Galwanizacja metali – na czym polega i gdzie znajduje zastosowanie

Galwanizacja metali to proces elektrochemicznego nakładania powłok ochronnych, który zwiększa odporność elementów na korozję, wilgoć i uszkodzenia mechaniczne. Technologia ta jest szeroko stosowana m.in. w budownictwie, motoryzacji oraz przemyśle, gdzie liczy się trwałość i zabezpieczenie metalowych powierzchni. Na czym polega galwanizacja, jakie metale wykorzystuje się podczas procesu i od czego zależy jakość powłoki? Wyjaśniamy etapy galwanizacji, najpopularniejsze metody oraz zastosowanie powłok galwanicznych.

Na czym polega proces galwanizacji metalu

Odkrycia Luigiego Galvaniego wpłynęły na rozwój wielu dziedzin techniki. Przeprowadzane przez lata doświadczenia chemiczne włoskiego uczonego, dzięki którym wyodrębniono kolejną dziedzinę wiedzy – elektrochemię, przyczyniły się między innymi do zrewolucjonizowania branży metalurgicznej. Proces, którego nazwa wzięła się bezpośrednio od nazwiska tego fizyka, jest obecnie szeroko stosowanym sposobem wytwarzania powłok na strukturach metalowych.

Co to proces galwanizacji? To nakładanie cienkich powłok metalowych na wybrane powierzchnie przy użyciu zjawisk elektrochemicznych. Przedsięwzięcie polega na przygotowaniu specjalnej kadzi (kąpieli galwanicznej), w której zachodzą procesy elektrolityczne. Zanurzenie elektrod w tak stworzonym elektrolicie wywołuje wydzielanie się metali, które pokrywają właściwy przedmiot. Galwanizację przemysłową realizuje się w profesjonalnych zakładach metalurgicznych, w których wyspecjalizowani pracownicy muszą zadbać o odpowiednie przygotowanie poszczególnych etapów procesu. Co daje galwanizowanie? Nadaje materiałom metalowym nowych właściwości. Mogą cechować się one zmiennym poziomem ze względu na rodzaj użytego elektrolitu czy wartości temperaturowe roztworu.

 

Galwanizacja co to oznacza w fachowej terminologii? Jest to sformułowanie używane potocznie, które określa jeden z pomniejszych działów galwanotechniki. Z galwanostegii, bo tak brzmi naukowa nazwa galwanizacji, korzystają przede wszystkim specjaliści zatrudnieni w branży metalurgicznej – w zakładach galwanistycznych. 

 

Gdzie stosuje się galwanizację metali?

Galwanizacja metali znajduje szerokie zastosowanie wszędzie tam, gdzie elementy metalowe muszą być odporne na korozję, wilgoć oraz intensywną eksploatację. Dzięki ochronnej powłoce zwiększa się trwałość części, a także ich odporność na czynniki mechaniczne i chemiczne.

Najczęściej proces ten wykorzystuje się w przemyśle budowlanym, gdzie zabezpiecza się stalowe elementy konstrukcyjne, łączniki, śruby czy profile narażone na działanie warunków atmosferycznych. Równie ważną rolę galwanizacja odgrywa w motoryzacji – stosuje się ją do ochrony drobnych komponentów, elementów nadwozia oraz części silnikowych.

Powłoki galwaniczne są również powszechne w produkcji maszyn i urządzeń przemysłowych, gdzie istotna jest długotrwała niezawodność i ograniczenie zużycia elementów. Wykorzystuje się je także w elektronice, do zabezpieczania styków i przewodów, gdzie oprócz ochrony przed korozją liczy się również dobra przewodność elektryczna.

Jak przygotowuje się metal do galwanizacji?

Odpowiednie przygotowanie powierzchni metalu jest niezbędnym etapem całego procesu galwanizacji, ponieważ od niego w dużej mierze zależy trwałość i jakość końcowej powłoki. Nawet najlepiej przeprowadzona galwanizacja nie przyniesie oczekiwanych efektów, jeśli powierzchnia nie zostanie właściwie oczyszczona.

Pierwszym krokiem jest usunięcie wszelkich zanieczyszczeń, takich jak tłuszcze, oleje czy pyły. Wykonuje się to najczęściej poprzez odtłuszczanie chemiczne lub mechaniczne. Następnie metal poddaje się procesowi usuwania tlenków i rdzy, czyli tzw. trawieniu, które pozwala uzyskać czystą i aktywną powierzchnię.

W kolejnym etapie może zostać zastosowane aktywowanie powierzchni, które zwiększa przyczepność przyszłej powłoki galwanicznej. W niektórych przypadkach stosuje się również dodatkowe procesy przygotowawcze, zależne od rodzaju metalu oraz planowanej powłoki. Dopiero tak przygotowany materiał trafia do kąpieli galwanicznej, gdzie możliwe jest równomierne i trwałe osadzanie warstwy ochronnej.

Podział procesów galwanicznych

Jak kształtuje się współcześnie stosowany podział procesów galwanicznych? Warto zaznaczyć, że klasyfikacja jest bardzo szeroka ze względu na zakres możliwości realizowania metod galwanostegii. Są to bowiem działania, które mają na celu wytworzenie na powierzchni roboczej powłoki będącej warstwą zróżnicowanych związków chemicznych. Wykonuje się je np. w celu uszlachetniania wielu typów metali (np. nadawania im połysku, atrakcyjnego wyglądu czy odpowiedniej barwy), a także w celach technologicznych, ochronnych czy antykorozyjnych. Poniżej wyróżniamy podstawowe procesy galwaniczne, które są realizowane w branży metalurgicznej.

• Anodyzowanie (anodowanie). Utlenianie elektrolityczne, czyli oksydacja będąca jednym z podstawowych sposobów galwanicznej obróbki materiałów metalowych, a w szczególności stopów aluminium i wielu typów stali. Wyróżnia się trzy typy anodowania w metalurgii, a poszczególne jej rodzaje mają na celu m.in. nadanie przedmiotom właściwości antykorozyjnych.
• Chromowanie. Proces polegający na nadaniu metalowym przedmiotom dodatkowej powłoki ochronnej wykonanej z chromu. Chromowanie przebiega w kontrolowanych warunkach poprzez podgrzanie roztworów w specjalnych wannach. Jest to metoda służąca często do ozdabiania i zwiększania wytrzymałości wielu komponentów motoryzacyjnych.
• Cynkowanie. Popularna technika powlekania przedmiotów stalowych niewielką warstwą cynku. Galwanizacja cynkiem utrzymuje dominującą pozycję wśród wszystkich wyróżnionych metod.
• Fosforanowanie. Nadaje charakterystyczną, szarą powłokę stalowym przedmiotom. Okazyjnie proces ten stosowany jest także do powlekania innych typów materiałów.
• Miedziowanie. Czyli nakładanie miedzi na drugi typ metalu za pomocą zjawiska elektrolizy. Miedziowane przedmioty stają się m.in. bardziej atrakcyjne wizualnie.

Wady i zalety galwanizacji metalu

Nadawanie metalom solidnej powłoki zabezpieczającej jest pozytywnym skutkiem wykorzystania omawianej metody. Jakie są korzyści związane z realizowaniem tego procesu? Galwanizacja metalu:

• zabezpiecza powierzchnię przed korodowaniem na długi czas;
• zapewnia ochronę przed długotrwałym działaniem wilgoci;
• zwiększa trwałość elementu i sprawia, że jest on mniej podatny na uszkodzenia;
• chroni przedmiot przed oddziaływaniem niektórych czynników chemicznych, np. kwaśnego środowiska;
• nadaje połysku i zwiększa estetykę przedmiotów galwanizowanych;
• jest stosunkowo tanią metodą zabezpieczania powierzchni metalowych.

Galwanizacja posiada także szereg wad, które uniemożliwiają jej wykorzystanie w niektórych warunkach. Przykładowe minusy realizowania tego procesu wyróżniamy poniżej:

• to działanie czasochłonne, które wymaga przygotowania szeregu elementów, w tym odczynników chemicznych;
• nie każdy metal da się poddać galwanizacji ze względu na ograniczenia pojemności zbiorników;
• ochrona metalu nie jest wieczna, a uszkodzone powłoki mogą nie zabezpieczać elementu przed pojawieniem się ognisk rdzy;
• obróbka wymaga pracy w kontrolowanych warunkach przy zachowaniu wszelkich zasad bezpieczeństwa.

Metal musi być również odpowiednio przygotowany, aby mógł być poddany procesom obróbki. W zależności od jego typu, wykorzystuje się metody odtłuszczania, trawienia i topnikowania. Mimo tych trudności, proces ten jest niezwykle powszechnie stosowany we współczesnym przemyśle metalurgicznym.

FAQ – Najczęstsze pytania o galwanizację

Jaki metal jest stosowany w galwanizacji?

Najczęściej stosuje się cynk, chrom, nikiel i miedź. Wybór zależy od oczekiwanej ochrony oraz właściwości powłoki.

Czy stal galwanizowana rdzewieje?

Tak, ale znacznie wolniej niż niezabezpieczona stal. Trwałość zależy od jakości i grubości powłoki.

Czym różni się galwanizacja od ocynku?

Galwanizacja to ogólna metoda nakładania powłok metalicznych, a ocynk to jeden z jej rodzajów wykorzystujący cynk.