung ist.

Darüber hinaus, Galvanisieren kann auch das Aussehen des Metalls verbessern, Dadurch wird es glatter, heller und dekorativer, um unterschiedlichen ästhetischen Anforderungen gerecht zu werden.

Nachteile

Allerdings weist die Metallbeschichtung auch einige nicht zu ignorierende Mängel auf. Erstens, Der Galvanisierungsprozess führt zu einer erheblichen Umweltverschmutzung. Galvanikabwässer enthalten in der Regel eine große Anzahl an Schwermetallionen wie Chrom, Nickel, Cadmium usw. sowie verschiedene Säure-Basen-Stoffe und organische Schadstoffe. Wenn das Abwasser ohne ordnungsgemäße Behandlung direkt eingeleitet wird, führt es zu einer ernsthaften Verschmutzung des Bodens und der Wasserquelle und gefährdet die Umwelt und die menschliche Gesundheit.

Zweitens, Eine unsachgemäße Behandlung beim Galvanisieren kann kontraproduktiv wirken. Beispielsweise können Wasserstoffversprödungsprobleme dazu führen, dass die Beschichtung und das Grundmetall spröde werden und sich ihre mechanischen Eigenschaften verschlechtern. Wenn die Nachbehandlungsschritte im Galvanisierungsprozess nicht perfekt sind, kann es zu Defekten in der Beschichtung kommen, die deren Leistung und Lebensdauer beeinträchtigen.

Darüber hinaus, Galvanisieren muss viel Energie und Ressourcen verbrauchen, und der Prozess ist relativ komplex und die Kosten sind hoch. Gleichzeitig mangelt es einigen kleinen Unternehmen möglicherweise an wirksamer Ausrüstung und Technologie zur Schadstoffbekämpfung, und es ist schwierig, die Anforderungen des Umweltschutzes zu erfüllen.

Bereich der Schutzdekoration

Im Bereich der Schutzdekoration hat die Metallbeschichtung ein breites Anwendungsspektrum. Sanitärarmaturen werden in der Regel mit einer Kupfer-/Nickel-/Chrombeschichtung behandelt, die ihnen nicht nur ein helles Aussehen verleiht, sondern auch bestimmte Schutzeigenschaften bietet, um Rost und Abnutzung auf der Wasserhahnoberfläche zu verhindern. Künstlicher Schmuck ist ebenfalls ein häufiger Anwendungsfall, wie z. B. das Galvanisieren von Gold-, Gold-, Silber- und anderen Metallimitationen oder die Verwendung eines Aluminiumeloxierungsprozesses, so dass er eine ähnliche Farbe und Textur wie Edelmetalle aufweist, um den Schönheitsbedürfnissen der Menschen gerecht zu werden und Dekoration. Darüber hinaus werden Beschläge, die täglich häufig in Kontakt kommen, wie z. B. Türklinken, häufig galvanisiert, um Schönheit und Haltbarkeit zu verbessern.

Bereich Korrosionsschutz

Im Bereich des Korrosionsschutzes spielt die Metallisierung eine wichtige Rolle. Verzinktes Blech ist ein gängiges Korrosionsschutzmaterial. Das Aufbringen einer Zinkschicht auf die Eisenplatte kann die Korrosionsbeständigkeit der Eisenplatte erheblich verbessern und wird häufig in der Bau-, Automobil- und anderen Industriezweigen verwendet. Auch die Verchromung ist eine gängige Korrosionsschutzbeschichtung und wurde in der Vergangenheit häufig bei Felgen alter Fahrräder eingesetzt. Darüber hinaus können Prozesse wie das stromlose Vernickeln und Eloxieren die Korrosionsbeständigkeit von Metallen wirksam verbessern, Metallprodukte in rauen Umgebungen wie Industrie und Außenbereich zuverlässig schützen und deren Lebensdauer verlängern.

Verbesserte Leistungsbereiche

Im Hinblick auf die Leistungsverbesserung schneidet die Metallbeschichtung gut ab. Wir wissen, dass Kunststoffe ursprünglich nicht leitend sind, aber unter bestimmten Anforderungen wird durch ein spezielles Verfahren, wie z. B. Silber- oder Kupferbeschichtung, eine Schicht aus leitendem Metall auf die Oberfläche von Kunststoffen plattiert, wodurch Kunststoffe leitende Eigenschaften erhalten können, z zur Verwendung in elektronischen Geräten, integrierten Schaltkreisen und anderen Bereichen. Diese Beschichtungsmethode verleiht dem Material neue Eigenschaften und erweitert sein Einsatzspektrum.

Bereiche mit besonderen Leistungsanforderungen

Für besondere Leistungsanforderungen ist auch eine Metallisierung möglich. B. die Oberfläche einiger mechanischer Teile, kann eine Schicht aus verschleißfesten Materialien plattiert werden, beispielsweise eine Schicht aus Wolframkarbid oder eine diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung (DLC), um den Verschleiß erheblich zu verbessern Widerstandsfähigkeit der Teile, Reduzierung von Verschleiß und Schäden und Verlängerung der Lebensdauer. Im Falle der Selbstschmierung kann eine Schicht aus Graphit-Nanokomposit-Beschichtung auf die Oberfläche des Materials aufgebracht werden, um den Reibungskoeffizienten zu verringern, einen Selbstschmierungseffekt zu erzielen und die Betriebseffizienz und Stabilität der Ausrüstung zu verbessern.

Marktaussichten

Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Automobilindustrie wird die Nachfrage nach Metallbeschichtungen weiter steigen. Automobil Außen- und Innenkomponenten wie Stoßfänger, Räder, Armaturenbretter usw. Um eine höhere Ästhetik und Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, besteht eine zunehmende Nachfrage nach hochwertigen Galvanikverfahren. Gleichzeitig werden mit dem Aufkommen neuer Energiefahrzeuge auch die Anforderungen an Batteriekomponenten, elektronische Komponenten und andere Schutzbeschichtungen strenger. In der Haushaltsgeräteindustrie , hochwertige und intelligente Produkte sind zum Mainstream geworden, und die Anforderungen der Verbraucher an das Aussehen und die Haltbarkeit der Produkte haben die Hersteller von Haushaltsgeräten dazu veranlasst, fortschrittlichere Galvanisierungstechnologien wie die Nanobeschichtung einzuführen, um die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte zu verbessern. Auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrt Mit der Weiterentwicklung der Weltraumforschung und der kontinuierlichen Verbesserung der Flugzeugleistung werden höhere Anforderungen an die Eigenschaften der Hochtemperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Teilen gestellt, was die Entwicklung der Metallbeschichtungstechnologie zu einer verfeinerten und anspruchsvolleren Technologie vorantreiben wird Hochleistungsrichtung. Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach Metallbeschichtungen in diesen Branchen auch in Zukunft einen starken Wachstumstrend aufweisen wird.

Technische Innovation

Im Hinblick auf neue Galvanikmaterialien Es wird erwartet, dass die Anwendung von Nanomaterialien und Verbundwerkstoffen in den Fokus von Forschung und Entwicklung rückt . Durch die Nanobeschichtungstechnologie werden die Eigenschaften der Beschichtung wie Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert. Gleichzeitig werden auch neue Legierungsmaterialien wie Kupferlegierungen mit besonderen Eigenschaften, Nickellegierungen usw. entwickelt, um den unterschiedlichen industriellen Anforderungen gerecht zu werden. Im Hinblick auf Prozessinnovationen werden intelligente und automatisierte Galvanik-Produktionslinien zum Entwicklungstrend, der die Produktionseffizienz verbessern, die Konsistenz der Produktqualität sicherstellen und die Arbeitskosten senken kann. Darüber hinaus wird die Entwicklung und Anwendung cyanidfreier und chromarmer Galvanisierungsverfahren auf der Grundlage grüner Umweltschutzkonzepte umfassender vorangetrieben, um die Umweltverschmutzung zu verringern.

Umweltschutz und Nachhaltigkeit

Im Entwicklungsprozess der Metallbeschichtung, Umweltschutz sowie Energieeinsparung und Emissionsreduzierung sind von entscheidender Bedeutung. Die Anforderungen von Regierung und Gesellschaft an den Umweltschutz werden immer strenger und Unternehmen müssen ihre Investitionen in Umweltschutzausrüstung und -technologie erhöhen, um sicherzustellen, dass Abwasser, Abgase und Abfallrückstände ordnungsgemäß entsorgt werden. Forschung und Entwicklung sowie der Einsatz umweltfreundlicherer Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise einer Beschichtungstechnologie ohne Emissionen von Beschichtungslösungen, werden die zukünftige Entwicklungsrichtung sein. Gleichzeitig wird durch die Optimierung des Produktionsprozesses die Effizienz der Energienutzung verbessert, der Ressourcenverbrauch gesenkt und eine nachhaltige Entwicklung erreicht. Durch die Stärkung des Recyclings und der Wiederverwendung von Galvanikabfällen kann nicht nur die Umweltverschmutzung verringert, sondern auch ein gewisser wirtschaftlicher Wert geschaffen werden. Kurz gesagt: Nur wenn wir uns auf Umweltschutz und nachhaltige Entwicklung konzentrieren, kann die Metallbeschichtungsindustrie eine umfassende Zukunft haben.