Kemiallinen ja sähkökemiallinen pintakäsittely – OSA 1

Suomen galvanoteknisen yhdistyksen julkaisuja No 5

1996

286 sivua

ISBN-10: 9519691308

ISBN-13: 9789519691305

Jäsenille 58,87 €

Muille 67,28 €

Tilaa kirjoja

KUVAUS

Kemiallinen ja sähkökemiallinen pintakäsittely -kirjasarja sai alkunsa yhdistyksen, alan oppilaitosten sekä teollisuuden toteamista tarpeista. Metalli-, elektroniikka- ja muoviteollisuuden tuotteiden pintakäsittelymenetelmien monipuolistuessa, on syntynyt laaja tarve erilaisten kemiallisten ja galvaanisten pinnoitteiden kehittämiseen. Tämä puolestaan on luonut tarpeen syventää alan tietämystä sekä laite- ja kemian tuntemista. Niitä palvelemaan on tehty tämä kolmiosainen kirjasarja. Sen tarkoituksena on parantaa pintakäsittelyalalla työskentelevien henkilöiden ammattitaitoa sekä kykyä ottaa vastaan tulevaisuuden haasteita.

Ensimmäisessä osassa aiheina ovat historia, pintakäsittelyyn liittyvä kemia, metallimateriaalit, korroosio, esikäsittelyt, pinnoitusprosessit sekä rakennesuunnitteluohjeita.

SISÄLLYSLUETTELO

LUKU 1 HISTORIA

1 Varhaisin historiallinen kehitys

2 Pohjoismainen kehitys

3 Sähköä alettiin tutkia 2500 vuotta sitten

4 Galvanotekniikka kahden sukupolven aikana

5 Virtalähteet

6 Galvaanisten prosessien kehitys

7 Esikäsittely

8 Apuvälineet

9 Katsaus galvanointilaitosten suunnitteluun

10 Kemikaali- ja laitetoimittajat

11 Kirjallisuutta

LUKU 2 PERUSKEMIAA JA SÄHKÖKEMIAA PINTAKÄSITTELIJÖILLE

1 Johdanto

2 Peruskäsitteitä

3 Atomien rakenne

4 Kemialliset sidokset

5 Kemialliset laskut

6 Hapot ja emäkset

6.1 Määritelmiä

6.2 Joitakin tärkeitä epäorgaanisia happoja

6.3 Joitakin tärkeitä orgaanisia happoja

6.4 Tärkeitä emäksiä

6.5 Kylvyissä käytettäviä suoloja

6.6 pH-asteikko

7 Orgaaninen kemia

8 Hapetus ja pelkistys

8.1 Peruskäsitteitä

8.2 Metallit pelkistiminä

8.3 Hapetusluku

8.4 Elektrolyysi

8.5 Sähkökemiallinen ekvivalentti

9 Sähkökemiallinen

9.1 Metallien saostuminen katodille

9.2 Diffuusiokerroksen esiintyminen katodilla

9.3 Polarisaatio ja rajavirrantiheys

9.4 Virranjakautuminen katodilla

9.5 Pinnoitteen jakautuminen katodille elektrolyysin aikana

9.6 Metallien saostaminen pulssivirralla

9.7 Sivureaktiot metallin saostamisessa

9.8 Adsorptio ja kerasaostuminen

9.9 Metalliseosten saostaminen

9.10 Tapahtumat anodilla

10 Laskuesimerkkejä

11 Kirjallisuutta

LUKU 3 METALLISET MATERIAALIT

1 Johdanto

2 Yleistä metallisista materiaaleista

2.1 Mikrorakenne ja raekoko

2.2 Mikroskopia

2.3 Kiderakenne

2.4 Metalliseoksen muodostuminen

3 Pinnan ominaisuuksien tarkastelu

3.1 Pinnan tasaisuus

3.2 Kiilto

4 Kansainvälinen metallistandardisointi

5 Materiaalitutkimus

5.1 Yleistä

5.2 Vetokoe

5.3 Kovuuskoe

6 Teräs, seostamaton ja niukkaseosteinen

6.1 Yleistä

6.2 Teräksen rakennemuodot

6.3 Hiiliteräs

6.4 Lämpökäsittelymenetelmiä – paitsi karkaisu

6.5 Teräksen karkaisu

6.6 Seostamattomat ja niukkaseosteiset teräkset pintakäsittelyn kannalta

7 Ruostumattomat teräkset

7.1 Miksi ruostumaton on ruostumatonta?

7.2 Ruostumattomat teräkset pintakäsittelyn kannalta

8 Valurauta

8.1 Valurautatyypit

8.2 Valurauta pintakäsittelyn kannalta

9 Alumiini ja alumiiniseokset

9.1 Yleistä

9.2 Karkaistavat ja ei-karkaistavat seokset

9.3 Alumiiniseokset pintakäsittelyn kannalta

10 Kupari ja kupariseokset

10.1 Puhdas kupari ja kupari, jossa on pieniä seosmetallilisäyksiä

10.2 Messinki

10.3 Pronssi

10.4 Kuparinikkeli

10.5 Kupariseokset pintakäsittelyn kannalta

11 Kirjallisuutta

LUKU 4 KORROOSIO JA KORROOSIOSUOJAUS

1 Korroosion liikkeellepaneva voima

2 Korroosio ilmassa ja vedessä. Sähkökemiallinen korroosio

2.1 Suhteellinen kosteus

2.2 Korroosio kondensoituneissa kosteuskalvoissa

2.3 Elektrodipotentiaali. Jalous

2.4 Sähkökemiallinen ja galvaaninen alkuaineiden jännitesarja

2.5 Galvaaninen kenno

2.6 Happikonsentraatio-elementti

2.7 Korroosio metallipinnalla. Mikrogalvaaniset prosessit

3 Korroosiomuodot

3.1 Yleinen korroosio

3.2 Korroosio eri jalousasteisten metallien yhdistelmissä. Makrogalvaaniset prosessit. Metalliparikorroosio.

3.3 Korroosio metallipinnoitteiden huokosissa ja virheissä

3.4 Kerrostumakorroosio

3.5 Vesirajakorroosio

3.6 Rakokorroosio

3.7 Lankamainen korroosio (filiform corrosion)

3.8 Kuoppasyöpyminen, pistesyöpyminen

3.9 Valikoiva korroosio

4 Materiaalin syöpyminen kemiallisten ja mekaanisten tekijöiden yhteisvaikutuksen alaisena

4.1 Yleistä

4.2 Jännityskorroosio

4.3 Korroosioväsymienn

4.4 Turbulenssi- ja eroosiokorroosio

4.5 Kavitaatio

4.6 Vetyhaurastuminen

5 Hapettuminen ja korkealämpötilakorroosio

5.1 Hapettuminen

5.2 Korkealämpötilakorroosio. Sulfidoituminen

6 Korroosiosuojaus

7 Kirjallisuutta

LUKU 5 HIONTA, KIILLOTUS JA HARJAUS

1 Hionta

1.1 Hionta-aineet

1.2 Hionta käytännössä

2 Harjaus, puhdistus ja kiillotus

2.1 Kiillotusaineet

2.2 Kiillotus käytännössä

3 Teräsharjaus (kratsaus)

4 Työympäristö

5 Kirjallisuutta

LUKU 6 SUIHKUPUHDISTUS JA KUULAPUHALLUS

1 Johdanto

2 Puhallus paineilmalla

2.1 Manuaalinen avoin hiekkapuhallus

2.2 Puhallus kaapissa

2.3 Puhallussuuttimeen liitetty jauheen talteenimu

2.4 Märkäpuhallus

2.5 Suuttimet

2.6 Kuulapuhallus

2.7 Automaattiset puhalluslaitteet

3 Sinkopuhdistus

4 Puhallusaineet

5 Standardit

6 Työympäristö

7 Kirjallisuutta

LUKU 7 RUMMUTUS

1 Rummutuksen tarkoitus

2 Rummutuslaitteet

2.1 Pyörivät rummut

2.2 Keskipakoisrumpu

2.3 Keskipakoiskiekko

2.4 Täryhionta

3 Rummutuspalaset, “chipsit”

4 Palasten valinta

5 Veden lisäaineet

6 Veden lisäaineiden valinta

7 Huuhtelu, osien erottelu ja kuivaus

8 Osien suunnittelu rummutusta silmälläpitäen

9 Rummutusvirheet ja niiden korjaaminen

10 Kirjallisuutta

LUKU 8 VESIPOHJAINEN RASVANPOISTO

1 Rasvanpoistomenetelmän valintaan vaikuttavia tekijöitä

2 Epäpuhtaustyypit ja sidosvoimat

3 Rasvanpoistokylvyn rakenne

3.1 Alkalikomponentit

3.2 Kompleksinmuodostajat

3.3 Veden kovuus

3.4 Tensidit

3.5 Rasvanpoiston mekanismi

4 Rasvanpoiston tuloksen määrääviä tekijöitä

5 Joitakin vesipohjaisen rasvanpoiston erikoismuunnelmia

6 Lyhyesti varustelusta

7 Rasvanpoistotuloksen valvonta

8 Prosessin valvonta

9 Vesipohjaisen rasvanpoiston ympäristönäkökohtia

9.1 Ympäristövaarallisia kylpykomponentteja

9.2 Öljynerotus

10 Joitakin tyypillisiä alkalisten rasvanpoistokylpyjen reseptejä

11 Kirjallisuutta

LUKU 9 RASVANPOISTO JA PUHDISTUS LIUOTTIMILLA

1 Johdanto

2 Orgaaniset liuottimet

2.1 Halogenoidut liuottimet

2.2 Maaöljypohjaiset hiilivetyliuottimet

2.3 Muut orgaaniset liuottimet

3 Matala-aromaattisia hiilivetyjä käyttävät puhdistusmenetelmät

3.1 Määritelmät ja käyttöalueet

3.2 Puhdistusjärjestelmän ominaisuuksia

3.3 Ympäristö ja turvallisuus

3.4 Mekaniikka

4 Kirjallisuutta

LUKU 10 PEITTAUS JA DEKAPOINTI

1 Johdanto

1.1 Epäpuhtaustyypit

2 Esikäsittely

2.1 Dekapointi

3 Laitetekniikka

4 Teräksen peittaus

4.1 Teräksen peittaus suolahapossa

4.2 Teräksen peittaus rikkihapossa

4.3 Teräksen kloridipeittaus

4.4 Valuraudan peittaus

4.5 Teräksen peittaus fosforihapossa

4.6 Teräksen peittaus typpihapossa

4.7 Teräksen peittaus alkalisissa liuoksissa

4.8 Teräksen elektrolyyttinen peittaus happokylvyssä

5 Seostetun teräksen peittaus

5.1 Yleistä ruostumattomista (haponkestävistä) teräksistä

5.2 Seostetun teräksen peittauskylpy

5.3 Ruostumattoman teräksen elektrolyyttinen peittaus

5.4 Ruostumattoman teräksen mattapeittaus

5.5 Fluorivetyhappo

6 Kuparin ja kupariseosten peittaus

6.1 Ei-hapettava peittaus

6.2 Hapettava peittaus

6.3 Hapettava peittaus vetyperoksidin avulla

6.4 Dikromaattipeittaus

6.5 Kupariseosten mattapeittaus

6.6 Erityyppisten kupariseosten peittaus

6.7 Pehmeäjuotettujen osien peittaus

7 Alumiinin ja alumiiniseosten peittaus. Ks. luku 13

7.1 Alumiinin kemiallinen työstäminen

8 Magnesiumin peittaus. Ks. luku 14

9 Sinkin peittaus

10 Lyijyn ja lyijyseosten peittaus

11 Tinan peittaus

12 Nikkelin ja nikkeliseosten peittaus

13 Puhdistus sulatteessa

14 Kirjallisuutta

LUKU 11 ELEKTROLYYTTINEN JA KEMIALLINEN KIILLOTUS

1 Elektrolyyttinen kiillotus

1.1 Johdanto

1.2 Kuparin ja kupariseosten elektrolyyttinen kiillotus

1.3 Alumiinin elektrolyyttinen kiillotus

1.4 Hiiliteräksen elektrolyyttinen kiillotus

1.5 Ruostumattomien ja haponkestävien terästen elektrolyyttinen kiillotus

1.6 Nikkelin elektrolyyttinen kiillotus

1.7 Hopean ja hopeaseosten elektrolyyttinen kiillotus

1.8 Kullan ja kultaseosten elektrolyyttinen kiillotus

1.9 Muiden metallien ja seosten elektrolyyttinen kiillotus

1.10 Virheitä elektrolyyttisissä kiillotuksissa

2 Kemiallinen kiillotus

2.1 Johdanto

2.2 Alumiinin ja alumiiniseosten kemiallinen kiillotus

2.3 Hiiliteräksen kemiallinen kiillotus

2.4 Austeniittisten ja haponkestävien terästen kemiallinen kiillotus

2.5 Kuparin ja kupariseosten kemiallinen kiillotus

3 Kirjallisuutta

LUKU 12 TERÄKSEN VETYHAURASTUMINEN

1 Johdanto

2 Vetyrakkulat teräksessä

3 Vetyhauraus

3.1 Vetyhaurastumiselle herkät terässeokset

3.2 Vedyn absorptio pintakäsittelyn aikana

3.3 Vetyhaurastumisen mekanismi

4 Vedynpoisto

5 Vetyhaurastumisen valvonta

6 Vetyhaurauden estoa koskevat standardit

6.1 Yleistä

6.2 Jännitystenpoistolämpökäsittely ISO 9587

6.3 Vedynpoistolämpökäsittely ISO 9588

7 Kirjallisuutta

LUKU 13 ALUMIININ PINTAKÄSITTELY

1 Johdanto

2 Anodisointi, tausta ja teoria

2.1 Metalliseoksen vaikutus anodisoinnissa

3 Anodisointi rikkihapossa

3.1 Kiinnityslaitteet ja ripustimet

3.2 Varusteet

3.3 Värjäys

3.4 Jälkitiivistys

3.5 Kirkkaat pinnat

3.6 Oksidikerroksen ominaisuudet

3.7 Esikäsittely ja prosessin käynnistys

4 Kova-anodisointi

4.1 Oksidikerroksen ominaisuudet

5 Anodisointi kromihapossa

6 Muita anodisointimenetelmiä

7 Standardeja ja koemenetelmiä

8 Kromatointi

8.1 Kromaattikerroksen ominaisuudet

9 Metallipinnoitus

9.1 Esikäsittely ennen pinnoitusta

9.2 Laatuvaatimukset ja tarkastusmenetelmät

10 Kirjallisuutta

LUKU 14 MAGNESIUM

1 Yleistä

2 Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

2.1 Puhtaan magnesiumin fysikaaliset ominaisuudet

2.2 Kemialliset ominaisuudet

3 Korroosio

4 Työsuojelu

5 Käyttö

6 Metalliseokset

7 Pintakäsittely

7.1 Mekaaninen esikäsittely

7.2 Puhdistus ja rasvanpoisto

7.3 Peittaus

7.4 Kromatointi

7.5 Anodisointi

7.6 Metallipinnoitus

8 Kirjallisuutta

LUKU 15 PAINEVALETUN SINKIN PINTAKÄSITTELY

1 Miksi painevalettua sinkkiä pintakäsitellään

2 Perusmetalli

3 Mekaaninen esikäsittely

4 Nikkeli/kromipinnoitteet

5 Muut metallipinnoitteet

6 Kromatointi ja fosfatointi

7 Anodisointi

8 Kirjallisuutta

LUKU 16 MUOVIN PINNOITUS

1 Johdanto

2 Miksi muoveja pintakäsitellään

3 Mitä muoveja voi metalloida

4 Käyttöalue

5 Prosessin kuvaus

6 Laatuvaatimukset ja koestusmenetelmät

7 Teknologinen kehitys

LUKU 17 SÄHKÖMUOVAUS

1 Johdanto

2 Malli

2.1 Kestomatriisit

2.2 Kertakäyttömatriisit

2.3 Valmistus useassa sukupolvessa

2.4 Konstruktionäkökohtia

3 Menetelmät ja kylvyt

3.1 Esikäsittely

3.2 Kylpytyypit

3.3 Kylvyn hoito

3.4 Irrottaminen

4 Varjostimet ja apuanodit

5 Kirjallisuutta

LUKU 18 FOSFATOINTI

1 Johdanto

2 Fosfatoinnin teoriaa

2.1 Raudan ja teräksen sinkki-fosfatointi

2.2 Sinkityn pinnan sinkkifosfatointi

2.3 Alumiinin sinkkifosfatointi

2.4 Rautafosfatointi

2.5 Raudan ja teräksen mangaanifosfatointi

2.6 Kerroksen muodostumisnopeus

3 Fosfatointikerroksen ominaisuuksiin vaikuttavia tekijöitä

3.1 Perusmateriaalin vaikutus

3.2 Rasvanpoisto ja peittaus

3.3 Mekaaninen työstö

3.4 Aktivointi

3.5 Kiihdyttimet

3.6 Kylpylämpötila

3.7 Passivointi

3.8 Kuivaus

4 Prosessitekniikka

4.1 Upotusfosfatointi

4.2 Ruiskutus (1,0-2,5 bar)

4.3 Korkeapaineruiskutus (30-50 bar)

4.4 Huuhtelu

5 Valvonta ja ohjaus

5.1 Fosfatointikylvyn valvonta

5.2 Fosfatointikerroksen valvonta

5.3 Korroosiokokeet

5.4 Fosfatoinnin ylläpito ja virheiden etsintä

6 Ympäristö ja terveys

6.1 Veden puhdistus

6.2 Terveysvaarat

7 Kirjallisuutta

LUKU 19 TERÄKSEN MUSTAUS JA METALLIN VÄRJÄYS

1 Johdanto

2 Esikäsittely

3 Hiiliteräs perusmateriaalina

4 Ruostumaton teräs perusmateriaalina

6 Kupari ja kupariseokset perusmateriaalina

6 Sinkki perusmateriaalina

7 Tina perusmateriaalina

8 Nikkeli perusmateriaalina

9 Hopea perusmateriaalina

10 Jälkikäsittely

11 Kirjallisuutta

LUKU 20 SIVELYPINNOITUS TAI KUVIOPINNOITUS

1 Johdanto

2 Laitteet

2.1 Tasasuuntaaja

2.2 Elektrolyytit

2.3 Anodit

3 Anodin ja päällystepinnan välinen nopeus

4 Menetelmän edut ja rajoitukset

5 Käytännön neuvoja

6 Loppusanat

7 Kirjallisuutta

LUKU 21 DISPERSIOPINNOITTEET

1 Johdanto

2 Valmistus

2.1 Kemia ja varusteet

2.2 Mekanismit

2.3 Kustannukset

3 Ominaisuudet

3.1 Yleistä

3.2 Nikkeli + piikarbidi

3.3 Nikkeli + timantti

3.4 Nikkeli + PTFE (polytetrafluorieteeni)

3.5 Koboltti + kromioksidi/kromikarbidi

4 Kirjallisuutta

LUKU 22 PINTAKÄSITTELYN VALINTA, RAKENNESUUNNITTELUOHJEITA

1 Johdanto

2 Pintakäsittelyn päämäärä

3 Pintakäsittelyt

3.1 Yleistä pinnoitusmenetelmistä

3.2 Tavallisimmat pintakäsittelyt, lyhyt kuvaus

4 Suunnittelu ja pintakäsittely

5 Pintakäsittelyn valintaa ohjaavat tekijät

5.1 Merkittävimmät tekijät

5.2 Kustannuksiin vaikuttavia tekijöitä

6 Esineen ja materiaalin vaikutus pintakäsittelyn valintaan

6.1 Uusi tai muutettu pintakäsittelymenetelmä vakiintuneessa tuotteessa

6.2 Pintakäsittelyn valinta uusrakenteessa

7 Pintakäsittelyn määrittely piirustuksessa

7.1 Piirustus määräävänä asiakirjana

7.2 Sisäisestä standardista lähtöisin oleva määrittely

7.3 Ulkoisesta standardista lähtöisin oleva määrittely

8 Kirjallisuutta

Taulukko 1. Metallipinnoitteet, pinnoitusmenetelmät ja käyttö

Taulukko 2. Elektrolyyttiset metallipinnoitteet ja niiden ominaisuudet

Taulukko 3. Perusmetallit, pinnoitteen materiaali- ja pintaominaisuudet

Taulukko 4. Pintaominaisuuksien parantaminen metallipinnoituksella

Taulukko 5. Liitokset metallipinnoitus huomioon ottaen

Taulukko 6. Pinnoitusmenetelmä muotoilun perusteella