Galvanizálás és horganyzás az ipar és kereskedelem számára

A galvanizálás egy elektrokémiai bevonatolási eljárás, amely során fémréteget visznek fel vezető felületekre. Az eljárás egyenáramot használ arra, hogy a fémionokat egy elektrolitfürdőből a munkadarabra – az ún. katódra – leválassza. A cél a felület védelme a korrózió ellen, a vezetőképesség javítása, valamint dekoratív megjelenés elérése.

A galvántechnika középpontjában az a folyamat áll, amelyben olyan fémek, mint a nikkel, cink, króm vagy arany, redukció útján kerülnek felhordásra a bevonandó tárgyra. A folyamat során az anód – általában a kívánt fém anyagából – ellen-elektródként szolgál. Az áram hatására a fémionok célzottan rakódnak le a felületen, így egyenletes és jól tapadó réteg jön létre.

Ez az eljárás kulcsfontosságú szerepet tölt be az ipari felületkezelésben, és számos ágazatban alkalmazzák – az autóipartól kezdve a gyógyászati technológiákon át egészen az ékszerkészítésig és elektronikai gyártásig.

A porfestéshez vagy az eloxáláshoz képest a galvanizálás lehetővé teszi a bevonatvastagság pontos szabályozását, kiemelkedő elektromos vezetőképességet, valamint magas mechanikai terhelhetőséget kínál.

A galvanizálás egy elektrolitikus folyamaton alapul, amely során a fémionokat egy vezetőképes elektrolitoldatból választják le egy munkadarab felületére. Ez a folyamat egy zárt galvánberendezésben történik, amely az alábbi főbb komponensekből áll: egyenáramú tápegység, anód (a fémforrás), katód (a bevonandó tárgy), elektrolit, valamint hőmérséklet- és áramlás-szabályozó rendszerek.

A folyamat a munkadarab előkészítésével kezdődik. Ez magában foglalja a zsírtalanítást, savazást és – ha szükséges – aktiválást, amely során a felület fémesen tisztává és reakcióképessé válik. Ezután a munkadarabot az elektrolitfürdőbe merítik, és negatív töltést (katódként) kap. Az anód, amely általában a lerakni kívánt fém anyagából készül, pozitív pólusra van kötve, és a folyó áram hatására fémionokat bocsát ki az oldatba.

A galvanizálási folyamat során ezek az ionok az elektroliton keresztül a munkadarab felületéhez vándorolnak, ahol elektronfelvétel útján redukálódnak, és egyenletes, jól tapadó fémborításként rakódnak le. A kialakuló rétegvastagság függ a áramerősségtől, az elektrolit összetételétől, a fürdő hőmérsékletétől és az időtartamtól – ezek mind precízen szabályozható paraméterek, amelyek a kívánt tulajdonságok elérését szolgálják.

A rétegminőség javítása érdekében gyakran alkalmaznak impulzusáramot vagy váltakozó áramú szuperpozíciót is. A záró lépések közé tartozhat a feszültségmentesítő savazás, a passziválás vagy a szárítás, amelyeket a felhasznált fém típusa határoz meg.

A folyamat technikai kivitelezése nagyfokú pontosságot és szabályozást igényel. A modern galvanizáló rendszerek ezért automatizált vezérlőrendszerekkel, szenzoros felügyelettel és visszacsatolt szabályozási hurkokkal vannak felszerelve, amelyek biztosítják az állandóan magas bevonati minőséget.

A megfelelő bevonófém kiválasztása döntő szerepet játszik a galvanikus felület funkcionalitásában és minőségében. Minden fém sajátos fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek meghatározzák a galvánréteg alkalmazási területét. A leggyakrabban használt fémek közé tartozik a nikkel, cink, króm, réz, ezüst és arany.

Nikkel

A nikkelt főként korrózióvédelemre és dekoratív célokra használják. A kialakuló réteg kemény, jól tapadó és ideális alapot képez további bevonatokhoz – például krómozáshoz.

Cink

A cink kiválóan alkalmas katódos korrózióvédelemre vas- és acélelemek esetén. Nedvesség hatására önmagát „feláldozva” védi meg az alapfémet. A cinkréteg további passziválással is védhető az oxidáció ellen.

Króm

A króm rendkívül fényes, kopásálló felületet képez. A keménykrómozás mechanikai igénybevételnek kitett alkatrészekre ideális, míg a díszkrómozás esztétikai célokat szolgál.

Réz

A réz kitűnő elektromos vezetőképességgel rendelkezik, ezért fontos szerepet játszik az elektronikai iparban és közbenső rétegként is használják többrétegű bevonatokban.

Ezüst & Arany

Ezek az nemesfémek kiváló vezetőképességet és korrózióállóságot biztosítanak. Főként a finomelektronikában, érintkezési felületeken és az ékszeriparban alkalmazzák őket.

Rétegvastagságok és többrétegű rendszerek

A fémréteg vastagsága az alkalmazástól függően változik – néhány mikrométertől (mikroelektronika) egészen vastag, tartós rétegekig (keménykrómozás). Sok esetben többrétegű rendszereket alkalmaznak – például réz–nikkel–króm –, hogy különféle fémek előnyeit egyesítsék.

A bevonat megfelelő anyagválasztása nemcsak a mechanikai jellemzőket, hanem az optikai megjelenést, a tapadást és a kémiai ellenállóságot is befolyásolja.

A galvanizálási eljárás napjainkban már elengedhetetlen része a modern gyártástechnológiának. Számos iparágban alkalmazzák, hogy a különféle alapanyagokat funkcionálisan és esztétikailag javítsák. A galvanikus bevonat növeli a korrózióállóságot, elektromos vezetőképességet, kopásállóságot, valamint javítja a felületi megjelenést – ezek az előnyök kulcsfontosságúak az ipari gyakorlatban.

Autóipar

A járműiparban a galvanizálás védelmet nyújt a korrózió ellen olyan fémelemek esetén, mint a csavarok, tengelyek, rugók vagy karosszériaelemek. A cink–nikkel bevonatok itt széles körben elterjedtek. Ugyanakkor a díszkrómozás is jelentős szerepet játszik – különösen keréktárcsákon, hűtőrácsokon és belső elemek dekorációjában.

Elektronika és elektrotechnika

A réz, ezüst és arany fontos szerepet játszanak a nyomtatott áramkörök, mikrokapcsolók, csatlakozók és szenzorok gyártásában. A galvanikus rétegek javítják az áramátvitelt, csökkentik az érintkezési ellenállást, és meghosszabbítják az alkatrészek élettartamát.

Orvostechnikai ipar

A galvanizált implantátumok, sebészeti eszközök és diagnosztikai berendezések célzott felületkezeléssel készülnek, amely javítja a biokompatibilitást és antibakteriális hatást biztosít – például ezüstbevonat révén.

Ékszeripar

Az arany- és ezüstgalvanizálás adja meg az ékszerek fényét. A vékony nemesfémrétegek lehetővé teszik esztétikusan értékes megjelenésű termékek előállítását alacsonyabb anyagköltségek mellett. A galvanotechnika még a finom részletekkel rendelkező formákon is egyenletes és tapadó bevonatot képez.

Gép- és szerszámipar

A keménykrómozás alkalmazása növeli a kopásállóságot és csökkenti a súrlódást tengelyeken, dugattyúkon, csapágyakon vagy vezetősíneken. Az öntőformák belső magjainak galvanikus megerősítése is hozzájárul azok hosszabb élettartamához a fröccsöntés során.

A galvanizálás magas hasznosságú műszaki eljárás, amely ugyanakkor különös környezetvédelmi és erőforrás-hatékonysági követelményeket támaszt. A fémsók, savak, lúgok, valamint esetenként veszélyes nehézfémek – például króm(VI) – használata miatt az iparág szigorú szabályozások hatálya alá esik, és egyre nagyobb hangsúlyt fektet a fenntartható technológiai megoldások fejlesztésére.

Erőforrás-hatékonyság és körforgásos gazdaság

Számos galvanizáló üzem ma már zárt rendszerű újrahasznosítást alkalmaz, mellyel vizet, elektrolitot és fémeket nyernek vissza. Az olyan technológiák, mint az ioncserélők, a membránszűrés vagy az elektrolitos visszanyerés lehetővé teszik az anyagfelhasználás csökkentését és a hulladékanyag minimalizálását.

Szennyvízkezelés és emissziókontroll

Mivel a galvanizálási folyamat során vegyileg terhelt szennyvizek keletkeznek, a semlegesítés, kicsapatás és szűrés az üzemek alapvető technológiai elemeinek számítanak. Emellett az aktívszenes szűrővel ellátott elszívóberendezések jelentősen csökkentik a gőzkibocsátást, különösen króm- és cianidoldatok alkalmazásakor.

Szabályozási keretfeltételek

A galvanizálás az Európai Unióban az alábbi jogszabályok hatálya alá tartozik:

• REACH-rendelet (anyagregisztráció és engedélyezés)
• Veszélyes anyagok rendelete (GefStoffV)
• Ipari kibocsátási irányelv (IED)

Különös figyelmet érdemel a króm(VI) használata, amely 2017 óta engedélyköteles, és csak külön hatósági jóváhagyással alkalmazható. Az alternatív megoldások, mint például a króm(III) vegyületek vagy a PVD-bevonatok, egyre inkább előtérbe kerülnek.

A galvanizálás az egyik legelterjedtebb fémfelület-kezelési eljárás, különösen vezetőképes anyagok esetében. Ugyanakkor léteznek alternatív technológiák is, amelyek – az adott alkalmazási igényektől, költségkerettől és környezetvédelmi előírásoktól függően – helyettesítőként vagy kiegészítőként is szóba jöhetnek. Egy strukturált összehasonlítás segít a megfelelő bevonási módszer kiválasztásában.

A galvanizálás előnyei

• Nagy pontosság: Már néhány mikrométeres rétegvastagság is precízen szabályozható.
• Sokoldalúság: Széles választékú fémek alkalmazhatók – nikkel, cink, réz, arany, króm – funkcionális és dekoratív célokra.
• Kiváló tapadás: A közvetlen fémbevonás egyenletes és tartós réteget biztosít.
• Jó elektromos vezetőképesség: Ideális elektronikai és elektrotechnikai alkalmazásokhoz.
• Tömegtermelésre alkalmas: A teljesen automatizált galvanizáló rendszerek kiválóan skálázhatók.

A galvanizálás hátrányai

• Vegyszerhasználat: Veszélyes anyagok (pl. króm(VI)) használata szigorú szabályozás alá esik.
• Kötelező szennyvízkezelés: A nehézfémek, savak és lúgok környezetterhelőek.
• Költséges kis sorozatok esetén: Egyedi daraboknál a ráfordítás gyakran aránytalan.
• Korlátozott alkalmazhatóság: Csak vezetőképes anyagok galvanizálhatók – a nem vezető anyagokat előzetesen fémréteggel kell ellátni.

A galvanizálás elsősorban akkor ideális választás, ha pontos műszaki jellemzőkkel bíró funkcionális rétegre van szükség – például a mikroelektronikában, a korrózióvédelemben vagy vezetőképes alkatrészek esetében. Aki viszont kizárólag dekoratív célokra vagy környezetbarát alternatívát keres, annak a porszórásos bevonatolás is megfelelő lehet.

A Tónus Kft. két gyártósoron végzi a felületkezelést, amelyek különböző maximális munkadarabméreteket és utókezelési lehetőségeket biztosítanak:

I. sor

• Maximális munkadarabméret: 2000 x 850 x 450 mm
• Utókezelés: Kék vagy sárga passziválás

II. sor

• Maximális munkadarabméret: 2800 x 1100 x 550 mm
• Utókezelés: Kék passziválás

Ez a konfiguráció lehetővé teszi a különböző méretű munkadarabok precíz és kiváló minőségű feldolgozását.

A galvanizálás költségei az adott végtermékre vonatkozó specifikus igényektől függnek, például a kívánt rétegvastagságtól, a munkadarab méreteitől és az utókezeléstől. Csapatunk szívesen készít Önnek egyedi, az igényeire szabott ajánlatot.

A galvanikus bevonat élettartama több tényezőtől függ: a rétegvastagságtól, a környezeti hatásoktól (például nedvesség, só, hőmérséklet), valamint a felhasznált fém típusától.

A cinkbevonatok beltéri környezetben gyakran évtizedekig tartósak, míg kültéri alkalmazás esetén rendszeres ellenőrzést és esetleges felújítást igényelnek. A nikkel- és krómbevonatok megfelelő karbantartás mellett hosszabb távú védelmet nyújtanak, különösen korrozív környezetben.

A galvanizálás során legfeljebb 20 µm vastagságú bevonat készíthető. A pontos vastagságot az ügyfél igényeihez igazítjuk.

Annak érdekében, hogy ügyfeleinknek a legmagasabb termékminőséget nyújtsuk, folyamatos minőségbiztosítási intézkedéseket alkalmazunk. Ezek közé tartoznak:

• A kész termékek ellenőrzése
• Rétegvastagság-mérések (az egyenletes bevonat biztosítása érdekében)
• Felületi vizsgálatok (hibák, például repedések vagy pórusok azonosítása)
• Hosszú távú tesztek (tartósság ellenőrzése valós körülmények között)
• Porozitási tesztek
• Sópermetteszt
• Kémiai összetétel vizsgálata
• Elektromos tesztek (szükség esetén)
• Dokumentáció és feljegyzések készítése
• Pontos folyamatellenőrzések
• A személyzet folyamatos képzése és minősítése
• Hibaanalízisek

Ezek a lépések biztosítják, hogy termékeink megfeleljenek az ügyfelek elvárásainak és a legmagasabb szabványoknak.

Igen, alapvetően lehetséges – azonban veszélyes anyagokat, például cianidokat vagy króm(VI)-oldatokat, otthon használni tilos.

Hobbi célú felhasználásra elérhetők cianidmentes DIY-galván készletek, amelyekkel kisebb munkadarabok – például réz, cink vagy nikkel alkatrészek – biztonságosan bevonhatók.

Fontos a megfelelő védőfelszerelés használata, a hulladék szakszerű kezelése a vízgazdálkodási előírások (WHG) szerint, valamint az érvényes jogszabályok betartása.