Přípravné operace před galvanickým pokovením

Požadavek na vysokou korozní odolnost takto povrchově upravených dílů s sebou přináší i nové druhy kvalitních pasivací a utěsnění. Nezanedbatelné jsou i požadavky na chromáty s vysokou korozní odolností bez obsahu šestivalentního chromu, odborně nazývané „tlustovrstvá“ pasivace. Dalším důležitým stimulem nárůstu zinkování je jeho relativně nižší cena oproti ostatním povrchovým úpravám a stále vyšší dosahovaná kvalita. Požadavek na zvýšenou kvalitu, nové typy chromátů a utěsnění, které vyžadují při aplikaci zvýšenou teplotu, však přináší i zvýšení provozních nákladů. Nemalý podíl na provozních nákladech činí v řadě provozů náklady na opravu vadné povrchové úpravy.
Jak je známo ze zveřejňovaných statistik a provozních zkušeností, 50 až 70% zmetků připadá na nedostatečnou nebo špatně provedenou předúpravu povrchů před vlastním galvanickým pokovením.

Jedná se o operace:

• chemické odmaštění,
• moření,
• elektrolytické odmaštění.

V tomto příspěvku je podrobněji rozebráno moření.

MOŘENÍ
Z pohledu předúpravných operací patří moření mezi klíčové operace. Náročnost moření je dána jednak rozdílným stupněm naoxidování povrchu, jednak velmi širokým sortimentem zinkovaných dílů. Procesem moření se odstraňují z povrchu materiálu hlavně oxidační zplodiny a některé další nečistoty. Z oxidů se zásadně jedná o FeO, Fe₂O₃ a Fe₃O₄. Nejlépe se rozpouští FeO, nejhůře Fe₂O₃. Při moření dochází současně i k rozpouštění čistého železa, které se rozpouští rychleji než oxidy, za současného vývoje vodíku.

Chemicky je možné tento proces popsat rovnicemi:
Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂
FeO + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O
Fe₃O₄ + 8H⁺ = Fe²⁺ + 2Fe³⁺ + 4H₂O
Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O
2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺
2Fe³⁺ + H₂ = 2Fe²⁺ + 2H⁺

Pro libovolnou kyselinu a směs okují lze rozpouštění popsat obecnou rovnicí:
(xFeO + yFe₂O₃) + 2 (x + 3y)H⁺ = xFe²⁺ + 2yFe³⁺ + (x + 3y)H₂O,

kde x a y mohou nabývat libovolných kladných hodnot včetně nuly. V současné době se minimálně 90% mořených materiálů moří v anorganických kyselinách, z toho nejvíce v kyselině chlorovodíkové, méně v kyselině sírové a zanedbatelně v kyselině fosforečné nebo ve směsi kyselin. Volbu druhu mořicí kyseliny provádíme podle typu mořeného materiálu, stupně oxidace jeho povrchu a podle technologie, která za mořením následuje. Každá z mořicích kyselin má své přednosti a nedostatky. Při moření v kyselině chlorovodíkové je výhodou, že lze získat pěkný, hladký a téměř lesklý povrch, moření lze provádět s dostatečnou účinností již při běžné teplotě okolo 20°C při nízkém naleptávání základního materiálu. Zvýšením mořící teploty o 10°C se zvýší rychlost moření o 100% a naopak. Současně při rozpouštění oxidů železa dochází i k rozpouštění čistého kovu za vzniku vodíku. Mimo naleptávání vlastního povrchu má i vzniklý vodík negativní vliv na následující technologie povrchové úpravy. Část vodíku má snahu pronikat do kovu, zhoršovat jeho mechanické vlastnosti, které se souhrnně nazývají vodíková křehkost.

PŘÍDAVEK INHIBITORŮ A POZNATKY
K zamezení tohoto vlivu jsou do mořících lázní přidávány látky, které se sorbují na čistý povrch železa, tento povrch blokují, a tím výrazně snižují jeho další napadání čili další rozpouštění železa. Tyto látky jsou nazývány inhibitory rozpouštění. Dnes existuje celá řada těchto přípravků. Obyčejně se nejedná o chemické individuum, nýbrž o směs látek, vzájemně se doplňujících v inhibičních schopnostech za různých podmínek. Často se do mořicích lázní při aplikaci inhibitorů přidává ještě malé množství smáčedla, které jednak doodmastí mořený díl, jednak sníží povrchové napětí mořící lázně a umožní její rychlejší a dokonalejší odkapání. Tyto přípravky jsou např. dodávány pod obchodním označením Inhibitor P 29, Tenzogal P 30. Zvýšení rychlosti moření až o 30% lze dosáhnout mícháním mořící lázně míchacími injektory. Jejich instalace je jednoduchá a provoz nenáročný.

Dosavadní vývoj ukazuje, že:

• inhibiční účinek inhibitoru (Inhibitor P 29) se projevuje při moření železných kovů již v mořících časech okolo pěti minut. Jeho účinnost roste s narůstající dobou moření. V případě moření za zvýšené teploty a míchání se inhibitor uplatňuje ihned,
• vliv inhibitoru se uplatňuje více tam, kde je povrch materiálu nepravidelně zoxidován a kde je čistý povrch vystaven působení mořících lázní,
• inhibitor působí efektivně již při koncentraci 0,75%. Jeho účinek však roste s rostoucí koncentrací. Ekonomicky jsou zajímavé koncentrace inhibitoru do 3%,
• se zvyšující se teplotou roste i inhibiční účinek inhibitoru,
• aplikací inhibitoru dojde ke snížení napadání a naleptávání (přemoření) povrchu výrobku, k výraznému snížení vývoje vodíku a tím i zamezení jeho negativních vlivů na materiál včetně snížení úniku kyselého aerosolu do ovzduší, úspoře mořicí kyseliny a snížení nákladů na likvidaci mořicích lázní.

Celý nezkrácený článek si můžete přečíst v říjnovém čísle 5/2005 časopisu KONSTRUKCE.

Autor

• Ing. Obr Ladislav CSc.