Gépészet | Karbantartás » Szabó József Zoltán - Gépelemek felújítása galvanizálással

KARBANTARTÁS Levelező 2006 - 6. előadás JAVÍTÁSTECHNOLÓGIÁK III. GÉPELEMEK FELÚJÍTÁSA GALVANIZÁLÁSSAL Á Á Szabó József Zoltán Fői k l i adjunktus Főiskolai dj kt Gépészeti és Rendszertechnikai Intézet • Felújítás : - egyértelmű technológiai utasítás alapján végzett olyan tevékenység, tevékenység amelynek célja a hibás alkatrészek eredeti méretének anyaghozzáadással történő visszaállítása iss aállítása • Javítás : - a méret és a felület helyreállítása y (nem ( feltétlenül foglalja magában az eredeti pontos méret visszaállítását – javítóméret !) • Anyagfelhordási módok : – – – – – Műanyag felrakás (szinterezés) Felrakó hegesztés g Porszóró hegesztés Fémszórás plazmaszórás Fémszórás, Galvanizálás Jellegzetes rétegvastagságok felújítás, javítás esetén : • • • • 1mm – 33-44 mm : 1-2 mm : 0,1 – 1 mm : 0,1 mm – ig i : felrakó hegesztés műanyag

szórás fémszórás, plazmaszórás galvanizálás l i álá Az alapanyag és a hozadék anyag lehetséges kötésmódjai • Adhéziós ((hegedéses) g ) kötés: – Tapadás az alap és a hozadékanyag között • Diffúziós Diffú ió kötés kö é : – Közös kristályrács y kialakulása a diffúziós rétegben • Kohéziós K hé ió köté kötés : – Közös kristályrács y mind az alap, p mind a hozadékanyag között (megömlés miatt) – szövetszerkezeti változás elhúzódás (vetemedés) fordulhat elő Galvanizálás jellemzői • Olyan alkatrészek felújításakor alkalmazzák, amikor rendkívül vékony réteget akarnak felvinni (0,1 (0 1 mm) • Az hozadék anyag elektrolízis segítségével kerül az alapanyagra, l áram á hatására h tá á a fé fém iionok k „vándorlása” á d lá ” útjá útján • Nem érinti az alkatrész szövetszerkezetét, a kötés diffúziós • Nem szükséges felületi érdesítés, homokfúvás

bevonat vvastagsága s gs g jó jól sszabályozható b yo ó • A bevo • Nem ébreszt káros feszültségeket, így nem csökken a kifáradási határ • Hátránya: speciális műhelyberendezést és épületet igényel. Nagy a vegyszer költség ezért csak nagy értékű alkatrészek felújítására alkalmazható gazdaságosan A galvanizálás alapjai • Ha az elektroliton külső feszültségforrás egyenáramát vezetjük át, akkor az elektrolit pozitív ionjai a negatív pólushoz, a katódhoz, a negatív töltésű ionok a pozitív pólushoz, az anódhoz vándorolnak Ennek alapján a pozitív töltésű ion a kation, a negatív töltésű ion az anion. • A külső feszültségforrás hatására a katódon elektronfelesleg létesül; közömbösül a kationok pozitív töltése, töltése és létrejön a semleges elem vagy molekulacsoport. Az anódon ugyanekkor elektronhiány l k hiá jö jön létre, lé és é az anionok i k elvesztik fölösleges negatív

töltésüket, így gy keletkezik e et e a töltés tö tés nélküli é ü nemfémes e é es elem vagy a savmaradék. Faraday törvényei • A leválasztott anyag tömege és a felhasznált árammennyiség közötti kapcsolatot Faraday ismerte fel először. • Faraday első törvénye kimondja, hogy valamely elektrolit-ból a villamos áram hatására leválasztott anyag tömege egyenesen arányos az átmenő áram erősségével és a leválasztás időtartamával. felvilágosí • A k anyagjellemző értékére Faraday második törvénye ad felvilágosítást. Ez kimondja, hogy a különböző elektrolitból azonos árammenynyiség egyenértékű anyagtömeget választ le • A hharmadik dik törvény é szerint i a grammegyenértéknyi é ék i mennyiség ié leválasztására 26,8 amperóra szükséges. Ag galvanizálás elvi ábrája j A R U KATÓD ANÓD + Kation Anion Galvanizálás további alapfogalmai • A galvanizálás az elektrolízis törvényein

alapuló felületnövelő eljárás. Az elektrolízis folyamán egyenáramot vezetünk át másodrendű á d dű vezetőkön, tőkö melyeket l k t elektrolitnak l kt lit k nevezünk. ü k • Az áram hatására az elektrolitban villamos töltésű részecskék (ionok) áramlása indul meg. meg Az áramot az áramforrásból elektródákon keresztül vezetjük az elektrolitba. • Fémes vezetők (elektrolitok) : - savak, sók, bázisok vizes oldatai, melyek áram hatására szállítják a töltést. Ilyenkor az oldott elem disszociációja (az ionok szétválasztódása) jön létre. – Savak : HCl, H2SO4 – Sók : NaCl, NiSO4 – Bázisok : NaOH • Melegítés hatására a töltések (ionok) áramlási sebessége nő, gyorsabb lesz az eljárás, de a melegítés drágítja a galvanizálást • A galvanikus fémleválasztás tehát a fémsók vizes oldatainak elektrolízisével valósítható meg. meg Elektro Elektrolitként olyan fémionokat tartalmazó sóoldatokat has

nál nk amil használunk, amilyen en fémmel be akarjuk akarj k vonni onni az a alkatrészt. • A katód a bevonandó alkatrész, anódként pedig olyan fémet alkalmazunk, mint a bevonat, vagy olyat, mely a galvanizálás alatt nem oldódik. Az első esetben a kivált fémionokat az anód oldódása pótolja (p1. galvanikus vasazásnál), a második esetben az elektrolit l k li pufferolásával ff lá á l és é regenerálásával álá á l állítható állí h ó helyre a szükséges fémion koncentráció és pH-érték (p1. krómozasnal) Az elektródokon a következő folyamatok mehetnek végbe: • - a katódon: a fémkiválás és hidrogénfejlődés; • - az anódon: az anionok semlegesítése (következménye gázkiválás üledékképződés és szekunder kémiai reakciók), gázkiválás, reakciók) oxigénfejlődés és az anódfém oldódása • Ezek E k a folyamatok f l t k együttesen ütt iis végbemehetnek. é b h t k A galvanizálás folyamata tehát a

következő: • Az elektrolit fémionjai az átfolyó áram hatására semleges atomok formájában j kiválnak a katódon. A bevonat kristályosodási folyamat eredménye, amely kristály csírák képződésével p kezdődik, utána ezek tovább növekednek. • Ha sok kristálycsira képződik, és lassú a növekedés sebessége, finomszemcsés, fényes, kemény bevonat keletkezik, erre törekszünk minden esetben A jó minőségű galvanikus bevonatok fő jellemzői: • • • • az alapfémhez p jól j tapadnak, p , egyenletes a rétegvastagságuk, tömör, pólusmentes a bevonat, megfelelő mechanikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. rendelkeznek Galvánbevonatok tulajdonsagait és a galvánfürdők l á fü dők hatásfokát h tá f kát a következő kö tk ő tényezők é ye ő határozzák a á o á meg: eg: • a galvános polarizáció és a polarizációs f ül é k feszültségek, g , • a hidrogénkiválás, • az elektrolit vezetőképessége

és összetétele, • a fürdő hőmérséklete, pH-értéke, értéke, • a fürdő pH • az áramsűrűség, és • az alapfém anyaga és felületének állapota. Galvános polarizáció, szóróképesség • a galvános polarizáció, amely az összes olyan elektromotoros erőhatást jelenti jelenti, amelynek iránya ellentéellenté tes a külső feszültség irányával. Megkülönböztetünk diffúziós, kémiai és ellenállás-polarizációt. • az elektródok és az elektrolit rendkívül vékony érintkezési felületei • Az oldható anódok környeközött fázishatár alakul ki, amelyezetében az ionok dúsúlnak, ken az ionoknak át kell hatolniuk. és eezek ek akadál akadályozzák o ák az a • Külső hatás nélkül az ionok mindig a oldatba hajtást (oldástenzió). nagyobb koncentrációjú térből a Ha a koncentráció kiegyen kiegyenkisebb koncentrációjú tér felé vándovándo lítődést a diffúzió gátolja, rolnak. Ilyen értelemben a nem

megdiffúziós polarizációról vagy felelően kevert elektrolitokban is a koncentrációkülönbségek miatt áthatolási polarizációról kialakulhatnak fázishatárok. beszélünk Galvánfürdők alkotói hat csoportba sorolhatók: • - a fémsók, amelyeknek kationjai az alkatrész felületén ki ál k kiválnak, • - a vezetősók, illetve vezető elektrolitok, amelyek csökkentik ökk ik a fürdő fü dő ellenállását, ll állá á és é ezzell kisebb ki bb feszültség f ül é mellett nagy áramerősség alkalmazását teszik Iehetővé, • - az anódos ód polarizáció l i á ió szabályozói, bál ói ezekjavítják kj í ják a fürdő fü dő szórókepességét, • - a katódos k ód polarizáció l i á ió szabályozói, bál ói amelyeket l k fé fényesítő íő adalékoknak is neveznek, • - a pH-érték H é ék szabályozói, bál ói ezeket k puffereknek ff k k nevezzük, ük • - a detergensek, más szóval felületaktív anyagok, amelyek

csökkentik ökk ik a felületi f lül i feszültséget, f ül é hatásukra h á k csökken ökk a fémbevonatok porozitása A fürdő hőmérséklete és pH értéke • A hőmérséklet növelésével nő az ionok mozgékonysága s így nő a vezetőképesség is. mozgékonysága, is • A hőmérséklet növelésével az ionok leválási potenciája is megváltozik, a diffúzió sebessége gy lesz,, az ion pótlás p a katód körül nagyobb meggyorsul, amely intenzívebb fémkiválást, nagyobb krisztallitok kialakulását eredményezi. eredményezi • A nagyobb hőmérséklet csökkenti a hidrogénkiválást és az alapfém hidrogénelnyelését is pH-értéke értéke befolyásolja a vezetőképességet, • A fürdő pH a hidrogénleválást és az áramkihasználást. Az áramsűrűség hatása • Az áramsűrűség és az áramszóró képesség azért font mertt galvanizáláskor tos, l i álá k a külső kül ő ááramforrás f á hhatátá sára a

galvanizáló kádban villamos térerő alakul ki. • Az ionvándorlás útját a villamos erőtér, az erővonalak sűrűségét az elektródok egységnyi felületére eső áramerősség (A/cm az áramsűrűség határozza meg. meg • Az erővonalak eloszlását az elektródák felületén a galvanotechnikában áramszóró képességnek vagy a fürdő szóróképességének nevezzük. Galvanikus vasazás • A galvanikus vasazást főleg acélból és szürkeöntvényből készített gépalkatrészek kopó felületeinek feltöltésére alkalmazzuk. lk l k • Utókezelés nélkül szilárd illesztésű felületek, hőkezeléssel és ötvözéssel kopásnak kitett felületek felújítására is használható. • Az elektrolit fémsója a vas(II) vas(II)-klorid klorid (FeC1 amelynek vizes oldata disszociáció útján szolgáltatja a szükséges Fe két vegyértekű fémionokat a vasleválasztáshoz. A vezetősó nátrium-klorid át i kl id (NaC1). (N C1) A szükséges ük

é pH-értéket H é ték t sósavval ó l állítják be. • Anódként kis széntartalmú ötvözetlen acél használható. használható Az anód, galvanizálás közben oldódik, Igy a vasionkoncentráció állandó értéken tartható. A galvanikus fémréteg a felületre merőlegesen elhelyezkedő, hosszúkás dendrites ferritkristályokból áll A galvanikus vasazást műveleti sorrendje: 11. az alkatrész lk é előkészítése lőké í é forgácsolással, f á lá l 2. az alkatrész függesztő készülékre szerelése, 3. a nem bevonandó felületek burkolása, 4. a munkadarab zsírtalanítása, 5. az anódok és védő katódok elhelyezése a fürdőben, 6. az alkatrész fürdőbe helyezése, y , 7. a galvanikus vasazás, 8. öblítés öb tés és közömbösítés, ö ö bös tés, 9. a bevonat ellenőrzése, 10 a függesztő készülék és a burkolások eltávolítása, 10. eltávolítása 11. az alkatrész korrózió elleni védelme, 12 a bevonat esetleges

hőkezelése, 12. hőkezelése 13. a bevonat megmunkálása Galvanikus krómozás • A keménykróm bevonatok általában ötvözetlen szénacélra, csekély ötvözésű acélokra, öntöttvasra, acél öntvényekre, de alumíniumra és ötvözeteire, valamint réz alkatrészekre is felvihetők. • Ha edzett felületet kívánunk krómozni, ajánlatos előtte feszültségg mentesítő hőkezelésnek alávetni a munkadarabot. • Erősen ötvözött anyagokat, például 10 - 12%-nál nagyobb króm-,, wolframkróm wolfram vagy mangántartalmú acélokat nem ajánlatos keménykrómozni. • Krómozás előtt a felületet simára és alakhelyesre kell munkálni. A csúcshatás elkerülésére az éles sarkokat le kell kerekíteni Ha az alkatrészen mágneses repedésvizsgálatot kerekíteni. végeztünk, demagnetizálás kell A króm jellemzői • • • • • Bunsen fedezte fel az I. világháború idején J l :C Jele Cr y : 52 Atomsúlya Olv. pontja : 1651 ºC A f

Amforter tulajdonsága l jd á van : – Passzivitás a hidrogénnel g – Képes fémként és nemfémként is viselkedni • Nagyon kemény 600 – 800 Brinell keménység • A krómsó CrO3 vízben nagyon gyorsan oldódik H2CrO4 krómsav keletkezik A galvanikus krómozás műveleti sorrendje: 11. - mechanikai h ik i előkészítés, lőké í é 2. - tisztítás, 3. - függesztő készülékre szerelés, 4. - védőbevonatok készítése, 5. - finom zsírtalanítás, 6. - öblítés,, 7. - a munkadarab és az anód elhelyezése a fürdőben, 8. - krómozás, ó o ás, 9. - öblítés takarékoldatban, 10 - öblítés és szárítás, 10. szárítás 11. - utókezelések, 12 - megmunkálás, 12. megmunkálás 13. - minőség-ellenőrzés Függesztő készülékek krómozáshoz A bevonni nem kívánt felületek védelme Galvanizáló berendezés