Környezetvédelem | Hulladékgazdálkodás » Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek

Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 1 PHARE HU-0008-02-01-0062 KORSZERŰ FÉMIPARI FELÜLETKEZELÉSI ÉS HULLADÉKGAZDÁLKODÁSI MÓDSZEREK 2004 MISKOLCI EGYETEM TOVÁBBKÉPZÉSI KÖZPONT Phare támogatású ESZA típusú oktatási projekt (HU0008-02-01-0062) 2 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Szerkesztette: Dr. Török Tamás a Gépipari Tudományos Egyesület és az Országos Magyar Bányászati és Kohászati Egyesület közreműködésével. Technikai szerkesztő: Fecske Zoltán Lektorálták: Prof. Dr Hencsei Pál egyetemi tanár és Dr. Sziklavári Károly ny.egyetemi docens Devescovi Mária, Fortuna László, Hanus Endre és Dr. Mihalik Árpád közreműködésével Írták: Antal Árpád Balika István Dr. Dömölki Ferenc Dr. Dúl Jenő Hajnal János Hlavács Vincéné Dr. Kahán Róbertné Dr. Kékesi Tamás Dr. Lambertus Zsoltné Dr. Lengyel Attila Dr.

Mihalik Árpád Dr. Nemes Katalin Regős Zoltán Rostás Zoltán Dr. Schönweitz Tivadar Dr. Tóth Lajos Attila Dr. Török Tamás Dr. Tranta Ferenc Dr. Vértes György 3 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 TARTALOMJEGYZÉK I. FÉMEK KÉMIÁJA, FÉMTANA; A FELÜLETKEZELÉSEK CÉLJA I.1 I.11 I.12 I.13 A FÉMEKRŐL ÁLTALÁBAN Színesfémek (nemvas-fémek) és ötvözeteik Az iparág működési köre Európában Az iparág jellemzése Európában 12 I.2 VASALAPÚ ÖTVÖZETEK 20 I.3 I.31 I.311 I.312 I.313 I.314 I.32 I.321 I.33 I.331 AZ ALUMÍNIUM, A MAGNÉZIUM ÉS A SZILÍCIUM Az alumínium, mint kémiai elem Az alumínium előállítása Színalumínium, ötvözők, szennyezők Az alumínium és ötvözeteinek néhány alkalmazása Az alumínium újrahasznosítása A magnézium, mint kémiai elem A fémmagnézium és ötvözetei A szilícium, mint kémiai elem A szilícium előállítása és

felhasználása 26 I.4 A CINK ÉS KADMIUM, AZ ÓN, ÓLOM, ANTIMON ÉS BIZMUT 35 I.5 I.51 I.52 I.53 A RÉZ ÉS ÖTVÖZETEINEK ELŐÁLLÍTÁSA, TULAJDONSÁGAI, FELHASZNÁLÁSA A réz előállítása A réz hasznosítása szempontjából fontosabb tulajdonságai A legjelentősebb rézötvözetek I.6 I.61 I.62 I.621 I.622 I.623 I.624 I.625 NEMESFÉMEK ÉS ÖTVÖZETEIK A fémek általános tulajdonságai Az Au-Ag-Cu háromfázisú rendszert alkotó kétfázisú rendszerek Au-Ag rendszer Au-Cu rendszer Ag-Cu rendszer A szennyezők hatása az Ag-Cu ötvözetek tulajdonságaira Az Ag-Cu ötvözetek felületi korróziója és felületvédelme 48 I.7 I.71 I.72 I.73 I.74 EGYÉB FÉMEK Króm, nikkel, kobalt és titán Alkálifémek és alkáliföldfémek Ritkaföldfémek (lantanoidák) Nagyolvadáspontú fémek 63 I.8 I.81 I.82 I.83 I.84 FÉMEK KORRÓZIÓJA Fémek reakciója vízzel Fémek reakciói savakkal Fémek reakciói komplexképzők jelenlétében Amfoter jellemű fémek

reakciója lúgokkal 76 38 4 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.85 I.86 I.87 I.88 I.89 Fémek passzív állapota Fémek reakciója oxigénnel Fémek reakciója klórral Fémek korróziója inhibitor anyagok jelenlétében Az inhibitor védőértéke I.9 I.91 I.92 I.93 I.931 I.94 A FELÜLETKEZELÉS CÉLJA ÉS MÓDSZEREI Bevezetés Felületkezelő és felületmódosító technikák Bevonat-jellemzők összehasonlítása A kopásállóság növelésének újszerű felületkezelő módszerei Vizes közegű és olvadékos felületkezelő és felületmódosító technikák 84 I.10 I.101 I.102 I.103 I.104 I.105 I.106 I.107 SZERVES BEVONATOK A festék- lakk-technológia alapvető fogalmai Polimer anyagok a szerves bevonatokban Védő szerves bevonatok inhibitor hatással Fedőbevonatok A szerves bevonatok alkalmazásának módszerei A rozsdásodás mértéke és a festékkel való védelem hatékonysága

Újrafestés 93 I.11 NÉHÁNY GONDOLAT A HULLADÉKGAZDÁLKODÁSRÓL 109 I.12 I.121 I.122 I.123 I.1231 I.1232 I.1233 I.1234 I.1235 A FELÜLETKEZELÉS KÖRNYEZETVÉDELMI HATÁSA Bevezetés Környezetvédelmi szabályozás A felületkezelő ipar környezetterhelései Energiatakarékosság Vízfelhasználás Szennyvízkezelés Hulladékkezelés Légtisztítás II FELÜLETKEZELÉS VIZES OLDATOKBAN II.1 FELÜLETELŐKÉSZÍTÉS II.2 GALVANIZÁLÁS II.21 A horganyzás elmélete és gyakorlati módszerei II.22 A horganyzás berendezései II.23 Réz-nikkel-króm bevonatok galvanikus leválasztása II.231 Réz galvanikus leválasztása II.2311 Történeti áttekintés II.2312 Általánosan a rézelektrolitokról II.2313 Cianidos rezező elektrolitok mechanizmusa II.23131 Ciános elektrolitok II.23132 Az összetevők szerepe a galvanizálásban II.23133 Alkalmazási paraméterek hatása galvanizáláskor 115 120 153 178 198 5 Korszerű fémipari felületkezelési és

hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.23134 A cianidos rézelektrolitok csoportosítása a réztartalom függvényében II.23135 Szennyeződések és hatásaik II.2314 Kénsavas rézelektrolit II.23141 A gyakorlatban elterjedt összetételek és paraméterek II.23142 Paraméterek hatása a bevonatra II.23143 Szennyeződések hatása az elektrolitra II.2315 Fluoroborátos rézfürdők II.2316 Difoszfátos elektrolitok II.2317 Szulfamátos elektrolitok II.232 Nikkel galvanikus leválasztása II.2321 Bevezetés II.2322 A nikkel elektrolitok fajtái az alapösszetétel függvényében II.23221 Szulfátos elektrolitok II.23222 Kloridos elektrolitok II.23223 Fluoroborátos elektrolitok II.23224 Szulfamátos elektrolitok II.2323 A nikkel elektrolitok adalékai és szerepük II.2324 A paraméterek szerepe II.2325 Nikkelezési eljárások a bevonat megjelenésének és tulajdonságainak függvényében II.233 Króm galvanikus leválasztása II.2331 Történeti

áttekintés II.2332 A krómozás elmélete II.2333 A krómfürdők fajtái II.23331 Dekoratív krómozás II.23332 Műszaki krómozás II.234 Ón galvanikus leválasztása II.2341 Történeti áttekintés II.2342 Az ón elektrolitok fajtái és összehasonlításuk II.235 Műanyagok galvanizálása II.2351 A direkt galvanizálás technológiai lépéseinek bemutatása a Futuron technológián keresztül II.24 Fémbevonatok leválasztása külső áramforrás nélkül II.241 Fémbevonatok leválasztása külső áramforrás nélkül II.2411 A töltéscserén alapuló eljárások II.2412 A töltéscserén alapuló eljárások II.2413 Fémleválasztás kémiai redukcióval II.24131 A kémiai redukciós fémbevonó oldatok összetevői II.24132 A kémiai redukciós fémbevonó eljárások általános jellemzői II.242 Kémiai nikkelbevonat leválasztása II.2421 Redukció nátrium-foszfináttal, KANIGEN-eljárás II.2422 Redukció bórvegyületekkel, NIBODUR-eljárás II.2423 A kémiai

nikkelbevonat tulajdonságai II.243 Kémiai redukciós rézbevonat előállítása II.2431 A kémiai rezezés során lejátszódó folyamatok II.2432 A kémiai rezezőfürdő üzemeltetése II.244 Műanyagok galvanizálása II.2441 A műanyagfelület kémiai előkezelése II.24411 Tisztítás II.24412 Kondícionálás 236 6 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.24413 II.24414 II.24415 II.24416 II.24417 II.2442 II.2443 II.245 II.2451 Maratás Semlegesítés Érzékenyítés-aktiválás Gyorsítás-akcelerálás Kémiai fémleválasztás Galvanikus fémbevonás Különleges műanyaggalvanizálási eljárások A nyomtatott huzalozású lemezek furatfémezése Direktgalvanizálási eljárások a nyomtatott huzalozású lapok furatfémezésénél II.24511 A furatfal vezetővé tétele grafitszemcsékkel II.24512 Palládiumot tartalmazó eljárások II.245121 Crimson eljárás II.245122 Conductron eljárás II.245123

Neopact eljárás II.24513 Vezető polimerek alkalmazása II.25 Nemesfémek leválasztása 252 II.26 Galvánbevonatok és a galvanizálás oldatainak ellenőrzése 267 II.27 Nemfémes szervetlen rétegek, mint a kémiai felületkezelés egyéb módszerei (foszfátozás, kromátozás, fémszínezés stb.) 275 II.28 Minőségbiztosítás a galvanizálás folyamatában A galvanizálással kapcsolatos 291 hazai és nemzetközi előírások II.3 AZ ALUMÍNIUM ELOXÁLÁSA II.31 Az alumínium tulajdonságai II.311 Az alumínium általános tulajdonságai és főbb felhasználási területei II.312 Az alumínium korróziós tulajdonságai II.32 Az alumínium felületkezelése II.321 Az alumínium felületkezelésének okai II.322 Az alumínium felületkezelésének lehetőségei II.323 Előkezelések az alumínium anódos oxidációja előtt II.3231 Zsírtalanítás II.3232 Pácolás II.3233 Dekapírozás (semlegesítés, fehérítés) II.3234 Szatinálás II.3235 Alumínium kémiai és

elektrokémiai polírozása II.324 Az alumínium anódos oxidációja II.3241 Az anódos oxidáció II.3242 Különböző anódos oxidáló eljárások II.32421 Egyenáramú, kénsavas anódos oxidáció II.32422 Váltakozó áramú, kénsavas anódos oxidáció II.32423 Kénsav-oxálsavas anodizáló eljárások II.32424 Kemény anódos oxidréteget biztosító eljárások II.32425 Egyéb, speciális anódos oxidáló eljárások II.3243 Színes anódos oxidrétegek előállítása II.32431 Hagyományos, adszorpciós színezés II.32432 Direktszínezés II.32433 Elektrolitikus színezés II.32434 Kombinált színező eljárások I.3244 Az anódos oxidrétegek utókezelése – pórustömítés 313 7 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.3245 Anódos oxidáló üzem műveletei, az anódos oxidáció berendezései II.3246 Az anódos oxidrétegek minősítése II.3247 Az anódos oxidáló üzem környezetvédelmi

kérdései II.4 SZENNYVÍZKEZELÉS ÉS KÖRNYEZETVÉDELEM II.41 Környezetvédelmi jogszabályok II.42 Szennyvízkezelés II.421 Öblítéstechnika II.422 Hagyományos szennyvízkezelés II.4221 Semlegesítés-ülepítés-szűrés II.4222 Cianidionok oxidációja II.4223 Kromátionok redukciója II.423 Modernebb módszerek II.4231 Ioncserés öblítővíz kezelés II.4232 Vegyi öblítés II.4233 Öblítővíz visszatáplálás II.4234 Fémvisszanyerési módszerek II.4235 Egyéb megoldások II.43 Hulladékkezelés II.431 Termelési és kommunális hulladékok II.432 Veszélyes hulladékok II.4321 Veszélyes hulladékok gyűjtése II.4322 A felületkezelő üzem veszélyes hulladékai II.4323 Hulladékcsökkentési lehetőségek II.44 Légtisztítás II.441 Lehetséges légszennyező anyagok II.442 Cseppfogók, gázmosók 347 III. A TŰZIHORGANYZÁS 397 III.1 A cink fizikai és korróziós tulajdonságai III.11 A cink legfontosabb fizikai tulajdonságai III.12 A cink korróziós

tulajdonságai III.121 A cink viselkedése atmoszférikus igénybevétel esetén III.122 A cinkbevonat korróziós viselkedése vízben és egyéb folyadékokban III.123 A cink viselkedése különböző talajokban III.124 A cink korróziós tulajdonságai betonban és más építési anyagoknál III.2 A fémek korrózió elleni védelme III.21 A felületvédelmi eljárások csoportosítása III.211 Termikus (tűzi) fémbevonatok legfontosabb típusai III.3 A tűzihorganyzás technológiája III.31 A tűzihorganyzó eljárások legfontosabb típusai III.32 A darabáru horganyzás III.321 A horganyzás technológiája III.3211 A munkadarabok felrögzítése III.322 A tűzihorgany bevonat képződése és tulajdonságai III.4 A megfelelő konstrukciós kialakítás III.41 A technológiából eredő speciális igények III.42 A helytelen tervezésből eredő kockázatok III.43 Főbb szempontok a megfelelő termékkialakításhoz 398 406 411 419 8 Korszerű fémipari

felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 III.5 Az acélminőség hatása a bevonat tulajdonságaira 427 III.51 A szilícium és a foszfor hatása III.511 Az acélok Si-tartalmának befolyása a bevonat tulajdonságaira III.512 A Si és a P együttes hatása III.513 Egyéb ötvözők, szennyezők hatásai III.52 Acélöntvények és öntöttvasak horganyozhatósága III.53 Az optimális acélminőség megválasztásának szempontjai III.6 A termékek kialakítása és a szerkezeti kapcsolatok 435 III.61 Káros deformációk elkerülése III.62 Befoglaló méretek III.63 Technológiai nyílások III.631 Rúdszerű szerkezetek esetében III.632 Egymással összefekvő felületek III.633 Üreges, csőszerű szerkezetek III.634 Tartályok és hőcserélők III.635 Lemezszerkezetek, lemeztermékek III.64 A szerkezet kapcsoló és kötőelemei III.641 Hegesztett kapcsolatok létrehozása tűzihorganyzás előtt III.642 Hegesztett kapcsolatok

létrehozása tűzihorganyzás után III.643 Csavarkapcsolatok III.644 Egyéb kapcsolatok III.7 A munkadarabok felületi minőségének befolyása 449 III.71 Felületi érdesség III.72 Felületi tisztaság III.8 Tűzihorganyzás és gazdaságosság 451 III.81 Elemzés és döntés profitmaximalizálási céllal III.82 Gazdasági elemzések a megfelelő korrózióvédelmi eljárás kiválasztása érdekében III.821 „Háziverseny” megrendezése az egyes alternatív lehetőségek között III.83 A tűzihorganyazás gazdaságosságának javítása III.84 Mi jellemzi a tűzihorgany bevonatok vastagságának alakulását? III.85 Miért érdeke mindkét félnek a bevonatvastagság optimalizálása? III.86 A cinkfelhasználás érzékenysége a termékek vastagságának változására III.9 Munkabiztonság és egészség védelem 462 III.91 Baleseti veszélyforrások a technológia végrehajtása során III.92 Baleseti veszélyforrások a tűzihorganyzott termékek felhasználása és

feldolgozása során III.10 Környezeti hatások 464 III.101 A cink újrahasznosítása III.11 Szabványok 465 III.111 Az MSZ EN ISO 1461:2000 szabvány III.12 Az európai általános tűzihorganyzó ipar 467 IV. VAS- ÉS FÉMIPARI HULLADÉKHASZNOSÍTÁS IV.1 HULLADÉKGAZDÁLKODÁSI ALAPISMERETEK IV.11 Alapfogalmak IV.12 A hulladékgazdálkodás alapelvei IV.13 A hulladékgazdálkodás általános szabályai IV.14 A gyártó kötelezettségei IV.15 Hulladékkategóriák 468 9 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 IV.16 IV.17 IV.18 IV.19 IV.191 IV.192 A veszélyességi jellemzők jegyzéke Hulladékártalmatlanítást szolgáló műveletek Hulladékhasznosítást szolgáló műveletek A hulladékok jegyzéke A/ Alaplista Fémek és egyéb anyagok kémiai felületkezeléséből és bevonásából származó hulladékok, nemvas fémek hidrometallurgiai hulladékai IV.193 B/ Kiegészítő lista IV.110 A hulladékok

veszélyességének megállapítása IV.1101 A minősítés kezdeményezése IV.1102 A Hulladékminősítő Bizottság IV.111 A veszélyes hulladékok kezelésének általános szabályai IV.112 Veszélyes hulladékok előkezelése IV.113 Veszélyes hulladékok hasznosítása IV.114 Veszélyes hulladékok ártalmatlanítása IV.115 Technológiaminősítés IV.116 Hatályos, hulladékgazdálkodással kapcsolatos jogszabályok II.117 Jellemző technológiák vegyes galvániszapok hasznosítására IV.1171 Hidrometallurgiai feldolgozási eljárások IV.11711 MAT-eljárás IV.11712 Goldschmidt-eljárás IV.11713 Preussag-eljárás IV.1172 Termikus feldolgozási eljárások IV.2 SZÍNESFÉMTARTALMÚ HULLADÉKOK FELDOLGOZÁSA IV.21 Fémhulladékok IV.22 A fémes alumínium-hulladék hasznosítása IV.23 Réz- és réztartalmú hulladékok feldolgozása IV.24 Cink- és cinktartalmú hulladékok feldolgozása IV.25 Ólomhulladékok feldolgozása IV.26 Ónhulladékok feldolgozása 496 534 586

611 624 638 IV.3 VAS- ÉS ACÉLKOHÁSZATI HULLADÉKOK 644 IV.4 ÖNTÉSZETI HULLADÉKOK 669 IV.5 NEMESFÉMTARTALMÚ HULLADÉKOK 682 V. 697 BEVONATOK BIZTONSÁGTECHNIKÁJA VI. MINŐSÉGBIZTOSÍTÁS A SZERVES BEVONATOK TERÉN 710 10 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 ELŐSZÓ A technikai fejlődés soha korábban nem tapasztalt üteme, a környezettudatos gazdálkodás egyre szorítóbb kényszere és a világban szétszórt gyártóhelyek és kereskedelmi központok globális hálózatokká szerveződése még az informatikai forradalom vívmányainak (pl. az Internetnek) egyre szélesebb körű elterjedése mellett is nagy vállalkozássá teszi az egyes interdiszciplináris szakterületek ismereteinek összefoglalását. A fémipari felületkezelés és a fémes és fémtartalmú hulladékok „kezelése” és feldolgozása éppen ilyen mezsgyére eső szakterületek, amelyek nehezen sorolhatók be

egyértelműen például a gépipari / kohászati vagy vegyipari tevékenységek közé. Ismert, hogy a számtalan fémipari gyártmány (a gombostűtől az acéltraverzig) felülete az adott felhasználáshoz legjobban igazodó módon és technikával kell legyen kidolgozva, csiszolva, mintázva, galvanizálva vagy festve, stb. Az elhasználódott fémipari termékek pedig - fémes vagy fémtartalmú hulladékként – a lehető legkülönbözőbb helyeken (háztartásoktól a hadszíntérig) és nagyon szétszórtan fejezik be adott alkalmazási feladatukat. Ezek a szerteágazó tényezők mind-mind hozzájárultak ahhoz, hogy a legutóbbi tíz-tizenöt évben Magyarországon alig jelent meg ebben a témakörben nagyobb összefoglaló igényű mű. Jelen vállalkozásunkkal sem egy enciklopédikus, kézikönyv jellegű összeállítás elkészítése volt a célunk, hanem az országban értékes szakmai hagyományokkal is rendelkező, ide kapcsolódó iparágakban dolgozó

szakmunkások, technikusok és mérnökök számára kívántunk friss ismereteket adni. Emellett a könyvünk I fejezetében a fémes anyagok és ötvözetek legfontosabb kémiai, metallurgiai és fizikaimechanikai sajátosságainak áttekintő összefoglalása is célunk volt, amire építve részletesebben is kifejtésre kerültek a legfontosabb előkészítés-technikai, vizes-oldatos bevonó (elsősorban galván) és tűzi (olvadékos) bevonó módszerek (elsősorban a tűzihorganyzás), továbbá a vas- és színesfém- és ezek vegyületeit tartalmazó hulladékok korszerű feldolgozó eljárásai. A korszerű felületkezelő és hulladék-feldolgozó módszerek tárgyalása során kitértünk a legfontosabb minőségügyi, tűz-, munka- és egészségvédelmi, továbbá környezetvédelmi kérdések elemzésére is. Munkánk azzal válhat teljesebb értékűvé, hogyha visszajelzéseket kapunk mindazoktól, akik forgatták, használták ezt az összeállításunkat, amihez

várjuk és előre is nagyon köszönjük szíves kiegészítő és jobbító észrevételeiket. A Szerzők Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I. FÉMEK KÉMIÁJA, FÉMTANA; A FELÜLETKEZELÉSEK CÉLJA 11 12 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I. FÉMEK KÉMIÁJA, FÉMTANA; A FELÜLETKEZELÉSEK CÉLJA I.1 A FÉMEKRŐL ÁLTALÁBAN A kémiai elemek túlnyomó többsége fém. A fémek tulajdonságai közé tartozik a jó hő- és elektromos vezetés, fémes fény, jó alakíthatóság. E tulajdonságok magyarázata a rájuk jellemző különleges kötéstípusban, a fémes kötésben rejlik. A fémek vegyértékelektronjai a homöopoláris vegyületek vegyértékelektronjaitól eltérő módon, nem rendelhetők különálló atom-párokhoz, hanem a fémrácshoz mint egészhez tartoznak (fémes kötés). A fémek az elemek periódusos

rendszerében (I.11 ábra) a nemesgázok (He, Ar, Ne, Kr, Xe, Rn) oszlopától és a nemfémes elemektől balra található oszlopokban helyezkednek el: az első (I.A jelű) oszlopban az alkálifémek (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), a második (IIA) oszlopban az alkáliföldfémek (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra); az alcsoportok elemei vagy átmeneti elemek (mintegy öt tucat elem!) valamennyien fémek és közöttük találhatók a gyakorlati szempontból talán napjainkban legfontosabbnak tekinthetők (Fe, Cu, Ni, Zn, Au, Ag, Ti, W, stb.) Jelentős a felhasználásuk még az alumíniumcsoport (Al, Ga, In, Tl) és az óncsoport (Sn, Pb) egyes elemeinek és mindahány fém számos ötvözetének is. I.A II.A III.A IV.A V.A VI.A H VII.A VIII.A a b I.B II.B III.B IV.B V.B VI.B VII.B VIIIB He c Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr K Ca Sc Ti Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Cs Ba La* V Hf Ta W Re Os Ir

I Xe Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac* Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu * Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw I.11 ábra Az elemek periódusos rendszere (sematikusan) A bór (B) – polónium (Po) átlótól balra található elemek (a ritkaföldfémekkel, azaz a La és az Ac utáni elemekkel együtt) valamennyien fémek. Fémek külső megjelenése. A fémek már vékony rétegben is átlátszatlanok, jellegzetes fémes fényük abból ered, hogy a rájuk eső fény nagy részét visszaverik. Színük a sárga színű arany és a vörös színű réz kivételével általában szürkésfehér, finom eloszlásban azonban valamennyi fém sötét színű. Szobahőmérsékleten, a higany kivételével, szilárd halmazállapotúak; olvadáspontjuk elég széles határok között változik, forráspontjuk általában 15006000 °C közé esik, legmagasabb a volfrámé (5930 °C) Kivételek az alkálifémek és a cinkcsoport elemei,

ezek forráspontja 1000 °C alatt van, legalacsonyabb a higanyé (357 °C). 1 Az elemek periódusos rendszere és a legfontosabb fizikai tulajdonságaik nagyon könnyen kezelhető formában elérhető az Interneten, például az alábbi honlapon: www.chemicalelementscom Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 13 PHARE HU-0008-02-01-0062 Fémek szerkezete. Valamennyien kristályosak, kristályrácsukban a pozitív fémionok között a kötést a nemlokalizált elektronok felhője, az un. elektrongáz hozza létre Ezért a fémes kötés nem irányított jellegű, aminek következtében a fémek rácsszerkezete egyszerű. A legtöbb fém a szabályos rendszerben kristályosodik: 12-es koordinációs számú lapon középpontos (Fkk, ill. fcc) vagy 8-as koordinációs számú térben középpontos kockarácsban (Tkk, ill bcc), de jelentős a hexagonális rendszerben (Hex.CP) kristályosodó fémek száma is Ezeket az elemi cellákat és az

ónra jellemző térben középpontos tetragonális (bct) elemi cellát láthatjuk az I.12 ábrán Néhány fontosabb fém elemi cellájára jellemző rácsparamétereket az I11 táblázatban foglaltuk össze. I.12 ábra A fémek rácsszerkezetére legjellemzőbb elemi cellák Az a, b és c betűjelű oldalélekkel szemközti szögeket rendre α, β, és γ jelöli. (a): térben középpontos kockarács, a = b = c, és α = β = γ = 90°. (b): lapon középpontos kockarács, a = b = c, és α = β = γ = 90°. (c): szoros illeszkedésű hexagonális rács: a = b ≠ c, és α = β = 90°, γ = 60°. (d): térben középpontos tetragonális rács: a = b ≠ c, és α = β = γ = 90°. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 14 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.11 táblázat Néhány fém jellemző rácsparaméter értékei és effektív atomátmérője [1] Fémek Rácsszerkezet Elemi cella méretei, Effektív atomátmérők (a,b)/nm nm a –vas (a

-Fe) BCC 0,286 0,248 Króm, Cr BCC 0,288 0,249 Molibdén, Mo BCC 0,314 0,272 Vanádium, V BCC 0,303 0,263 Volfrám, W BCC 0,316 0,274 γ –vas (γ -Fe) FCC 0,356 0,252 Alumínium, Al FCC 0,404 0,286 Ezüst, Ag FCC 0,408 0,288 Arany, Au FCC 0,407 0,288 Réz, Cu FCC 0,361 0,255 Nikkel, Ni FCC 0,352 0,249 Platina, Pt FCC 0,392 0,277 Berillium, Be Hex.CP a=0,227, b=0,359 0,222 Kadmium, Cd Hex.CP a=0,297, b=0,561 0,297 Magnézium, Mg Hex.CP a=0,320, b=0,520 0,319 Titán, Ti Hex.CP a=0,295, b=0,473 0,292 Cink, Zn Hex.CP a=0,266, b=0,494 0,266 Ón, Sn BCT a=0,582, b=0,318 0,302 Mangán, Mn FCT a=0,377, b=0,353 0,258 BCC: térben középpontos kockarács (Tkk); FCC: lapon középpontos kockarács (Fkk); Hex.CP: szoros illeszkedésű hexagonális rács; BCT: térben középpontos tetragonális rács; FCT: lapon középpontos tetragonális rács (komplex köbös). Röntgendiffrakciós méréssel nagy pontossággal meghatározható rácsparaméterek alapján kiszámítható az adott

szimmetriájú rácsba rendeződött fématomok effektív átmérője is (I.11 táblázat). Az azonos rácstípusú, s egymáshoz kémiailag is nagyon hasonlóan viselkedő arany és ezüst atomjainak effektív mérete például alig különbözik egymástól, s lényegében ez az alapja annak, hogy e két fém szilárd állapotban is minden arányban homogénen „összekeverhető”(elegyíthető), azaz szilárd ötvözeteik ún. szubsztituált (helyettesítéses) szilárd oldatot alkotnak. Az I11 táblázatban feltüntetett fémek atomátmérőihez képest több közönséges nemfémes elemnek, például a hidrogénnek, az oxigénnek, a nitrogénnek és a szénnek az atomátmérői (0,03; 0,073; 0,092; ill. 0,091 nm [7]) viszont annyival kisebbek, hogy ezeknek az elemeknek az atomjai többnyire jól elférnek a fématomok közötti hézagokban is. Ilyen ötvözetek esetében un intersztíciós szilárd oldatok jönnek létre Természetesen az egymáshoz képest nagyobb kémiai

affinitást mutató elemek közötti erős kémiai kölcsönhatás a közös rácsuk szerkezetében is megjelenik, s ilyenkor olyan szilárd heterogén rendszereket kapunk, amelyben változatos szerkezetű vegyületfázisok (például CuZn(β), CuZn3(γ) és Cu5Zn8(ε), un. elektron-vegyületfázisok a sárgarezekben; Fe3C intersztíciós karbidfázisok egyes acélokban és öntöttvasakban), továbbá eutektikumok és eutektoidok (egymás mellett és együtt kristályosodott kristálykák) együttese fogja adni az összetett szilárd anyag szerkezetét. 15 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Ezek a mikro- és makroszerkezeti jellemzők a gyakorlatban előforduló fémes anyagok, illetve ötvözetek fizikai (sűrűség, elektromos vezetés, mágneses, stb.) tulajdonságait és mechanikai, szilárdsági jellemzőit egyaránt meghatározzák. A fémes anyagok mechanikai tulajdonságait tekintve, a rugalmas és

képlékeny alakváltozás kiemelt jelentőséggel bír. A rugalmas és képlékeny alakváltozás elméleti alapjainak megértéséhez is a fémek kristályos szerkezetének ismerete szükséges. A kristályos anyagra ható erő hatására, az anyag alakja először rugalmasan változik meg. A rugalmas alakváltozás azzal jellemezhető, hogy az atomok az alakváltozás során ugyanazon atomok szomszédságában maradnak és a külső terhelő erő megszűnése után visszatérnek eredeti rácspontjukba. Ezért mondhatjuk, hogy a rugalmas alakváltozás reverzibilis Meghatározhatjuk az ideális (rácshiba mentes) kristály rugalmassági határfeszültségét. Ez az a határfeszültség, amelynél nagyobb érték esetén a kristály képlékeny alakváltozása következik be. Az ideális kristály elméleti rugalmassági határa azonban több nagyságrenddel nagyobb, mint a reális kristályokon mérhető rugalmassági határ, amely a valódi kristályokban mindig jelen lévő

rácshibákkal magyarázható (I.12 táblázat) I.12 táblázat Egykristályok néhány szilárdsági jellemzője [2] G, A fém megnevezése rugalmassági modulus (N/mm2) τid, elméletileg számított kritikus csúsztatófeszültség 2 (N/mm ) Vas Alumínium Réz Nikkel Magnézium 81 420 26 400 47 090 73 090 16 670 12 965 4 204 7 498 11 639 2 654 τreal, kísérletileg mért kritikus csúsztatófeszültség (N/mm2) 2,700 0,981 0,982 5,684 0,441 A képlékeny alakváltozás a diszlokációk elmozdulásával jellemezhető, az atomok rezgésközéppontjukat a külső terhelőerő hatására több száz rácsállandónyi távolságba helyezik át, azaz nem maradnak ugyanazon atomok szomszédságában. A képlékeny alakváltozás során az anyagra ható külső terhelőerő megszűnése után az atomok nem térnek vissza eredeti helyükre, azaz a terhelés megszűnése után maradó alakváltozás, maradó deformáció észlelhető. A képlékeny alakváltozás tehát nem

megfordítható, azaz irreverzibilis folyamatot jelent. A képlékeny alakváltozás leggyakoribb mechanizmusa a diszlokációk mozgásával, kölcsönhatásával megvalósuló csúszási mechanizmus, de ezen kívül végbe mehet még alakítási ikerképződéssel, diffúziós kúszással, szemcsehatár-elcsúszással, szemcse-rotációval, fázisátalakulás által indukált alakváltozással, valamint ezen alakváltozási mechanizmusok kombinációjával. A képlékeny csúszás a legnagyobb valószínűséggel a kristálytanilag atomokkal legtömöttebb síkokban, azon belül pedig a legtömöttebb irányokban megy végbe. A csúszási síkokat és irányokat együttesen csúszási rendszereknek nevezzük. Általánosan igaz, hogy a több csúszási rendszerrel rendelkező fémek jobban alakíthatóak. Kísérletileg alátámasztott tény, hogy a legjobban alakíthatók a felületen középpontos köbös térbeli rendszerben kristályosodó fémek és ötvözetek, míg legkevésbé

a legkevesebb csúszási rendszerrel rendelkező hexagonális rendszerbeli fémek. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 16 PHARE HU-0008-02-01-0062 Az előzőekben leírtak csak a fém teljes tömegében egyetlen kristályt tartalmazó egykristályokra érvényes. A polikrisztallin fémek képlékeny alakváltozása bár lényegesen bonyolultabb folyamat, mint az egykristályoké, alapvetően azonos folyamatokra vezethető vissza. A gyakorlatban alkalmazott fémek jelentős része nem csak, hogy polikristályos, de ötvözőket is tartalmaz. Ezekben az alakváltozási mechanizmust nagyban befolyásolják az anyagban lévő ötvöző és szennyező elemek (pl. a nagyméretű szubsztitúciós atomok akadályozzák a diszlokációk mozgását). I.13 ábra A képlékeny csúszás mechanizmusa ideális kristályban I.14 ábra A csúszási mechanizmus reális kristályban A fémek és ötvözeteik mechanikai tulajdonságait befolyásoló

mikroszerkezetnek (rácshibák, szemcsehatárok, stb.), az ötvöző- és szennyezőelemeknek, továbbá a különféle alakításoknak és termikus (gyors hűtés, hőkezelések, stb.) hatásoknak a részletes leírása a legtöbb fémtankönyvben [2, 4] és metallográfiai kézikönyvekben megtalálható. Néhány fontosabb fém (Fe, Al, Cu) és fémötvözet (sárgarezek, bronzok, alumínium-magnézium ötvözetek; ötvözetlen és ötvözött acélok, öntöttvasak, temperöntvények, nemesíthető acélok, automataacélok, a képlékeny hidegalakításhoz kifejlesztett acélok, szerszámacélok, stb.) szabványos összetételét és mechanikai tulajdonságát (szakítószilárdság, Rm/MPa; folyáshatár, Rp0.2/MPa, ReH/MPa; nyúlás, A5/%; keménység/HV; stb), továbbá e jellemző tulajdonságok módosításának néhány lehetőségét is (pl. hőkezeléssel, felületötvöző hőkezeléssel, felületi edzéssel) korszerűen és tömören tárgyalja az [5] irodalom. A

vasalapú ötvözetekről kissé bővebb összefoglalást pedig az I.2 fejezetben adunk Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 17 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.11 Színesfémek (nemvas-fémek) és ötvözeteik Mint már a fentiekben is láthattuk, minden fémnek sajátos tulajdonságai vannak, mégis többnyire ötvözeteiket alkalmazzák az adott felhasználások követelményeinek tervezhető kielégítésére. A fémeket primér és szekunder nyersanyagokból (ércekből és hulladékanyagokból) nagy mennyiségben előállító kohászati iparág hagyományosan tagolódik egyrészt a vas- és acéliparra, melynek minden gazdaságban mind a mai napig meghatározó a súlya és jelentősége, másrészt pedig a többi fémre szakosodott (színes)fémkohászatra (illetve az angol terminológia mintájára elnevezve: nemvas-fémek metallurgiai iparára), mely utóbbi, esetenként csak viszonylag kis volumenben, de nagy értéket képviselő

fémes anyagok (például ilyenek a nemesfémek, a ritkafémek és az ultranagy tisztaságú fémek) kinyerésével és visszanyerésével, hulladékainak hasznosításával foglalkozik szerte a világban. (Egyébként a felületkezelő és fémes bevonó módszerek legtöbbje is a (színes)fémmetallurgiával rokonítható leginkább.) A fémek sajátsága az újrafeldolgozhatóság, és tulajdonságaik nem csorbulnak többszöri visszajáratás után sem. A primer és a szekunder nyersanyagból előállított tiszta fém azonos tulajdonságú. A színesfémek és ötvözeteik a modern élet és a technikai fejlődés alapját jelentik, és a modern technológiai fejlődés sok esetben - főleg a számítástechnikai, elektronikai, távközlési és közlekedési iparágakban - függ tőlük. A színesfémek primer és szekunder nyersanyagokból történő előállítása általában hasonló, sok esetben azonos módon történik. Az Európai Unióban a közelmúltban összeállított

IPPC referencia-dokumentum [6] ezeket az eljárásokat az alábbi csoportok szerint részletesen tárgyalja: − − − − − − − − − Réz és ötvözetei Alumínium Cink, ólom és kadmium (+Sb, Bi, In, Ge, Ga, As, Se, Te) Nemesfémek Higany Nagyolvadáspontú fémek Ferroötvözetek Alkáli- és alkáliföldfémek Nikkel és kobalt. I.12 Az iparág működési köre Európában A fémkohászati iparnak Európában nagyobb a gazdasági és stratégiai jelentősége, mint ahogyan azt a foglalkoztatási, tőke és forgalmi adatok jelzik. Az iparág sokféle primer és szekunder nyersanyagból állítja elő a termékeit. A primér nyersanyagokat, érceket a feldolgozás előtt a bányákhoz kapcsolódó üzemekben készítik elő, dúsítják. Európában a jó minőségű ércek nagyrészt kimerültek, a koncentrátumok nagyobb részét importálni kell. Az iparág tisztított fémet bocsát ki, ami tömbök, vagy alakított féltermékek (tuskók, hengerelt, extrudált

idomok, lemezek, fóliák, szalagok, rudak stb.) formájában kerül a felhasználókhoz. A színesfém formaöntészet és a hulladékfém-gyűjtés, -kezelés is sok tekintetben és szervesen kapcsolódik ehhez az iparághoz. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 18 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.13 Az iparág jellemzése Európában Az ipari jellemzők a fémek szerint változatosak, és csak néhány olyan nagyüzem létezik, ahol több színesfémet is előállítanak. Az európai termelő vállalatok közül néhány 5000-nél több embert alkalmaz, sok üzem azonban jellemzően 50 - 200 fős létszámmal dolgozik. A tulajdoni viszony a pan-európai és nemzeti csoportoktól az ipari holdingokon és az állami vállalatokon keresztül a magán társaságokig terjed. Az európai színesfémkohászatot az alábbi fő statisztikai adatok jellemzik: Kibocsátás: Árbevétel: Alkalmazottak: 18-20 millió tonna 40-45 milliárd Euro 200 000

felett Sok finomított színesfém nemzetközi kereskedelmi termék. Az alumínium-, réz-, ólom-, nikkel-, ón- és a cink-készletekkel a London Metal Exchange és a New York-i Comex központokban folyik a kereskedés. A többi - kisebb jelentőségű - fémnek nincs központi börzéje. A legtöbb alkalmazásban a színesfémek versenyeznek a kerámiákkal, polimerekkel valamint vas-alapú ötvözetekkel, illetve más nemvas-fémekkel és ötvözeteikkel. A nyereségesség minden fém és fémcsoport esetében meghatározó fontosságú, és rövid távú értelemben is változó az aktuális fémár és számos egyéb gazdasági tényező szerint. Ezért szigorú korlátai vannak a termeléshez csak járulékosan kapcsolódó környezetvédelmi költségeknek. Ezek a költségek általában a teljes technológia fejlesztéséhez kötődnek A beruházásoknak globálisan kell versenyképesnek lenniük, mivel az európai fémipar versenyben áll más fejlett és fejlődő országok

hasonló termelőüzemeivel. Az európai fémipar környezetvédelmi és energiafelhasználási jellemzői folyamatosan és sokszor igen jelentősen javultak az utóbbi huszonöt évben, amióta elfogadták az "Ipari Üzemek Környezetszennyezésének Szabályozása" 84/360/EEC direktíváit. Emellett az Elérhető Legjobb Technikák (”Best Available Techniques” - BAT) bevezetésének szükségességét is elfogadja az ipar a legtöbb uniós tagországban. Az egyes fémek előállításával kapcsolatos termelési adatokat (nyersanyagok, termelés és felhasználás, termelőhelyek, általános környezeti hatások) az eredeti IPPC-BAT referencia dokumentum [6] bő terjedelemben ismerteti valamennyi fentebb megjelölt fontosabb fémre. Irodalomjegyzék: 1. CA KEYSER: Basic Engineering Metallurgy, Theories, Principles, and Applications, Prentice-Hall, Inc. New York, 1952 p5 2. TISZA Miklós: Metallográfia, 3kiadás, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2002 Anyagvizsgálat, Szerk.:

TISZA Miklós, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2001 3. Kémia műszakiaknak, Szerkesztette: Dr BERECZ Endre, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1998 4. VERŐ József –KÁLDOR Mihály: Fémtan, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1977 19 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Dr. GÁCSI Zoltán, Dr MERTINGER Valéria: Fémtan, Műszaki könyvkiadó, Budapest, 2000. 5. KOMÓCSIN Mihály: Gépipari anyagismeret, COKOM Kft, Miskolc, 1995 6. Reference Document on Best Available Techniques in the Non Ferrous Metals Industries, IPPC /Integrated Pollution Prevention and Control/, European Commission, December 2001. című eredeti IPPC dokumentum tömörített fordítása (Miskolci Egyetem, Fémkohászattani Tanszék, 2003)/ 7. Z ORBÁN Erzsébet: Atomok, ionok, Tankönyvkiadó, Budapest, 1983. p 68 molekulák Atomszerkezeti ismeretek, Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 20 PHARE

HU-0008-02-01-0062 I.2 VASALAPÚ ÖTVÖZETEK Az őskorban is használták már a vasötvözeteket, hiszen a bronzkorszak után egy egész korszakot, a vaskorszakot neveztek el róla. A vasalapú ötvözetek elterjedésében fontos szerepe van a vas, mint alapelem számos kedvező tulajdonságának: - az 1536 oC-os olvadáspontja jó hőállóságot biztosít, - kétféle allotróp módosulata van és ezekben az egyes elemek különböző oldhatósága révén a hőkezelések alkalmazásával változatos tulajdonságok elérését teszi lehetővé, - mindkét módosulata kockarácsú (a ferrit – térben középpontos, az ausztenit – felületen középpontos), melyek jó alakíthatóságot és a felhasználásban jó szívósságot biztosítanak, - a nagy rugalmassági modulusza a szerkezeti elemekben kedvező, - a ferrit mint ferromágneses anyag funkcionális szerepet is betölthet, - a vasérc nagy mennyiségben (kb. 4 %-ban) fordul elő a földkéregben és az könnyen, nagy

tömegben viszonylag olcsón kohósítható, - az újrahasznosítása teljes mértékben megoldott, - nem toxikus elem. A vasötvözeteknek és ezen belül elsősorban az acélnak a felhasználása az ipari forradalommal vált döntővé. Egészen a XX század végéig a gyártott mennyisége rohamosan növekedett és elérte az évi 700 106 tonnát. Azóta további mennyiségi növekedés nem tapasztalható, de a tudományos ismeretek bővülése következtében egyre jobb tulajdonságú (és ennek következtében) értékesebb termékeket állítanak elő. Változatlanul legfontosabb szerkezeti anyaga az emberiségnek (függetlenül attól, hogy a termelési kapacitások főleg Európában nincsenek kihasználva). A színvas alkalmazása jelentéktelen. Ötvözetei közül a karbon tartalmúak a legfontosabbak Osztályozni is ennek alapján szokás. A 2 m/m %-nál kevesebb C-t tartalmazó ötvözeteket, melyek jól alakíthatók tekintjük acéloknak, míg ennél nagyobb

tartalmúakat öntöttvasaknak nevezzük. Az ötvözetlen acélok a karbonon kívül csak a gyártásból adódó elemeket (pl Mn, Si) tartalmazzák tized %-nyi mennyiségben, (szennyezőként - P, S - még ennél is kevesebbet). Alkalmaznak ún. mikroötvözésű acélokat, melyeknél a szövetszerkezetet és tulajdonságokat legfeljebb tized %-nyi ötvözéssel (Al, Nb, B, Ti V, stb.) és hozzáigazított gyártástechnológiával, hőkezeléssel biztosítják. A gyengén ötvözött acéloknál 5 %-nál kisebb ötvözőtartalommal javítják a tulajdonságokat. Az acélok és természetesen a kisebb jelentőségű öntöttvasak tulajdonságait a bennük előforduló fázisok és azok keletkezését is kifejező szövetelemek határozzák meg. A vasötvözetekben előforduló legfontosabb fázisok a szilárdoldatok, melyeknél az alkotók a vas módosulatainak kristályaiba épülnek be. A legtöbb elem a vas módosulataiban kisebb, nagyobb mennyiségben oldódik. Az oldódás lehet

helyettesítéses (szubsztitúciós), amikor az oldódó elem a rácsban a vasatomot helyettesíti vagy beékelődéses (intersztíciós), amikor a viszonylag kis méretű oldott elemek (C, N) a vas atomjai között foglalnak helyet a rácsban. Az egyes elemek viselkedéséről az ún. egyensúlyi fázisdiagramok adnak felvilágosítást Ezek közül a kétalkotós diagramok közül a legfontosabb a vas-karbon egyensúlyi ikerdiagram. Az I21 ábrán látható diagramot azért nevezzük ikerdiagramnak, mert a karbon önálló fázisként Fe3C (vaskarbid) és elemi karbonként (grafit) is előfordulhat. Az acéloknál a metastabilis diagram érvényesül. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 21 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.21 ábra A Fe-C ötvözetrendszer egyensúlyi iker-fázisdiagramja (a folytonos vonal a metastabilis, a szaggatott vonal a stabilis rendszerre vonatkozik). Az egyensúlyi diagram alapján nemcsak azt tudjuk megmondani, hogy

a hőmérséklet és összetétel függvényében milyen fázisok fordulnak elő és azoknak mi az összetételük, esetleg mennyiségük, hanem lassú (egyensúlyi ?) hűtést feltételezve milyen a fázisok képződése a szobahőmérsékletig való hűtéskor, vagyis milyen szövetelemek alakulnak ki. Ezért az I22 ábrán az ún. szövetdiagramot is feltüntettük a metastabilis rendszerre vonatkozóan I.22 ábra A metastabilis Fe-C rendszerben kialakuló szövetelemek Ennek ismerete azért fontos, mert a tulajdonságokat elsősorban a kialakuló szövethez célszerű kötni. Természetesen sok más kétalkotós diagramot is ismerünk. Ezeket aszerint szokás csoportosítani, hogy a vas ausztenites (ausztenitképző: C, Mn, Ni, N, stb.) vagy ferrites tartományát (ferritképző: Si, Al, Cr, Mo, W, Ti, stb.) növelik Természetesen a legtöbb ötvözet egyszerre több alkotót is tartalmaz. A nagyon sokféle többalkotós egyensúlyi diagram áttekintéséhez további rendszerező

elvként azt szokás még figyelembe venni, hogy az adott elem képez-e a karbonnal karbidot és a Fe–C ikerdiagramban a metastabilis (karbidos) vagy a stabilis (grafitos) rendszer előfordulását segíti-e elő. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 22 PHARE HU-0008-02-01-0062 Az ilyen többalkotós (és természetesen a kétalkotós) diagramokat különböző kézikönyvekben és újabban számítógépes adatrendszerekben is megtalálhatjuk. A gyakorlati acélokat zömében nem a közel egyensúlyi állapotukban alkalmazzák. Kihasználva, hogy a legtöbb ötvözetben megjelenik a vas allotrópiája (ausztenit-ferrit átalakulás) és az ausztenitben a karbon oldódása lényegesen nagyobb, mint a ferritben, nem egyensúlyi körülmények között az átalakulás nagyon változatos formában mehet végbe. Ennek következtében szokás megkülönböztetni ferrit-perlites, bénites és martenzites átalakulásokat. A vas-karbon diagramba

berajzoltuk a várható átalakulási hőmérséklettartományokat az I23 ábrán I.23 ábra Az acélokban előforduló szövetelemek a karbon tartalom és a képződés hőmérsékletének függvényében. (A - ausztenit, KGF - ferrithálós szövet, KF - szemcsés ferrit, WF - tűs ferrit, KGZ - hálós cementit, WZ - tűs cementit, P - perlit, B - bénit, M - martenzit) Az ausztenit (vagyis a nagy hőmérsékletű fázis) átalakulásának hajtóereje hűtéskor az egyensúlyi hőmérséklethez viszonyított túlhűtésből származó szabadentalpia. Az új fázis keletkezése csiraképződéssel és a fázisok növekedésével történik. A ferrit (proeutektoidos vagyis a perlit megjelenése előtti ferrit) képződéséhez szükséges a karbon diffúziója. A csira keletkezhet az ausztenit kristálykák határán, esetleg azok belsejében. A ferritnövekedése végbemehet a vasatomok egyenkénti átmenetével, ekkor a kialakuló szövet a karbon tartalomtól függően lehet

ferritfoltos, ferrithálós vagy szemcsés ferrit. Ha a vasatomok nem tudnak egyenként átmenni az új fázisba (a diffúzió hiánya miatt), úgy az átmenet irányított, koordinált és a kialakuló szerkezet tűs (Widmannstatten-es) lesz. Az ausztenit eutektoidos (perlites) átalakulásakor kettős reakció révén egyszerre keletkezik a ferrit és a cementit, lemezes szerkezetet képezve. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 23 PHARE HU-0008-02-01-0062 Erős túlhűtéskor (gyors hűtés alkalmazásával) sem a vas, sem a karbon atomok már nem képesek diffúzióra, így martenzites átalakulás megy végbe, melynél nagyon gyors együttes az atommozgás, az átmenet rendezetten zajlik és a karbon túltelített módon a rácsot erősen torzítja. Nagy keménységű szövet jön létre Közbülső túlhűtés esetén a karbon még diffúzióra képes és az először keletkező ferrit körül kialakulhat a vaskarbid, miközben a

vasatomok rendezetten mennek át az új ferrites fázisba és ennek következtében más elrendezésben ugyancsak kétfázisú szövetelem, a bénit jön létre. Egy-egy acél-összetételre érvényes átalakulási viszonyokat az ún. átalakulási diagramban szokás összefoglalni. A diagram érvényes lehet izotermás körülményekre (I24a ábra) vagy folyamatos hűtésre (I.24b ábra) Az ábrákon szokás feltüntetni a kialakuló szövetféleségeket és nagyon gyakran az elért keménységet. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 24 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.24a ábra 0,4 % C és 4,03 % Ni tartalmú acél izotermás átalakulási diagramja (a bekarikázott számok a szövet keménységét jelentik, P - perlit, Zw - bénit, M martenzit). I.24b ábra 0,4 % C és 4,03 % Ni tartalmú acél folyamatos hűtésre vonatkozó átalakulási diagramja (a szaggatott vonallal jelzett hűlési görbék mellé irt számok a szövetelemek

mennyiségét jelzik, a bekarikázott számok a keménységet jelentik). Már egy acélnál is megállapítható, hogy a létrejött szövettől függően nagyon erősen eltérő tulajdonságokat lehet létrehozni. Viszonylag kevés ötvöző alkalmazásával a körülményektől függően változatos szerkezetet és tulajdonságokat lehet biztosítani. Ha az ausztenites állapotból a hűtést úgy végezzük, hogy martenzites szövet keletkezzen, akkor szokás edzésről Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 25 PHARE HU-0008-02-01-0062 beszélni. Mivel az edzett szerkezet a nagy keménység mellett eléggé rideg, ezért azt rendszerint kisebb–nagyobb hőmérsékleten megeresztik. A két műveletet együtt hívjuk nemesítésnek, mivel ilyen módon lehet általában az acél legkedvezőbb komplex tulajdonságait biztosítani. A szövetszerkezet és a tulajdonságok módosítására lehetőséget ad még a hidegalakítás és azt követő

újrakristályosító izzítás is. A hőkezelés és alakítás (elsősorban melegalakítás) tudatos összehangolásával, a termomechanikus kezeléssel további tulajdonságjavító lehetőség áll rendelkezésre. A fémek és ötvözeteinek mind az öt szilárdságnövelő lehetősége az acéloknál nagyon jól alkalmazható: - a szilárdoldatos ötvözés - a szemcsefinomítás - a második fázis jelenléte - a diszlokáció-sűrűség növelése (hidegalakítás) - fázisátalakulás Így érthetővé válik, hogy a mintegy 2000 féle gyártású acéllal olyan széles spektrumban lehet a tulajdonságokat változtatni, ami más anyagoknál elképzelhetetlen. Az acéltermékek döntő többsége melegalakítással nyeri el a felhasználásra szánt alakját. A termékek legfeljebb 5 %-a készül öntéssel (acélöntvények). A vasötvözetek másik csoportját alkotják az öntöttvasak, melyekből csökkenő mennyiség készül. Az öntöttvasakban a kristályosodás

döntően a stabilis rendszer szerint következik be, aminek következtében a karbon jelentős része grafit alakban fordul elő. A grafit alakjának módosításával (például gömbösítésével) az öntöttvasak szívósságát lehet növelni a szilárdság egyidejű növelése mellett. Ajánlott irodalom: 1. VERŐ J - KÁLDOR M: A vasötvözetek fémtana, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987 2. VERŐ J: Vaskohászati enciklopédia IX/1 és IX/2 kötet, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1964. 3. ARTINGER I: Szerszámacélok és hőkezelésük, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1978 4. ECKSTEIN HJ: Technologie der Warmebehandlung von Stahl, 2 kiadás, DVG, Leipzig, 1977. 5. KRAUSS G: Steels: Heat Treatment and Processing Principles 26 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.3 AZ ALUMÍNIUM, A MAGNÉZIUM ÉS A SZILÍCIUM I.31 Az alumínium, mint kémiai elem Az alumínium a periódusos rendszer harmadik periódusának

harmadik oszlopába tartozó, három vegyértékelektronnal rendelkező atom, ami azt jelenti, hogy három kovalens kötést létesít és az oxidációs foka is +3. A vegyértékhéján lévő három elektron eltávolításához igen nagy energia szükséges, ezért kifejezetten ionos vegyülete nincsen. Elektronegativitása kisebb, mint a hidrogéné. Fizikai és kémiai tulajdonságai nagyban függnek attól, hogy milyen és mennyi szennyező elemet tartalmaz. Az alumínium fajlagos vezetőképessége az ezüst, a réz és az arany után a legnagyobb. Olvadáspontja 661 °C Fémes rácsának köszönhetően lágy, jól alakítható. Könnyűfém, sűrűsége a fémek között kicsi: 2,7 g/cm3 (ez az, ami felhasználás szempontjából kiemelkedővé teszi). Az alumínium további fizikai állandóit az I31 táblázat mutatja. Az alumínium tiszta felületén fényes, ezüstfehér, a felületi oxidáció következtében azonban levegőn vékony, tömör oxidréteggel vonódik be és

szürkésfehérré válik. I.31 táblázat Az alumínium néhány fizikai állandója Rendszám Relatív atomtömeg Forráspont (K) Olvadáspont (K) Sűrűség (g/cm3) Párolgáshő (kJ/mol) Olvadáshő (kJ/mol) Elektromos vezetés (1/µΩ) Fajlagos hőkapacitás (kJ/kg·K) Atomtérfogat (cm3/mol) Kovalens rádiusz (pm) Atomrádiusz (pm) Kristályszerkezet Első ionizációs energia (MJ/mol) Elektronegativitás 13 29,98154 2723 933 2,70 284,1 10,67 0,382 0,9 10,0 118 143 Fkk 0,577 1,5 Az oxidbevonattól mentes alumínium elég reakcióképes, még vízben is oldódik. Az oxidréteg azonban meggátolja az oldódást, ezért az alumínium reakciókészsége gyakorlatilag kicsi. Oxigénben izzítva oxiddá (Al2O3), levegőn pedig oxiddá és részben nitriddé (AlN) alakul. Magasabb hőmérsékleten foszforral és kénnel, valamint szénnel is reagál, és foszfid (AlP), szulfid (Al2S3), illetve karbid (Al4C3) keletkezik. Szobahőmérsékleten csak kis rendszámú halogénekkel

reagál. Az alumíniumot a nem oxidáló savak megtámadják. A tiszta alumínium oldódása a hidrogén nagy túlfeszültsége miatt azonban lassú. Az alumínium lúgoldatokban is oldódik (1 reakcióegyenlet) és az átmeneti fémek oxidjait magasabb hőmérsékleten redukálja. Al + NaOH + 3 H2O = Na[Al(OH)4] + 3/2 H2 (1) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 27 PHARE HU-0008-02-01-0062 Egyes fémekkel, másodfajú és átmeneti fémekkel hevítve alumínium-ötvözetek képezhetők. Az alumíniumatomok a fém dermedésekor felületen középpontos kockarácsban kristályosodnak, mely alakzat egyike a szoros térkitöltésű térrácsoknak. A színalumínium rácsrendszere a hőmérséklet változásával egészen az olvadáspontig nem változik, vagyis ellentétben más technikai fémekkel (pl: Fe, Mn, Ti), nincs allotróp módosulata. Az előbbiek szerint az alumíniumatomok az olvadáspontnál alacsonyabb hőmérsékleten egymáshoz

képest meghatározott helyet foglalnak el, egymással kötésben vannak. A kötés létrejöttének feltételeit és módját az egymással kötésbe lépő atomok elektronszerkezete szabja meg. A fémes anyagok, így az alumínium is, külső elektronhéjukon 13 vegyértékelektronnal rendelkeznek. Az ilyen anyagok között úgynevezett fémes kötés alakul ki A fémek ionjaira jellemző, hogy a külső elektronok az atommagról könnyen leszakadnak, ilyenkor maga az atom ionizálódik és a pozitív ionokkal a leszakított elektronok összessége, az elektronfelhő tart egyensúlyt. Ez az elektronfelhő a fémes anyagok legjellemzőbbnek elfogadott ismertetőjele és adja például a színfémek jó elektromos vezetőképességét. Az alumínium elemi állapotban nem fordul elő a természetben. Vegyületei azonban a Föld ismert rétegeiben a legelterjedtebbek. (Az alumínium, mint kémiai elem ~8 tömeg%-ban van jelen a Földkéregben, ezzel a harmadik leggyakoribb elem az

oxigén és a szilícium után.) Elsősorban alumínium-szilikátokban fordul elő. Fő fémkomponense a bauxitnak is, amely az alumíniumot hidrargillit (Al(OH)3), bőhmit (AlOOH) vagy diaszpor ásványok alakjában tartalmazza. A jelentős (1020%) nedvességtartalom mellett a bauxitban még vastartalmú ásványok, szilikátok, titánvegyületek, sőt szinte a periódusos rendszer valamennyi elemének vegyületei megtalálhatók. Többé-kevésbé tisztán is előforduló alumíniumásvány a nagy keménységű korund (Al2O3) és az alumíniumgyártásban is jelentős szerepet játszó kriolit (Na3(AlF6)). [1] I.311 Az alumínium előállítása A fém alumíniumot viszonylag későn, az 1800-as évek második felében fedezték fel. Ennek oka főképp az, hogy az alumínium előállítására használható vegyületek képződési szabad energiája viszonylag nagy. Ugyanakkor az alumíniumnak nagy a karbidképződési hajlama valamint a vizes oldatokban meghatározott

potenciálsorbeli helyzete a hidrogénhez képest negatívabb. Ennek következtében előállítására a szénnel való redukálás vagy vizes közegben végzett elektrolízis nem jöhet szóba. Az alumíniumot eleinte vegyületeiből alkálifémek vagy alkáliföldfémek redukciójával állították elő. Az 1890-es évektől a fémet timföldből olvadékelektrolízissel gyártják. A világon az alumíniumot ma általánosan kétlépcsős technológiával állítják elő. Az első lépcső az alumíniumérc feldolgozása iparilag tiszta alumínium-oxiddá, azaz timfölddé. A második lépcső a timföld kohósítása olvadékelektrolízissel. A timföldgyártásnak szinte kizárólagosan használt nyersanyaga a bauxit, ez az az érc, amelyből a ma ismert feldolgozási technológiákkal gazdaságosan lehet timföldet gyártani. Timföldgyártás A timföld bauxitból történő előállításának legelterjedtebb módja az ún. Bayer-eljárás A Bayer-eljárás alapelve, hogy a

bauxitnak vizes marónátronoldattal való kezelésekor az ércben lévő Al2O3 nátrium-aluminát alakban feloldódik, ugyanakkor a bauxit vas-oxidtartalma nem oldódik a lúgban. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 28 PHARE HU-0008-02-01-0062 Az eljárás során a töréssel és őrléssel előkészített bauxit alumínium-oxid tartalmát nátriumhidroxid oldattal zárt edényben, az un. autoklávban, 200ºC körüli hőmérsékleten kioldják, az így kapott zagyból a vörösiszapot eltávolítják, az alumínium-hidroxid kristályokat az ún. kikeverés során leválasztják, az oldatból kiszűrik, mossák és kalcinálással timföldet állítanak elő belőle. Alumíniumelektrolízis Az alumíniumelektrolízis alapelve, hogy a 2000°C körüli olvadáspontú timföldet nem saját olvadékából elektrolizálják, hanem kriolit /Na3(AlF6)/ 950 °C körüli hőmérsékletű olvadékában oldják fel és az alumíniumot ennek a

tűzfolyós oldatnak az elektrolízisével a katódon nyerik. Az olvadt alumínium nagyobb sűrűsége miatt az elektrolit-olvadékréteg alatt, a kád fenekén helyezkedik el. A timföld bomlásából származó oxigén az anódon válik le. Itt az anód szénanyagával CO, ill CO2 gázt képez és így távozik el a kemencéből. Az alumínium leválását a katódon a bonyolult szerkezetű, sokféle iont tartalmazó olvadékban az Al3+ ionok töltésveszteségének tulajdonítják: Al3+ + 3e- = Al A timföldet ún. elektrolizáló kádakban bontják Ezek nagy erősségű egyenárammal (60 -150 kA) táplált elektrolizáló cellák. Az I31ábrán egy felsőtüskés Söderberg-anódos elektrolizáló kád elvi ábrája látható. I.31 ábra Alumínium elektrolizáló kád önsülő anóddal, függőleges tüskékkel 1-anódba áramot vezető acéltüskék; 2-szénanód; 3-katód szénbélése; 4- katód hőszigetelése; 5- katódba áramot vezető acélsín; 6-elektrolit fagyott

kérge; 7-elektrolit; 8-tiszta alumínium A kádak alsó része a teknőszerű kiképzésű, elektródszénnel bélelt és az áram bevezetésére szolgáló acélsíneket magába foglaló, amelyet hőszigetelő réteg és merev acélköpeny vesz körül. A katódteknőben helyezkedik el üzem közben a két elkülönült olvadékréteg: alul a termelt alumínium és felette az elektrolit. Az elektrolitban 210 % közötti mennyiségben oldott timföld van. Ez az elektrolízis hatására fogy és azt adagolással pótolják Az elektrolitba merülnek a szénanódok, amelyek alsó része az oxidáció következtében folyamatosan fogy. A Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 29 PHARE HU-0008-02-01-0062 kádak kapocsfeszültsége 4,04,5 V, amiből kb. 1,7 V a bontási feszültség, vagyis az elektrokémiai munkára fordított rész. Az elektrolízis tényleges áramkihasználása 8590% Az elektrolizáló kádak legfontosabb kezelési műveletei:

a timföld és az elektrolitot pótló anyagok (kriolit és alumínium-fluorid) adagolása; ehhez az elektrolit fagyott kérgének időnkénti betörése; a termelt alumínium kivétele; az anódok alsó felülete és az alumíniumréteg felszíne közötti pólustávolság szabályozása a hőegyensúly biztosítása érdekében; végül az anódkezelés műveletei: blokkanód cseréje, pótlása, áramvezető tüskék kihúzása és az anódba helyezése, az anódmassza pótlása stb. járulnak Ezenkívül gondoskodni kell a port, kátránygőzt és fluor-vegyületeket tartalmazó anódgázok elszívásáról és tisztításáról. A kádak katódjának bélését 35 évente cserélik A termelt alumínium tisztasága általában 99,099,7%. Tiszta nyersanyagokkal és gondos munkával közvetlenül az elektrolízisben lehet akár 99,9% tisztaságú fémet is termelni. 1.312 Színalumínium, ötvözők, szennyezők Az alumíniumot tiszta és ötvözött alakban is használják. Egyre

inkább terjed az ötvözetgyártásra használt alumínium. A színfém alakban felhasznált kohóalumínium 99,599,7% tisztaságú, a nagytisztaságú alumínium pedig legalább 99,9% tisztaságú (ezt általában kétlépcsős elektrolízissel állítják elő). Mind a kohó-, mind a nagytisztaságú fémben az alumínium mellett jelentős számú fémes és nem fémes elem is található. Bár ezek mennyisége csak 0,011% között változik, mennyiségük megoszlásával jelentősen befolyásolják a fém tulajdonságait. Ez az oka annak, hogy egyes felhasználási területeken előírják egyes szennyezők megengedett legnagyobb mennyiségét és gyakran a Fe és Si szennyezők mennyiségének is a megkívánt arányát. Az alumínium tulajdonságai tehát ötvözéssel széles határok között változtathatók. A legtöbb alumíniumötvözet az alumínium és öt leggyakoribb ötvözőfém két-, vagy többalkotós ötvözete. Ezek az ötvözők a Cu, Mg, Si, Zn és Mn Az igen

nagy számú alumíniumötvözetet a feldolgozás módja szerint is szokás megkülönböztetni és így beszélünk alakítható és öntészeti ötvözetekről. Alakítható ötvözeteken azokat az ötvözeteket értjük, amelyek sajtolással, hengerléssel, általában meleg, vagy hidegalakítással dolgozhatók fel. Metallográfiai jellegüket tekintve az alakítható ötvözetek egy része nemesíthető, másik része nem nemesíthető. Az öntészeti ötvözetek csoportjába azok az ötvözetek tartoznak, amelyek nem, vagy csak kis mértékben alakíthatóak, ezért ezeket öntési eljárással dolgozzák fel. Hasonlóan az előbbi csoporthoz, ezen ötvözetek egy része is nemesíthető. Az alakítható és az öntészeti ötvözetek közötti határ természetesen nem éles, és néhány alakítható ötvözet jól önthető is. Általában azonban elmondhatjuk, hogy az alakíthatóak gyengébben ötvözöttek, az öntészeti ötvözetek pedig nagyobb mennyiségben tartalmaznak

ötvözőket. A leggyakrabban használatos alakítható ötvözetek összetétel szempontjából a következő csoportokba sorolhatók: AlMg, AlMgSi, AlZnMg, AlCuMg és AlMn. Ezekről ad áttekintést az I.32 táblázat Az öntészeti ötvözetek alaptípusai a következők: AlSi (az öntészeti ötvözetek ~85%-a ilyen), AlSiMg, AlCu, AlMg. Ezen ötvözetcsoportok összetételét az I33 táblázat foglalja össze A rendkívül nagy számú különböző ötvözetek jelölésére a különböző országokban más-más szabvány terjedt el. Ezen szabványok egymásnak való megfeleltetése gyakran nagy gondot okoz. (Habár az alumíniumgyártók és a felhasználók szorgalmazzák az egységes szabvány bevezetését, ez még nem történt meg). A különböző szabványok jelölései közötti eligazodást az I.35 táblázat [3] segíti 30 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.32 táblázat Alakítható

alumíniumötvözetek típusai Csoport Mg% Si% AlMn AlMg 15 AlMg Si 0,51,5 0,51,5 AlZnMg 2,5 AlCuMg 0,31,5 Cu% Zn% Mn% 1,0 Ti% 01 3,5 0,2 25 00,8 Megjegyzés Nem nemesíthető Nem nemesíthető Nemesíthető Nemesíthető Nemesíthető I.33 táblázat Öntészeti alumíniumötvözetek típusai Csoprort Si% Cu% Mg% Mn% Zn% Ni% Ti% 11.13 1113 AlSi Nem nemesíthető 1 1113 5 0,4 0,8 2,55 AlCu AlMg 2,4 1 Megjegyzés 0,4 Nem nemesíthető 0,4 Nemesíthető 0,5 0,53 Nemesíthető 01 Nemesíthető 79 Nem nemesíthető 47 Nem nemesíthető 45 0,2 4 1,5 2,,10 0,25 2 0,5 Nemesíthető Nemesíthető Nem nemesíthető 1.313 Az alumínium és ötvözeteinek néhány alkalmazása Az alumínium felhasználása felfedezése óta rohamosan nő. Ez köszönhető a jó alakíthatóságának (fóliagyártás) és rendkívül kedvező mechanikai tulajdonságainak, amelyek ötvözéssel széles határok között változtathatók. A kedvező mechanikai

tulajdonság mellett mindenképp meg kell említeni a kis sűrűséget, amit szintén befolyásolhatnak az ötvözők. Jó szilárdsági értékei és kis sűrűsége miatt az alumínium-ötvözeteket elsősorban az autóiparban és a repülőgépgyártásban alkalmazzák. Ezenkívül az építőiparban is egyre szélesebb körű a felhasználása. Az alumíniumot kompozit-anyagok mátrixaként is alkalmazzák Ezen anyagok előnye szintén a nagy szilárdság mellett, a kis sűrűség lehet. Az alumínium másik nagy előnye a korrózióállósága, ami annak tudható be, hogy felületén gyorsan, összefüggő, inert oxidréteg alakul ki. Grafittal, vassal, nikkellel, rézzel, ezüsttel vagy ólommal való érintkezése nagymértékben csökkenti korrózióval szembeni ellenálló-képességét, míg az acél, cink és kadmium hatása a pH-tól és a környezeti körülményektől függ. Részben kiváló korrózióállósága miatt, szerkezeti elemként az építőipar használja. A

korrózióállósága és a rendkívül jó elektromos vezetőképessége miatt az elektrotechnikában jelentős szerepe van (pl: kábelek, számítógép merevlemeze, CD). Jó felületi kikészíthetősége miatt dekorációs célokra is alkalmazzák. A különböző ötvözettípusok mechanikai tulajdonságairól és felhasználási területeiről az I.34 táblázat tájékoztat. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 31 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.34 táblázat Alumínium ötvözeteinek tulajdonságai és felhasználási területei Kereskedelmi alumínium, a korlátozott mechanikai szilárdságtól eltekintve jó Tiszta Al tulajdonságai vannak. Alkalmazzák vegyipari berendezésekben, tükrök, hőcserélők és dekoratív borítások készítésére. Szilárdsága és forgácsolhatósága kitűnő, korrózióálló képessége korlátozott. Al-Cu Nagy szilárdság/tömeg arányú alkatrészek, pl: teherautó-pótkocsi padló vagy

ötvözetek repülőgép szerkezeti részek gyártására. Közepes szilárdság és jó megmunkálhatóság jellemzi. Alkalmazásai: Al-Mn konyhafelszerelési tárgyak, hőcserélők, tartályok, védőtetők, bútorok, közúti ötvözetek jelzőtáblák, tetőszerkezetek, stb. Alacsony olvadáspont és kis hőtágulási együttható jellemzi. Elsősorban Al-Si öntvénygyártásra használják. Anódos oxidációval kellemes, zöld színű bevonat ötvözetek alakítható ki a felületén. Jó szilárdság és hegeszthetőség jellemzi, korrózióállósága tengeri körülmények között kitűnő. Alkalmazzák díszítőbevonatok, utcai lámpatartók, csónakok, Al-Mg ötvözetek hajók, darualkatrészek és nagyon alacsony hőmérsékletű folyadékok tárolására szolgáló edények készítésére Jól formálhatóak, korrózióállóságuk kitűnő. Építészetben és Al-Mg-Si szállítmányozásban, valamint hidak építésére alkalmazzák. ötvözetek Hőkezelés és

öregítés után nagy szilárdságra tesznek szert. Elsősorban Al-Zn–Mg repülőgépek, tömegközlekedési eszközök és más olyan eszközök gyártására ötvözetek használják, ahol fontos a nagy szilárdság melletti kis tömeg. I.314 Az alumínium újrahasznosítása Mint minden fémnek, az alumíniumnak is nagy előnye az újrahasznosíthatósága, más anyagokkal szemben. Habár a világ bauxitkészleteinek kiapadásával még jó néhány évtizedig nem kell számolni, az újrahasznosításnak mégis fontos szerepe van az alumínium előállításában. Ez gazdaságosságának köszönhető Hiszen a másodlagos alumínium átolvasztásának energiaszükséglete mindössze 1/20-a a primer előállításhoz szükségesnek. Ezt az értéket vegyes, illetve szennyezett hulladék esetén a bonyolultabb előkészítés energiaszükséglete megnövelheti. Az alumíniumhulladék hasznosítása nem csak energiatakarékosság szempontjából fontos, hanem ezáltal a primer

előállítás környezetártalma (pl: fluor-emisszió) is csökken és a feldolgozott hulladék nem igényel lerakóhelyet. Az újrafeldolgozás szempontjából fontos, hogy megkülönböztessük a visszatérő és a vissza nem térő alumíniumhányadot, ugyanis az alumínium egy részét festék, paszta, por, granulátum stb, formájában használják, amely visszanyerhető alakban soha nem jelentkezik a hulladékban. Ez is egyik oka annak, hogy technikailag az előállított fémnek legfeljebb 80%-a nyerhető vissza. A gyakorlatban ez a szám még csak 30% körüli[4] Az újrahasznosítás során a hulladékfém számos feldolgozási fázison megy át: osztályozás, esetleges törés, aprítás, tisztítás (hevítéssel, mosással, oldással), majd újraolvasztás. A hulladék típusától függően az újrahasznosítási folyamat rendkívül bonyolult is lehet (pl: vegyes háztartási hulladék alumíniumtartalmának kinyerése). 32 Korszerű fémipari felületkezelési és

hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.35 táblázat Különböző szabványok egymásnak megfelelő jelölése ISO nemzetközi Al99,5 Al99,0 (Al Cu4PbMg) Al Cu6BiPb Al Cu4SiMg Al Cu4SiMg(A) Al Cu4MgSi(A) Al Cu4Mg1 Al Cu4PbMg Al Mn1Cu Al Mn1Mg1 Al Mn1Mg0,5 Al Mn1 Al Mn0,5Mg0,5 Al Mg1(B) Al Al Al Al Al Al Al Al Al Al Mg2Mn0,8 Mg2,5 Mg4,5Mn0,7 Mg4 Mg3,5(A) Mg4,5Mn0,4 Mg2 Mg3Mn Mg3 SiMg(A) Al Al Al Al Al Al Al Al MgSi Mg1SiCu Mg0,7Si Si1MgMn MgSiMn Zn6MgCu Zn4,5Mg1 Zn5,5MgCu AA ASTM DIN amerikai amerikai német (1050) (1050) Al99,5 1200 Al99 AlCuMgPb 2011 2011 AlCuBiPb 2014 2014 AlCuSiMn (2014) (AlCuSiMn) (2017) (2017) AlCuMg1 2024 2024 AlCuMg2 2030 (AlCuMgPb) 3003 3003 AlMnCu 3004 Al Mn1Mg1 3005 Al Mn1Mg0,5 3103 AlMn1 3105 Al Mn0,5Mg0,5 5005 5005 (AlMg1) (5005) AlMg1 5049 Al Mg2Mn0,8 5052 5052 AlMg2,5 5083 5083 AlMg4,5Mn 5086 5086 AlMg4Mn (5154) 5182 Al Mg5Mn 5251 AlMg2Mn0,3 5454 5454 AlMg2,7Mn 5754 AlMg3 (6005) AlMgSi0,7 6016 6060 (6063) AlMgSi0,5 6061 6061

AlMg1SiCu 6063 6063 (AlMgSi0,5) 6082 AlMgSi1 6106 7010 7020 (7005) AlZn4,5Mg1 7075 7075 AlZnMgCu1,5 NF NFOLD francia francia 1050A A5 1200 A4 (A-U4Pb) 2011 A-U5PbBi 2014 A-U4SG (A-U4SG) 2017A A-U4G 2024 A-U4G1 2030 A-U4Pb 3003 A-M1 A-MG1 A-MG0,5 5005 JIS japán (A1050) A1200 JISOLD japán A1x1 A1x3 A2011 A2014 A3x1 UNI olasz 9001/2 9001/1 9002/8 9002/5 9002/3 UNIOLD olasz 4507 3567 (A2017) A2024 A3x2 A3x4 9002/2 9002/4 A3003 A2x3 9003/1 7788 6361 9003/3 3568 9005/1 5764 (5764) 6362 3581 3501 3579 3583 A-G0.6 (A-G0.6) A5005 5052 5083 5086 A-G2.5C A-G4.5MC A-G4MC A5052 A5083 A5086 (A5154) A2x1 A2x7 9005/2 9005/5 9005/4 (9005/8) 3574 7790 5452 3575 5251 5454 5754 6005A A-G2M A-G2.5MC A-G3M A-GS0.5 A5454 A2x9 9005/3 7789 6060 6061 (A6063) A6061 A6063 6082 A-GS A-GSUC (A-GS) A-GSM0.7 7020 7075 A-Z5G A-Z5GU (A7N01) A7075 A2x8 (A6NO1) 9006/6 A2x5 A2x4 A2x5 A34x6 9006/1 9006/2 (9006/4) 3569 6170 (3569) 3571 9007/4 9007/1 9007/2 7791 3735

Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 33 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.32 A magnézium, mint kémiai elem A magnézium a 12-es rendszámú elem a periódusos rendszerben. A magnézium atom külső elektronhéján 2 s-elektron van. Kémiai kötésrendszer kialakításában ezek az elektronok vesznek részt, ezért maximális oxidációs száma +2 lehet. Első ionizációs energiája nagyobb, mint az alkálifémeké, vagy a harmadik főcsoport fémjeié. A magnézium elektronegativitása elég kicsi (1,2). Ezek alapján csak nagy elektronegativitású összetett anionokkal alkotott sószerű vegyületei tekinthetők ionos karakterűnek. A magnézium hexagonális rácsban kristályosodik. Tiszta felülete ezüstfehér, de már szobahőmérsékleten vékony oxidréteggel vonódik be és elveszti csillogó fényét. Már híg sósavval is reagál hidrogénfejlődés közben. A hidrogén elég nagy túlfeszültséggel válik le a felületén. A

magnézium lúgokban oldhatatlan Oxigénben éghető, az égés során MgO keletkezik, amely vízben rosszul, savakban azonban jól oldódik. Mivel az oxidoknak nagy a termikus stabilitása, ezért a magnézium magasabb hőmérsékleten is felhasználható redukálószernek. Így például a magnézium szén-dioxidban is elég, megolvasztott alkáli hidroxidokkal reagál: 2 KOH + 2 Mg = 2 K + H2 + 2 MgO és átmenetifém-oxidok is redukálhatók vele: Cr2O3 + 3 Mg = 3 MgO + 2 Cr A magnézium vegyületeiben található meg a természetben, viszonylag gyakori elem. Fontosabb ásványai: magnezit (MgCO3), dolomit (CaMg(CO3)2), keserűsó (MgSO4·7H2O). A magnézium a szilikátásványok fontos alkotóeleme. A magnézium oxidja igen nehezen redukálható. Ennek megfelelően a magnéziumot megolvasztott sóinak elektrolízisével, vagy piromettalurgiai úton, karbonátos ásványainak hevítésekor keletkező oxid karbotermiás vagy szilikotermiás redukciójával állítják elő. A

magnézium- és magnéziumtartamú hulladékok mennyiségi növekedése következtében egyre nagyobb a jelentősége a másodlagos magnézium előállításának. I.321 A fémmagnézium és ötvözetei A fémmagnéziumnak szerkezeti anyagként való használata, kis sűrűsége (1,7 g/cm3) miatt alapvetően előnyös, szemben az alumíniummal (2,7 g/cm3), vagy acéllal 7,8 (g/cm3). Ugyanazon szilárdság eléréséhez szükséges magnézium tömege, csak negyede az acélénak. Emellett a magnézium kitűnően forgácsolható, önthető és más módon is megmunkálható (hengerlés, húzás, kovácsolás, hegesztés, szegecselés). Ennek megfelelően könnyű szerkezeti fémként alkalmazzák. Repülőgépek, szállítóeszközök, fotográfiai és optikai eszközök gyártására, valamint más fémek katódos korrózióvédelmére használják. A magnézium ezenkívül fontos ötvözőfém is. A legnagyobb mennyiségben alumínium ötvözetekben használják. A magnézium ugyanis

javítja az alumínium mechanikai tulajdonságait, hegeszthetőségét, valamint korrózióállóságát. Fontos ötvözője még a gömbgrafitos öntöttvasaknak is. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 34 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.33 A szilícium, mint kémiai elem A szilícium a periódusos rendszernek a 14-es rendszámú eleme. Vegyértékhéja nemesgázhéjra épül, kovalens vegyértéke négy. A szénvegyületek után a szilíciumvegyületek száma a legnagyobb. A szilíciumvegyületek többségében a szilíciumatomokat egy bifunkciós elem, az oxigén kapcsolja össze, és így korlátlan számú atomból álló óriásmolekulák, ill. óriásmolekula-ionok alakulnak ki. Az elemi szilícium szerkezete hasonló a gyémántéhoz, de csekély szennyezés hatására már delokalizált π-kötések alakulhatnak ki. Ebben az esetben a szerkezet átmenetnek tekinthető a gyémánt- és a grafitrács között. Ennek megfelelően az

elektromos áramot kis mértékben vezeti (félvezető). A szilícium olvadáspontja viszonylag magas (~1407°C) reakcióképessége kicsi, általában csak magas hőmérsékleten reagál a különböző elemekkel és vegyületekkel. Levegőn vagy oxigénben égve dioxiddá alakul: Si + O2 = SiO2 A szilícium savakban nem oldódik, lúgoldatokban viszont hidrogénfejlődés közben nátriumszilikáttá alakul. Magas hőmérsékleten redukáló tulajdonságú A szilícium az oxigén után a földkéreg második leggyakoribb eleme, azonban csak vegyületeiben fordul elő a természetben. A szilícium-dioxid három fontos módosulata, a kvarc, a krisztobalit és a tridimit a természetben mint ásvány található. I.331 A szilícium előállítása és felhasználása A szilícium előállítására oxidjait használják: kvarcitot vagy homokot nagy tisztaságú koksszal redukálnak elektromos ívkemencében. A fémszilíciumot alumíniumötvözetek ötvözésére használják, ezzel

javítva az alumínium szilárdsági tulajdonságait. Fontos ötvözője még a rozsdamentes acéloknak is. A szilícium napjainkban mégis az elektronikai ipar számára a legfontosabb. Félvezető tulajdonságai miatt félvezetőkben alkalmazzák A számítógépprocesszorok is szilícium chipekre épülnek Ahol a szilíciumot mint félvezetőt alkalmazzák, igen nagy tisztaságú anyagra van szükség. Ezeket a nagyon tiszta anyagokat hulladékszilíciumból is kinyerhetik különböző tisztítási eljárások után. A hipertiszta szilícium egyike a legtisztább anyagoknak, amelyeket valaha is előállítottak ipari méretekben. A tranzisztorok gyártása olyan kristályok rutinszerű gyártását teszi szükségessé, amelyekben 1010 atom közül legfeljebb 1 lehet szennyezőanyagé. Irodalomjegyzék: 1. 2. 3. 4. BODOR E.: Szervetlen kémia, Tankönyvkiadó, Budapest, 1983 Alumínium kézikönyv, Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1967. www.aluminiummatterorguk/aluselect Dr.

MIHALIK Árpád: Fém- és fémtartalmú hulladékok feldolgozása, Kézirat, Miskolci Egyetem, Fémkohászattani Tanszék Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 35 I.4 A CINK ÉS KADMIUM, AZ ÓN, ÓLOM, ANTIMON ÉS BIZMUT Az ón kivételével ezek a fémek gyakran együtt fordulnak elő érceikben és koncentrátumaikban; így a kohósításuk során nyert fém- és vegyülettermékeikben is gyakran megjelennek – szennyezőként vagy ötvözőként – egymás mellett. A nemvasfémek (más néven: színesfémek) közül az alumínium és a réz után a cink felhasználása a legnagyobb a világon. Hozzá képest a kadmium, s különösen az antimon és bizmut világtermelése nagyságrendekkel kisebb. A cinknek összességében mintegy 40-50%-át használják, elsősorban különféle acéltermékek bevonására tűzihorganyzással, illetve a galváncink-bevonatokhoz és egyes korrózióálló festék-bevonatok

komponenseként. A sárgarezekben és egyéb fémötvözetekben (például nyomásos öntéssel gyártott termékekhez) is jelentős mennyiségben használnak cinket; s 10% körüli a vegyület-termékekben történő felhasználása. Az ólomtermelés csaknem 70%-a kerül az ólomakkumulátorokba, általában antimonnal (legfeljebb 9%-os mértékben) ötvözve. Az elhasználódott ólomakkumulátorokból az ólom jó hatásfokkal visszanyerhető, s ez a másodlagos ólomkohászat sok fejlett ipari országban (például Európában az Egyesült Királyságban, Németországban, Franciaországban) magas technikai színvonalon működő, jelentős másodlagos színesfém-kohászati iparággá vált. Az ónt, a másik két nagyobb mennyiségben használt fémhez viszonyított magas ára és kicsiny szilárdsága miatt önmagában csak ritkán használják. Bevonatként és ötvözetekben viszont gyakran találkozhatunk vele a legkülönfélébb háztartási és műszaki berendezésekben

és egyéb termékekben. Az ón nem mérgező, tűzi ónozással (olvadt ónba mártással) vagy galvanizálással jó korrózióálló bevonat alakítható ki acéllemezek felületén. A mikrométer körüli vastagságú vagy még annál is vékonyabb ónbevonattal védett konzerv- és italdobozok felhasználása is igen jelentős. A legfontosabb ónötvözetek a következők: - Lágyforraszok: általában 33%(m/m) ónt tartalmazó ón-ólom ötvözetek, bár a felhasználástól függően az óntartalmuk 263% között változhat. Olykor kadmiumot, galliumot, indiumot vagy bizmutot is adnak hozzá, hogy javítsák az ömleszthetőséget. - Ónbronzok (Cu – Sn ötvözetek): általában 510% ónt tartalmaznak. (A 14%-nál több ónt tartalmazó ötvözetek képlékenyen nem alakíthatók, csak önthetők; ide tartoznak pl. a harangbronzok 2022% Sn tartalommal.) Az ónbronzokhoz gyakran adnak foszfort (foszforbronzok) vagy cinket (vörösfém) a szilárdsági, illetve az önthetőségi

tulajdonságok javítása érdekében. Az ágyúbronz kb 85% rezet, 5% ónt, 5% cinket és 5% ólmot tartalmaz. - Csapágyfém: angolul Babbitt ötvözetnek is nevezik, I. Babbitt után, aki 1839-ben vezette be ezt az ötvözetet nagy igénybevételnek kitett csapágyakhoz. Az ötvözet két különböző összetétellel is készül. Az egyik 80-90% ónt, 0-5% ólmot, 5% rezet, míg a másik 75% ólmot, 12% ónt, 13% antimont, 0-1% rezet tartalmaz. Ezek az ötvözetek lágy mátrixba ágyazott kemény anyag tulajdonságait mutatják; például vasúti kocsiknál, és dízelmozdonyoknál nyernek alkalmazást. - Britanniafém: (90-95% Sn; 1-8% Sb; 0,5-3% Cu). Mutatós küllemű, sokoldalúan használható ötvözet. Önthető, hajlítható, csavarható, bármilyen alakúra formálható 36 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Leginkább kávés- és teáskészletek, tálcák, tányérok, kancsók, kupák,

gyertyatartók, tálak és fegyverdíszek készülnek belőle. Az ónnak és ötvözeteinek kevésbé szokványos felhasználásai között említhetők az orgonasípokhoz, egyes szupravezető anyagokban (Nb3Sn) és az úsztatott üveg gyártásánál történő alkalmazások. A kadmium a cink ásványaiban szinte mindig kimutatható (kb. 1:200 Cd/Zn arányban), s Strohmeyer is így fedezte fel 1817-ben cink-karbonátban. Megjelenésében hasonlít a cinkhez, de annál puhább és felülete polírozható. A kadmium – szemben a cinkkel – alkáliákkal szemben is ellenállóbb. Atomreaktorokban jó neutronelnyelő képessége miatt gyakran alkalmazzák. Leginkább a primer ólom-réz-kohászati, illetve ólom-cink-kohászati pirometallurgiai műveletek szállóporaiból állítják elő: kénsavas kioldás után oldhatatlan kadmium-karbonátként kiejtve, majd a nyersfémmé redukálást követően lepárlással vagy elektrolízissel tisztítva. A kadmiumot vegyületalakban

használják festékekben (pl CdS) és műanyagok stabilizátoraként, pl. a PVC hő- és ultraibolya sugárzás elleni védelmére E fejezetben együtt tárgyalt fémek néhány fontosabb fizikai tulajdonságait az I.41 táblázatban foglaltuk össze. I.41 táblázat A cink és kadmium, az ón, ólom, antimon és a bizmut néhány fizikai jellemzője Fém Cink Kadmium Ón Ólom Antimon Bizmut Vegyjel Rendszám Zn Cd Sn Pb Sb Bi 30 48 50 82 51 83 Relatív atomtömeg 65,37 112,40 118,69 207,19 121,76 209,0 Olvadáspont, °C 419,58 320,9 231,97 327,50 630,7 271,3 Forráspont, °C 907 765 2270 1740 1750 1560 Sűrűség, g/cm3 7,14 8,65 7,28 11,34 6,68 9,80 Szervetlen vegyületeik közül elsősorban az oxigénnel, illetve a levegőben előforduló többi elemmel és vegyülettel, közöttük is elsősorban a vízzel és szén-dioxiddal alkotott néhány vegyületüket érdemes itt külön is megemlíteni. A cinknek korrózióvédelmben és más igen széleskörű alkalmazásában

az alacsony olvadáspontja mellett (ami a tűzihorganyzás szempontjából egyébként egyik előnyös tulajdonsága) is éppen a levegőben előforduló anyagokkal szembeni kémiai viselkedése a döntő elem. Az oxigénnel szemben kémiailag erősen reakcióképes cink felülete levegőn oxidálódik, s a nedvesség és a CO2 hatására legtöbbször a „cinkpatina” néven is emlegetett oldhatatlan hidroxid-karbonát [Zn5(OH)6(CO3)2 ] alakul ki. Az ólom(II)-oxid /PbO/ és az ólom(II)-hidroxid /Pb(OH)2/ is oldhatatlan vízben, de savakban és lúgokban is oldódnak, vagyis amfoterek. Az ólom(IV)-oxid (más néven: ólom-dioxid, PbO2) színe sötétbarna, s a vegyiparban és a laboratóriumban gyakran használt oxidálószer, mert hevítésre oxigént ad le. Az ólomakkumulátorok oxidáló komponense A diólom(II)ólom(IV)-oxid /Pb3O4/ vörös színű, vízben oldhatatlan por, s (pl lenolajkencével keverve) a közelmúltig a rozsdásodás-gátló alapozófestékek közül az

egyik leghatásosabb volt vas és acéltárgyak kezelésére. /Az egyre szigorodó környezet- és egészségvédelmi előírások viszont – a szintén mérgező kadmiumhoz hasonlóan – erősen visszaszorították az ilyen célú felhasználását!/ Az ón(IV)-oxid /SnO2, ónkő, kassziterit/ az ón legfontosabb ércalkotó ásványa. Vízben, híg savakban és lúgokban oldhatatlan, de könnyen oxidálódik alkálihidroxid /MOH/ ömledékben „sztannátok” /M2Sn(OH)6/ képződése közben, mely vegyületei jórészt már vízben oldhatók. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 37 Az ón(IV)-sók vízzel reakcióba lépnek (hidratálódnak) és oldhatatlan fehér csapadék formájában hidratált ón(IV)-oxidot adnak. A hidratált ón(IV)-oxid viszont már könnyen oldódik savakban és lúgokban egyaránt, így mutatja az ón(IV)-oxid amfoter tulajdonságát. Az ón(II)-oxid és az ón(II)-oxid hidratált

változata is amfoter: könnyen oldódnak vizes sav- és lúgoldatokban egyaránt. Erősebben savas oldatokban Sn2+ -ionok vagy azok komplexei a jellemző ón-specieszek, míg a töményebb lúgos oldatokban a piramisos szerkezetű [Sn(OH)4]komplex anionok a jellemzőek. A csak mérsékelten lúgos (azaz közel semleges) vizes oldataikból változatos összetételű és szerkezetű bázikus oxid-hidroxid részecskék alakulnak ki: [(OH)2SnOSn(OH)2]2-, [Sn3(OH)4]2+, stb. A hidratált oxid összetétele egyébként általában jó közelítéssel a 3SnO·H2O-képlettel adható meg. A röntgendiffrakciós vizsgálatok azt mutatják, hogy ez a vegyület pszeudo-kockarácsos Sn6O8-klasztereket tartalmaz. Az Sn6oktaéder lapközepei fölött helyezkedik el nyolc oxigénatom, és az így létrejött egységek végtelen sokasága kapcsolódik össze hidrogénkötésekkel, azaz a szerkezethez jobban kifejező képlet: Sn6O8H4 [1]. A vegyület képződését úgy lehet elképzelni, hogy két

[Sn3(OH)4]2+ egység a pH növekedésével kicsapódik (kondenzálódik) és deprotonálódik, azaz H+-iont ad át OH- ionoknak vízmolekulák képződése közben: 2 [Sn3(OH)4]2+ + 4 OH- [Sn6O8H4] + 4 H2O (1) I.41 ábra Az ón(II)-oxid-hidroxid csapadék kiválásakor képződő specieszek szerkezete Az antimon és a bizmut oldható vegyületei mérgezőek. A bizmut egyes vegyületeit használja a gyógyszer-, valamint az üveg és porcelánipar. Legfontosabb felhasználásaik azonban fémes ötvözetekben (például ólomhoz, ónhoz ötvözve) történik [2]. Irodalomjegyzék: 1. NN GREENWOOD, A EARNSHAW: Az elemek kémiája, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest,1999. I-III kötet 2. Kémia műszakiaknak, Szerkesztette: BERECZ Endre, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest 1998. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 38 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.5 A RÉZ ÉS ÖTVÖZETEINEK ELŐÁLLÍTÁSA, TULAJDONSÁGAI, FELHASZNÁLÁSA A réz már a

jellegzetes lazac-vörös színében is különlegességet mutat, szemben az - aranyat kivéve – összes többi fém egyformán „fémes szürke” megjelenésével. Színét a fény hullámhosszának csökkenésekor tapasztalható növekvő reflexiós indexe adja. A réz eszközök, illetve az ércek és az előállítási technológiák birtoklása erősen befolyásolta a Föld népeinek és országainak fejlődését, a történelem alakulását. Ez a történelem előtti időktől kezdve nagy jelentőségű anyag jelenleg a legnagyobb mennyiségben előállított és felhasznált nehézszínesfém. Hasznossága elsősorban a kimagaslóan nagy elektromos és hő vezetésén, jó megmunkálhatóságán és korrózióállóságán alapul. Fizikai tulajdonságai jelentősen befolyásolhatóak egyéb színesfémek hozzáadásával, így ötvözetei nagy jelentőségűek az ipari gyakorlatban. A réz- és a rézötvözetek felhasználása alapvető elemét képezi a modernkor

vívmányainak és a civilizációnak. I.51 A réz előállítása A nyersanyag minőségétől függően, különböző metallurgiai módszerekkel lehet a rezet tiszta állapotban előállítani. A felhasználás szempontjából egyenértékű az érces nyersanyagokból közvetlenül nyert primer, illetve a másodnyersanyagokból, hulladékokból nyert szekunder fém. A Földön termelt primer réz túlnyomó hányadát kis fémtartalmú szulfidos ércekből állítják elő. A réz viszonylag magas ára mellett jelenleg az átlagosan 1%-nál alacsonyabb réztartalmú ércek is gazdaságosan feldolgozhatók. A külszíni bányák esetében a 0,3 - 0,5% Cu koncentrációtartomány a jellemző, míg mélyművelés gazdaságossága érdekében az 1%-ot meghaladó réztartalom mellett egyéb értékes fémek előfordulása is kívánatos lehet. A kibányászásra nem érdemes rézérceket újabban in situ kioldást alkalmazó hidrometallurgiai módszerekkel is hasznosíthatják. A primer

réz kb 80%-a származik kis réztartalmú szulfidos ércekből [1], amelyeket általában az alábbi pirometallurgiai kinyerési technológia szerint dolgoznak fel: • • • • • • Ércdúsítás flotálással, Részleges oxidáló pörkölés, Kéneskőre olvasztás, A kéneskő konverterezése A nyersréz (konverterréz) tűzi raffinálása, Elektrolitos raffinálás. A szulfidos ércek jó hatásfokú flotálhatósága révén, a bánya területén végzett dúsító műveletekkel akár 20% feletti rézkoncentráció is elérhető a színporban (szulfidos dúsítmányban). A flotálás azonban az érc igen finom őrlését feltételezi A bányászat és ércdúsítás költsége így jelentősen meghaladhatja az ezt követő kinyerő és tisztító metallurgiai műveletek összesített költségét. Ezért a hulladékfeldolgozás jelentősége a réz előállítása során igen nagy. A fizikai dúsítás után, a metallurgiai technológia első lépése tűzi

dúsításnak is tekinthető, hiszen a színporból egy kb. 50-60% réztartalmú, Cu2S-FeS összetételű kéneskövet állítanak elő. Ez történhet két lépésben vagy közvetlenül egy berendezésben Alapvetően fontos az anyag olvasztása előtt a kéntartalmat csökkenteni, így olvasztáskor a vas nagy része oxidos alakban elsalakulhat, míg a szulfidos (kéneskő) fázisban feldúsul a réz. A pörkölés mértéke szabja meg a keletkező salak és kéneskő viszonylagos mennyiségét, és ezáltal a keletkező kéneskő réztartalmát is. Az optimális mértékű pörkölés biztosíthatja a legkisebb Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 39 PHARE HU-0008-02-01-0062 rézveszteséget, valamint az exoterm folyamatok révén fejlődő hő praktikus hasznosítását is. Az önállóan végzett pörkölés jellemző berendezése a fluidizáló kemence, amelyet láng, illetve elektromos kemencében végzett olvasztás követhet. A

pörkölés és az olvasztás műveleteit azonban egyre inkább összekapcsolják a röptében pörkölő-olvasztó berendezésekben, amelyek a képződő kén-dioxidtartalmú gázokat is koncentráltan gyűjthetővé és jól feldolgozhatóvá teszik. A kéneskő előállítására számos modern eljárás és berendezés létezik, amelyeket általában a konverterezés követ. Ennek során a szulfidos olvadékba levegőt fúvatva további oxidációt hajtanak végre, és így előbb a vas-szulfid távolítható el szilikátos salak formájában: FeS + 1,5O2 + SiO2 = Fe2SiO4 +SO2, (1) majd az oxidációt folytatva - a termodinamikai feltételek szerint [2] - megkezdődik a réz színülése is: Cu2S + O2 = 2Cu + SO2. (2) A konverter-réz csak 97 – 99% tisztaságú lehet, legjelentősebb oldott szennyezői a maradék kén és bevitt oxigén, valamint az idegen fémek. Ezek eltávolítására friss salaktakaró alatt, pontosan szabályozott körülmények mellett végzett további

oxidáló olvasztást kell végrehajtani, majd a szennyezett salak és a bennrekedt SO2 gáz eltávolítása után az oldott oxigéntartalmat redukáló olvasztással csökkentik. A tűzi úton finomított rézből anódokat öntenek és ezeket CuSO4-H2SO4 elektrolitban anódosan oldják, valamint a képződött Cu2+ ionokat katódlemezeken leválasztják. Eközben a szennyezők egy része oldhatatlan formában elkülönül (anódiszap), más része, pedig a szabályozott összetételű elektrolitba kerül. A folyamat végeredménye a legalább 99,9% tisztaságú katódréz, amelyet olvasztás után dolgoznak fel. Amennyiben a katódtáblákat redukáló körülmények között olvasztják és tovább finomítják, OFHC (Oxygen Free High Conductivity Copper) minőséget lehet előállítani. Ez a nagy tisztaságú és nagy vezetőképességű réz alkalmas a közönséges elektronikai felhasználásokhoz. Az elektrolitos raffinálás megismétlésével, valamint réznitrátos

közegből történő végső katódos leválasztást követő vákuum-olvasztás után el lehet érni akár a 99,999% (5N) tisztaságot is, amely már speciális (minőségi elektronikai, vákuumtechnikai) alkalmazások esetén is kielégítő. Az I51 táblázat a különböző tisztaságú ipari rézféleségek jellemző összetételét hasonlítja össze [4]. A félvezető alapú elektronikai elemek, az ultra-vákuumban használt alkatrészek, a professzionális elektronikai berendezések, a kriotechnikai és szupravezető alkatrészek esetén azonban ennél is nagyobb tisztasági követelmények vannak, amiknek csak az ultra-nagy tisztaságú (legalább 6N) minőségű réz képes megfelelni. Ezt a nagy értékű anyagot további speciális tisztító műveletekkel - nagy hőmérsékletű fizikai, illetve vizes közegű kémiai elválasztási eljárásokkal – lehet megszabadítani a maradék szennyező nyomoktól [3]. A speciális tisztító műveletek viszonylag költségesek,

ugyanakkor az anyag értéke nagyságrendekkel nőhet, amit a tulajdonságainak jelentős megváltozása okoz. A nagytisztaságú réz számos felhasználása esetén a mechanikai tulajdonságoknak (pl. keménység, alakíthatóság) is nagy a jelentőssége, amire a szennyezők az elektromos tulajdonságokhoz hasonlóan hatnak. A primer réz viszonylag kis hányada (kb. 15%) származik kis réztartalmú oxidos, illetve kevert oxidos-szulfidos ércekből, amelyek általában hidrometallurgiai módszerekkel dolgozhatóak fel eredményesen. Ennek során a nyersanyag réztartalmát általában kénsavas közegben oldják ki, amelyhez szulfidos réz-ásványok esetében három vegyértékű vas-ionokat 40 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 is adnak az oxidáció segítésére. Sőt, a folyamatokat segítheti az életműködésükhöz a szervetlen anyagok oxidálásából energiát nyerő baktériumok közreműködése

is. A kioldás művelete végrehajtható - a kőzet aprítása után – közvetlenül a bányák területén (in situ) a föld felszíne alatt, illetve a felszínen kialakított halmokban, hányókon is. Nagyobb fémtartalmú, előkészített nyersanyag esetében érdemes lehet erre a célra nagy teljesítményű kioldó (lúgzó-) berendezéseket is alkalmazni. A fémkinyerést zavaró szennyezőket az oldat tisztítása során eltávolítják, majd a rezet általában oldhatatlan anódos elektrolízissel katód alakban nyerik ki. Ezek a réz katódok általában egyenértékűek az elektrolitos raffinálással előállított rézminőséggel, és további feldolgozásuk, illetve további tisztításuk azonos módon történhet. A primer réz előállításának lehetséges piro- és hidrometallurgiai módszereit az I.51 ábra foglalja össze. A szekunder eredetű réz a fémhulladékok feldolgozásából származik A begyűjtött hulladékokat fajta szerinti válogatás után a

primer technológiai sor megfelelő lépéséhez adhatják be. A rézhulladékok legnagyobb része a tűzi raffináláshoz kerül, míg a gondosan válogatott ötvözethulladékokat a fémfeldolgozási technológia megfelelő olvasztóöntő kemencéibe járatják vissza. I.51 táblázat A technikai és a különleges rézminőségek jellemző összetétele és relatív elektromos vezetése (IACS - International Annealed Copper Standard). Elem Ag As Bi Cd Co Cr Fe Mn Ni O P Pb S Sb Se Si Sn Te Zn Összes Vezetőképesség, % IACS Szennyező koncentráció, tömeg ppm (10-4 %) Nagy tisztaságú Anódréz Katódréz OFHC réz (99,999%) 10 - 40 10 10 <0,3 1 - 10 <5 3 <2 5 - 15 3 1 < 0,1 1 - 10 1 0 1 - 10 1 0 < 0,5 5 - 20 2 5 < 0,7 < 50 < 0,5 0,5 30 - 80 3 6 <1 350 350 1,7 < 0,1 < 10 < 10 0 10 - 50 2 6 <1 15 10 25 <1 <5 <2 5 <1 30 - 70 < 10 2 <1 <8 <8 4 < 0,1 5 - 50 5 2 <1 < 10 < 10 1 <2 < 10 < 10 0 <

550 - < 800 < 440 < 72 < 11,8 100 101,5 101,7 103,6 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 41 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.51 ábra A rézmetallurgia legfontosabb lépései I.52 A réz hasznosítása szempontjából fontosabb tulajdonságai A réz tulajdonságai nagymértékben függenek a fémes kristályrács szabályosságától. Ezt alapvetően meghatározza a tisztasági fok. Noha a szennyezők hatása szintén függ az elhelyezkedésük jellegétől. A rács fizikai hibáit a diszlokációk mellett az intersztíciális szennyezők okozhatják, a kémiai jellegű hibái viszont a szubsztitúciós (szilárd oldatot képező) szennyezőkhöz kapcsolódnak. Az elektromos tulajdonságokra elsősorban az oldott állapotú szennyezők hatnak, míg a mechanikai jellemzőket a szemcsehatáron precipitálódott idegenfázisú szennyezők is jelentősen befolyásolják. Alapvető jelentőségű az oxigéntartalom, továbbá, az

ércekből származó és a metallurgiai műveletek során bekerült egyéb szennyező elemek. Emellett erős hatással van a fizikai tulajdonságokra a fém előzetes képlékeny alakítása, valamint hőkezelése. A kristályrács hibáinak a hatása gyengébb, illetve erősebb lehet az adott tulajdonság jellegétől függően: • gyengébb a kristályrács hibáinak a hatása a kalorikus, termodinamikai, mágneses és a nukleáris jellemzőkre, • erősebb a hatásuk viszont az elektromos- és hővezető-képességre, a képlékeny alakítási és a korróziós tulajdonságokra. A réz legfontosabb gyakorlati tulajdonsága a nagy elektromos vezetése, amelyet csak az ezüsté múl felül. A tiszta rézben oldott egyes szennyező elemek hatása az elektromos vezetésre additív. A szennyezők fajlagos ellenállás-növelő hatását az I52 ábra szemlélteti Az egyenesek meredekségét összehasonlítva látható, hogy az egyes szennyező elemek igen eltérő hatást

gyakorolhatnak az alapfém vezetőképességre. A fajlagos elektromos ellenállás csökken a hőmérséklet csökkentésekor, és a 0 K értékhez közelítve állandósul a kristályrács hibakoncentrációja által meghatározott értéken. Megfelelő 42 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 lágyító és a szennyezőket oldó hőkezelés után, így a maradék ellenállás a fém tisztaságának átfogó jellemzője lehet. Tipikusan, a szemcsehatáron kiváló oxidokat képező szennyezők csak elenyésző – a hasznos keresztmetszet csökkenésének megfelelő – mértékben csökkentik az alapfém elektromos vezetését. 1.76 O S P Fe Se Fajlagos elektromos ellenállás, µ Ω cm Co Si 1.74 As Cr Be 1.72 Te Mn Sb Al 1.70 Sn Ni Pb Zn Ag Cd 1.68 0 20 40 60 80 100 Egy szennyezõ elem koncentrációja, ppm I.52 ábra Az oldott szennyező-elemek hatása a réz fajlagos ellenállására [4] A

nagytisztaságú réz nagyon jól alakítható anyag. A hidegalakítás növeli a keménységét és a szakító szilárdságát. Például, 80%-os keresztmetszet változást okozó hidegalakítás a szilárdságot 90%-kal növeli, miközben a nyúlást 75%-kal csökkenti [5]. Ezt követő lágyító hőkezeléssel azonban a keményedés eredménye eltüntethető. A szubsztitúciósan elhelyezkedő szennyezők a hidegalakításhoz hasonló módon hatnak a mechanikai tulajdonságokra. A technikai tisztaságú réz lágyított és hidegen alakított (kemény) állapotára vonatkozó mechanikai tulajdonságokat az I.52 táblázat foglalja össze A mechanikai tulajdonságok hőkezelés nyomán fellépő változása az újrakristályosodás eredménye, amely a nagytisztaságú rezek esetében kb. 140 oC hőmérsékleten, a közönséges rézminőségeknél 200 -300 oC-on lép fel. A keménységet (kristályhibákat) növelő tényezők egyúttal az elektromos vezetést rontják I.52

táblázat A réz mechanikai tulajdonságai szobahőmérsékleten Tulajdonság Rugalmassági modulus Szakító szilárdság Folyáshatár Nyúlás Brinell keménység Vickers keménység Mértékegység GPa MPa MPa % (HB) (HV) Lágyított réz 100 - 120 200 - 250 40 - 120 30 - 40 40 - 50 45 - 55 Hidegen alakított réz 120 – 130 300 – 360 250 – 320 3–5 80 – 110 90 – 120 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 43 PHARE HU-0008-02-01-0062 A réznek kiválóak a szélsőséges hőmérsékleteken mutatott tulajdonságai is. Nem lép fel melegtörékenység, de viszonylag kicsi a nagy hőmérsékleten tapasztalt szilárdsága. Ez elsősorban az ólom, bizmut, antimon, szelén, tellúr és kén szennyezők hatására léphet fel, amelyek a hevítés alatt oxidálódva a kristályszemcse határain koncentrálódhatnak. A réz tipikus átmenetifém. Vegyületei, vizes oldatai színesek és bennük általában +1 és +2 oxidációs

állapotokban fordul elő, valamint erősen hajlamos komplex ionok képzésére is. Utóbbi tulajdonsága alapján csupán ioncserés elválasztási módszerrel is elérhető az ultra-nagy tisztaság [6]. A réz(II) vegyületek hevítésekor kb 800 oC felett a réz(I) forma válik meghatározóvá. Vizes oldatokban a következő elektródpotenciál-viszony szerint határozzák meg a jelenlévő redox ágensek a kialakuló oxidációs állapotot: A termodinamikai adatok szerint a réz fél-nemes fémnek tekinthető. Híg vizes közegben az elektródpotenciál-pH egyensúlyi diagramok [7] szerint ítélhető meg a korróziót okozó elektrokémiai reakciók valószínűsége a Cu-H2O rendszerben. Száraz levegőben, szobahőmérsékleten Cu2O védőréteg képződik a réz felületén, ami nagyobb hőmérsékleten CuO vegyületté alakul, ha oxigénnel is érintkezik. A laza oxidos réteg azonban nem képes megfelelő védelmet biztosítani. Nedvességet is tartalmazó levegőben a réz

felületén zöldes színű patina réteg képződik, ami bázikus szulfát és karbonát keveréke, amihez tengeri környezetben bázikus kloridok is kapcsolódhatnak. A patina réteg már megfelelő védelmet biztosíthat a további intenzív korrózió ellen. A réz olvasztásakor figyelemmel kell lenni a felvehető gázokra. A hidrogén oldhatósága jelentős a rézolvadékban, és mértéke a Sievert-törvénynek megfelelően a parciális nyomás négyzetgyökével arányos, mivel a H2 molekulák atomokra disszociálva tudnak az olvadékba behatolni. Megszilárduláskor a rézben oldva maradó egyensúlyi hidrogéntartalom nagyságrenddel kisebb lehet, és a felszabaduló hidrogén gázbuborékok képződését okozhatja. További zavaró jelenség az atomosan oldott hidrogénnek a réz-oxid alakban jelenlévő oldott oxigénnel történő reakciója: Cu2O + 2H = 2Cu + H2O(g), (3) amely nagy hőmérsékleten (jellemzően 450 oC felett) zajlik és oldhatatlan vízgőz

felszabadulásával jár. Amennyiben ez nem tud eltávozni, mikro-porozitást okozhat Nagy hőmérsékleten a keletkező vízgőz képes a rézlemezt elrepeszteni, vagy olyan hajszálrepedéseket okozni benne, amelyek igénybevétel során törésre vezethetnek. Ezek a folyamatok képezik a réz „hidrogénbetegségét”. Oxigéntartalmú réz hidrogént is tartalmazó atmoszférában történő izzítása ezért veszedelmes lehet, különösen, ha az oxigéntartalom meghaladja a 0,1 %-ot [5]. Az oxigén felvételekor az olvadt rézben képződő Cu2O vegyület a hőmérséklettől függő és – Henry törvényének megfelelően - az oxigén parciális nyomásával arányos mértékben oldódik (1200 oC-on a levegővel egyensúlyban kb. 1,4 % O az oldhatóság határa) A megszilárdulás Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 44 PHARE HU-0008-02-01-0062 után az oxigén oldhatósága a rézben viszont elhanyagolható mértékű, így a

réz(I)-oxid a kristályhatárok mentén kiváló idegen fázist képez. A rézolvadékban a kén-dioxid is oldódhat, miközben réz-szulfid és réz-oxid vegyületeket képezhet: 6Cu + SO2 = Cu2S + 2Cu2O, (4) ezért az oldott kén eltávolítására a tűzi raffinálás során oxidáló olvasztás és gázöblítés (buzgatás) szükséges. A nitrogén és szén-oxid gázok gyakorlatilag oldhatatlanok mind az olvadt mind a szilárd rézben [1]. A szénhidrogének általában nem reagálnak a rézzel, azonban az acetilén szobahőmérsékleten robbanékony vegyületeket képezhet, ami miatt az acetilén palackokat nem szabad réz szerelvényekkel ellátni. Míg a technikailag tiszta rezet elsősorban elektromos vezetők, vízvezetékek és hőcserélő felületek gyártására használják fel, szerkezeti anyagként inkább az egyéb színesfémekkel képzett ötvözetei alkalmasak. A rézötvözetek mechanikai tulajdonságait az összetétellel széles határok között lehet

változtatni. A szilárdsági tulajdonságai főleg olyan fémek ötvözésével javíthatóak, amelyek a szilárd alapfémben korlátozottan oldhatóak. A réz igen hajlamos intermetallikus vegyületek képzésére is. Nagyobb ötvöző-koncentrációk mellett ezek a fémvegyületek gyakran kemény idegen fázisok formájában kiválhatnak a szilárdoldat mátrixból, rontva a mechanikai tulajdonságokat. Az igen elterjedt rézalapú öntvények gyártásánál szükséges önthetőségi és az öntvények mechanikai jellemzőit szintén ötvözéssel lehet javítani. I.53 A legjelentősebb rézötvözetek A rézhez elsősorban a cinket, ónt és az alumíniumot szokták ötvözni, de kiegészítő ötvözőként az ólom, nikkel és a mangán adagolása is gyakori. A fő ötvözettípusok megnevezése az alábbi [5]: • Cu - Zn(10-20%): tombak, • Cu - Zn(20-40%): sárgaréz, • Cu - Sn(5-40%): (ón)bronz, • Cu – Al(4-9%): alumíniumbronz, • Cu – Sn(4-10%) – Zn(4-7%):

vörösötvözet, • Cu – P(0,01-0,04%): foszforbronz (foszforral dezoxidált tiszta réz, maradék foszfortartalommal). A Cu-Zn ötvözetek képződésének metallográfiai feltételeit az I.53 ábra szemlélteti A nagy réztartalmú tombakok még hidegen is igen képlékenyek, az ipari sárgarezek viszont nagyobb szilárdságúak és egy bizonyos cinktartalom alatt nagy nyúlással is rendelkeznek. A Cu-Zn szubsztitúciós szilárd oldat, az α-fázis - a színrézhez hasonlóan - jól alakítható. A cinktartalom növelésével az ötvözetet a fémvegyület jellegű β-fázis jellemzi, amely a stabilitását jelző mező hőmérséklettartományában még jól alakítható, azonban alacsony hőmérsékleten a kedvezőtlen tulajdonságú β’-fázissá átrendeződik. Az 50% Zn koncentráció felett megjelenő γ-fázis (Cu5Zn8 vegyület) a teljes hőmérsékleti tartományban rideg és nagymértékben rontja az ötvözet szilárdsági tulajdonságait, ezért a gyakorlatban

kerülendő. A legkedvezőbb mechanikai tulajdonságú sárgarezek cinktartalma a 33 – 40 %, ezért ezek Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 45 PHARE HU-0008-02-01-0062 használata terjedt el a gyakorlatban. A 33-37% Zn-tartalmú ötvözetekből sárgarézöntvényeket és hidegen hengerelt, kovácsolt, vagy mélyhúzott termékeket állítanak elő A 40% Zn-tartalmú sárgaréz (Muntz-fém) melegen kovácsolható. A nemes (többalkotós) sárgaréz-ötvözetek legalább 50% réztartalom mellett még 12 % egyéb ötvözőt (Mn, Al, Fe) is tartalmaznak, ami jelentős szilárdságnövelést tesz lehetővé. A réz-ón kétalkotós egyensúlyi rendszert az I.54 ábra mutatja be A kisebb (14% alatti) óntartalom esetén képlékenyen jól alakítható α szilárd oldat van jelen. A nagyobb óntartalmaknál megjelenő β- és γ-fázisok a sárgaréz β-fázisához hasonló, nem vegyületjellegű tulajdonságokkal rendelkeznek. A δ- és az

ε-fázisok viszont rideg fémvegyületek, melyek nagyobb mennyiségben károsak. I.53 ábra A Cu-Zn rendszer egyensúlyi fázisdiagramja I.54 ábra A Cu-Sn rendszer egyensúlyi fázisdiagramja Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 46 PHARE HU-0008-02-01-0062 A gyakorlat számára a legkedvezőbb az 5 – 10% Sn koncentráció-tartomány. A 6% óntartalmú bronzból leggyakrabban lemezt, huzalt, vagy rudat gyártanak. A 10-14 % óntartalmú bronzok kiváló csúszási tulajdonságokkal rendelkeznek, így csapágyak készítésére használatosak. A tartomány alsó értéke kis felületi nyomású, nagy fordulatú, míg a felső értéke a fordított viszonyok mellett működő csapágyakhoz a legmegfelelőbb. A csúszási tulajdonságok 15-30% ólom ötvözésével tovább javíthatóak (ólombronz). A 20% feletti óntartalmú bronzokban megjelenő felbomlott eutektoid szövet rideggé teszi az anyagot, így csak kivételes célokra, nagy

keménység igénye esetén használják. A réz-alumínium rendszer (I.55 ábra) gyakorlati tartománya (4 – 5% Al) α szilárd oldatot tartalmaz. Az alumíniumbronz jól önthető és hengerelhető anyag A keménység további növelése céljával további ötvözők (Mn, Ni, Si, Sn) adagolása is lehetséges, legfeljebb 15% mennyiségben. A keménység mellett savállóságot is biztosít a 9% Al mellett 13% Mn ötvözése, amely összetételű „acélbronz” anyagot élelmiszeripari késekhez és egyéb kémiai ellenálló-képességet is megkövetelő célokra használják. I.55 ábra A Cu-Al rendszer egyensúlyi fázisdiagramja A vörösötvözetek a bronzok speciális fajtái. A 4-10% ón- és 4-7% cinktartalom mellé sokszor még kb. 0,7% ólmot is ötvöznek Ezeknek az ötvözeteknek igen jó a formakitöltő képessége, és az ólom adagolása révén a forgácsolhatóságuk is jó. Számos ipari öntvény mellett ez a szobor-öntészet kedvelt anyaga is. Irodalomi

hivatkozások: 1. FABIAN, H: Copper, in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry edW Gerhartz, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1986. 2. BISWAS, AK, Davenport, WG: Extractive Metallurgy of Copper, Pergamon Press, New York, 1976. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 47 PHARE HU-0008-02-01-0062 3. KÉKESI, T, et al: Preparation of Ultra-High Purity Copper by Hydrometallurgical Methods. Acta Metallurgica Slovaca, 1, 3 (1995), 196-206 4. GREGORY, P, BANGAY, AJ, BIRD, TL: The Electrical Conductivity of Copper, Metallurgia, 71 427 (1965) 207-214. 5. TISZA M: Metallográfia, ME kiadó, 2002 6. KÉKESI T et al: Ultra-nagy tisztaságú fémek előállítását szolgáló hidrometallurgiai elválasztási módszerek –I-II, BKL-Kohászat, 135, 2-3 (2002), 83-90, 135, 4-5 (2002), 133-136. 7. M POURBAIX: Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions, Pergamon Press, London, 1966. Korszerű fémipari felületkezelési és

hulladékgazdálkodási módszerek 48 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.6 NEMESFÉMEK ÉS ÖTVÖZETEIK Nemesfémek közé a kémiai elemek periódusos rendszerének I.B oszlopában, a réz alatt található ezüstöt (Ag) és aranyat (Au), továbbá a VIII.A oszlopban a vas, a kobalt és a nikkel alatt található fémeket, nevezetesen a ruténiumot (Ru), a ródiumot (Rh) és a palládiumot (Pd), továbbá az alattuk elhelyezkedő ozmiumot (Os), irídiumot (Ir) és platinát (Pt) sorolják. Az utóbbi hat fém adja az ún. platina csoport fémjeit vagy platinafémeket („Platinum Group Metals”= PGM), melynek alapján a nemzetközi szakirodalomban gyakran a PGM rövidítéssel említik őket. A nemesfémek elnevezés a csekély kémiai reakcióképességükben, illetve a jóval nagyobb mennyiségben előállított fémekkel szembeni jóval magasabb árukban, nagy értéket hordozó voltukban keresendő. A világpiacon forgalmazott mennyiségek alapján ezüstből húszezer tonna,

aranyból háromezer és a PGM fémekből összesen 400 tonna körüli volt az igény 1996-ban [1]. A nemesfémek érckészletei Európában mára már jobbára kimerültek, de a nemesfémkohászat Európa több nyugati országában (például Belgiumban, Németországban, Franciaországban, Nagy Britanniában és Svájcban) nagyon jelentős iparág, nagy fémraffináló kapacitásokkal. Európában a nemesfémek iránti felhasználói igény is jelentős: platinát elsősorban a gépkocsik katalizátoraihoz, ezüstöt főleg a fotókémiai ipar számára, míg aranyat legnagyobb részt az ékszergyártásban használnak fel. A fémművesség, az ékszergyártás a nemesfémeket tisztán is de nagyobb részt számos ötvözetük formájában dolgozza fel. A későbbiekben elsősorban erre figyelemmel tekintjük át a nemesfémeket és legfontosabb ötvözeteiket. (E nyolc fém bevonattechnikai szempontból is fontosabb jellemzőit emellett még röviden a nemesfémek

leválasztásáról szóló fejezet elején is megtalálhatjuk.) I.61 A fémek általános tulajdonságai A helyes és minőségi munka érdekében az ötvösnek részletesen kell ismernie az általa használt anyagok tulajdonságait, jellemzőit. Csak az tud igazi formát és esztétikus külső megjelenést adni az általa készített tárgynak, aki tisztában van az alkalmazott anyagok tulajdonságaival. Az ékszerek, ötvöstárgyak előállításához figyelembe kell venni a felhasznált fémek és ötvözetek fizikai tulajdonságait, fajsúlyát, olvadáspontját, hőtágulását, hővezető-, fényvisszaverő képességét. Ezen adatokat ismerve lehet például helyesen megválasztani az öntési, kovácsolási, forrasztási, hőkezelési és melegalakítási hőmérsékleteket. Rendkívül lényeges a mechanikai tulajdonságok (szilárdság, keménység, rugalmasság, alakíthatóság) ismerete is az ötvöstárgyak készítésekor, de ezen tulajdonságok elsőrendű szerepet

játszanak a tárgyak használatakor is. Az ötvöstárgyak készítése során, majd használatkor is lényegesek a fémek kémiai tulajdonságai, korrózióállóságuk, vagyis mindazon tulajdonságok, amelyek a nemesfémeket, a belőlük készült ékszereket időtállókká, nemesekké teszik. Fontos ismerni az anyagok technológiai tulajdonságait (úgymint hidegfolyathatóság, zsugorodás az öntés során, kovácsolhatóság, hegeszthetőség, forgácsolhatóság stb.), hiszen csak ismeretükben választható a legésszerűbb, leggazdaságosabb elkészítési technológia, amely egyidejűleg elégíti ki az esztétikai, művészi és felhasználhatósági követelményeket. A technikai-műszaki életben használatos fémek legjellemzőbb tulajdonságait az I.61 táblázat foglalja össze. A számokban ki nem fejezhető legfontosabb tulajdonságok: Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 49 PHARE HU-0008-02-01-0062 Arany Sárga színű,

csillogó fém, a rendkívül vékony aranyfüst lemez zölden áttetsző. Kémiai vegyületeket nehezen alkot, a levegőn színét és fényét megtartja, nem korrodeálódik. Savaknak, lúgoknak igen jól ellenáll, kizárólag a királyvíz oldja (3/1 cc HCl+HNO3) hidrogén-aranyklorid H[AuCI4] alakjában. Szabad klórral, nátrium- és kálium-cianiddal, brómmal és néhány egyéb, az ékszeriparban nem használatos anyaggal reakcióba lép. Az arany magas fényvisszaverő képességgel rendelkezik, jól polírozható. Alakíthatósága kiváló, 0,0001 mm vékony fóliává, aranyfüstté alakítható. Hő- és elektromos vezetése kisebb, mint a rézé. Fajlagos hőtartalma viszonylag alacsony Kis keménysége és szilárdsága miatt a nemesfémiparban ritka kivételtől eltekintve más fémekkel alkotott ötvözeteiként alkalmazzák. Ezüst Fehér, ezüstösen fénylő fém, a levegő oxigénjének hatására sem szobahőmérsékleten, sem magas hőmérsékleten nem

oxidálódik. Az ezüst felületén a levegőben lévő kén-hidrogén (H2S) hatására fekete-szürke ezüst-szulfid képződik. A salétromsav minden koncentrációban, a kénsav forrón, töményen oldja. Királyvízzel oldhatatlan ezüst-klorid (AgCl) csapadékot képez. Hasonlóan az aranyhoz, reakcióba lép a nátrium- és kálium-cianiddal Jól polírozható, hő- és elektromos vezetése a fémek közül a legnagyobb. Keménységének és szilárdságának növelése érdekében leginkább ötvözeteiben alkalmazzák, az ötvösiparban színállapotban ritkán használják. Platina Szürkésfehér, az acélhoz hasonló színű fém, kizárólag forró királyvízben oldódik hidrogénklór-platinát H2[PtCl6] képződése közben. A platina rendkívül jól alakítható, jól polírozható, fényvisszaverő képessége magas. A palládiummal és az irídiummal együtt nagyon alacsony a hő- és elektromos vezetése, fajhője, nehezen alkot kémiai vegyületeket. A platina

tiszta állapotban nagyon lágy, mechanikai tulajdonságai irídiummal, ródiummal, rézzel javíthatóak. Irídium Nagy keménysége és olvadáspontja miatt az irídium nehezen megmunkálható. Fajlagos nyúlása húzásnál mindössze 2%. Magas hőmérsékleten nyomással megmunkálható Kis mennyiségű irídium ötvözése a platinához jelentősen emeli annak keménységét. Palládium Világosabb színű, mint a platina, híg, forró salétromsavban oldódik palládium-nitrát Pd(NO3)2 képződésével. 400-850 °C között felületén világoslila oxidhártya képződik, mely tovább hevítve eltűnik. A palládium jól alakítható, kedvezően befolyásolja ötvözőként a platina tulajdonságait, világosítja a színét. Hasonló szerepe van a fehérarany-ötvözetek készítése során is. 50 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 67 113 117 154 162 217 193 104 205 12 111 57 59 24 272 324 385 14,30 8,99

6,80 6,57 11,86 8,30 9,10 19,17 16,98 182 29,10 30,0 21,4 29,1 11,9 8,35 23,86 311,5 73,7 59,3 87,1 72,2 149,9 105,1 418,7 414,1 10,5 111,0 92,1 67,0 35,1 71,2 15,1 230,3 18,5 56 179 350 47 127 220 26 45 43 16 4 4 40 120 17 131 132 491 184 410 378 137 221 35 63 27 13 210 343 45 Nyúlás (%) Szakítószilárdság (N/mm2) Olvadási hő (kJ/kg) Fajhő [kJ/(kg·K)] 0,1310 0,1331 0,1294 0,1302 0,2273 0,2474 0,2315 0,2332 0,3835 0,1398 0,3869 0,2315 0,2261 0,1251 0,4509 0,5568 0,8959 Brinell-keménység (HB) 2600 4350 4800 5500 3387 4500 2700 2170 2350 357 907 767 2360 1750 3000 3262 2270 Fajlagos hővezető képesség 25°C-on [W/(K·m)] 1063 1774 2454 2550 1554 1960 2450 960,5 1083 -38,84 419,5 320,9 231,9 327,4 1539 1725 660 Lineáris hőtágulási tényező 10-6 [m/(m·K)] 19,30 21,45 22,42 22,48 12,03 12,40 12,30 10,53 8,96 13,55 7,13 8,64 7,28 11,34 7,86 4,49 2,70 Forráspont (°C) 1,3 1,2,3,4,6 1,2,3,4,6 2,3,4,6,8 2,3,4 1,2,3,4,6 4 1 1,2,3 1,2 2 2 2,4 2,4 2,3,6 2,3,4 3

Olvadáspont (°C) 196,97 195,09 192,20 190,20 106,40 102,91 101,07 107,87 63,54 200,59 65,37 112,41 118,69 207,20 55,85 47,90 26,98 Sűrűség (g/cm3) Rendszám 79 78 77 76 46 45 44 47 29 80 30 48 50 82 26 22 13 Vegyérték Au Pt Ir Os Pd Rh Ru Ag Cu Hg Zn Cd Sn Pb Fe Ti Al Rel. atomtömeg Arany Platina Irídium Ozmium Palládium Ródium Ruténium Ezüst Réz Higany Cink Kadmium Ón Ólom Vas Titán Alumínium Vegyjel Fém neve I.61 táblázat: A nemesfémek és néhány egyéb fém legjellemzőbb tulajdonságai [2] 40 41 6 25 9 5 60 42 32 55 50 31 32 40 40 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 51 PHARE HU-0008-02-01-0062 Ródium Színe a platinához hasonlít, savak és savkeverékek még forrón sem oldják, oldódik viszont alkáli-cianidokban. Levegőn egyáltalán nem oxidálódik, melegen jól alakítható Réz Az egyedüli vöröses színű fém. Levegőn szén-dioxid és nedvesség jelenléte esetén zöld színű

patinával [CuCO3·Cu(OH)2] vonódik be. Hevítés hatására felületén fekete bevonat (réz-oxid [CuO] képződik. Salétromsavban oldódik nitrát [(Cu(NO3)2]; kénsavban szulfát [CuSO4]; híg sósavban klorid [CuCl2] formájában; ecetsavval mérgező réz-acetát vegyületet alkot. A réz kitűnően alakítható, fénye magas, jól polírozható, de fénye hamar eltűnik. Az ezüst után a legjobb hő- és elektromos vezető, fajhője rendkívül magas. A tiszta rezet ritkán alkalmazzák ékszerek, ötvöstárgyak készítésére. Gyakori ötvözőanyag nemesfémekhez, de saját ötvözetei (sárgaréz, bronz, alpakka) is jelentősek. Cink Kékesfehér színű fém, a levegőn lassan cink-karbonátból [ZnCO3] és cinkoxidból [ZnO] álló tömör védőhártyával vonódik be, ettől fénye eltűnik. A levegőn hevítve a cink fehér porrá ég, cink-oxiddá változik, mely a sötétben zöldes fénnyel világít. Szobahőmérsékleten meglehetősen rideg, 110-150 ºC

hőmérsékleten nyomással jól alakítható, 200 ºC felett viszont oly rideggé válik, hogy porrá törhető. A cink híg savakban jól oldódik Nemesfémötvözetek gyakori alkotója. Kadmium Fehér színű fém, tulajdonságai a cinkéhez hasonlóak. A levegőn védő oxidhártya vonja be, polírozott fényes felülete gyorsan elhomályosodik. Barna színű kadmium-oxiddá [CdO] ég el Alakíthatósága jó. Keményforrasztókhoz adagolva csökkenti olvadáspontjukat, ezüst-réz ötvözethez adagolva az alakíthatóságot javítja. Vegyületei mérgezőek Ón Ezüstfehér színű, jól alakítható fém, a levegőn lassan védő oxidhártyával vonódik be. Égése során ón-oxid [SnO2J képződik, melyet polírozó anyagként használnak. 13,5 ºC alatti hőmérsékleten allotróp átalakuláson megy át (SnβSnα), melynek eredményeként a fém szürke porrá alakul (ónpestis). Hajlításkor recsegő hangot ad (ónzörej) Lágyforrasztók fő alkotója. Ólom Kékesfehér

fém, levegőn sötétszürke ólom-oxid- (PbO) bevonat képződik a felületén. A vízben vastag, ólom-karbonátból (PbCO3) és ólom-szulfátból (PbSO4) álló réteg képződik a felületén, mely megvédi a további korróziótól. Az ólom-oxid réteg ellenáll a kénsavnak és sósavnak is, az ólom salétromsavban oldódik ólom-nitrát [Pb(NO3)2] alakban, valamint a híg ecetsavval is reakcióba lép. Az ólom lágy, jól alakítható fém Gőzei, vegyületei mérgezőek Az ékszeriparban a nemesfémek meghatározásánál (tűzipróba), saválló edényzet készítésére, valamint lágyforrasztók alkotójaként használják. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 52 PHARE HU-0008-02-01-0062 Nikkel Ezüstfehér színű, magas fényű fém, jól polírozható. Kemény, kopásálló, jól alakítható, korrózióállósága magas. A szervetlen savak oldják Fehérarany-ötvözetekben a palládiumhoz hasonlóan fehérít.

Korrózióállósága miatt galvánbevonatoknál gyakran alkalmazásra kerül mind fedő, mind közbenső bevonatként. Fémek oldódása szilárd állapotban Amennyiben az ötvözetet alkotó fémek kristályrácsai hasonlóak, akkor az alkotórészek a kölcsönös korlátlan oldékonyságot megőrzik szilárd állapotban is. Ebben az esetben a két fém atomjai közös kristályrácsot alkotnak. Az Au-Ag, valamint Au-Cu ötvözetek mikrofotói ugyanúgy néznek ki, mintha színfémek lennének, más szóval tökéletes szilárd oldatok. Ha az ötvözetet alkotó komponensek kristályrácsai különböznek a folyadékból a szilárdba való átmenet során, a komponensek önálló krisztallitokat alkotnak, és megszilárdulás után az ötvözet a kiinduló komponensek krisztallitjainak elegyéből áll. A folyadékállapotban korlátlan oldékonysággal rendelkező komponensek megszilárdulás során alkothatnak olyan szilárd oldatokat is, amelyekben az egyik komponens

kristályrácsában a másik komponens atomjai csak korlátozott határig szerepelnek. A szilárdoldat-ötvözetekben képződhetnek a kémiai vegyületekhez hasonló metalloidok, intermetallikus vegyületek is. Kémiai képletekkel fejezik ki ezeket, mint például AuCu, Au4Al1, Fe3C. Ezek a vegyületek kemények, törékenyek, képlékenyen alig alakíthatók I.62 Az Au-Ag-Cu háromfázisú rendszert alkotó kétfázisú rendszerek I.621 Au-Ag rendszer Az állapotdiagramból következtetések vonhatók le az ebbe a rendszerbe tartozó különböző ötvözetek szerkezetére és összetételére. Az állapotdiagramból kiolvasható, hogy különböző összetételű ötvözeteknél milyen hőmérsékleten kezdődik meg az olvadékból a kristályok kiválása, mikor szilárdul meg az ötvözet teljes tömege. A diagram függőleges tengelyén a hőmérséklet szerepel, a vízszintesen az ötvözet-összetétel. Balról az ezüst 0‰-kel kezdődik (tiszta arany), és folyamatosan

növekedve a jobb szélen 1000‰ lesz (tiszta ezüst). Az aranytartalom ennek fordítottjaként szerepel A jobb érthetőség és a későbbiekben tárgyalásra kerülő más, bonyolultabb ötvözetek szerkezetének megértése érdekében nézzünk meg néhány példát (I.31 ábra) 1000 Au (0 Ag) - Ez tiszta arany, 1063 ºC az olvadás- és szilárdulási pontja. Hűtés hatására ebben a pontban, ezen a hőmérsékleten a fém tésztaszerű állapotban van, folyamatosan sűrűsödik mindaddig, míg a kristályosodás be nem fejeződik. Au 900 (Ag 100) - Ennél az ötvözetnél már nem egy adott hőmérsékleten (olvadásponton) fog az anyag megszilárdulni, hanem egy hőmérséklet-intervallumban. A kristályosodás 1058 ºCon kezdődik (likvidusz), és 1048 ºC-on fejeződik be (szolidusz) A szolidusz- és a likviduszhőmérséklet között van a szilárdulási (olvadási) intervallum, ebben a hőmérséklettartományban az anyag tésztaszerű állapotban van Korszerű

fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 53 PHARE HU-0008-02-01-0062 Au 500 (Ag 500) - A két fém mennyisége azonos. A likvidusz (1020 ºC) és a szolidusz (1000 ºC) közti intervallum itt a legnagyobb. Au 250 (Ag 750) - Az ezüsttartalom növekedésével csökken a szolidusz-likvidusz közti hőmérséklet-különbség (988-975 ºC). Au O (Ag 1000) - Ez a tiszta ezüst, a tiszta aranyhoz hasonlóan egy adott hőmérsékleten (961 ºC), az olvadáspontján szilárdul meg. Ezen rendszer összes likviduszpontja alkotja a diagram felső görbéjét szoliduszpontjai az alsó görbéjét. Az ilyen jellegű diagramok az egymásban korlátlan oldékonysággal rendelkező, egynemű szilárd oldatokat alkotó fémek ötvözeteit jellemzik. Hőmérséklet, °C 1300 1200 Olvadék 1100 Olvadék+szilárd oldat 1000 900 800 Szilárd oldat 700 600 500 400 1000 900 800 700 600 0 100 200 300 400 500 400 300 200 100 0 Au 500 600 700 800 900 1000 Ag I.61 ábra Az

Au-Ag rendszer állapotdiagramja Az I.61 ábráról látható, hogy valamennyi Au-Ag ötvözet olvadáspontja a két alkotó fém olvadáspontjai között van. Az ötvözetek színe változik a sárgától (Au 1000) a fehérig (Ag 1000). A 600-700‰ aranyat tartalmazó ötvözetek szép zöld színnel rendelkeznek Mechanikai tulajdonságaik kedvezőtlenek, ezért ritkán használatosak. Más ötvözőfémekkel a tulajdonságok javíthatók. A salétromsav az arany-ezüst ötvözeteket 523‰ aranytartalomig oldja, e fölötti aranytartalommal rendelkező ötvözetek a salétromsavban gyakorlatilag nem oldódnak. A 750‰-nél több aranyat tartalmazó Au-Ag ötvözetek csak királyvízben oldódnak. Ezen ötvözetek korrózióállóságának alsó határa 377‰ Au, az ez alatti ötvözetek felületén szulfidréteg képződik, és beszürkülnek. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 54 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.622 Au-Cu rendszer A két

fém egymással való rokonsága miatt hasonlóképpen szilárd oldatok sorozatát képezi ugyanolyan módon, mint az előző ötvözetnél ismertettük. Az olvadási görbék az arany olvadáspontjával (1063 ºC) kezdődnek és a réz olvadáspontjával (1084 ºC) fejeződnek be. A 820‰ Au- + 180‰ Cu-tartalmú ötvözet olvadáspontja a legalacsonyabb, 889 ºC. Ennél az ötvözet-összetételnél a szolidusz-likvidusz egybeesik Az I.62 ábrából látható, hogy 400 ºC körüli hőmérsékleten a szilárd oldatból vegyületek (AuCu, Au2Cu3, AuCu3) válnak ki, ami átkristályosodással jár együtt. Ha lassú hűtést vagy hőntartást aIkalmazunk, lényeges felkeményedést érhetünk el az ebbe az összetétel tartományban tartozó ötvözeteknél. Az Au-Cu rendszer a vörösarany ötvözeteket jelenti, melyek színüket a rézalkotónak köszönhetik. Hasonlóan az Au-Ag ötvözetekhez, önállóan az Au-Cu ötvözetek is ritkán kerülnek az ékszeriparban

felhasználásra. Az 500-700‰ aranyat tartalmazó ötvözetek megmunkálásánál figyelembe kell venni, hogy a diszperziós felkeményedési területen vannak. Ha azt akarjuk, hogy öntés vagy lágyítás után az ilyen ötvözet lágy legyen, vízben vagy alkoholban kell hűteni. Ha a kész tárgyat keménnyé vagy szilárddá akarjuk tenni, akkor felhevítés után alacsonyabb hőfokon kell tartani, vagyis mesterségesen öregíteni kell. Erős savak, főként salétromsav hatására a 650‰ arany alatti ötvözetek feloldódnak, a magasabb aranytartalmú ötvözetek oldódása jelentéktelen. Olvadék Hőmérséklet, °C Olvadék+szilárd oldat Szilárd oldat (szilárd állapotban, rendezetlen) Szilárd oldat (rendezett) I.62 ábra Au-Cu rendszer állapotdiagramja Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 55 PHARE HU-0008-02-01-0062 Minden Au-Cu ötvözet oldódik királyvízben. Ezen ötvözetek legnagyobb hibája az alacsony

korrózióállóság levegőn. Az 508‰ Au alatti ötvözetek levegőn besötétednek a kéntartalmú vegyületek hatására. I.623 Ag-Cu rendszer Az I.63 ábra állapotdigramjából látható, hogy ez a rendszer korlátozott oldékonysággal rendelkező szilárd oldatokként kristályosodik ki. Ennek eredményeként a következő, a mikroszkóp alatt jól megkülönböztethető szövetelemek képződnek a) ezüstben dús α szilárd oldat max. 9% réztartalommal, b) rézben dús β szilárd oldat max. 8% ezüsttartalommal Csak a 72% ezüstöt és 28% rezet tartalmazó ötvözet-összetételnél képződik egy időben α és β fázis. Ezen ötvözet megszilárdulási hőfoka a kristályosodás kezdetétől a végéig változatlan, 779 ºC. Lehűlési görbéje megegyezik a színfémek lehűlési görbéjével az adott ötvözet egyenletes, apró kristályokból áll. Az ilyen szerkezetet eutektikus szerkezetnek nevezik A 72% Ag-nál kevesebb ezüstöt tartalmazó ötvözeteket

eutektikus alatti ötvözeteknek nevezzük. Ezek megszilárdulása során először β fázis válik ki, a kiválás előrehaladtával az olvadék réztartalma fokozatosan csökken, ezüsttartalma nő egészen 72%-ig, ekkor az egész olvadék 779 ºC-on eutektikummá szilárdul. A mikroszkópos képen finomszemcsés 72% Ag-t tartalmazó eutektikumban úszkáló nagyméretű, sötét, magas réztartalmú β kristályok láthatók. Ha az ötvözet ezüsttartalma 72%-nál több, az eutektikum feletti ötvözetekről beszélünk. Szilárdulásuk során kezdetben ezüstben dús α kristályok válnak ki, az olvadék ezüsttartalma 779 ºC-ig csökken, a maradék olvadék eutektikummá dermed. A szövetképben világos, ezüstben dús kristályok úsznak a sötétebb, apró szövetszerkezetű eutektikumban. I.63 ábra Ag-Cu rendszer a) Állapotdiagram; b) Mechanikai tulajdonságok diagramja. Ha az ötvözet réztartalma kevesebb vagy megfelel az α fázis összetételének, akkor

homogén, egynemű, szilárd oldat képződik. Az ilyen ötvözeteket eutektikumon kívüli ötvözeteknek nevezzük, ide tartoznak a 91 % feletti ezüsttartalommal rendelkező ezüstötvözetek. Jó példa erre a 925-ös ötvözet, az ún. sterlingezüst, mely 900 ºC-on kezd kristályosodni, és az ötvözetben lévő réz teljes mértékben beoldódik az ezüstbe. A megszilárdulás homogén szilárd oldat formájában 810 ºC-on fejeződik be. 56 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Hasonló szilárd oldatok képződnek a rézoldalon is, de ezeket az ékszeripar nem használja. A hőmérséklet csökkenésével a fémek oldékonysága szilárd állapotban csökken, a felesleges fém az α szilárd oldat kristályaiból kiválik a (I.63 ábra) telítettségi 9%-os ponttól lefelé menő vonal mentén. Olvasztás során az ezüst hajlamos nagy mennyiségű oxigént oldani. Az Ag-Cu ötvözetekben az elnyelt

oxigén magas hőmérsékleten Cu2O réz-oxidot alkot, amely már 1 %-os jelenléte esetén is teljesen rideggé, törékennyé teszi az ötvözetet. Ezért kell mindenáron meggátolni az oxigén beoldódását az olvadt ezüstbe, vagy ha már bejutott, eltávolítani dezoxidálószerekkel. A szilárd állapotban végbemenő kiválási folyamatok növelik a keménységet, főként az átmeneti zóna (szilárd oldat - eutektikum alatti), pl. a 920‰, Ag esetén Ha ezt az ötvözetet öntés vagy hőkezelés után lággyá akarjuk változtatni, akkor gyorsan hűtsük le. Ha fel kívánjuk keményíteni, melegítsük fel 300-600 ºC-ra, tartsuk hőn, és hagyjuk lassan kihűlni. Ezt a műveletet nevezik az ötvösök "kitüzelésnek", "kikeményítésnek", amikor a kész tárgyat felmelegítik, hőn tartják, és levegőn lassan hagyják lehűlni. Hasonlóképpen járnak el rugózó alkatrészek, pl. zárnyelvek esetén is arany és ezüst ékszereknél A folyamat

fizikai alapja: a hőn tartás hatására a kristályból a kristályhatárra kiváló (szegregáló) rézben dús, kemény fázis felkeményíti az ötvözetet. Zománcozásra célszerű minél magasabb ezüsttartalmú ötvözeteket használni, ha lehet, színezüstöt. A zománcok alkotói 750-800 ºC-on olvadnak, az alapfémnek ekkor változatlannak kell maradnia. Csak olyan ötvözetek jöhetnek szóba, melyek szilárd oldatok, eutektikumot nem tartalmaznak, szolidusz-hőmérsékletük kellően magas. Zománcozásra azért is legjobb színezüstöt használni, mert a zománcok színe színezüstön élénkebb. A színezüst kedvezőtlen mechanikai tulajdonságai néha nem teszik lehetővé alkalmazását. 5% Cu adagolása megkétszerezi az ezüst keménységét. Niellót is célszerű legalább Ag 925-ös ötvözetre felvinni, mert a beégetési hőfokon megolvadhatnak az alacsonyabb ezüsttartalmú, eutektikus ötvözetek kristályhatárai. I.62 táblázat: Ezüstötvözetek

tulajdonságai Ötvözet Színezüst Ag 925 Ag 900 Ag 835 Ag 835 Cd Ag 800 Ag 720 Ag 625 Ag 500 999,9 - - 960,5 10,53 26 Szakítószilárdság, MPa 137 925 900 835 835 75 100 165 55 110 800-900 779-880 779-840 750-875 10,4 10,3 10,2 10,2 64-76 65-79 76-88 56-70 270-300 290-300 300-330 300-330 28 25 23 38 800 720 625 500 200 280 375 500 - 779-820 779 779-820 779-865 10,1 10 9,85 9,7 80-92 85-95 80-90 76-88 310-340 340-370 310-330 290-320 23 23 31 36 Összetétel, ‰ Ag Cu Cd Olvadás Sűrűség, -pont, ºC g/cm3 Keménység, HB Nyúlás, % 60 Az I.62 táblázat és az I63/b ábra adataiból látható, hogy az Ag-Cu ötvözeteknél a réztartalom 28%-ig történő növelésével a keménység és a szilárdság nő, az alakíthatóság csökken. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a magas ezüsttartalmú ötvözetek nyomással jól Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 57 PHARE HU-0008-02-01-0062 alakíthatók

ugyan, de rosszul bírják azt a használatot, ahol nyomásnak és kopásnak vannak kitéve. Az ezüst-réz ötvözetek savállósága közel azonos, mivel alkotóelemeik is szinte azonos tulajdonságokkal rendelkeznek. Az ötvözetek salétromsavban és koncentrált kénsavban jól oldódnak, míg a leggyakoribb marószerben, a híg kénsavban nem oldódnak. Az Ag-Cu ötvözetek korrózióállósága szabad levegőn az ezüstből képződő Ag2S (ezüst-szulfid) miatt nem jó, befeketednek. A réztartalom növelésével az ötvözetek kémiai ellenállóképessége csökken a levegőn képződő kén- és ammóniatartalmú rézvegyületek kialakulásának hatására. A továbbiakban néhány különleges, az ékszeriparban lényeges tulajdonságra kívánunk kitérni ötvözetenként. Ag 950 Az ötvözet színe megegyezik a színezüst színével. Levegőn történő hevítés hatására az ötvözet felületén vékony oxidhártya képződik, mely alatt heterogén belső oxidréteg

van. Magas olvadáspontjának és színének köszönhetően gyakran alkalmazzák zománc- vagy nielloalapként, a zománc és a niello színe ezen az alapon intenzív fényű. Képlékenyen nagyon jól alakítható, mélyhúzásra, fémnyomásra, cizellálásra, valamint vékony huzalokból készülő termékek készítésére kiválóan alkalmas. 600 °C-on kezdődik meg az ötvözet öregedése Öntés vagy hőkezelés után célszerű azonnal megkezdeni a képlékenyalakítást, mivel a természetes öregedés gyorsan megkezdődik, és az alakíthatóság csökken. Hátránya viszonylag alacsony szilárdsága, a belőle készült tárgyak könnyen deformálódnak, behorpadnak. Öregítéssel a keménység 50-ről 100 HB-re növelhető, de ez bonyolultabbá és drágábbá teszi a tárgyak előállítását. Ag 925 A klasszikus sterlingezüst. Magas ezüsttartalma és jó mechanikai tulajdonságai miatt széles körben elterjedt ötvözet. Színe hasonló a 950-eséhez, mechanikai

tulajdonságai jobbak Zománcozható, nielloalapnak is alkalmas. A jó alakíthatóság érdekében lágyítás után gyorsan, vízben kell hűteni, ez esetben az ötvözet jó alakíthatósággal és megfelelő keménységgel fog rendelkezni. 300 °C-on öregítve keménysége 60-ról 160 HB-re növelhető Ag 900 Főként filigrán termékek előállításánál használják. Színe már különbözik a színezüstétől A gyártás befejezése után többször savazzák, a tárgy felületéből a rezet kioldják, a tárgyat fehérítik. Korrózióállósága levegőn elmarad a 950, 925-ös ötvözetekétől Jól önthető, kovácsolható, a nagyon finom filigrán munkákra és mélyhúzásra nem alkalmas, mert túl kemény. Zománc- és nielloalapnak nem alkalmas, mert 779 °C -on megkezdődik kristályhatárainak megolvadása (eutektikum!). Ag 835 Gyakran alkalmazzák tömegékszerek gyártására. Színe és a korrózióállósága szinte megegyezik a 900-as ötvözetévei, bár

annál rosszabbul alakítható. Ag 800 Főként üreges tárgyakat és evőeszközt gyártanak belőle. Viszonylag olcsó, jellegzetesen Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 58 PHARE HU-0008-02-01-0062 sárgás színű, korrózióállósága levegőn gyenge. Ezek kiküszöbölése érdekében szabad levegőn többször kiizzítják majd savazzák a tárgyakat, a kialakuló réz-oxid feloldásával a felület kifehéríthető, ezüsttartalma növelhető. Réztartalma magas, az ötvözetből készült tárgyakban savas anyagok nem tarthatók, mivel mérgező rézvegyületek képződhetnek (pl. ecet hatására az ezüst evőeszköz felületén zöld folt, mérgező réz-acetát képződik). Alakíthatósága lényegesen alacsonyabb, mint a 925-ös ötvözeté, ezért a gyártás során gyakrabban kell közbenső lágyításokat végezni. Öntési tulajdonságai jobbak, mint a magasabb ezüsttartalmú ötvözeteké. Likviduszpontja 800 °C-on

van, ez azt jelenti, hogy 900 °C-on már önthető, ami a 925-ös ötvözet szoliduszpontjának felel meg. Ag 720 Ez az ötvözet sárgás színe miatt az ékszeriparban szinte nem használatos. Igaz, a 750‰-es ezüst a XIX. században kedvelt forrasztó volt Az eutektikus ötvözet keménysége és szilárdsága a legmagasabb, képlékenysége a legrosszabb. Rosszul tűri a formaváltozást, viszont kemény és rugalmas a felhasználás során. Ezért néha rugókat, szúrótűket és hasonló alkatrészeket készítenek belőle. Alkalmazható nem eutektikus Ag-Cu ötvözetek forrasztójaként. I.624 A szennyezők hatása az Ag-Cu ötvözetek tulajdonságaira Fémek Ha az Ag-Cu ötvözet más adalékokat, ötvözőket is tartalmaz, három- vagy több komponensű ötvözetté változik, és tulajdonságai nagyobb mértékben megváltoznak. Feltétlenül el kell különítenünk egymástól a tudatosan bevitt ötvöző és az ötvözetben lévő káros szennyező fogalmát. Nézzük

meg néhány hatását az ezüstötvözetek tulajdonságaira Nikkel. Az ékszeriparban használatos ezüstötvözetekben a nikkel 1 %-os tartalomig lassítja a kristályok növekedését, és ezzel javítja mechanikai tulajdonságaikat. A nikkeltartalom 2,5%ra növelése fokozatosan rontja az alakíthatóságot, ettől magasabb nikkeltartalom az ötvözetben nem oldódik, és káros szennyezővé válik. Vas. Mindig káros szennyező az ezüstötvözetekben A vas az ezüstben nem oldódik, az ötvözetekben idegen test, zárvány formájában van jelen, rontja a megmunkálhatóságot. Ólom. Az ólmot tartalmazó ezüstötvözetek hő hatására rideggé válnak, melegtörékenység lép fel. Az ólom az ezüsttel eutektikumot alkot, melynek olvadáspontja 304 °C Emiatt mindenképpen el kell kerülni, hogy ólom az ötvözetbe kerüljön. Lágyforraszokkal kerülhet be, esetleg a felhúzásnál használt alátétből. Ón. Már kis mennyiségű ón is csökkenti az ötvözet

olvadáspontját A színezüst 19% ónt képes magába oldani, ez az ötvözet lágyabb, alakíthatóbb, mint az Ag-Cu ötvözetek. Ha az Ag-Cu ötvözetben 9%-nál több ón van, rideg Cu4Sn vegyületfázis képződik. Olvasztás során az ón oxidálódik SnO2 fonnában, és emiatt az ötvözet ridegsége nő. Alumínium. 4-5% alumínium oldódik a szilárd oldatban, és gyakorlatilag nem hat szerkezetére és tulajdonságaira. Magasabb alumíniumtartalom esetén rideg Ag3Al vegyületfázis képződik. Hőkezelés vagy olvasztás során rideg alumínium-oxid (Al2O3) képződik, amely a kristályhatárokon elhelyezkedve rideggé, törékennyé teszi az ötvözetet. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 59 PHARE HU-0008-02-01-0062 Cink és kadmium. Mivel a cink és a kadmium forráspontja viszonylag alacsony, bevitelüket az olvadékba kellő gondossággal kell végezni. Mindkét fém fontos ötvözőelem a forrasztók előállításánál,

csökkentve azok olvadáspontját. Fontosságukra való tekintettel részletesebben ismerkedjünk meg hatásukkal. - Ag-Zn: Az ezüst szilárd állapotban. max 20% cinket képes oldani, de a 14%-ot ne haladja meg. Ez esetben az ötvözetek nem feketednek be, és jól alakíthatók, polírozhatók - Ag-Cd: Ezek az ötvözetek szintén állandók a levegőn, és jól alakíthatók. Az ezüst max 30% kadmiumot képes magába oldani. - Ag-Zn-Cd: Ezen háromkomponensű rendszer olvadási tulajdonságai olyan kedvezőek, hogy teljes mértékben használhatók forrasztóként. A forrasztási kötés nagyon alacsony szilárdságú, nem felel meg a gyakorlati követelményeknek. Ezen forrasztók olvadási hőmérséklettartománya nagyon magas. - Ag-Cu-Cd: A réz egyáltalán nem oldja a kadmiumot, rideg kémiai vegyületet (Cu2Cd-t) alkot. Megfelelő mennyiségű ezüst jelenléte esetén az ötvözetben az ezüst oldja a kadmiumot. Ez az ötvözet jól nyújtható, alakítható, és nagyon

jól ellenáll a korróziónak Nagyon alkalmas mélyhúzásra és éremverésre. - Ag-Cu-Zn: Néhány tizedszázalék cink adagolása az olvadékhoz öntés előtt jelentősen javítja az ezüst-réz ötvözetek önthetőségét, formakitöltését. A réz max 40% cinket képes beoldani. Az Ag-Cu-Zn ötvözetek forrasztónak alkalmasak Ha az ötvözetben több cink van, mint amennyit az ezüst és a réz képes beoldani, akkor a forrasztás során a többletcink a forrasztóból az alapfémbe megy át. Készítésnél célszerű az eutektikus összetételű Ag-Cu ötvözetből kiindulni, cinkadagolással csökkentve az olvadáspontot. A forrasztandó alapfém és a forrasztó olvadáspontja között legalább 50 °C-nak kell lennie. Az Ag-Cu-Zn ötvözetek korrózióállók a levegőn, képlékenységük, megmunkálhatóságuk jó. - Ag-Cn-Zn-Cd: Ezeket a négyalkotós ötvözeteket használják az alacsonyabb olvadáspontú forrasztók előállítására. Az alacsony olvadáspontot a

cink és a kadmium közt kialakuló könnyen olvadó eutektikum okozza. A forrasztók néhány fizikai-mechanikai tulajdonságát az I.63 táblázat foglalja össze 60 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.63 táblázat: Ezüst keményforrasztók tulajdonságai Megnevezés f Ag80Zn f Ag75Zn f Ag70Zn f Ag68,5Zn f Ag68Zn f Ag65Zn f Ag60Zn f Ag56Zn f Ag52Zn f Ag50Zn f Ag80,5Cd f Ag65Cd f Ag50Cd f Ag45Cd f Ag40Cd f Ag30Cd f Ag20Cd f Ag15P f Ag5,5P Ag 800 750 700 685 680 650 600 560 520 500 805 650 500 450 400 300 200 150 55 Összetétel, ‰ Cu Zn 160 40 220 30 200 100 230 85 265 55 200 150 250 150 220 220 310 170 250 250 50 65 115 55 150 180 190 160 190 210 280 210 400 250 800 50‰ P 885 60‰ P Cd 80 180 170 200 200 210 150 Olvadási hőm., °C 729/810 740/775 690/738 690/720 696/713 690/720 674/718 660/678 680/700 670/730 648/731 640/710 620/640 620/635 595/630 600/690 605/765 640/810 650/810 Munkahőm., °C

810 770 740 720 720 720 720 690 690 720 730 700 640 620 610 680 750 710 710 Nemfémek Szilícium. Annak ellenére, hogy a szilícium az ezüstben nem oldódik, az ezüsttel rideg és kemény vegyületeket alkot. Ezek a kristályhatárokon helyezkednek el, és rendkívüli módon megnehezítik az ötvözet megmunkálását. A szilícium az olvasztótégelyek anyagából juthat az olvadékba. Kén. Az ezüsttel és a rézzel szulfidokat (Ag2S és Cu2S) alkot, melyek mind a kristályhatárokon, mind a kristályok belsejében elhelyezkedhetnek. Káros szennyező, az anyagot rideggé, törékennyé teszi. A kén a kiinduló anyagokkal, a tüzelőanyaggal és a maratószer maradékaival (elektrolitréz széle!) kerülhet be az ötvözetbe. Foszfor. Már kis mennyiségű foszfor jelenléte is elég arra, hogy rideg intermetallikus vegyületeket alkosson (AgP2 és Cu3P), melyek eutektikum formájában a kristályhatárokon helyezkednek el. Az ötvözetek ettől törékennyé válnak, gyorsan

befeketednek, nehezen galvanizálhatók. A foszfor a dezoxidálás során kerülhet foszfor-réz többlettel az olvadékba Gáznemű anyagok Oxigén. Néhány fokkal az olvadáspont fölé hevített ezüst képes saját térfogatának 20-szoros térfogatú oxigén oldására. Néhány fokkal az olvadáspont alatt az ezüst térfogatának fele térfogatú oxigént képes oldani, vagyis az oxigén intenzíven kiválik az olvadékból. Az az Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 61 PHARE HU-0008-02-01-0062 oxigén, ami nem képes eltávozni a megszilárdulás során a fémből, az öntvények szélső zónáiban nagy gázzárványokat alkot, pórusokat, amelyek csökkentik az ötvözetek szilárdságát és alakíthatóságát, a húzásnál, a hengerlésnél a repedések kiindulópontjai. Ilyen fémek hevítésekor, hőkezelésekor a felületen buborékok jelennek meg. Ha az ötvözetben az ezüst a rézzel együtt van, akkor réz-oxid, Cu2O

képződik. Attól függően, hogy a réz-oxid szemcsék hol helyezkednek el, különböző hatással vannak az ezüstötvözetek tulajdonságaira. Ha a kristályhatárokon, vékony hártya formájában helyezkednek el, hatásuk az ötvözet megmunkálhatóságára jelentéktelen. Ha a réz-oxid szemcsék idegentestzárványokra (pl grafitszemcse) tapadnak, akkor csiszolás, polírozás során a felületre kerülnek, nem csiszolhatók ki, hanem vonalasan elkenődnek. Komoly felületi hibák jelennek meg a polírozott tárgyak, a proof éremveretek felületén. Kén-dioxid. A fűtőanyagok égése során képződik és kerülhet kapcsolatba az olvasztás alatt álló fémmel. Az oxigénhez hasonlóan az olvadt ezüstbe oldódik, a megszilárdulás során eltávozik, és mint az oxigén, gázzárványokat alkot. Cu2S és Ag2S vegyületeket is képez, melyek a kristályhatárokra kiválva gyengítik a kristályokat összetartó erőt. I.625 Az Ag-Cu ötvözetek felületi korróziója és

felületvédelme Az ezüst-réz ötvözetek rendkívül jól polírozhatók, a rájuk eső fényt maximálisan visszaverik. A színezüstnek ez a rendkívül jó tulajdonsága a 80%-nál több ezüstöt tartalmazó ezüst-réz ötvözetekre is igaz. Az ezüst-réz ötvözetek nagy hátránya, hogy felületük fénye viszonylag hamar eltűnik, a felület "befuttatódik" kékes-barnás-fekete bevonattal. Az ezüst a levegő oxigénjének ellenáll, de a levegőben lévő kénvegyületek hatására felületén ezüst-szulfid Ag2S képződik. Az ezüst-réz ötvözetben lévő rézből réz-szulfid Cu2S, réz(I)oxid Cu2O (vörös), és réz(II)-oxid (fekete) képződik Nagy városokban, ipari területeken a levegő kéntartalma az átlagosnál lényegesen magasabb, és ezeken a helyeken az ezüst-réz ötvözetekből készült tárgyak felületi korróziója nagyon gyors. Téli időszakban a levegőbe kerülő füstgázok megnövekedett mennyisége, valamint a magasabb

nedvességtartalom miatt az ezüsttárgyak elszíneződése szemmel láthatóan gyorsabban következik be. A felpolírozott színezüst tárgy felületén ún. futtatási rétegek képződnek Az először kialakuló vékony ezüst-szulfid réteg a fény egy részét abszorbálja, a tárgy sárgásnak, „aranyozottnak” látszik. A rétegvastagság növekedésével a felület barnává, majd piszkoskékké, kékesfeketévé, mélyfeketévé változik. A tárgy fényvisszaverő képessége eltűnik, a felület a ráeső fényt elnyeli. Magasabb réztartalmú ötvözeteknél a korróziós folyamat sebessége gyorsabb Az emberi izzadság kéntartalmú, és a kén elég sok kozmetikumnak is alkotórésze. A bőrrel közvetlenül kontaktusba kerülő ezüsttárgyak elszíneződése intenzív. Néhány betegség megnövekedett kénkibocsátással jár együtt a bőrön keresztül, és ez is az ezüsttárgyak gyorsabb elszíneződését vonja maga után. A gyűrűkön, karkötőkön

képződő szulfid az emberi bőrt megfeketíti, és ennek következtében a vevők azt hiszik, hogy alacsonyabb ezüsttartalmú ékszert hordanak. A vevőket mindig tájékoztatni kell az összefüggésekről, a viselési körülményekről. Az elszíneződés megakadályozására a használati értéket nem rontó tökéletes eljárás nincs. Más ötvözőanyagok bevitele sem eredményezheti az ellenálló képesség jelentős növekedését. Az alábbiakban felsorolásra kerülő védőbevonatok az elszíneződést meggátolják, de a gyakorlatban minden szempontra kiterjedő megnyugtató eljárásoknak nem minősíthetők. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 62 PHARE HU-0008-02-01-0062 Ródiumozás A kemény és kopásálló galvanikus ródiumbevonat megbízhatóan védi az ezüstfelületet az oxidációtól. Az ezüsttárgyak esztétikai értéke leromlik, jellegzetes ezüst fényüket elvesztik, a kemény, kékes színű

ródiumbevonat úgy néz ki, mintha a tárgy krómozott lenne. Javításnál, forrasztásnál a bevonat befeketedik, eredeti fényét helyreállítani csak új ródiumbevonattal lehet. Lakkozás A különböző bázisú lakkok hosszú ideig képesek megvédeni az ezüsttárgyak, ékszerek felületét a korróziótól, feltéve, ha az ékszereket nem hordják, az asztali ezüst díszműtárgyakat nem használják. Használat esetén a lakk lekopik, a kopások helyén az ezüst befeketedik, a tárgy foltossá, tisztíthatatlanná válik. A sérült lakkréteg eltávolítása általában csak hosszú idejű szóda- vagy lúgoldatban történő kifőzéssel, és a fellazult lakkréteg keféléssel történő eltávolításával lehetséges. A hosszú és munkaigényes művelettel a sérült lakkrétegtől megszabadított tárgy újra polírozható, majd újra lakkozható. Passziválás A passziválás ezüsttárgyak esetében vékony viaszréteggel való bevonást jelent. A kereskedelmi

raktározásra fejlesztették ki, a tárgyak felületét hosszú ideig megóvja a légköri korróziótól. A tárgyak használata esetén gyorsan letörlődik, és a viaszmentes helyeken a korrózió megindul. Használat és tisztítás Az ezüsttárgyak megóvásának egyetlen megbízható módszere a rendszeres használat. Használat esetén a létrejövő szulfidréteg állandóan ledörzsölődik, a nem kopó felületeken a tárgy „patinázódik”. Ez a jelenség pozitív is lehet, a tárgyak plaszticitása nő, a reliefhatás jobban érvényesül. Az ezüsttárgyakat célszerű rendszeresen tisztítani mind a kereskedelemben, mind a használat során. A forgalomban kapható merítőfürdők, vegyszerekkel átitatott polírozókendők jó megoldások. Irodalomjegyzék: 1. The Non Ferrous Metals Industries, IPPC /Integrated Pollution Prevention and Control/, European Commission, December 2001 p.28 2. Edelmetall Taschenbuch (Degussa AG), Hüthig Verlag, Heidelberg, 1995 3.

Nemesfémek ipari alkalmazása, Szerk: Orgován László, Műszaki Könyvkiadó, Bp, 1986 4. Nemsfémipari zsebkönyv, Pallai Sándor, Műszaki Könyvkiadó, Bp, 1987 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 63 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.7 EGYÉB FÉMEK I.71 Króm, nikkel, kobalt és titán E négy fém együttes tárgyalását elsősorban a nagy mennyiségben használt fémektől (amilyenek például a vas, a réz, a cink és az alumínium) sok tekintetben eltérő, sajátos alkalmazási körük indokolja. Ezek között az egyik legfontosabb az, hogy számos közegben és a szobahőmérséklettől akár több száz fokkal magasabb hőmérsékleten is kiváló a korrózióval szembeni ellenálló-képességük. A kémiai elemek periódusos rendszerében mind a négyen az átmeneti fémek egyazon sorában helyezkednek el, s közülük elsősorban a nikkel és a kobalt mutatnak nagyon erős kémiai vegyrokonságot egymáshoz. Néhány fontosabb

fizikai tulajdonságukat az I.71 táblázat mutatja I.71 táblázat A króm, a nikkel, a kobalt és a titán néhány fizikai jellemzője Fém Króm Nikkel Kobalt Titán Vegyjel Rendszám Cr Ni Co Ti 24 28 27 22 Relatív atomtömeg 51,99 58,70 58,93 47,88 Olvadáspont Forráspont Sűrűség °C °C g/cm3 1857 2672 7,19 1453 2730 8,9 1495 2900 8,9 1725 3260 4,5 A króm Az acélipar a krómot elsősorban ötvözőként használja, de más iparágakban is jelentős a felhasználása. A fém krómot kromitos ércekből, illetve azok koncentrátumaiból (dúsítmányaiból) mind karbotermikus, mind metallotermikus redukcióval elő lehet állítani, de krómsavból elektrolitikusan is redukálható, azaz kinyerhető. Krómsav előállításához a kromitos ércet nátrium-karbonáttal (szódával) pörkölik, majd a pörkölékből kénsavval kioldják a nátriumkromátot, ami azután krómsavvá alakítható [1]. A tiszta fém-krómot használhatják a nemvasfémek ötvözésére,

míg az elektromos ívkemencékben általában a fém krómnál olcsóbban előállítható ferrokrómot (nyers vas-króm ötvözetet) közvetlenül használhatják a világviszonylatban is egyre nagyobb mennyiségben előállított krómacélok és króm-nikkel acélok gyártásában. Az acélipar mellett más iparágakban is jelentős a króm felhasználása A vegyipar számára fontos pigment-alapanyag (festékekben, tintákban) és nagy mennyiséget használ föl a galvántechnikai ipar is bevonatok előállítására, mivel a króm korrózióállósága szobahőmérsékleten számos közeggel szemben kiváló. A króm tekinthető a jól ismert és széleskörűen használt korrózióálló („rozsdamentes”, ill. krómos és króm-nikkel) és/vagy hőálló acélok legfontosabb ötvözőjének. Magának a krómnak az oxigénnel (légkörrel) és vízzel (vízgőzzel) szembeni kémiai ellenálló képessége a kulcsa a krómmal legalább 12-14%-os mennyiségben ötvözött

korrózióálló (KO) acélok jó ellenálló képességének. Ha ugyanis a króm ilyen arányban ötvözője az acélnak, akkor oxidáló hatású környezetben a szóban forgó acélok felületén is kialakul az a passzív védőoxid réteg, ami magát a krómot is ellenállóvá teszi a hasonló kémiai hatásokkal szemben. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 64 PHARE HU-0008-02-01-0062 A huszadik század első két évtizedében fejlesztették ki azokat a martenzites, ferrites és ausztenites króm-(nikkel)-acélokat, amelyek egyik legtipikusabb családját 18-8-as acéloknak (18% Cr, 8% Ni) is nevezik. Ez az ausztenites szövetű korrózióálló acéltípus nemmágneses és a hegesztés után jelentkező karbidkiválások elkerülése érdekében minél kisebb (< 0,05%) karbon tartalommal szokták gyártani, mert máskülönben a szemcseközi korrózió veszélye nagyobb. Az ausztenites korrózióálló acéloknál valamivel

gyengébb ellenálló képességű martenzites KO acéloknak a konyhai berendezések és főzőedények gyártására való alkalmasságát az 1912-1915 közötti években az amerikai H. Brearley népszerűsítette, s ezért őt sok helyütt a korrózióálló acélok „felfedezőjének” is tartják, bár valójában Franciaországban Guillet, Angliában Giesen és a németországi Krupp műveknél dolgozó Maurer és Strauss is sokat tettek eme ötvözetcsaládok kifejlesztésében [2]. Az országos és nemzetközi szabványok mellett ezekről az ötvözetekről részletesebb ismertetőket közvetlenül a nagyobb gyártóktól célszerű beszerezni, akik tájékoztatást tudnak nyújtani az általuk gyártott korrózióálló ötvözetek konkrét felhasználhatósági körülményeiről is. Ez azért szükséges, mert az ilyen felhasználású szerkezeti anyagoknál igen nagy figyelemmel kell lenni a tervezett alkalmazási körülmények korróziós kémiai jellegére is, s ebben a

gyakorlati tapasztalatoknak rendkívül nagy a jelentősége és értéke. Galvanikus úton leggyakrabban un. keménykróm réteget vagy dekoratív króm bevonatot szoktak képezni. A keménykróm-réteget katalitikus hatású aniont megfelelő arányban tartalmazó krómsavas (CrO3) fürdőből választják le sokféle olyan gépalkatrészre (hidraulikaelemek, húzószerszámok, orsók, dugattyúgyűrűk, stb.), ahol a króm nagy keménységéből adódó jó kopásállóság mellett a korrózióállóság is fontos. Az általában nagyon vékony (akár < 1,25 µm) dekoratív krómot is hatértékű krómot tartalmazó fürdőkből választják le, bár 1975től kereskedelmi forgalomba kerültek és terjednek a háromértékű krómot tartalmazó fürdők is, amelyeknek kedvező a szóró- és fedőképességük, s járulékos környezetvédelmi előnyökkel is járhat a szélesebb körű alkalmazásuk. A nikkel A természetben a nikkel elsősorban oxidos, szulfidos és szilikátos

alakban fordul elő. Legfontosabb ásványai a garnierit /(Ni,Mg)6Si4O10(OH)8/ és a pentlandit /(Ni,Fe)9S8/, amelyeket tartalmazó igen jelentős érckészletek találhatók például Kanada Ontario szövetségi tartományában. Nikkelércet ugyanakkor a világ mintegy húsz országában bányásznak és mintegy huszonötben található nikkelkohó és finomító. Ércből így is csak körülbelül egy millió tonna „új” fémet állítanak elő, szemben a réz 10 millió tonnánál is nagyobb és az acél közel 800 millió tonnás világtermelésével. A világon évente összegyűjtött nikkel tartalmú hulladék-anyagok mennyiségét ugyanakkor 45 millió tonnára becsülik, amelynek a Ni fém tartalma ~ 350 ezer tonna, ami egyébként a teljes nikkel-szükséglet közel egynegyedét adja. Ennek a fémhulladéknak a zöme króm-nikkel (un. korrózióálló vagy rozsdamentes) acélok hulladéka, aminek a gondos összegyűjtését és (újra)hasznosítását négy-öt

világcég tartja kézben [3]. A nikkel felhasználásának főbb területeit az I.71 ábra mutatja Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 65 PHARE HU-0008-02-01-0062 Rozsdamentes (króm-nikkel) acélok 8% 5% 12% Egyéb vas-alapú ötvözetekhez, öntvényekhez Nemvas-alapú ötvözetekhez Galvanizáláshoz 10% Egyéb 65%területeken, pl. vegyszerekhez I.71 ábra Nikkel legfontosabb felhasználási területei a világban A nikkel, mint más fémek (elsősorban természetesen a vas) ötvözője és a nikkel alapú ötvözetekben is elsősorban azért igen fontos elem, mert széles hőmérséklet-tartományban képes előnyösen növelni az ötvözetek szilárdságát, szívósságát és korrózióállóságát. Magának a nikkelnek a jó korrózióállósága egyrészt köszönhető annak a ténynek, hogy például a vasnál jóval nemesebb elem, másrészt képes passziválódni, vagyis a felületén – megfelelő közegben és

megfelelő erősségű oxidáló ágensek jelenlétében – oxid-hidroxidos (NiO és Ni2O3 /ill. Ni3O4, NiO2/ vagy Ni(OH)2 tartalmú) – felületi védőfilm képződik, amely kinetikailag (a filmen keresztüli anyagtranszportot akadályozva) csökkenti a további korrózió sebességét; így például egy szennyezőanyagokat is tartalmazó, de jól átlevegőzött vízben (vizes oldatban) a nikkel korróziójának a sebessége kisebb, mint 0,1 mm/a. Jól ismert, hogy a nikkelnek és számos ötvözetének lúgokkal (például nátrium-hidroxiddal /NaOH/ és kálium-hidroxiddal /KOH/) szemben – a gyakorlatban előadódó csaknem teljes összetételi és hőmérsékleti tartományban – kiváló a korrózióállósága. A forró és tömény lúgoldatok mellett több más, erősen agresszív korróziós közeggel (például a sósavas, kénsavas vagy folysavas oldatokkal) szemben is a nikkel alapú ötvözetek alkalmazása jelenthet megoldást a vegyipar és más felhasználók

számára [4,5]. Más ötvözetekhez hasonlóan, a nikkel alapú ötvözeteket is a legfontosabb ötvözőik alapján szokták csoportosítani, melyek a következők: Nikkel: elsődlegesen lúgos oldatokhoz Nikkel-réz ötvözetek: elsődlegesen a kevésbé agresszív, redukáló hatású oldatokhoz, leginkább folysavhoz Nikkel-molibdén ötvözetek: elsődlegesen az erősen redukáló hatású közegekhez Nikkel-vas-króm ötvözetek: elsődlegesen oxidáló hatású oldatokhoz Nikkel-króm-szilícium ötvözetek: elsődlegesen a rendkívül erősen oxidáló hatású közegekhez Nikkel-króm-molibdén ötvözetek: többféle közegben is alkalmazhatók. Eme nikkel alapú ötvözetek névleges összetételi adatai az I.72 táblázatban [4] láthatók Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 66 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.72 táblázat Fontosabb nikkelalapú alakítható ötvözetek névleges ötvözőelem-tartalma Csoport 1 Ötvözet Ni Cu

Mo Fe Cr Egyéb típus Ni 200 99,5 Ni-Cu 400 67 31,5 1,2 Ni-Mo B-3 68,5 28,5 1,5 1,5 Ni-Fe-Cr 825 43 2,2 3 30 21,5 0,9Ti Ni-Fe-Cr G-30 44 2 5 15 30 2,5W,4Co Ni-Cr-Si D-205 65 2 2,5 6 20 5Si Ni-Cr-Mo C-276 57 16 5 16 4W Ni-Cr-Mo C-4 68 16 16 Ni-Cr-Mo C-22 56 13 3 22 3W Ni-Cr-Mo C-2000 60 1,6 16 23 1 A különféle nikkel ötvözetek azonosítói országonként és gyártók szerint is különbözőek lehetnek. A feltüntetett jelölések az USA-ban elterjedt azonosítók: a B,C, D, és G kezdőbetűseket Hastelloy B, C, D, ill. Hastelloy G néven; a 400-as Ni-Cu ötvözetet Monel 400-asként is említik, s a 825-ös Ni-Fe-Cr ötvözetet pedig Incoloy 825-ös ötvözetként. A nikkel alapú ötvözetek kifejlesztői a rézzel, molibdénnel és volfrámmal való ötvözés révén növelni tudták a nikkel korrózióállóságát, s emellett a Mo és a W ötvözők, nagy atomátmérőjük következtében a szóban forgó nikkel ötvözetek szilárdságát is előnyösen befolyásolják.

Mivel a nikkel az atmoszférikus hatásokkal és a nedvességgel szemben ellenállóbb a vasnál, ezért a vas-alapú ötvözeteket (nem korrózióálló, közönséges acélokat) előszeretettel vonják be fém nikkellel. Az elektrokémiai (galván) nikkelezés mellett a galvanoplasztikai célból (nyomólapok, sajtoló szerszámok, öntőformák, stb. gyártásához) leválasztott önhordó, vastagbevonatokat is meg kell említeni, sőt a kémiai redukáló-szerekkel (hipofoszfittal vagy bórhidrid vegyületekkel) összeépített, kémiai redukciós fürdőkkel leválasztható foszfor, illetve bór tartalmú nikkeles összetett bevonatoknak is számos fontos alkalmazása ismert. A kobalt Nagyon szennyezett állapotban először Brandt svéd kémikus állított elő 1735-ben kobalt reguluszt, de a fém kobaltot alig használták a XX. század előtt Színes vegyületeit (kobaltkék!) viszont a kerámia- és üvegipar, valamint a festékipar már jóval régebbtől előszeretettel

alkalmazta. Ez a színezési mód megtalálható egyes egyiptomi cserépedényeken az időszámítás előtti 2600-ból, valamint perzsa üveggyöngyökön is i.e 2250-ből (A „királykék vagy smalt”, amit hamuzsír, kvarc és kobalt-oxid ömlesztésével állíthatunk elő, felhasználható az üveg színezésére vagy cserépedények zománcozására. Ezen gyönyörű kék festékanyag készítésének módja az ókort követően valószínűleg feledésbe merült, és csak a XV. században fedezték fel ismét Leonardo da Vinci egyike volt azoknak, akik elsőként alkalmazták a porított királykéket, mint „új” festékanyagot a híres „Sziklás Madonna” című festményének készítése során [7].) A fém kobalt nagyobb arányú felhasználásának lökést adott E.Haynes munkássága, aki a modern szuperötvözetek előfutárainak számító un. Stellite ötvözeteket [6] kifejlesztette és Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási

módszerek 67 PHARE HU-0008-02-01-0062 szabadalmaztatta (1907). (Stella (latin), jelentése csillag) A kobalt alapú Stellite ötvözeteket (I.73 táblázat) és egyes, velük némiképp rokon, vas-alapú (Fe,Co,Cr,Mo,W, Ni, V, stb, összetevőket tartalmazó) ötvözeteket ettől kezdve használták megömlesztett állapotban, termikusan felhordott (lángszórás, ívvel megömlesztve szórás) bevonatrétegek (angolul: „hard facing”) kialakítására olyan helyeken, ahol szükség volt, például ötvözetlen acélból készült, darabok egyes felületrészeinek az alapnál (szubsztrátnál) jóval keményebb és ellenállóbb réteggel történő bevonására. Ez a bevonási módszer azóta egyre nagyobb teret nyer a felületi rétegképzési technikák között, s jelentősége pl. a kopott repülőgép hajtómű-alkatrészek és más gépelemek javításában is fontos. I.73 táblázat Termikus szórással felhordható, kobalt alapú Stellite ötvözetek[6] Stellite C, Co,

Cr, Mo, W, Si, Mn, Ta, Rockwell „C” ötvözet, keménység, * OAcet. Eív % % % % % % % % No. 1 2,45 50 33 13 0,80 0,60 55 51 6 1,0 64 26 5 0,80 0,60 40 37 12 1,80 58 29 9 0,80 0,60 45 41 $ CVötv. 0,35 60 30 5,0 0,30 0,70 3,0 *OAcet: oxiacetilénes lángszórással, ill. Eív: elektromos ívvel felszórt rétegek esetén $ Chapman Valve elnevezésű ötvözet. A kobalt a termikusan szórható ötvözetek és a sugárhajtású repülőgép-hajtóművek és nagy hőmérsékleten üzemelő egyéb gázturbinák szerkezeti anyagaként legjobban ismert szuperötvözetek mellett még számos más ötvözetben is fontos ötvözőelem: a gyorsacélokban, az üvegek és fémek közötti tömítőanyagokban (Rodar /54%Fe, 28%Ni, 18%Co alapötvözökkel/ például), a csekély (közel zérus) hőkiterjedésű ötvözetekben (pl. Superinvar ötvözet), oxidációnak és korróziónak jól ellenálló ötvözetekben (pl. gázturbina lápátokhoz: 1018%Cr, 25-40%Ni, 20-35%Co, 0-8%W, 0-8%Mo,

0-3%Ti, vagy 2-8%Nb), különleges, kobalt alapú kemény és hőálló ötvözetekben (viszonylag duktilis Co-Cr mátrixban kemény karbidok egyenletes eloszlásban), és más egyéb különleges ötvözetekben (Elgiloy rugóanyag; Kanthal fűtőelemek (20-30%Cr, 5-6%Al, 1,5-3%Co, többi Fe). Az I. világháború alatt Németországban már kipróbált, nagy volfrám-karbid tartalmú összetett anyagok, az un. keményfémek, amelyek a II világháború idejére már jórészt felváltották a megmunkáló szerszámok szerkezeti anyagaként korábban használt gyorsacélokat, ugyancsak tartalmaznak 6-30% kobaltot. Ezekben a különleges kompozit-anyagokban a kobalt valójában a finomszemcsés karbidok kötőanyaga. A kobalt fontos felhasználási területe az erős mágneses anyagok (Alnico ötvözetek, Pt-Co, Sm-Co állandó mágnesek) gyártása. Egyes kobaltvegyületeket, mint szerves kémiai Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 68

PHARE HU-0008-02-01-0062 katalizátorokat is széleskörűen használják [7]. A gyógyászatban fontos a mesterségesen előállított rádióaktív Co-60 izotóp, mint γ-sugárforrás. Az elektrokémiai redukciós (galvanikus) úton leválasztott kobaltrétegek kinézete, némi kékes árnyalattót eltekintve, nagyon hasonló az acélszürkés színű nikkel bevonatokéhoz. A kobalt viszonylag magas ára és egyéb fontosabb felhasználási területeinek jelentős kobalt igénye viszont mind a mai napig korlátozzák a kobalt szélesebb körű önálló alkalmazását a galvániparban; s emellett az is igaz, hogy közben nagyon jól beváltak a hasonló felhasználásra kifejlesztett nikkel plusz dekoratív króm bevonatrendszerek. A nikkel-kobalt ötvözetrétegek ugyanakkor még perspektivikusak lehetnek, mivel keménységük a nikkelével megegyező, de a tiszta nikkelrétegnél kevésbé ridegek. A titán Az ipar a titánt elsősorban titán-dioxid (TiO2) alakban

festék-pigmentként, műanyagokban és papírban töltőanyagként, valamint fémtitánként használja föl. A fémes titánt és ötvözeteit elsősorban olyan helyeken használják, ahol a titán kiváló tulajdonságaiból adódó előnyök még a magas ára ellenére is indokolttá teszik a felhasználását. A titánt széleskörűen alkalmazzák repülőgép hajtóművekhez és repülőgép szerkezeti elemekhez, mivel nagy a szilárdsága, kicsiny a sűrűsége, valamint jó a korrózióállósága. A gyakorlatban a titán előállítására kétféle eljárás terjedt el. A Kroll eljárás szerint a titántetrakloridot (TiCl4) olvadt magnéziummal redukálják, hogy tiszta titánt, illetve titán szivacsot állítsanak elő. A Hunter eljárás szerint olvadt nátriumot használnak a TiCl4 redukálására Mivel az olvadt titánnak nagy a kémiai aktivitása, ezért az öntecset vákuum kemencében állítják elő. A titán(IV)- kloridot előállíthatják titán-oxidtartalmú

ércből, vagy olyan titán salakból, amit az ilmenites ércek feldolgozásakor nyernek. Fluidágyas reaktorban klóroznak, melyben nagy a reakciósebesség, jó a hőátadás és emiatt nagy az elérhető reakció-hőmérséklet. A klórozás után még általában szükségesek további elválasztási és tisztítási műveletek, hogy elérjék a kb. 99,9%-os tisztaságot A titánszivacs előállítása. A fentebb említettek szerint a titánszivacsot akár a Kroll, akár a Hunter eljárással elő lehet állítani. A Kroll eljárás szerint a titán-tetrakloridot (színtelen, füstölgő folyadék) semleges gázatmoszférában, folyékony magnéziummal redukálják rozsdamentes acélból vagy szénacélból készített reaktorban, amelyet esetenként belülről titánnal bevonnak. A Hunter eljárás, amelynél fém nátriummal redukálják a TiCl4-ot, mára elvesztette jelentőségét, s zömében a Kroll eljárással váltották föl. A nyert titán szivacsból vákuumban,

fogyó-elektródás átolvasztással lehet titán tömböt előállítani. Titán tartalmú másodnyersanyagok és a titánszivacs feldolgozása. A növekvő titángyártással az újrahasznosításra rendelkezésre álló titántartalmú másodnyersanyagok mennyisége is növekedett, aminek az átolvasztása ugyanúgy, mint a titánszivacsé csak különleges kialakítású kemencékben és vákuumban történhet. A titánhulladékot és a titánszivacsot összekeverik és együtt tömbökké sajtolják. Ezeket a sajtolt tömböket azután összehegesztik un. fogyó elektróddá, amit úgy helyeznek be az ívkemence terébe, hogy az elektród alsó részét körülfogja az átolvasztott titán összegyűjtésére kialakított, hűtött rézkokilla. Az elektród alsó vége és a kokilla feneke között elektromos ívet húznak és az elektródot - olvadása ütemében - lassan lefelé engedik. Az át nem olvasztott titánhulladékot közvetlenül is felhasználhatják ötvözőként

az acélgyártásban, a nikkel, a réz, az alumínium, esetleg más fémek kohászatában vagy ferrotitán gyártásához. 69 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 A titánnak, különösen 1000 °C fölött mutatott igen erős reakcióképessége az oxigénnel, nitrogénnel, hidrogénnel és szénnel szemben, egészen a Kroll eljárás elterjedéséig megakadályozta a titán szélesebb körű használatát. Mintegy az 1950-es évektől kezdődően azonban egyes ötvözeteinek kedvező szilárdsági tulajdonságai és a titán kicsiny sűrűsége (az acélénak 57%-a) különösen a repülőgépgyártás számára igen vonzó szerkezeti anyaggá tette. A kereskedelmi forgalomból beszerezhető titán főbb mechanikai tulajdonságai általában nem térnek el túlságosan a leggyakrabban használt ötvözeteiétől (I.74 táblázat), ugyanakkor kifejlesztették olyan ötvözeteit is, amelyek egy-egy különlegesebb

felhasználási célnak (például jó kúszásállóság nagy hőmérsékleten) is megfelelnek. I.74 táblázat A kereskedelmi titán és egy közepes szilárdságú ötvözetének mechanikai jellemzői [8]. Anyagminőség SzakítóFolyáshatár szilárdság, (egyezményes), Rm/MPa Rp0,2/MPa Titán 290-740 200-460 Ti-6Al-4V 900-1270 830-900 $ A szakítószilárdság %-ában kifejezve. Nyúlás, A5/% 25-15 8 $ Kifáradási határ, % 50 55-60 Sűrűség, g/cm3 4,51 4,42 Az erősen reakcióképes titán (és ötvözetei is) oxigén (és nedvesség) hatására felületén könnyen oxidálódik és a képződött titán-dioxid (rutil, anatáz vagy brookit) vékony (max. 0,2 µm), de tömör, jól tapadó és „ön-behegedő” védőfilmet képez. A passzivált állapotú titán igen jól (a korrózióálló acéloknál jobban) ellenáll kloridos sók akár 100 °C-os oldatainak is, viszont erősen alkalikus oldatokban titanátok képződése közben oldódhat. A „nem-oxidáló”

és legfeljebb 2-5%-os töménységű savak (kénsav, sósav) legfeljebb 60 °C-ig nem támadják meg a titánt, viszont akár csak a levegőből beoldódott oxigén vagy más oxidáló hatású oldott komponens jelenlétében javul a titán korrózióval szembeni ellenálló-képessége. Például egy 3 mol/dm3 koncentrációjú (~ 10%-os) sósavoldatba kevéske mennyiségű réz(II)-ionokat (pl. CuCl2-ot) juttatva az oldat oxidáló képessége (redoxpotenciálja) már elégségesen nagy lesz a titán passziválásához, s ezáltal javul annak korrózióállósága. A galvániparban egyes savas elektrolitokhoz hűtő/fűtő csövek és függesztő szerszámok készítésére jól bevált a titán; a nikkelezésnél lehet anódkosarak szerkezeti anyaga, míg az alumínium anódos oxidálásánál (eloxálás) a kezelendő darabok tartóelemei készülhetnek belőle. Kloridos oldatok elektrolízisénél (a klór-alkáli iparban) vagy elektrodialízisénél (vizes oldatok

sótalanításánál) a drága platina-irídium vagy ruténium-oxidos anódok helyett alkalmas (inert) anódanyagnak tűnik a nagyon vékonyan (~ 2,5 µm) platinázott titánlemez [8]. I.72 Alkálifémek és alkáliföldfémek Szerkezeti anyagként a viszonylag alacsony olvadáspontú és a nemfémes elemekkel szemben kémiailag erősen reakcióképes alkálifémek és alkáliföldfémek közül csak a magnézium említhető, mint tisztán, illetve önálló ötvözeteiben nagyobb mennyiségben használt ipari fém. A többi alkáli- és alkáliföldfém inkább csak ötvözőelemként (például a Li és a Sr egyes alumínium ötvözetekben, a Be egyes réz alapú ötvözetekben, a Ca az ólomakkumulátorokhoz használt egyes ólomötvözetekben, stb,) nyer ilyen értelmű felhasználást. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 70 PHARE HU-0008-02-01-0062 A kisebb szennyezőanyag (Fe, Ni, Cu) tartalmú újabb magnézium alapú ötvözetek

csapadékvízzel és klorid tartalmú oldatokkal (laboratóriumi gyorsított korróziós vizsgálatok esetében például vizes sópermettel) szembeni ellenállóképessége sokkal jobb, mint az 1980-as évek előtt használt ötvözeteké. Ezek a nyomásos öntéssel is könnyen és olcsón megmunkálható magnézium ötvözetek (például az amerikai szabvány szerinti AZ91D és az AM60B) egyre nagyobb arányban nyernek felhasználást az autóiparban, ahol az alkalmazásukból eredő súlycsökkenés számottevő üzemanyag-megtakarítást is jelent. A jobb korrózióállóságú magnézium alapú ötvözetek kifejlesztése mellett is általában szükség van ezeknek az anyagoknak a fokozott felületvédelmére, különösen a kontakt korrózió elleni védelemre. Az alumíniummal szemben, a magnézium anódos oxidálása (eloxálása) önmagában nem ad elégséges védelmet, mivel a magnézium felületén eléggé porózus oxidfilm képződik, s emiatt ezt mindenképpen

tömíteni kell, például szerves festékkel átitatva. A kontakt (galvanikus) korrózió kialakulása ellen pedig legjobban az összeépítésre kerülő darabok megfelelő megválasztásával lehet védekezni (az alumínium alapú ötvözetek közül például megfelelő lehet az 5052 vagy a 6061 ötvözetek alkalmazása [9]) és esetenként szigetelő rétegeknek (szerves festék, műanyag, gumi) az érintkező felületrészek közé történő felhordása is kívánatos. Acél kötőelemeket pedig csak (cinkkel, kadmiummal vagy ónnal) bevont állapotban célszerű a magnéziumból öntött darabok összeszereléséhez alkalmazni. A galvániparban az alkálifémeket és alkáliföldfémeket bevonandó anyagként (szubsztrátként) – a magnéziumötvözetek kivételével – alig használják, hiszen a rendkívül nagy kémiai reakcióképességük erre általában nem teszi őket alkalmassá. Egyszerű vegyületeik (kloridok, foszfátok, karbonátok, szulfátok, nitrátok,

cianidok, hidroxidok, stb.) viszont gyakori alkotói a galvánfürdőknek és más felületkezelő vizes rendszereknek. (zsírtalanító fürdőknek, pácoló oldatoknak, aktiváló és egyéb vizes közegű kezelő oldatoknak). A nemfémekkel képzett egyszerű (binér) és összetett vegyületeik általában ionos jellegűek. (E tekintetben a lítium és a berillium kivételek, nekik ismert néhány kovalens vagy részben kovalens vegyületük is.) Az egyszerű halogenid vegyületeik (NaCl, NaF, KBr, MgCl2, BaI2, stb.) vízben általában nem hidrolizálnak, s néhány fluoridsó kivételével (pl. CaF2, LiF) ionokra disszociálva, jól oldódnak, ahogy például a szilárd (s) kősó (NaCl) folyékony (l) vízben hidratált Na+(aq) ionokra és hidratált Cl-(aq) ionokra szétesve oldódik: NaCl(s) + xH2O(l) Na+(aq) + Cl-(aq). A kivételek között említett lítium és berillium kloridjai (LiCl, ill. BeCl2) vízben melegítés hatására hidrolizálnak: LiCl(s) + xH2O LiOH + HCl

LiOH(aq) + HCl(aq), vagyis oldódás közben reakcióba is lépnek a vízzel. Eközben olyan lúgos, illetve savas kémhatású vegyületek keletkeznek (példánkban a LiOH bázis, ill. a HCl sav), amelyek további disszociációjának mértéke akár nagyon eltérő is lehet, miáltal az ilyen típusú sók vizes oldata végső soron vagy enyhén lúgos vagy enyhén savas kémhatású lesz. Az alkálifémek sói nagyobb részt jól oldódnak vízben, míg az alkáliföldfémek kétértékű anionokkal (SO42-, CO32-, C2O42-) alkotott sóinak az oldhatósága korlátozott. Az I72 ábrán egy jellemző példaként bemutatjuk néhány alkálifém-karbonát és -hidrokarbonát oldhatóságának hőmérséklet-függését. A hőmérséklettel erősen változó oldhatóságú sók (lásd Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 71 PHARE HU-0008-02-01-0062 a Na2CO3·10H2O kristályvizes nátrium-karbonát példáját!) esetében a kristályosítás

egyszerű módját jelentheti a kinyerésüknek (visszanyerésüknek szilárd alakban). I.72 ábra Alkálifém-karbonátok és –hidrogénkarbonátok oldhatósági adatai [11] Az alkálifém- és alkáliföldfém-oxidok vízzel reagálva erős bázisokat (például nátriumhidroxid, kalcium-hidroxid) adnak: Na2O(s) + xH2O(l) Na+(aq) + OH-(aq) CaO(s) + xH2O(l) Ca2+(aq) + 2OH-(aq). A példaként említettek közül a NaOH oldhatósága nagy, míg a Ca(OH)2 /oltottmész/ oldhatósága vízben erősen korlátozott (mésztej). A (piro)metallurgiai gyakorlatban leggyakrabban az alkálifémek és alkáliföldfémek oxidjainak, halogenidjeinek, esetenként hidroxidjainak, karbonátjainak, nitrátos-nitrites sóinak és cianidos vegyületeinek - esetenként akár jóval ezer Celsius fok fölötti ömledékeivel találkozhatunk. Ilyen típusú vegyületek keletkeznek akkor is, amikor az un metallotermikus reakciókban redukálószerként alkalmazzák az alkáli- és alkáliföldfémeket (Na,

Mg, Ca), s esetenként a ritkaföldfémeket (például a lantánt az urán szinítésére). Egyszerű oxidjaik magasabb hőmérsékleten is stabilis vegyületek, olvadék állapotban savas és/vagy amfoter oxidok (SiO2, P2O5, Al2O3, stb.) jelenlétében bonyolult összetételű üvegszerű vegyületeket (szilikátokat, aluminátokat, aluminium-szilikátokat, stb.) képeznek (salakok, fedősó-ömledékek). Az alkálifémek hidroxidjai (a LiOH kivételével) sem bomlanak fel hevítéskor, viszont az alkáliföldfémek hidroxidjai hő hatására vízvesztés közben bomlanak: Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 72 PHARE HU-0008-02-01-0062 /hevítve/ Ca(OH)2 CaO(s) + H2O(g). A nitrátok közül az alkálifém-nitrátok nitritekre, míg az alkáliföldfém-nitrátok oxidokra bomlanak hevítéskor: /hevítve/ 2NaNO3 2 NaNO2 + O2(g) /hevítve/ 2 Ca(NO3)2 2CaO + 4NO2(g) + O2(g) Az alkálifémek karbonátjai hővel szemben stabilisak (kivéve

az oxidra bomló Li2CO3-ot); s a nátrium-karbonátnak kitüntetett szerepe van a szódás ömlesztéses feltáráson alapuló fémkinyerési (például a krómércek esetében) eljárásoknál. I.73 Ritkaföldfémek (lantanoidák) A periódusos rendszer I., illetve II oszlopában található alkálifémek és alkáliföldfémek nagy kémiai reakcióképességéhez hasonlítható a periódusos rendszer III. oszlopában található ritkaföldfémek (lantanoidák és aktinoidák) kémiai affinitása, amelyek közül e témakörben csak a lantán (La) utáni 14 elemmel, az un. lantanoidákkal és a hozzájuk kémiailag nagyon hasonló szkandiummal (Sc) és ittriummal (Y) fogunk röviden foglalkozni, melyek fontosabb fizikai tulajdonságait az I.75táblázatban [10] foglaltuk össze E táblázatban az összehasonlítás kedvéért néhány egyéb fém (Mg, Al, Ca és a Cu) hasonló jellemzőit is feltüntettük. A ritkaföldfémek meglehetősen drágák, ami elsősorban az egymástól

való elkülönítésük nehézségéből adódik; s felhasználási területük is korlátozott. Közülük néhányat a rozsdamentes (vagy un. korrózióálló) acélok, az alumínium és a magnézium ötvözői között is megtalálunk; a zömében lantán és cérium keverékéből álló „mischmetal” a tűzköves gyújtók alapanyaga, a neodímiumot és a gadolíniumot pedig felhasználják az un „szupermágnesek” gyártásában, hogy csak néhány példát említsünk. Olvadás- és forráspontjuk alapján is szokták őket csoportosítani, s például a La, Ce, Pr és Nd négytagú csoportba sorolt ritkaföldfémek közös jellemzője az alacsony olvadáspont és az ehhez képest kiugróan magas forráspont, vagyis ezek a fémek nagyon széles hőmérséklet-tartományban tarthatók folyékony halmazállapotban. A ritkaföldfémek szélesebb körű felhasználását az is korlátozza, hogy - különösen nedves levegőn - gyorsan oxidálódnak (korrodálódnak), a

felületükön ugyanis nem keletkezik olyan tömör védőoxid-film, mint amilyen az egyébként szintén nagyon reakcióképes alumínium vagy titán felületén. 73 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.75táblázat A ritkaföldfémek és néhány más fém fontosabb fizikai tulajdonságai Fajl.elektr 2Curie ellenállás, pont, 10-6·Ωcm °C Mg 650 1090 1,740 3.9 nincs Magnézium Al 660 2441 2,700 2,69 nincs Alumínium Ca 840 1485 1,550 4,6 nincs Kalcium Szkandium Sc 1541 2831 2,989 52 nincs Cu 1084 2575 8,960 1,67 nincs Réz Ittrium Y 1522 3338 4,469 59 nincs Lantán La 920 3457 6,145 61-80 nincs Cérium Ce 799 3426 6,672 70-80 Prazeodímium Pr 931 3512 6,773 68 Neodímium Nd 1021 3068 7,007 65 Prométium Pm 1168 2700 ? ? Szamárium Sm 1077 1791 7,520 91 Európium Eu 622 1579 5,243 91 Gadolínium Gd 1313 3265 7,900 127 293,2 Terbium Tb 1356 3123 8,229 114 221 Diszprózium Dy 1412 2562 8,550 100 67 Holmium Ho

1474 2695 8,795 68 20 Erbium Er 1529 2863 9,066 71 20 Túlium Tm 1545 1947 9,321 74 ? Itterbium Yb 819 1194 6,955 28 nincs Lutécium Lu 1663 3395 9,840 60 nincs 1 A sűrűség és a fajlagos elektromos ellenállás értékek 25 °C-ra vonatkoznak. 2 A Curie pont az a hőmérséklet, amely felett a fém ferromágneses tulajdonságát elveszti. Fém Vegyjel Olvadáspont, °C Forráspont °C 1 Sűrűség, g/cm3 1 I.74 Nagyolvadáspontú fémek A nagyolvadáspontú fémeket (I.76 táblázat) magas olvadáspontjuk mellett néhány további különleges fizikai és kémiai sajátosságuk alapján is egy csoportba tartozóan szokták tárgyalni. Ilyenek például a nagy sűrűségük, csekély reakcióképességük, korrózió- és savállóságuk. A cirkónium emellett még képes a lassú neutronok befogására is, ami a reaktortechnikai alkalmazását teszi fontossá. Előállítják őket elektronsugaras olvasztás után öntött tuskók (reguluszok) és fémporok alakjában, mely

utóbbiak a pormetallurgia, vagyis sajtolással és szintereléssel történő feldolgozásuk alapanyaga. A felülettechnikai területen játszott fontosabb szerepük miatt az I.76 táblázatban felsorolt fémek közül a krómot és a titánt az I71 fejezetben kissé részletesebben már külön is tárgyaltuk. Az I76táblázatból látható, hogy a volfrám a legmagasabb olvadáspontú fém, s ez a rendkívül erős (atomi) kötési energiájának tudható be, amiből további rendkívüli tulajdonságai is adódnak, mint pl. a kicsiny gőznyomása, kompresszibilitása és hőtágulása. Számos ipari alkalmazása van Legnagyobb mennyiségben keményfém és volfrám-karbid por gyártására használják, amiből azután pormetallurgiai módszerekkel keményfém-szerszámokat állítanak elő. Az acélipar is viszonylag nagy mennyiségben használ fel volfrámot acélötvözőként. További fontos Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 74

PHARE HU-0008-02-01-0062 felhasználási területei: más színesfémek ötvözőelemeként és volfrámvegyületekként a vegyiparban. I.76 táblázat A nagyolvadáspontú fémek néhány fontosabb fizikai tulajdonsága Fém Króm Mangán Volfrám Vanádium Molibdén Tantál Titán Nióbium Rénium Hafnium Cirkónium Vegyjel Cr Mn W V Mo Ta Ti Nb Re Hf Zr Rendszám 24 25 74 23 42 73 22 41 75 72 40 Relatív atomtömeg 51,99 54,94 183,85 50,94 95,94 180,95 47,88 92,90 186,2 178,4 91,22 Olvadáspont Forráspont Sűrűség [°C] [°C] [g/cm3] 1857 2672 7,19 1220 2150 7,44 3410 5900 19,3 1929 3450 6,11 2610 5560 10,22 2996 5425 16,65 1725 3260 4,5 2468 4927 8,57 3180 5900 21,02 2230 4602 13,09 1857 3580 6,5 Tantál A fém tantálnak jelentős a szerepe az elektronikai alkatrészek, vegyipari berendezések és az űrtechnikai eszközök gyártásánál, például készül belőle kondenzátor az elektrotechnikai ipar vagy hőpajzs a gyorsító rakéták számára. Kiváló

korrózióállósága miatt savas folyadékokhoz hőcserélők, kolonnák és diafragmák, stb. szerkezeti anyaga is a tantál A tantál fém előállítása kiindulhat tantál tartalmú ércekből vagy tantálban gazdag ónkohászati salakokból. Az ónérc koncentrátumok kohósításánál keletkező salakból történő tantál-kinyerés az utóbbi években növekedett és mára kb. a világtermelés 30%-a innen származik. Nióbium A nióbium is nagyolvadáspontú fém, amely sokban hasonlít a tantálra, s így majdnem olyan jó korrózióállóságú, mint a tantál. Az olvadáspontja viszont inkább a molibdénéhez esik közelebb. Atomreaktorokban csöveket készítenek belőle, mivel ellenáll a neutronok bombázásának. A rakéták és a sugárhajtóművek fúvóka elemeit is nióbiumból gyártják, mivel nagy a szilárdsága és az oxidációval szembeni ellenállása, s emellett viszonylag kicsiny a sűrűsége. Rénium A nagyolvadáspontú fémek közül a rénium

olvadáspontja a harmadik legmagasabb. E fém gyakorlati felhasználása csak napjainkban kezdődik. A kinyert fémnek kevesebb, mint egynegyedét igen fontos hatású mikro-ötvözőként használják fel, s legnagyobb arányban az ólommentes benzin előállítására használt platina-rénium katalizátorokhoz használják. Egyéb felhasználási területei: a termoelemek gyártása és különféle elektronikai alkalmazások. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 75 PHARE HU-0008-02-01-0062 A rénium fémet kizárólag a molibdenites ércek pörkölési műveletének melléktermékeként állítják elő ma a világon. Ennek során a rénium könnyen illó heptoxidja a pörkölési gázokkal távozik és abból nagy teljesítményű gázmosókkal kimosható. Cirkónium és hafnium E két, a természetben többnyire együtt előforduló fémnek nagy a jelentősége az atomiparban, mivel kiváló metallurgiai és korrózió-állósági

tulajdonságaik folytán a nukleáris reaktorok magjában uralkodó szélsőséges viszonyoknak is megfelelő szerkezeti anyagok, emellett a termikus neutronokkal szemben éppen ellentétesen viselkednek. A fém cirkóniumot a vegyipar is használja, oxidjából pedig (cirkon) tűzálló téglát és kemencebélést készítenek. A cirkónium és a hafnium fém előállítása a cirkon koncentrátumból, karbonnal való összekeverés után, klórozással kezdődik fluidágyas reaktorban. A reaktor füstgázából, a hőmérséklet megfelelő szabályozásával, a cirkónium- és a hafnium-klorid kondenzáltatható. Ezek szétválasztására oldószeres extrakciót, a fémek szinítésére pedig a Kroll eljárást, azaz magnéziumos redukciót használnak. A kinyert fémet vákuum ívkemencében átolvasztással tisztítják. Irodalomjegyzék: 1. Reference Document on Best Available Techniques in the Non Ferrous Metals Industries, IPPC /Integrated Pollution Prevention and Control/,

European Commission, December 2001. című eredeti IPPC dokumentum tömörített fordítása (Miskolci Egyetem, Fémkohászattani Tanszék, 2003)/ 2. Stainless Steels (33 fejezet, pp 3:31-63), CORROSION Vol1 Metal/Environment Reactions, Ed.: LL Shreir, Newnes-Butterworths, London, 1976 3. http:wwwinsgorg/nickelhtm 4. RB REBAK, P CROOK: Nickel Alloys for Corrosive Environments, Advanced Materials & Processes/February 2000, pp. 37-42 5. Nickel alloys and high-alloy special stainless steels /Nickel werkstoffe und hochlegierte Sonderedelstähle/, U. HEUBNER et al, KRUPP VDM, expert verlag, RenningenMalmsheim, 1998 6. CR WHITTEMORE: Cobalt Alloys in High-Temperature, High-Strength Service, 9.fejezet, 213-250, COBALT Its Chemistry, Metallurgy, and Uses, Ed: RS Young, Reinhold Publ., New York, 1960 7. NN GREENWOOD, A EARNSHAW: Az elemek kémiája, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest1999. III kötet, p1519-21 8. Titanium and Zirkonium (54 fejezet, pp 5:34-58), CORROSION Vol1

Metal/Environment Reactions, Ed.: LL Shreir, Newnes-Butterworths, London, 1976 9. Surface Engineering of Magnesium Alloys, Revised by JE Hillis, pp 819-834, ASM Handbook, Vol.5, Materials Park, OH, 1994 10. Rare Earth Metals, R LUNDIN, JR WILSON, Advanced Materials and Processes, 158(1), 2000, pp-52-55. 11. H STEPHEN and T STEPHEN: Solubilities of Inorganic and Organic Compounds, Vol.1, Part 1, Macmilan, New York 76 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.8 FÉMEK KORRÓZIÓJA Fémek korrózióján a fémes szerkezeti anyagoknak a felületükről kiinduló és a környezetük hatására végbemenő kémiai, vagy elektrokémiai reakció(k) által okozott nemkívánatos elváltozását értjük. Bizonyos környezeti viszonyok között valamennyi fém és fémes ötvözet hajlamos a korrózióra. Néhány ismertebb fém jellegzetes kémiai reakcióit feltüntető I81 táblázat segíthet abban is, hogy az egyes fémek

különböző közegekben várható korróziós viselkedését előre becsülhessük. I.81táblázat Fémek kémiai tulajdonságainak vázlatos áttekintése Nem nemes fémek Reakció ← Nemes fémek A levegő oxigénjével K ,Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au Oxigénnel Fémsókkal Savakkal Vízzel − ← elektrokémiai standardpotenciál + − ← pozitív kémiai jellem + hevesen lassan nem reagálnak hevesen lassan nem reagálnak hevesen lassan csak oxisavakkal Redoxi reakció hidrogén-fejlődéssel: Fe + 2H+(aq) = Fe2+(aq) + H2 Redoxi reakció, hidrogén-fejlődés nélkül: Cu + 2H2SO4 = Cu2+(aq) + + SO42-(aq) + 2H2O + SO2 A negatívabb elektrokémiai standardpotenciálú fém oldataiban redukálja a pozitívabb elektrokémiai standardpotenciálú fémeket (cementálás): Fe + Cu2+ (aq) = Cu + Fe2+ (aq) A fém-oxidok általában bázishidridek, de egyes oxidok amfoter tulajdonságúak, sőt a változó vegyértékű

fémeknél a magasabb vegyértékű oxidok savanhidridek is lehetnek. A mellékcsoportok fémei gyakran összetett ionokat is képezhetnek: Ti4+ = titán(IV)-ion, [TiO]2+ = titanil-ion, [MoO4]2- = tetraoxo-molibdenát(IV)-ion A fémek ellenálló képességét tekintve, a legkisebb elektronegativitású alkálifémek nagyon reakcióképesek. A kevésbé pozitív jelleműek kevésbé reakcióképesek, a levegő oxigénjének, nedvességének ellenállnak, az ilyeneket nevezik nemesfémeknek (pl. platina, arany, ezüst) A közepesen kis elektronegativitású fémek kémiai ellenálló képessége (korrózióállósága) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 77 PHARE HU-0008-02-01-0062 átmenetet képez az alkálifémek és a nemes fémek ellenálló képessége között. Ezek között sok „közönséges”, nagy mennyiségben felhasznált és a gépészeti gyakorlat szempontjából is fontos fémet találunk (pl. vas, alumínium, cink,

ólom, nikkel) A fémek korróziója a gyakorlatban általában a fémekkel érintkező elektrolit hatására következik be. A levegőn korrodáló fémek korrózióját is legtöbbször a felületükre kerülő elektrolit-réteg okozza. A fémek korróziója vizes elektrolitokban általában vagy folyamatos oldódáshoz vagy passziválódáshoz vezet. Ez utóbbi jelenség leggyakrabban olyan korróziótermékekből álló felületi réteg képződésével kapcsolatos, amely a további oldódást nagyon erősen lelassítja, gyakorlatilag meggátolja. I.81 Fémek reakciója vízzel A hidrogénnél negatívabb elektródpotenciálú fémek vízbontásra is képesek (I.81 táblázat) A reakció annál alacsonyabb hőmérsékleten és annál hevesebben játszódik le, minél távolabb áll a kérdéses fém elektródpotenciálja a hidrogénétől. (A hidrogén elektródpotenciálja 7-es pH-jú vizes oldatban -0,42 V). A fontosabb fémekre standard körülmények között jellemző

elektródpotenciáljait a I.82 táblázatban foglaltuk össze, kiegészítve néhány egyéb elektrokémiai reakcióra vonatkozó értékkel. [ Dobos D alapján] 78 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.82 táblázat Elektródfolyamatok standard potenciálja (szemelvények) /Ha a víz és ionjai (H2O; H3O+, ill. H+ és az OH- ionok) nem vesznek részt a jelölt reakcióban, akkor a pH oszlopában nem szerepel számadat./ pH Elektródreakció εo/V ( redukált állapot = oxidált állapot + ze ) Au = Au+ + e+1,69 3+ Au = Au +3e +1,50 Au + 2Cl ¯ = [AuCl2] ¯ + e +1,11 Au + 4Cl ¯ = [AuCl4] ¯ + 3e+1,00 7 0 7 14 2Cl- = Cl2(g) + 2eAg + Cl ¯ = AgCl(s) + eAg + 3CN ¯ = [Ag(CN)3]2¯ + eAg + 2NH3(aq) = [Ag(NH3)2]+ + e2Ag + H2S(g) = Ag2S(s) + 2H+ + 2e2H2O = O2 + 4H+ + 4e2H2O = O2 + 4H+ + 4e4OH- = O2 + 2H2O + 4e- +1,3595 +0,222 -0,51 +0,373 -0,45 +1,229 +0,815 +0,401 0 7 14 H2 + 2H2O = 2H3O+ + 2eH2 + 2H2O = 2H3O+ +

2eH2 + 2OH- = 2H2O + 2e- 0,000 -0,414 -0,828 7 7 Ni = Ni2+ + 2eNi + 2H2O = Ni(OH)2(s) + 2H+ + 2eNi(OH)2(s) = NiOOH(s) + H+ + e- -0,25 -0,30 +0,62 7 7 7 Fe = Fe2+ + 2eFe + 2H2O = Fe(OH)2(s) + 2H+ + 2e-= Fe2+ = Fe3+ + eFe(OH)2(s) + H2O = Fe(OH)3(s) + H+ + eHSO3- + H2O = SO42- + 3H+ + 2e- -0,440 -0,463 +0,771 -0,15 -0,50 7 7 Sn + 2H2O = Sn(OH)2(s) + 2H+ + 2eSn + 2H2O = SnO2(s) + 4H+ + 4e- -0,50 -0,51 7 Zn = Zn2+ + 2eZn + 2H2O = Zn(OH)2(s) + 2H+ + 2e- -0,763 -0,83 7 7 Al = Al3+ + 3eAl + 3H2O = Al(OH)3(s) + 3H+ + 3e2Al + 3H2O = Al2O3(s) + 6H+ + 6e- -1.66 -1,96 -1,90 A kb. -1V-nál negatívabb elektródpotenciálú – tehát erősebben pozitív jellemű – fémek már szobahőmérsékleten (alkálifémek), vagy 80-100 °C-on reagálnak a vízzel (magnézium, Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 79 PHARE HU-0008-02-01-0062 mangán), míg pl. a vas (-0,44) csak izzó állapotban fejleszt hidrogént a vízgőzből A vízbontási

reakció oly heves is lehet, hogy tűztünemény kíséri (pl. kálium esetében), ugyanis a reakcióhő oly nagy, hogy a fejlődő hidrogén a levegőn lángra lobban. Az alkálifémek a következőképpen bontják a vizet: Na + H2O = NaOH + ½ H2 I.82 Fémek reakciói savakkal A vízzel közvetlenül nem reagáló fémek többsége általában savakban könnyen feloldható, sóképződés közben. A hidrogénnél negatívabb elektródpotenciálú elemek (a nem nemes fémek) nemoxidáló savakban is feloldhatók – hacsak a fémion nem ad csapadékot a kérdéses sav savmaradékával – mivel ezek pozitívabb jelleműek a hidrogénnél és azt kiűzik vegyületeiből. Az ilyen fémek nem oxidáló (pl. HCl) vagy kismértékben oxidáló (pl híg H2SO4) tulajdonságú savakban is hidrogénfejlődés közben oldódnak. Az oldási reakció egyenlete például vas esetén: Fe + 2 HCl FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 A hidrogénnél negatívabb elektródpotenciálú fémek

salétromsavban történő oldásakor a salétromsav erélyes oxidáló hatása miatt az oldási reakció nem minden esetben, illetve nem csupán hidrogénfejlődés kíséretében játszódik le, hanem nitrogén-oxidok fejlődnek, amit szúrós szaguk és vörösbarna színük jól észrevehetővé tesz, sőt egyes esetekben N2 és NH3 is képződik. A hidrogénnél pozitívabb elektródpotenciálú fémek kevésbé pozitív jelleműek mint a hidrogén, ezért nem képesek kiűzni a hidrogént vegyületeiből és csak oxidáló savakban vagy savkeverékekben oldódnak, eközben azonban nem fejlődik hidrogén. Az oldás során a sav egy része oxidációra, a másik része sóképződésre használódik. Levegő vagy oxigén jelenlétében a nem oxidáló savak is megtámadhatják a kevésbé nemes fémeket (pl. rezet, higanyt), mert a fém-oxidok nemoxidáló savban is oldódhatnak. Az oldási reakcióegyenletek pl. réz esetén a következők: 3 Cu + 8 HNO3 = 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + H2O

forró, tömény kénsavban: Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2 H2O hidegen, híg kénsavban, levegő vagy oxigén átbuborékoltatása közben: 2 Cu + O2 + 2 H2SO4 = 2 CuSO4 + 2 H2O A hidrogénnél sokkal pozitívabb elektródpotenciálú (kb. +1,0 V-tól) fémek (pl arany, platina) oxidáló savakban sem oldhatók egyszerűen, hanem csak komplexképzők jelenlétében oldódnak. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 80 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.83 Fémek reakciói komplexképzők jelenlétében Komplexképzők jelenléte általában meggyorsítja a fémek oldódását, sőt az előbb említett nemesfémek csak komplexképződés közben oldhatók. Általában a komplexképződésre hajlamos fémek – ide tartoznak elsősorban a d-elemek – levegő, oxigén vagy oxidálószerek jelenlétében olyan oldószerekben (is) oldódnak, amelyekkel komplex vegyületet képezhetnek. Így pl. az ezüst és az arany KCN-oldatban, a réz pedig pl

NH4OH-ban is oldható: 2 Ag + 4 KCN + H2O + ½ O2 = 2 K[Ag(CN)2] + 2 KOH Cu + 4 NH4OH + ½ O2 = [Cu(NH3)4] (OH)2 + 3 H2O Az arany és a platina un. királyvízben oldható, kloro-komplexek képződése közben A királyvíz tömény sósav és salétromsav 3:1 arányú elegye, erélyesen oxidál: 3 HCl + HNO3 = NOCl + Cl2 + 2 H2O Az oldási reakció egyenlete pl. platina esetén: 3 Pt + 4HNO3 + 18 HCl = 3 H2[PtCl6] + 4 NO + 8 H2O Ugyanígy, erélyes oxidálószer (pl. KMnO4, CrO3 stb) tartalmú sósav is megtámadja az aranyat, kloro-komplex képződése következtében. Egyes fémek (pl. titán, volfrám) csak HNO3 – H2F2 elegyében oldódnak könnyen, a királyvizes oldás analógiájára, csakhogy fluro-komplexek képződnek. I.84 Amfoter jellemű fémek reakciója lúgokkal Az amfoter jellemű fémek (pl. Al, Zn, Sn Pb stb) lúgokban is oldódnak, hidrogénfejlődés és hidroxokomplex képződése közben, pl.: Al + NaOH + 3 H2O = Na[Al(OH)4] + 3/2 H2, Sn + 2 NaOH + 4 H2O =

Na2[Sn(OH)6] + 2 H2 I.85 Fémek passzív állapota A hidrogénnél pozitívabb jellemű fémek között több olyat is találunk, melyeknek a számított elektrokémiai standardpotenciáljuk alapján becsülve, sokkal gyorsabban kellene korrodálódni, ezzel szemben közismert tény, hogy például az alumínium a titán és a tantál bizonyos körülmények között igen jól ellenáll a korróziónak. Elvileg az Al, Ti és Ta már szobahőmérsékleten is kellene, hogy bontsa például a vizet, ezek a fémek azonban mégis ellenállnak a víz (korrózív) oldó hatásának, mivel felületükön jól tapadó, összefüggő, vízben oldhatatlan oxidréteg van, vagyis (passziválódnak), ami a víz és egyes esetekben bizonyos savak agresszív hatásától is megóvja a fémet. A felületi oxidréteg jelentősen befolyásolja a fémek oldhatóságát savakban és lúgokban is, ezért bizonyos fémek esetén lényeges eltérés mutatkozhat az előszóban leírt általános

szabályoktól. A felületi oxidréteg megbontása által Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 81 PHARE HU-0008-02-01-0062 ezek a fémek is aktiválhatók, vagyis ezután úgy viselkednek, amint az elektródpotenciáljuk alapján várható. Számított elektródpotenciálja alapján tehát mint említettük, az alumínium is kellene, hogy bontsa a vizet már közönséges körülmények között is, azonban ezt csak az un. aktivált alumínium teszi, ugyanis az alumíniumot a levegőn igen vékony, de összefüggő oxidréteg borítja, ezért nem reagál a vízzel közönséges körülmények között, és ennek köszönhető, hogy a gyakorlatban igen kiterjedten felhasználható. Az alumíniumot fedő vékony oxidréteg megbontható, pl. higany(II)-klorid (HgCl2, szublimát) oldattal, vagy jóddal és ilyen módon aktív alumínium keletkezik, ami a levegőn állva szemmel láthatóan és igen gyorsan korrodálódik; a gyorsan képződő

alumínium-oxid fűszerű kinövést, mintegy szakállt képez az aktív alumínium felületén. A korrózió, vagyis az aktív állapot nagyon nehezen szüntethető meg az aktív réteg és az aktiváló anyag alapos és ismételt eltávolítása révén. I.86 Fémek reakciója oxigénnel Oxigénnel a legtöbb fém – kivételt képez az ezüst, az arany, a platinafémek csoportja és a higany – már szobahőmérsékleten reakcióba lép, a reakciót a víz jelenléte általában gyorsítja. Ha a fém felületén keletkező oxidréteg összefüggő bevonatot képez, ez védelmet nyújthat a további oxidáció ellen. Összefüggő oxidréteg képződik a levegő oxigénjének hatására közönséges körülmények között pl. a már említett esetben, tehát alumíniumon, továbbá cinken, rézen stb., míg a vas felületéről lepattogzik a rajta képződő oxid-hidroxid (utóbbi nedves levegőn keletkezik), így nem gátolja a további korróziót. Az összefüggő oxidréteg

korrózióvédelem céljából mesterségesen növelhető, erősíthető (pl. alumínium eloxálása) Az oxidképződés a fémek felületén magasabb hőmérsékleten általában gyorsabban játszódik le mint szobahőmérsékleten. A felületi oxidréteg következtében a nem nemes fémek frissen tisztított felülete is matt, fénytelenebb mint az oxidmentes, tiszta fémfelület és színe is eltér a fém színétől. Egyes fémek felülete a levegőn állás közben nemcsak oxid, hanem nitrid réteggel is fedett (pl. Li, Mg) A levegő oxigénje természetesen szintén megtámadja a fémeket, de a reakció a kisebb oxigénkoncentráció (a levegőnek kb. 20 %-a oxigén) következtében kevésbé heves mint tiszta oxigénben. A levegő szennyezései általában még fokozzák a levegő korrozív hatását. Ilyen tekintetben káros szennyezés pl a vízgőz, széndioxid, kén-hidrogén, kéndioxid stb. A szén-dioxid hatására pl a réz felületén vízgőz jelenlétében bázisos

réz(II)-karbonát keletkezik összefüggő zöld bevonatként (patina), hasonló hatással lehet a kén-dioxid is. A kén-hidrogén elsősorban a réz és ezüstfelületet támadja meg, fekete szulfid bevonat keletkezése közben. I.87 Fémek reakciója klórral A klórgáz nedves állapotban minden fémet megtámad, a reakció egyébként azonos körülmények között annál hevesebben játszódik le, minél pozitívabb jellemű a fém. Alkáli fémekkel szobahőmérsékleten is tűztünemény közben egyesül. Nascens állapotban az aranyat és a platinát is oldja (lásd előbb). A száraz klórgáz kevésbé reakcióképes, mint víznyomok jelenlétében, így pl. a vasat víz távollétében nem támadja meg, ezért tárolható a száraz klórgáz acélpalackokban. A fémek reakcióképessége növekszik, ha finomeloszlású port készítünk belőlük. Így pl az un pirofóros vas (előállítható vas(II)-oxalátból hidrogénnel végzett redukcióval) igen finom eloszlású

és csak redukáló vagy semleges atmoszférában tárolható, mert a levegőn sziporkázva vas-oxiddá ég el. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 82 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.88 Fémek korróziója inhibitor anyagok jelenlétében A fémek reakcióképessége csökken un. inhibitor anyagok jelenlétében Inhibitorként különböző típusú szervetlen és szerves vegyületek alkalmazhatók. Számuk igen jelentős, és napjainkban a korróziós inhibitorok gyakorlati jelentősége egyre nő. Korróziós inhibitorokat alkalmaznak például a vízvezetékek, a hőcserélő berendezések és a gépjárművek hűtőrendszerének védelmére, a víz alapú, vagy vizet is tartalmazó megmunkálófolyadékokban (pl. a hűtő-kenő folyadékokban), valamint a fémek és ötvözetek savas pácolása, felülettisztítása során is. A korróziós inhibitorok hatásmechanizmusának értelmezésénél legtöbbször figyelembe kell venni azt, hogy

a fémeknek elektrolitokban (vizes közegben) végbemenő korróziója általában elektrokémiai folyamat. Az elektrokémiai korróziós folyamatban valójában egy olyan korróziós galvánelem jön létre, amelyben a fém tölti be az anód szerepét és annak oldódását anódos folyamatnak nevezzük. A vas elektrokémiai korróziója során például a Fe Fen+ + ne- (n = 2, vagy 3) Félcella-reakció jelenti az anódos folyamatot. E folyamatban elektronok válnak szabaddá, vagyis a fém oxidálódik. Ha a „felszabadult” elektronokat egy másik folyamat nem építi be, akkor a fém oldódása gyorsan megáll. Ezért kell az anódos reakció mellett mindig legalább egy katódos folyamatnak is lejátszódnia (redukció). Természetesen ha a rendszer külső áramforrással nincs kapcsolatban, akkor az anódos és a katódos folyamat sebességének (vagyis a szabaddá váló és a beépített elektronok számának) meg kell egyeznie. Vizes oldatban a katódfolyamatok a

következők lehetnek, amelyek külön-külön, esetleg egymás mellett is lejátszódhatnak: a/ hidrogén fejlődése, b/ oxigén elnyelése, és esetleg c/ valamilyen könnyen redukálódó fémion redukciója. A hidrogénfejlődéssel járó elektrokémiai korrózió esetén (savas közegben) a legegyszerűbb módon leírt katódreakció: 2 H+ + 2 e- 2 H H2 Oxigénfogyasztással járó elektrokémiai korróziónál (semleges, ill. lúgos közegben) a katódreakció pl. az O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OHegyenlet szerint játszódhat le. A fémeknek savakban, ill. lúgokban végbemenő oldódása annyiban jelent különleges esetet az elektrokémiai korróziós folyamatban, hogy az anódfolyamat és a katódfolyamat bár külön lépésben, de lényegében ugyanazon a helyen megy végbe. A korróziós inhibitorok között vannak olyanok (pl. egyes szervetlen foszfátok, kromátok és nitritek), amelyek a fémmel oldhatatlan sókat vagy oxidokat képezve elsősorban az anódos folyamatot

gátolják. Vannak olyanok is (pl egyes kén- és nitrogéntartalmú szerves vegyületek), amelyek a fém teljes felületén erősen megkötődve (adszorbeálódva) mind az anódos, mind a katódos folyamatot gátolják. Léteznek ún katódos inhibitorok is (amelyek a Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 83 PHARE HU-0008-02-01-0062 katódos folyamatot gátolják), és igen sok forgalomban lévő és igen hatásos inhibitor, ill. inhibitor-keverék hatásmechanizmusa még ma sem pontosan tisztázott. I.89 Az inhibitor védőértéke A gyakorlatban felhasználandó inhibitorok egyik legfontosabb jellemzője az inhibitor hatásfoka. Ezt védőértéknek (S, %)is nevezik és a következő képlettel adható meg: S= v k , 0 − v k ,m vk ,0 ⋅ 100 ahol vk,o a korrózió sebessége inhibitor nélkül, és vk,m a korrózió sebessége inhibitorral. (A műszaki gyakorlatban azok az inhibitorok jelentősek, amelyek védőértéke legalább a

6070 %-ot eléri). AJÁNLOTT IRODALOM: 1. Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, Vol 13A, ASM Handbook, Ed: SD Cramer, B.S Covino, Jr, ASM Publ, 2003 2. Kémia műszakiaknak, Szerkesztette: Dr BERECZ Endre, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1998 3. DOBOS DEZSŐ: Elektrokémiai táblázatok, 2 átdolgozott kiadás, Műszaki Könyvkiadó, Bp., 1979 4. Szerkezeti anyagok, 23fejezet, RB Norden, LR Honnaker, EG Holmberg, Vegyészmérnökök kézikönyve, II. kötet, JH PERRY, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1969. 5. Korróziós vizsgálatok, 37 fejezet, Anyagvizsgálat, Szerk: TISZA Miklós, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2001. 6. Fémfelületek korrózióvédelme szerves bevonatokkal, Dr SZOBOR Albertné, VARGÁNÉ Fridel Ilona, Dr. VÉRTES Katalin, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986 7. A korrózió inhibitorai, IL ROZENFELD, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1981 8. KORRÓZIÓS FIGYELŐ szakfolyóirat, Kiadó: Vekor Kft, Veszprém Korszerű fémipari felületkezelési és

hulladékgazdálkodási módszerek 84 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.9 A FELÜLETKEZELÉS CÉLJA ÉS MÓDSZEREI I.91 Bevezetés Természeti környezetünk „tárgyainak” felületi megjelenése (csillogóra „polírozódott” folyóparti kavicsok, jégvirágos mintázat az üvegablakon, stb.) bizonyosan hozzájárult az ember szépérzékének kialakulásához. A mindennapi használati tárgyak, épített környezetünk, az ipari termékek általában, a gépek, berendezések, járművek, stb. mindmind felületi esztétikai megjelenésükkel is erősen hatnak ránk Természetesen a legtöbb ember alkotta eszköznél, tárgynál, illetve terméknél a funkcionális szerep az elsődleges. A légköri, a felszíni vizek alatti, a földfelszín alatti vagy akár a világűrbe kijuttatott ember alkotta tárgyak szerkezeti anyagainak egyik fontos funkcionális igénybevétele az ún. korróziós, illetve általánosabb értelemben talán degradációsnak nevezhető igénybevétel, ami

kezdetben általában a szilárd fázisú szerkezeti anyagok környezettel közvetlenül érintkező határfelületén jelenik meg. A korróziós, az eróziós, a különféle sugárzásos (termikus, radioaktív, elektromágneses, stb.) kölcsönhatások ellen, pontosabban mérséklése céljából számtalan helyen és szinte ősidők óta alkalmazunk felületvédelmi, felületmódosító és bevonó eljárásokat. Az esztétikai megjelenés fokozása, vagy valamilyen különleges felületi tulajdonság (elektromos vezetés, keménység, kopásállóság, magas fény, stb.) elérése céljából is ugyanilyen felületkezelő módszereket, illetve felületi technikákat alkalmazhatunk. I.92 Felületkezelő és felületmódosító technikák Gyakran a gyártási műveletek közben is, de legtöbbször a befejező, ún. kikészítő műveletek során visznek fel a munkadarab felületére valamilyen bevonatot vagy módosítják a felület-közeli anyagréteg (kéreg) állapotát

(felületmódosítás). Máskor a használat közben degradálódott vagy funkcionális módosítást igénylő ok miatt felújított gépalkatrész, szerszám, berendezés, műtárgy, használati tárgy, stb. felületét kell kezelni vagy módosítani valamilyen felülettechnikai módszerrel. Ezek rendszerezésére számos példát találhatunk a szakirodalomban. Magától értetődő, hogy például a gépipari gyártók és felhasználók rendszerezési szempontjai (is) mások, mint például az építőipari szakembereké. Emellett egyes kézikönyvek tematikus súlypontozása mögül kiérezhetőek a fizikus-(gépész)-mérnökök és a vegyészmérnökök bizonyos szemléletbeli eltérései is [1]. Mindenesetre a jelen összeállításunkat tekintve elsődlegesen a gyártástechnológiai (eljárásszempontú) csoportosítást vehetjük alapnak, de ehhez többnyire kapcsolni kell az anyagok, illetve anyag-párok (azaz például a szubsztrát és a bevonat anyagai) szerinti

csoportosítás szempontjait is. Ennek a szemléletnek megfelelően állítottuk össze az I91 táblázatot, amelyben a legáltalánosabban használt bevonatokról és kialakításuk módszereiről tájékozódhatunk. A legkorszerűbb anyagtudományi fejlesztésekben (pl. az űrtechnikában, a haditechnikai fejlesztések számos területén és a mikroelektronikai iparban) előtérbe kerültek a különlegesen szélsőséges igénybevételeknek is ellenálló felülettechnikai megoldások és a rendkívül finomszerkezetű (pl. felületvédelem nanoszerkezetű rétegekkel [2]) nanotechnológiai felületmódosító eljárások. Ezeken a területeken a hagyományos módszereknél sokszor jóval drágább fizikai, illetve különleges vákuumtechnikai bevonatoló/felületmódosító eljárások szerepe egyre jelentősebbé válik, s például a mikroelektronikai ipari gyártásban gyakorlatilag atomonként kell tudni vezérelni a felületbe beépítendő, s igen nagy tisztaságú (ún.

hipertiszta vagy ultranagy tisztaságú) anyagok leválasztását. 85 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.91 táblázat A felületvédő és díszítő, illetve technikai célú bevonatok csoportosítása BEVONÓ ELJÁRÁS MÓDSZEREK PÉLDÁK TÍPUSA Elsősorban fémes bevonatok kialakítására (módosítására) alkalmas módszerek Mechanikai Sörétezés, nyomásos Acéldarabok polírozás, görgőzés felületkeményítése Elektrokémiai (galván) Színfém-leválasztás, Nikkelezés, sárgarezezés ötvözetleválasztás Termikus (tűzi) Olvadékba mártással Tűzi horganyzás, tűzi ónozás Termodiffúziós úton Termomechanikus Fémszórás Láng-, plazma- és ívszórás Plattírozás katódporlasztás, Fémgőzölés vákuumporlasztás Nemfémes szervetlen bevonatok kialakítására (módosítására) alkalmas módszerek Termikus gázfázisú (fizikai, 1PVD, CVD bevonás ill. kémiai) Termikus

(megömlesztéssel) Tűzzománcozás Termikus szórás Elektrokémiai Anódos oxidálás 2 DLC, TiN, GaAs 3 HVOF, plazmaszórás Al anódos oxidálása (eloxálás) Kémiai Felületi csapadékfilmKromátozás képzés, Foszfátozás Precipitáció vizes oldatokból Felületi színezés Szerves (festék és műanyag) bevonatok kialakításának főbb módszerei Fizikai, mechanikus Mártással, ecseteléssel, Olajfestékek, lakkok szórással Fizikai, elektromos Elektrosztatikus szórással Epoxi Fizikai-kémiai Elektroforetikus úton Vizes alapú festékek Mechanikus és termikus Porszórás és szinterezés Poliamidok (nejlon); teflon 1 PVD (Physical Vapour Deposition = fizikai gőzfázisú bevonás; pl. fémgőzölés 2 DLC (Diamond Like Carbon = gyémántszerű karbon- (amorf szén-)film 3 HVOF (High Velocity OxyFuel = nagysebességű oxigén-acetilén lángszórás A felületkezelő módszereknek ez utóbbi szempontot hangsúlyozottan figyelembe vevő elve szerint készült az

a másik csoportosítás [3], amelyet a I.92 táblázatban láthatunk A sok újszerű felületkezelő módszer némileg bizonytalan magyar megnevezése miatt a hivatkozott forrásműben használt eredeti angol elnevezéseket is megadjuk. 86 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.92 táblázat Felületkezelő módszerek csoportosítása ATOMONKÉNTI LEVÁLASZTÁS (ATOMISTIC DEPOSITION) Elektrolitikus (Electrolytic deposition) Galván (Electroplating) Autokatalitikus (Autocatalytic) Sóolvadékos (Fused salt) Kémiai helyettesítés (Chemical displacement KLASZTEREK (ANYAGCSOMÓK) LEVÁLASZTÁSA (PARTICULATE DEPOSITION) Termikus szórás (Thermal spray) Lángszórás (Flame spray) Ívszórás (huzaladagolással) (Electric wire arc spray) Plazmaszórás (Plasma spray) Nagysebességű oxigénes lángszórás /HVOF/ (High velocity oxyfuel spray) Robbantásos szórás (Detonation gun deposition) Fizikai gőzfázisú

leválasztás (PVD) (Physical vapor deposition) Ion implantálás (Ion implantation) Vákuumos leválasztás (Vacuum deposition) Vákuumban gőzöléssel (Vacuum evaporation) Mechanikus borítás Ionok áramával (Ion beam) (Impact plating) Molekula-sugaras epitaxiális (Molecular beam epitaxy) Megömlesztve bevonás (Fusion coating) Nyomdafestékes Leválasztás plazmával filmképzés (Plasma deposition) Katódporlasztás (Thick film ink) Tűzzománc (Sputter deposition) Plazmaaktivált (Enameling) reaktív felgőzölés Elektroforetikus festés (Activated reactive (Electrophoresis) Felszórás és evaporation) Plazmaaktivált polimerizáció megömlesztés / termikus szórás (Plasma polymerisation) Ionsugaras bevonás (Spray & fuse / spray fuse (Ion plating) thermal spray) Kémiai gőzfázisú leválasztás (CVD) (Chemical vapor deposition) Szórásos pirolízis (Spray pyrolysis) TÖMBANYAG FORMÁJÚ LEVÁLASZTÁS (BULK COATING / CLADDING) Felületnedvesítéses módszerek

(Wetting processes) Festés (Painting) Mártásos, merítéses bevonás (Dip coating) Elektrosztatikus felhordás (Electrostatic spraying) Nyomtatás (Printing) Röpítéses felhordás (Spin coating) Borítás (Cladding) Robbantásos ráhengerlés (Explosive roll bonding) Felrakás (Overlay) Lézeres olvasztással (Laser cladding) Felrakó hegesztéssel (Weld overlay) Nagyhőmérsékletű (önfenntartó) rétegképződés (Self propagating high temperature synthesis) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 87 PHARE HU-0008-02-01-0062 FELÜLETMÓDOSÍTÁS (SURFACE MODIFICATION) Kémiai konverziós felületmódosító módszerek (Chemical conversion) Elektrolitikus felületmódosítás (Electrolytic) Anódos oxidálás / felületmódosítás (Anodization) Sóolvadékos felületmódosítás (Fused salt) Kémiai felületmódosító módszerek (Chemical) Forró gőzzel (Thermal vapor) Plazmagázzal (Plasma vapor) Folyadékkal (Liquid) Mechanikai

felületmódosító módszerek (Mechanical) Sörétezés (Shot peening) Termikus felületi rétegkiépítés / ötvözés (Thermal surface enhancement) Termodiffúzióval a beágyazó közegből (Diffusion from bulk) Katódporlasztással (Sputtering) Ionimplantálással (Ion implantation) A nagyon sokféle felületkezelő / felületmódosító módszer közül a választás már az adott munkadarab vagy eljárás tervezésénél felmerülő komoly és összetett feladat, aminek az optimális megoldása ma már nem nélkülözheti a felületkezelésben járatos, arra szakosodott felülettechnikai mérnökök és felületkezelő specialisták bevonását. A lehető legkedvezőbb felületkezelő módszer / eljárás adott célra történő kiválasztásánál figyelembe kell venni a bevonásra szánt alkatrész, gépelem vagy szerszám funkcióját, a felületkezelés részleteinek megtervezésénél óhatatlanul előadódó, változatos megszorító (vagy ún. perem-) feltételeket,

továbbá a gazdaságosság, s ide értve a környezetvédelmi elvárásokból adódó) szempontokat is. Ha a bevonat alapvető funkciója például a kopásállóság növelése, akkor figyelemmel kell lenni a másik súrlódó elem anyagára, annak felületi érdességére (felületi topográfia), kenőanyag hiányára vagy kenőanyag alkalmazása esetén annak fajtájára, az egymáson elmozduló felületekre ható erőhatásokra és azok dinamikájára, a mozgás jellemzőire (sebesség nagysága, iránya), az üzemi hőmérséklet-tartományra, és emellett még a Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 88 PHARE HU-0008-02-01-0062 megengedhető legnagyobb koptató igénybevétel jellemzőit is ismerni kell mindkét felületre nézve. A tervezésnél figyelembe kell venni a darab és/vagy a bevonatképző berendezés méreteiből és/vagy alakjából adódó korlátokat. Gyakori dilemma, hogyan helyezzük el a darabot a kádban vagy a

vákuum kamrában, a bevonó anyag áramát hogyan tudjuk a felületre irányítani (beesési szög, szóróképesség, kitakart területrészek kérdése, stb.); elviseli-e a szubsztrát anyaga – tűréshatáron belül – például a hősugárzásból, felmelegedésből vagy mechanikai (pl. impakt) hatásból eredő esetleges szerkezeti- és méretváltozásokat. Milyen utókezelés (hőkezelés, csiszolás, mintázás, stb) fogja érni a bevont darabot a felületkezelés művelete után? A gazdaságossági megfontolások kulcs eleme a költség-elemzés, ahol az adott felületkezelő módszer teljes életciklusára kell figyelemmel lenni, ide értve a bevonó művelet (előkészítés, felhordás, utókezelés, minőség-felügyelet és -ellenőrzés, hulladékkezelés és elhelyezés) valamennyi lépését, a termelékenységi mutatókat (darabszám, gyártási idő, stb.) és az adott bevonat vagy felületmódosítás által nyert hozzáadott-érték elemeket is. Nem

elhanyagolandó, és a gazdaságosságot befolyásoló szempont az is, hogy az adott felületkezelő művelet elvégzéséhez milyen egyéb feltételek (berendezések üzemállapota, segédanyagok, stb. rendelkezésre állása) és körülmények (minőségügyi kívánalmak szigorúsága, a rendelés-állomány volumene és a kiszállítás ütemezése) állnak fenn. I.93 Bevonat-jellemzők összehasonlítása A felületkezelt vagy felületmódosított szilárd anyagok felületi tulajdonságait is – ugyanúgy, mint az anyagok tömb-sajátosságait – a kémiai (elemi) összetételük és mikroszerkezetük határozza meg. Az acélok felületközeli „rétegében” (és felületén) szén és/vagy nitrogén atomok termodiffúziós úton történő ötvözésével (cementálással, nitridálással, ill. nitrocementálással) kialakítható módosított kéreg megváltozott kémiai, szerkezeti és ezekből adódó mechanikai tulajdonságai (például a növelt keménység és

kopásállóság) ma már általában részleteiben is jól ismertek. Az újabb keletű lézeres felületi átolvasztás és/vagy ötvözés eredményeképpen vékony amorf felületi réteg alakítható ki, míg sörétezéssel hatásosan lehet növelni a kis mértékben képlékenyen alakított felületi rétegben a diszlokációk sűrűségét, ami e rétegben a maradó nyomófeszültségek növekedéséhez vezet. A lézeres felületmódosítással (laser glazing) létre lehet hozni vékony amorf felületi réteget. A sörétezéses (shot peening) mechanikai felületmódosító kezeléssel viszont a diszlokációs hálózat sűrűsége hatásosan növelhető meg a felületi rétegben, és ezzel a felületi mikroalakítási művelettel többlet maradó nyomófeszültség halmozható fel a felületi rétegben. Hasonló feszültség-állapotot módosító hatása is van az ionimplantációs felületmódosító eljárásnak, amellyel anélkül lehet a felületi réteg kémiai

összetételét is kis mértékben módosítani, hogy a darab méretei észrevehetően megváltoznának. Egy-ugyanazon kémiai összetételű bevonatot vagy vékonyréteget (bevonat-filmet) képző bevonó módszer esetében is erősen függ a bevonat mikroszerkezete a felületkezelő művelet egyedi beállítási, ill. üzemviteli paramétereitől Ebből adódóan nagyon eltérő bevonat-tulajdonságokkal bíró bevonatokat lehet előállítani adott felülettechnikai módszerrel. A bevonatok mikroszerkezete az alkalmazott módszerek függvényében általánosságban az alábbiakkal jellemezhető: 89 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 - termikus szórásnál: lemezes vagy mikrokristályos szerkezet; - kémiai és fizikai gőzfázisú (CVD,PVD) bevonásnál: oszlopos vagy ekviaxiális szemcsézetű szerkezet; - galvanizálásnál: oszlopos, szálkás, finomszemcsés vagy köteges szerkezet; - termodiffúziós

módszereknél: oszlopos vagy ekviaxiális szerkezet. A bevonat mikroszerkezete a többi bevonat-tulajdonságra is nagy hatással van. Adott összetételű tömbanyag hő- és elektromos vezetéséhez képest a termikus szórással képzett és ugyanolyan kémiai összetételű bevonat anyagának ugyanezen jellemzői például rosszabbak lesznek és kisebb lesz a szórással kialakított réteg-anyag mechanikai alakíthatósága, töréshez tartozó nyúlása is. A termikus szórással felhordott rétegek jellemzően nagyobb porozitása kedvezőtlenül hat a réteg-anyag korrózióállóságára is, hacsak nem tömítik a bevonatot megfelelő utókezeléssel. Valamennyi bevonó eljárásnál egyedi módon hat a rétegképzés a szubsztrát anyagára, a hatásövezet mélységére, továbbá a képezhető film / bevonat kialakítható vastagságára. A különféle bevonó, ill. felületmódosító módszerek alkalmazhatóságának alsó határhőmérséklete is változó, ahogyan az

elérhető réteg-tömörségek értéke is (I93 táblázat) I.93táblázat Néhány bevonat-jellemző módszertől függő határértékei Bevonó módszer Termikus szórás CVD PVD Galván Bevonatképzés hőmérséklete, ºC < 150 > 900 (többnyire) < 700 < 80 Rétegvastagság, µm 25 < 2500 < 1 ~ 75 < 1 ~ 20 < 100 Réteg tömörség, % 50 < 98 ~ 100 ~ 100 ~ 100 A különféle bevonatok (pontosabban: a bevonat-szubsztrát anyag-párok) tapadása, a kölcsönös ötvöződést (ún. interdiffúziós metallurgiai kötést) eredményező termodiffúziós és lézer-átolvasztásos bevonatok általában igen erős kötőerejétől az enyhe mechanikai hatásra is könnyen leváló rétegekig, nagyon változatos képet mutat. A nagysebességű oxiacetilénes (HVOF) lángszórással például általában nagyon erősen kötődő rétegeket lehet képezni változatos anyag-párok (pl. fém és kerámia, stb) között is A PVD és CVD módszerekkel is

képezhetők jól tapadó vékonyfilmek, de a nagy belső feszültséggel terhelt bevonatok, akár fizikai vagy kémiai gőzöléssel (PVD, CVD), akár vizes oldatos elektrokémiai redukciós leválasztással (galvanizálással) vagy termikus szórással hozták is létre őket, általában gyengén kötődnek az alaphoz. Emellett természetesen a darab felületi tisztasága, előkészítésének módja és a bevonatképzési módszer üzemviteli paraméterei mind-mind erősen befolyásolják ezt a fontos bevonat-jellemzőt. I.931 A kopásállóság növelésének újszerű felületkezelő módszerei A bevonatok jó tapadása különösen olyan gépelemeknél és megmunkáló szerszámoknál nagyon fontos, amelyek erős abráziós, adhéziós vagy eróziós koptató igénybevételnek vannak kitéve. Az abráziós kopás csökkentése céljából képzett bevonatok laboratóriumi vizsgálata során leggyakrabban kemény, szemcsés koptató ágens által kimart, kikoptatott anyag- 90

Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 mennyiséggel jellemzik a bevonat ellenálló képességét. A I94 táblázatban különböző termikus szóró eljárással kialakított keményfém (WC-Co, WC-Co-Cr) bevonatokat hasonlítottuk össze egyfajta PVD vékonyréteggel (ZrN) és egy galván-króm réteggel. A háromféle termikus szórási technika elsősorban a szórási sebességben különbözik egymástól, s jórészt ennek tudható be az, hogy az azonos réteg-anyagok ellenére, a mért kopás-sebességek között ötszörös eltérést is találunk, ugyanakkor a termikus szórással képzett keményfém-rétegek kopással szembeni ellenálló-képessége nagyon hasonló a pormetallurgiai úton előállított, szinterelt (vákuumban hőkezeléssel zsugorított) Carballoy 883 tömbanyag viselkedéséhez, és még a régóta, elterjedten alkalmazott keménykróm rétegnél is jobbnak mondható. A fizikai gőzfázisú

bevonással (PVD) képezhető ZrN vagy TiN típusú vékonyrétegek is ígéretesen jónak mutatkoznak, de a PVD reaktorkamrák kisebb méretei egyelőre nem teszik lehetővé, hogy olyan méretű darabok felületét is kezelhessék bennük, mint például az acélhengerművek hengerei. I.94 táblázat Néhány újszerű bevonattípus abráziós kopása [3] Bevonat anyaga WC-Co WC-Co Rétegképzés módja 1 Kopássebesség, mm3/1000 fordulat 5,5 1,6 Plazmaszórás Robbantásos szórás (Detonation Gun) WC-Co Super D-Gun 1,2 WC-Co-Cr Super D-Gun 0,6 ZrN PVD (katódporlasztás) 0,8 Cr Galván 8,0 Carballoy 883 Szinterelt tömbanyag 1,2 1 A koptató vizsgálatokat az ”ASTM Recommended Practice G65” vizsgálati szabvány ajánlásai alapján végezték száraz homokkal (50/70 mesh ”Ottawa sand”) gumikerekes koptató berendezésen, 200 min-1 fordulatszám és 30 lb (font) terhelés mellett, összesen 3000 körülfordulásig. Az adhéziós kopás is hatásosan mérsékelhető

alkalmas bevonatokkal, amire az I.95 táblázatban mutatunk példákat. A laboratóriumi koptató vizsgálatokat edzett acélgyűrűn súrlódó bevonatolt, tuskó alakú mintadarabokkal végezték kenés nélkül, illetve hidraulikaolajat használva kenőanyagként. A keménykrómozást néhány acélhengerműi henger felületkezelésénél és egyes vegyipari szeleptömítéseknél már kiszorították a termikusan felszórt kopásálló rétegek, míg néhány gázturbinás motor csapágyának felületkezelésére már a termikus szórás helyett is más, mégpedig PVD bevonatokat alkalmaznak. A fizikai vagy kémiai gőzfázisú leválasztás (PVD, CVD) módszereit olyan kisebb méretű megmunkáló szerszámoknál, mint amilyenek például a különféle vágó és forgácsoló kések és fúróhegyek, már évek óta sikerrel alkalmazzák, akár több mint egy nagyságrenddel növelve ezeknek a szerszámoknak az élettartamát, s jelentősen fokozva e megmunkáló műveleteknek a

sebességét. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 91 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.95 táblázat Néhány bevonatfajta adhéziós kopása [3] 1 Száraz kopás, Kopás kenéssel, 3 10 cm /5400 ford. 10-6 cm3/5400 ford. WC-Co Plazmaszórás 80 23 WC-Co Robbantásos szórás 35 10 TiN PVD(katódporlasztás) ~0 Cr Galván 3600 44 1 A kopás vizsgálatokat az ”ASTM G block-on-ring” szabvány előírásai szerint végezték. Bevonó anyag 1 Bevonatolás módja -6 I.96 táblázat Néhány bevonatfajta eróziós kopása [3] 1 Eróziós kopás, Eróziós kopás, 30 fokos szög mellett 90 fok mellett WC-Co Robbantásos szórás 21 102 WC-Co Super D-Gun 18 85 WC-Co-Cr Robbantásos szórás 17 118 WC-Co-Cr Super D-Gun 11 64 TiN PVD(katódporlasztás) 3 7 1 Az eróziós koptató vizsgálatokat az ”ASTM G75” szabvány előírásai szerint végezték. 90 fokos becsapódási szögnél a legridegebb anyagok, míg 30 fokos szögnél a legkevésbé

rideg (legkönnyebben nyújtható) anyagok eróziós kopása lesz maximális értékű. Bevonó anyag Bevonatolás módja 1 Az eróziós koptató igénybevétel hatását is eredményesen lehet mérsékelni alkalmasan kiválasztott és megfelelő módszerrel felvitt felületi rétegek kialakítása révén. A repülőgépek gázturbinás hajtóműveinek vagy a petrolkémiai iparban használt energiahasznosító, ill. energia-visszanyerő turbinák kompresszor-lapátjait és a víz- és szennyvízszállító szivattyúk hasonló gépelemeit is gyakran védik termikus szórással felvitt bevonatokkal az eróziós kopás ellen. A különféle bevonatok ilyen rendszerekben jellemzően fellépő eróziós igénybevételekkel szembeni laboratóriumi teszt vizsgálatait gyakran végzik az ASTM G75 szabvány szerint (I.96 táblázat) Az eróziós kopást kiváltó anyag (esetünkben szögletes felületű, 27 µm-es alumínium-oxid szemcsék) becsapódási szögétől nagyon erősen függ a

kopás mértéke, s ezt a 30 és a 90 fokos szögnél elvégzett vizsgálatok eredményeinek összevetéséből is jól láthatjuk. (Emellett természetesen a szemcsés anyag mérete, alakja, tömege és sebessége még azok a legfontosabb további ható tényezők, amelyek az eróziós koptatás mértékét meghatározzák.) Az I96 táblázatban feltüntetett nagysebességű szórási technikákkal (pl. Super D-Gun) képzett keményfém rétegek eróziós kopással szembeni ellenállása, különösen a bevonat nélküli turbinalapát szerkezeti anyagával és a kisebb sebességű felszórással dolgozó plazmasugaras módszerrel kialakítható bevonattal szemben különösen jónak minősíthető volt. Az I96 táblázat utolsó sorában szereplő, s PVD eljárással képzett TiN filmek azonban még a Super D-Gun nagysebességű szórással felvitt WC-Co-Cr rétegeknél is hatásosabban védenek az eróziós kopással szemben, bár ez utóbbiaknál a rétegvastagság növelése

erősen korlátozott, s emellett a TiN rétegek könnyen sérülnek nagysebességgel becsapódó nagyobb szemcsék esetén. Ahogy a példákból is látható, nagyon ritkán található olyan bevonó anyag és bevonatképző módszer, amellyel valamennyi kívánalom maradéktalanul teljesíthető, de a fentebb bemutatott újszerű, egyébként nem kifejezetten olcsón üzemeltethető, feleletkezelő technikák között akadnak olyanok, amelyek versenytársai lehetnek a régebbi eljárásoknak. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 92 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.94 Vizes közegű és olvadékos felületkezelő és felületmódosító technikák A jelen összeállításunkban a fentebbi példákkal illusztrált újabb keletű felülettechnikai eljárásokat az adott keretek között nincs lehetőségünk bővebben kifejteni, ezért a részletesebb és speciális ismeretek iránt érdeklődő továbbra is a közelmúltban megjelent, s

elsősorban idegen nyelvű kézikönyvekre [4-7] van utalva. Szándékunk volt viszont legalább némi összefoglaló áttekintést nyújtani e kevésbé „hagyományos” felületkezelő módszerekről is, mivel ezekkel is képezhetők fémes és szervetlen fémvegyület típusú bevonatok, amelyeknek a jóval szélesebb körben és jóval nagyobb mértékben alkalmazott módszereiről részleteiben is lesz szó a későbbiekben. Ezeket két fő csoportra bontottuk: vizes közegű eljárásokra (II. fejezet) és olvadékos fémes bevonatképző technikákra (III fejezet). Az utóbbi lényegében a tűzihorganyzást jelenti (III fejezet), mivel Magyarországon ennek van meghatározó jelentősége (legalább tíz nagyobb tűzihorganyzó üzem működik az országban), míg a vizes oldatos felületkezelő és felületmódosító módszerek tárgyalt köre ennél is bővebb (II. fejezet), hiszen Magyarországon tradicionálisan is és volumenében is a különféle galvanizáló

eljárásoknak és az alumínium (elsősorban az anódos oxidációs módszerrel /eloxálással/ történő) felületkezelésének kifejezetten nagy az iparági jelentősége. A korrózióvédelmi és dekorációs szempontból különösen fontos szerves bevonatrendszereket (festékek, lakkok) sem tárgyaltuk részletesebben – e területet átfogóan és részletesen feldolgozták például az [1] irodalom 11. fejezetében –, viszont a jelen összeállításunk I12 fejezetében mi is próbáltunk egy rövid, de megfelelően teljes áttekintést adni a szerves bevonatokról. Emellett elsősorban a szerves bevonatrendszerekre figyelemmel állítottuk össze a felülettechnikai eljárások minőségügyi és biztonságtechnikai vonatkozásait összefoglaló IV. és V fejezeteket FELHASZNÁLT IRODALOM: 1. Felületvédelmi kézikönyv, Főszerk.: Orgován László, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1989. 2. Kálmán Erika, Csanády Andrásné: Felületvédelem nanoszerkezetű

rétegekkel, Bányászati és Kohászati Lapok, Kohászat, 136. évf, 3szám (2003), 157-165oldal 3. Surface Engineering Technologies, Robert C. Tucker Jr, Advanced Materials and Processes, April 2002, pp.36-38 4. ASM Handbook, Volume 5 (1994) Surface Engineering 5. Surface Engineering for Corrosion and Wear Resistance, J.R Davis, ed, ASM International, 2001 6. Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings, Second Edition, R.F Bunshah, ed., Noyes Publications, 1994 7. ASM Handbook, Volume 13A Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, Ed.: SD Cramer, BS Covino, Jr, ASM Publication, 2003 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 93 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.10 SZERVES BEVONATOK A fémek felületének szerves anyagokkal való bevonása – különösen festékekkel és lakkokkal – messze a legfontosabbnak számít azon módszerek közül, melyeket a korrózió megelőzésére alkalmazunk, és azt mondhatjuk, hogy

valószínűleg a korrózió megakadályozására fordított összes költségnek körülbelül felét ezen a területen költik el [1]. I.101 A festék- lakk-technológia alapvető fogalmai (a) Kötőanyag, pigment és oldószer A festékek és a lakkok jellemzője az, hogy ezeket folyadék-alakban hordjuk fel a festendő felületre, majd azt követően egy szárítási műveletet hajtunk végre. Ez a folyadék alakú termék aztán szilárd, koherens (összefüggő, folyamatos) és adherens (tapadó, kötött) anyaggá alakul át, mely fázisra általában a következő kifejezéseket használjuk: (festék-, illetve lakk-) réteg, film, bevonat, hártya, mázolás. A végső bevonat-réteg a következőkből áll, illetve a következőket tartalmazza: a polimerizálódott szerves anyagok jelentős hányada, miáltal gél-formájú szerkezet alakul ki. A következő három fő komponenst lehet általában megkülönböztetni a festékekben és a lakkokban: a kötőanyag, a pigment

és az illó oldószerek, illetve hígítók. A kötőanyag a felelős azért, hogy a festéken belül összefüggő, folyamatos film alakuljon ki, illetve azért, hogy maga a festék megfelelően tapadjon, kössön a festendő felülethez, vagy más néven: az alapréteghez. Vannak olyan esetek, amikor maga a kötőanyag merev, illetve rideg, és nagyon rossz a tapadása, a kötése a festendő felülethez. Ez a tulajdonság javítható az ún plasztifikátorok, vagy képlékenyítőszerek alkalmazásával. Ezek a képlékenyítőszerek nem lehetnek illékonyak, mivel ezeknek ott kell maradniuk a film-rétegben szárítás után is. A pigment elsősorban azért felelős, hogy milyen lesz a festék színe és az elnyelő-képessége, de a pigment jelentős mértékben hozzájárul ahhoz is, hogy a festék-film konzisztenciája, keménysége és erőssége milyen lesz. A korrózióvédő alapozófestékekben alkalmazott pigmentnek rendelkeznie kell inhibíciós vagy rozsdagátló

tulajdonságokkal. A korrózióvédelemben alkalmazott felső (fedő) festék-rétegek pigmentje gyakran tartalmaz pehelyszerű részecskéket, melyek nagy-mértékben növelik az oxigén, illetve a víz számára a diffúziós úthosszt. Oldószert akkor alkalmazunk, amikor a kötőanyag normális hőmérsékleten szilárd, mint ahogy az a gyanták és a ragasztó-szerű anyagok esetében van. Az olajfestékek esetében, melyek alacsony viszkozitású olajat tartalmaznak, nincs szükségünk oldószerre. Az oldószer alkalmazása nem csak azért fontos, mert az megkönnyíti a festék felhordását, hanem azért is, mert az oldószer hatással van a festék tapadására, és más egyéb tulajdonságára is. A kötőanyag, az oldószer, stb folyékony halmazállapotú elegyét hordozónak, vagy közegnek nevezzük, mivel ez tartja a pigmentet diszpergált állapotban. A hígítószer (oldószer) vagy ’hígító’ illékony folyadék, melyet a festék felhordása előtt adunk a

festékhez, abból a célból, hogy csökkentsük a viszkozitását. Sok esetben ugyanaz a folyadék szolgálhat mind hígítóként, mind pedig oldószerként. A fentebbiekben említett festék-komponensek közül a kötőanyag a legfontosabb alkotó. A festéktermékek tulajdonságainak és típusának kialakításában a kötőanyag természete a meghatározó, ennek megfelelően legtöbbször aszerint osztjuk fel és csoportosítjuk a festékeket, hogy milyen természetű kötőanyagot tartalmaznak (lásd I.101 táblázat) A festék maga olyan termék, amelyet a felületek bevonására használunk; a festék pigmentet tartalmaz a kötőanyagban, a kötőanyag oldatában, vagy a kötőanyag emulziójában. Az olajfesték kencét tartalmaz fő kötőanyagként. A latexfestékekben a kötőanyag egy olyan emulzió, amely polimereket tartalmaz, pl. polivinil-acetátot, polisztirol-butadiént, és akril-gyantát, vízben oldva (emulgeálva). A lakk olyan, a felületek bevonására

alkalmazott termék, amelyben a kötőanyag szerves film-képző anyagot tartalmaz, gyakran oldószerben oldva. Ez a film-képző anyag lehet természetes, vagy szintetikus gyanta, polimerizált, vagy más kémiai úton módosított kence, cellulóz-észter vagy éter, klórozott gumi, bitumenes anyag, vagy mindezek valamiféle kombinációja. Az oldószerek, a lakkok Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 94 PHARE HU-0008-02-01-0062 esetében – szabályként – illékony szerves folyadékok. Vannak olyan lakkok is azonban, melyek vízben-oldható kötőanyagot tartalmaznak. A ’lakk’ kifejezést rendszerint olyan bevonatokra alkalmazzuk, amikor a bevonatot úgy kapjuk, hogy fizikai szárítást alkalmazunk, míg a lenolajkence (lakk) olyan lakkféle, amely kencét tartalmaz, és így a száradás oxidációs úton biztosított. Az olyan festett (pigmentált) bevonatok, melyeket normális vagy magasabb hőmérsékleten való

szárítással, kezeléssel kapunk, gyakran úgy kerülnek említésre, mint zománc-bevonatok, mázak. Az ilyen szerves zománcokat világosan meg kell különböztetnünk az üveges, üvegszerű zománcoktól, melyeket az előző fejezetekben tárgyaltunk, - melyek tehát olyan szervetlen bevonatok, melyek nagyon magas hőmérsékleteken égetnek ki. Ezért azt javasoljuk, hogy a ’zománc’ kifejezést, a festékek területén, ha lehet, kerüljük el. Az olvasztott bevonatok csoportja olyan anyagokat foglal magában, melyeket porként vagy olvadékként alkalmazunk a felületek kezelésére: porszórással, lángfelszórással, vagy merítéses/mártó bevonással. (b) Konzisztencia, szárítás és tapadás (adhézió) Mint ahogy az a fémek felületének kezelése során több más esetben is van, a festés vagy a lakkozás kétszeres funkcióval bír: egyrészt védjük a felületet a korrózió támadásai és más külső káros hatások ellenében, másrészt az anyagnak

(a felületének) kellemes megjelenést tudunk ezzel kölcsönözni. Annak érdekében, hogy ezeket a funkciókat teljesíteni tudjuk, a festéknek, (stb) olyan konzisztenciával és folyékonysággal kell rendelkeznie, hogy az megfeleljen az alkalmazás módszerének – legyen az ecsettel, szórással, vagy merítéssel való felhordás. Továbbá, a száradási folyamatnak megfelelő módon kell lefolynia ahhoz, hogy az alkalmazott festék (lakk) jól tapadjon a festendő felülethez. A festékek, lakkok, stb. konzisztenciája elsődlegesen az alkotó folyékony komponensek viszkozitásától függ, ezenkívül a pigment karakterétől, és annak mennyiségétől, azontúl pedig a hőmérséklettől. A festék forró felszórása esetében lehetővé válik az, hogy sokkal kevesebb hígítószert alkalmazzunk, mint a hideg-szórás esetében. A száradási folyamat lejátszódhat úgy, hogy fizikai szárítást alkalmazunk (fizikai úton való filmképzés), míg a kémiai

szárítás esetében kémiai film-képzésről beszélünk; lásd a I.101 táblázatot A fizikai szárítás abból áll, hogy az illékony oldószereket, hígítószereket, vagy a diszpergáló közeget elpárologtatjuk, míg az olvadékos bevonatok esetében a kötőanyagnak a megszilárdulása jelenti a száradási folyamatot. A kötőanyag molekulái ezek után annyira közel kerülnek egymáshoz, hogy ekkor már azok a gyenge inter-molekuláris vonzóerők, amelyek egyébként csak igen rövid távolságokon belül aktívak, már szerepet játszhatnak a folyamatban. Ezért tehát, a fizikai száradás folyamata során képződött film oldható olyan oldószerekben, amelyek képesek behatolni a kötőanyag molekulái közé; ilyen lehet például az eredeti lakk oldószere. A kémiai szárítás folyamata olyan kémiai reakciót foglal magában, amely által a kötőanyag molekulái kovalens kötésre lépnek egymással, mely kémiai kötések már nem oldhatók, illetve nem

törhetők fel az oldószer molekulái által. A lenmagolaj és más egyéb szárító-kencék reakcióba lépnek a levegő oxigénjével, s ennek révén hidak alakulnak ki az olaj molekulái között. Szintén keletkeznek kovalens kötések a bevonatok úgynevezett érlelésének (szárítás, hőkezelés) folyamatában (kikeményedés, megdermedés, polimerizálódás), mely folyamat a következőket foglalja magában: polimerizáció, polikondenzáció, poliaddíció. Ezek a reakciók normális hőmérsékleteken játszódnak le az úgynevezett hidegen-száradó lakkok esetében, míg az ún. beégető-bevonatok esetében magasabb hőmérsékleten (100-200 oC) mennek végbe. Főleg a tapadásnak (adhéziónak) a mechanikus fajtája jellemző az egyenetlen és porózus felületek esetében, ahol a festék a kapilláris erők által felszívódhat a pórusokba és lyukakba, ahol a kiszáradt film mikroszkopikus, ferdén kiemelkedő, kidudorodó pontokhoz kapcsolódik (lásd I.101

ábra) Azonban lehetséges az, hogy jó tapadást érjünk el még az abszolút nem-porózus, polírozott, fényes fém-felületeken is. Ebben az esetben specifikus adhézió, azaz tapadás megy végbe az inter-molekuláris vonzóerőknek tulajdoníthatóan a film molekulái és az anyag (szubsztrátum) molekulái között. A kötőanyagban Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 95 PHARE HU-0008-02-01-0062 jelen lévő olyan poláris csoportok, mint a karboxil-, hidroxil-, amid-, és nitrát-csoportok, fontos szerepet játszanak a specifikus adhézióban. Bizonyos esetekben, mint például a marató, vagy a mosó alapozó bevonatokban, még ennél is erősebb, valódi kémiai kötések alakulnak ki a bevonat és a szubsztrátum között. A fémes felületekre alkalmazott szerves bevonatok tapadása jelentősen növelhető megfelelő alapozó bevonatok alkalmazásával. Az acél foszfátozása, az alumínium anódos kezelése és a könnyű

fémek kromátozása általánosságban azt eredményezi, hogy olyan szervetlen alapozó bevonatok alakulnak ki, amelyek maguk is erősen kötődnek a fém felületéhez, és amelyekhez – porozitásuk miatt – a festék-filmek erősen rögzülnek, mégpedig mechanikai adhézióval. A festék-filmnek magasabb a termikus expanziós koefficiense (tágulási együtthatója), mint a fémes alap-szubsztrátumnak. Amennyiben a bevonat nem eléggé elasztikus, akkor a bevonat és az alap között olyan nagy nyíró-erők léphetnek fel, hogy a bevonat ’lehámlik’. Azokra a kötőanyagokra, amelyek gazdagok olajban, azt a kifejezést alkalmazzuk, hogy ’hosszú’ kötőanyagok, és ezek elasztikusabb, azaz rugalmasabb bevonatokat adnak, mint azok, amelyek főleg olyan gyantákat tartalmaznak, melyek csak kismértékben olajosak, s amelyeket ezért úgy is nevezünk, hogy ’rövid’ kötőanyagok. 96 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek

PHARE HU-0008-02-01-0062 I.101 táblázat A szerves bevonatok felosztása a kötőanyag és a szerint. 1. FIZIKAI SZÁRÍTÁS (a) Az oldószer elpárologtatása Bevonat típusa Kötőanyag Oldószer Cellulóz lakk Cellulóz nitrát Észterek, ketonok, glikol-éterek Szeszlakk Sellak, lakkmézga, Etanol kopálgyanta, novolak Klórozott gumilakk Klórozott gumi Xilol, észterek Aszfalt-lakk Aszfalt Könnyűbenzin, terpentin Vinil-lakk PVCA Ketonok, észterek, triklór-etilén (b) A diszpergáló közeg elpárologtatása Bevonat típusa Kötőanyag Latex festék PVA, akril-gyanta, polisztirolbutadién PVC-bevonat PVC szárítási folyamat karaktere Hígítószer Alkoholok, aromás szénhidrogének, könnyűbenzin Könnyűbenzin Aromás szénhidrogének Diszpergáló közeg Víz Keton, xilol, könnyűbenzin (organoszol) (c) A megolvasztott polimer megszilárdulása Polietilén bevonat Polietilén Nylon bevonat Nylon PVC-bevonat PVC Folyósító (plasztiszol) Epoxi-bevonat

Epoxi-gyanta 2. KÉMIAI SZÁRÍTÁS (a) Oxidatív szárítás Bevonat típusa Kötőanyag Oldószer Hígítószer Olaj-festék Kence Terpentin, könnyűbenzin Alkid-festék, Lenmag-olaj Könnyűbenzin levegőn való szárítás alkid (b) Hidegen való kikeményedés (polimerizáció szobahőmérsékleten) Bevonat típusa Kötőanyag Oldószer Hígítószer Karbamid-lakk Karbamid-gyanta Aromás szénhidrogé nek, butanol Poliészter-lakk Glikol-maleinát, Sztirol glikol-fumarát, stb. Epoxi-lakk, Epoxi-gyanta Észterek amino-kikeményített Uretán-lakk Poliuretánok Aromás szénhidrogé nek, észterek (c) Beégetve kikeményített (polimerizáció magasabb hőmérsékleten) Bevonat típusa Kötőanyag Oldószer Hígítószer Alkid lakk, Alkid-karbamid Aromás szénhidrogének Könnyűbenzin beégetés Alkid-melamin Epoxi-lakk, Epoxi-gyanta + fenol Észterek beégetés vagy aminogyanta Akril lakk, Akril-gyanta Sztirol Butanol beégetés Korszerű fémipari

felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 97 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.101 ábra Acélfelületen alkalmazott festék-filmek keresztmetszeti szerkezete (200x-os nagyítás) (1) Homokfúvott acél, Sa 3 kikészítési fokozattal; (2) alapozó bevonat, mínium-uretán alkid festék; (3) fedőbevonat, vasoxid alkid-festékkel; (4) formázó-gyanta. S. Berg, AB Alfort & Cronholm engedélyével I.102 Polimer anyagok a szerves bevonatokban (a) Lánc-polimerek és térhálósított polimerek A legtöbb kötőanyag a festékekben, lakkokban és kencékben (mázakban) olyan polimer anyag, amely a szárítási folyamatban magas polimerizációs fokú polimerré alakul át. A mono-molekuláris nem-polimerizált indító anyag a monomer, ahol is a ’mer’ kifejezés jelenti a periodikusan ismétlődő, visszatérő egységet a polimerben, tehát azt mondhatjuk, hogy a polimer egy olyan makromolekula, amelyet az ún. merek alkotnak A polimerek, a szerkezetük szerint két

fő csoportra oszthatók: 1. Lánc-polimerek: olyan polimerek, amelyekben a merek láncokban vannak egymáshoz kötve, mely láncok lehetnek lineárisak, vagy elágazóak. 2. Hálós polimerek: olyan polimerek, amelyekben a merek egy három-dimenziós hálózatban vannak egymáshoz láncolva. Az egyes kötés szabad rotációjának köszönhetően a lánc-polimernek van bizonyos rugalmassága. A feszítőerők hatására az általában görbe alakú molekulák kiegyenesednek. A rugalmasság növekszik a lánc hosszával. Az olyan polimer, amely egyenes, nem-elágazó láncokból áll, rugalmasabb, mint az a lánc-polimer, amelyik elágazásokat tartalmaz (elágazásos polimer). A lánc-hossz növekedésével a polimer oldatának viszkozitása is növekszik. A viszkózus lakk ezért nem biztos, hogy vastag filmet fog eredményezni. Bizonyos termoplasztikus lánc-polimereknek, - mint például a PVC, a polietilén és a nylon – olyan hosszú láncaik vannak, hogy azok nem oldhatók a

szokásos lak-oldószerekben, és ezért ezek nem alkalmazhatók lakk-oldatokként. A lakk-filmekben, melyek az oldószer elpárologtatásával képződő lánc-polimerekből alakulnak ki (fizikai szárítás), a polimermolekulákat a gyenge inter-molekuláris kötőerők tartják egybe. Az ilyen film ezért oldható bizonyos szerves oldószerekben, mint például az eredeti lakk oldószere. A hálós, vagy a térhálós polimerek úgy alakulhatnak ki, hogy a lánc-molekulák egymáshoz csatlakoznak kovalens híd-kötésekkel. Minél sűrűbben fekszenek ezek a hidak a három-dimenziós hálózatban, annál keményebb, illetve kevésbé rugalmas lesz az anyag. Ezek a térhálós kapcsolatok Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 98 PHARE HU-0008-02-01-0062 nem törhetők fel oldószerekkel, vagy kismértékű kinetikus energia közlésével, azaz úgy, hogy növeljük a hőmérsékletet, ésszerű (méltányos) korlátokon belül. A

térhálós polimer ezért oldhatatlan, és megolvaszthatatlan. Az úgynevezett átalakítható bevonatok kikeményedése (megdermedése) a szokásos, illetve magasabb hőmérsékleten magában foglalja az oldható, termoplasztikus (hőre lágyuló) lánc-polimer átalakulását oldhatatlan, hőre keményedő, térhálós polimerré. (b) Hőre lágyuló, hőre keményedő műanyagok és gumik Gyakorlatilag a festékekben, lakkokban, mázakban lévő mindenféle szerves kötőanyag – a kencék kivételével – gyantaként tekinthető, vagy pedig – a száradás után – úgy beszélhetünk róluk, mint műanyagokról. A műanyagok úgy definiálhatók, mint olyan anyagok, amelyek jellemző komponensekként polimer-formájú szerves anyagokat tartalmaznak, illetve azokból állnak össze, vagy mondhatjuk azt, hogy ezek az anyagok feldolgozásuk bizonyos fázisában plasztikusan alakíthatók át olyan végtermékekké, amelyek rendszerint szilárdak. Az előállítási mód szerint

a műanyagok tovább oszthatók alcsoportokra, melyek képzése polimerizációval, polikondenzációval vagy poliaddícióval történik, vagy pedig olyan természetes anyagok módosításával, mint például a cellulóz és a gumi. A műanyagok, - tulajdonságaik szerint – osztályozhatók hőre keményedő műanyagokként, hőre lágyuló műanyagokként, és rugalmas keskenyárukként. Amint azt a nevük is mutatja, a hőre lágyuló (termoplasztikus) műanyagok lineáris-, vagy elágazó lánc-polimerekből állnak, mely polimerek nincsenek egymással térhálós kapcsolatban. A hőre keményedő műanyagok az első formázási műveletben térhálós polimerekké keményednek ki, egy jól kifejlett hálós szerkezetet mutatva. Ezek az anyagok nem válnak újfent plasztikussá, ha melegítjük őket. Nagyon erős melegítés során szétesnek, a bennük lévő kémiai kötések felbomlása miatt. A nagyon fontos és közönséges hőre keményedő műanyagok között jó példa

az alkidok csoportja, amely anyagok olyan poliészterek, melyek ismétlődő észteresítési reakciók során képződnek, mely reakciók a polihidroxil-gyökös alkoholok (általában glicerin) és a di- vagy polibázikus karboxilsavak (vagy azok anhidridjei) között játszódnak le. Modifikálóként zsírsavakat (pl lenmag-olaj) vagy zsírsav-glicerideket adagolhatunk. A rugalmas keskenyáruk (gumik) olyan anyagok, melyek az alkalmazásuk normális hőmér-sékletén rendszerint eléggé lágyak. Ezekben a rugalmas (elasztikus) anyagokban a lánc-szegmensek mozgásának lokális szabadsága megmarad, de az a fajta elmozdulás (áramlás), ami egész molekuláknak egymáson való elcsúszását jelenti, nem lehetséges. Mindez az elasztikusan elnyújtott térhálós-kapcsolatoknak gyenge hálózatos szerkezetével jár együtt. Ha növeljük a keresztkapcsolatok (térhálósodások) fokát, akkor kemény anyagokat kapunk, mint például az a kemény gumi (ebonit, vulkanit),

amelynél 30%-nyi ként adagoltunk a gumihoz. Ezért tehát a hőre keményedő műanyagok és a rugalmas áruk közötti határvonal nem éles. Az I.102 táblázat azt mutatja, hogy a termoplasztikus (azaz a hőre lágyuló) műanyagok és a rugalmas áruk (anyagok) gyakran ugyanolyan típusú molekuláknak a polimerizációs terméke, míg a hőre keményedő műanyagok gyakran polikondenzációs termékek, melyek különböző molekulákból képződnek, mégpedig vízmolekuláknak, vagy más egyéb kis molekuláknak a kivonásával. A poliaddícióra példa az, amikor glikolból és izocianátokból képződik a poliuretán, tehát a monomerek addíciójával, kis molekuláknak a kivonása, azaz kibocsátása nélkül. Mint ahogy a festékekben, lakkokban, vagy a mázakban a kötőanyagot, úgy a polimer anyagokat is alkalmazzuk a korrózió megakadályozására, még fémbevonatok formájában is, melyek úgy állnak elő, hogy a polimer-anyagból fóliákat, vagy lemezeket

ragasztunk a fémes szubsztrátumra (festendő felületre, avagy hordozóra). Bár a műanyagok rendszerint ellenállóbbak a vegyszerekkel szemben, mint a szerkezeti acélok, mégis ezek az anyagok szintén szenvedhetnek el támadásokat, különböző módokon. A műanyag és a körülvevő korrozív közeg karakterétől függően ez a támadás vagy hidrolízis formájában történhet meg (különösen az éter- vagy az észter csoportok hidrolíziséről van szó), vagy oxidáció formájában (különösen a kettős kötések esetében), vagy duzzadás formájában (például a gumi a szerves oldószerekben), vagy feszültség hatására bekövetkező repedésben (pl. etilén vagy akril-gyanták esetében). 99 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 A műanyagok azonban általában eléggé ellenállóak a nem-oxidáló savak, sók és alkáliák vizes oldataival szemben. A hőre keményedő műanyagok jó

ellenállással rendelkeznek a szerves oldószerekkel szemben, melyekre viszont a hőre lágyuló műanyagok duzzadással reagálnak. Azonban a Saran jó ellenállást mutat az olajjal szemben, és ezért alkalmazhatjuk alternatívaként az amino-keményített epoxi-bevonatok helyett, az olaj-tartályoknak a belső korrózió elleni védelmében. I.102táblázat Példák a hőre lágyuló, a hőre keményedő, és az elasztikus műanyagokra A mer kémiai képlete Alkalmazás közelítő Köznapi (bizonyos esetben legmagasabb hőmérKémiai név kereskedelmi név csak közelítő) séklete (oC) Hőre lágyuló Polivinilklorid Polivinilidénklorid Vinilidénklorid és akrilnitril kopolimerje Polivinilacetát Polisztirol Polivinil-butirál Polimetilmetakrilát HD polietilén (kemény) (nagysűrűségű PE) LD polietilén (lágy) (alacsony sűrűségű PE) Politetrafluor-etilén Polihexametilén adipinsav -diamid Polikaprolaktám Poliformaldehid (polioximetilén) Polipropilén

Polietilén-tereftalát Fenolformaldehid- gyanta (fenol-felesleg) PVC -Saran CH2CHCl CH2CCl2 -- PVA PS PVB Perspex, Lucit PE CH2CHOOCCH3 CH2CHC6H5 (CH2CHO)2CHC3H7 CH2CCH3OOCCH3 --70 45 90 CH2 110 PE CH2 90 Teflon 6, 6-nylon CF2 CO(CH2)4CONH (CH2)6NH NH(CH2)5CO CH2O 6-nylon (Perlon) Delrin PP Terilén Novolac 70 (kemény) 100 --- 250 125 130 120 CH2CHCH3 COC6H4COOCH2 CH2O C6H3OHCH2 130 180 --- Hőre keményedő Fenolformaldehid-gyanta (formaldehid-felesleg) Karbamid-formaldehid gyanta Ciánamid-formaldehid gyanta Alkid-gyanták (pl. poligliptál-linoleát) Bakelit, rezol Karbamid-gyanta C6H2OH(CH2)2 150 CH2NHCONH 80 Melamin-gyanta NCNCH2CH2OR 100 Alkid (CH2O)2CHRC6H4(CO)2 (R= zsírsav-lánc) 175 100 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 I.102táblázat (folytatás) Példák a hőre lágyuló, a hőre keményedő, és az elasztikus műanyagokra A mer kémiai képlete Alkalmazás közelítő

Köznapi ill. (bizonyos esetben legmagasabb hőmérKémiai név kereskedelmi név csak közelítő) séklete (oC) Epoxigyanta Araldit, Epicote Poliuretán Uretán (poli(karbamid-savészterek)) gyanta Polisziloxán Szilikon (C6H4O)2C(CH3)2 . CH2CHOHCH2 R(NHCOO)2R1 SiO(CH3)2 80 90 350 Elasztikus műanyagok Poliizoprén Polibutadién Polisztirol-butadién Természetes gumi Buna Buna S Poliklór-butadién Klór-szulfonált polietilén (szulfoklórozott polietilén) Neoprén Hypalon CH2CH=CCH3CH2 CH2CH=CHCH2 CH2CHC6H5 . CH2CH=CHCH2 CH2CCl=CHCH2 (CHCl)12 . (CH2)72CHSO2Cl (c) Organoszolok és plasztiszolok Sok polimerizátum oldhatatlan szerves oldószerekben (mint például a polivinilklorid), és ezért nem is alkalmazhatók festékként vagy lakként. Ezt a korlátot már kiküszöbölték a magas polimerizációs fokú anyagoknak a felületi bevonatok céljára történő felhasználásakor, mégpedig a polimer diszperziójának alkalmazásával. A diszperziós fázis bizonyos

esetekben akár 40-50%-ra is felmehet, anélkül, hogy túlontúl növelnénk ezzel a diszperzió viszkozitását. Az ilyen diszperzióknak három típusát alkalmazzuk felületek bevonására: 1. Latex festékek, melyekben a polimerizátum (legyen az PVA, akrilgyanta vagy polisztirolbutadién) vízben van diszpergálva (OW-emulzió) Ez a típus már széles alkalmazást nyert, ámbár a fémek területén kevésbé gyakran alkalmazzák. 2. Organoszolok, amelyekben a polimerizátum illékony szerves folyadékok megfelelő elegyében van diszpergálva. Ennek az elegynek mind poláris, mind pedig nem-poláris komponenseket kell tartalmaznia. A jó konzisztencia és a fluiditás (folyékonyság) azt követeli meg, hogy a polimerizátum diszpergált részecskéi kis átmérőjűek legyenek – ami kb. 0,1 µm Ezért fontos az, hogy ezt a paramétert kontrollálni tudjuk Ez azzal jár együtt, hogy a poláris és a nem-poláris folyadékoknak gondosan meghatározott arányait alkalmazzuk.

Az organoszolok az illékony folyadék elpárolgása után nem adnak koherens filmet, hanem ehelyett diszkrét részecskék rétegét nyújtják. Sűrű és erős film kialakítása céljából szükséges az, hogy ezt a réteget a szinterelés (zsugorodás) elérése végett néhány percen át 150-180 oC-on melegítsük. 3. Plasztiszolok, amelyekben a polimerizátum egy plasztifikátorban van diszpergálva Ezek az elegyek nem tartalmaznak illékony alkotórészeket. A plasztiszolok előállításának nehézsége a legalkalmasabb plasztifikátor kiválasztása az aktuális kötőanyag számára. A plasztifikátornak magában is elegendően alacsony viszkozitással kell rendelkeznie, és nem lehet ennek a kötőanyagra vonatkozóan semmiféle oldó vagy duzzasztó hatása sem. A plasztifikátor reaktív kell legyen, azaz polimerizálhatónak kell lennie. A plasztiszolokat úgy alkalmazzuk, hogy a tárgyat bemerítéssel vonjuk be, vagy pedig egy simítókést (tapaszkenőt,

spatulyát) használunk. Még ebben az esetben is szükség van arra, hogy a réteget olymértékben melegítsük, hogy a diszkrét részecskék egyesülni (egybeolvadni) tudjanak úgy, hogy egy folyamatos filmet képezzenek. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 101 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.103 Védő szerves bevonatok inhibitor hatással (a) Korrózió elleni alapozó bevonat (alapozóréteg) Az inhibitor-hatással rendelkező védő szerves bevonatokra példák lehetnek a szokásos olajfestékek, amelyek olyan kencéket tartalmaznak, mint például a lenmagolaj. Az ismert, hogy a lenmag-olaj oxidációs termékei – például a fahéj és a pelargonsav – ugyanolyan módon fejtik ki az inhibitorhatásukat, mint ahogy az a benzoesav esetében van. De mindenek felett ebben a csoportban találunk olyan korrózióvédő bevonatokat, melyek tartalmaznak olyan pigmenteket, melyek passzivátorként vagy anódos inhibitorként hatnak. A

pigmentnek rendelkeznie kell megfelelő oldhatósággal – kb. 0,1 -1 g/l –, mely lehetővé teszi azt, hogy ilyen módon viselkedjen. A bevonatba behatoló víz az inhibitorokból telített oldatot képez, amely aztán passziválja a fémet, és ilyen módon a bevonatban lévő hibákra bizonyos távhatást fejt ki. Ilyen inhibitor-pigmentek a következők: mínium, kalcium-plumbát (kalcium ólomsavas sója), ólom-ciánamid, cink-kromát, kalcium- és cink-molibdátok. Néha előfordul az, hogy az inhibíciós pigmentek bázikus pigmentekből és lenmag-olajból képzett szappanokból állnak össze. A víz elveszti korrozív tulajdonságait miután olyan festékekkel került kontaktusba, melyek bázikus pigmentek és lenmagolaj elegyítésével készültek. Az ólomfehér (bázisos ólom-karbonát vagy szulfát), a lithargyrum (ólom-II-oxid) és a cinkoxid sorolhatók példaként az ilyen pigmentekhez. A lenmagolaj hiányában ezek a pigmentek nem kölcsönöznek inhibíciós

hatást a víznek; ez az inhibíciós hatás ezért olyan termékeknek (fém-szappanoknak) tulajdonítható, melyek a lenmagolaj és a pigmentek közötti reakcióban képződnek. A legrégebbi – és az acélok esetében – még mindig a legszélesebb körben használt pigment a korrózióvédő bevonatok között a mínium (Pb3O4), amely szerkezetileg a Pb(II) és a Pb(IV) kettős oxidja. A legtöbb mínium pigment ezen kívül még tartalmaz kb 6%-nyi szabad PbO-t (ólom(II)oxidot). A korrózióvédő hatás valószínűleg részben a Pb(IV) inhibíciós tulajdonságának tulajdonítható, másik részben pedig az ólom-oxidokból és a lenmagolaj lebomlási termékeiből (savakból) keletkező ólom-szappanoknak tudható be, mely olaj normálisan a mínium-festékek kötőanyagát képezi. Ezek az ólom-szappanok ridegek, nyújthatók, erősen tapadók és víztaszítók is A lenmagolaj-alapú mínium festékek ezért még az olyan acél-felületeken is jó eredményeket

szolgáltatnak, melyek nem teljesen mentesek a rozsdától, például említhetők az olyan felületek, melyeket csak kefével tisztítottak le, s nem homokfúvással kezeltek. A rozsdában jelenlévő szulfát vagy klorid ionok például PbSO4 és PbCl2 alakban lehetnek lekötve. Az ólom-mérgezés kockázata, veszélye miatt a mínium festéket nem lehet felszórni anélkül, hogy nagyon kiterjedt elővigyázatossági intézkedéseket alkalmaznánk. A mínium-festék nyilvánvalóan nem alkalmas olyan kevésbé nemes fémek festésére, mint például a Zn, az Al és a Mg, részben azért, mert az ólom-oxidok fém-ólommá redukálhatók, részben pedig azért, mert a lenmag-olaj elszappanosítható bázis jelenlétében, illetve bázikus fémfelületen. A mínium-lenolaj festékek alkáliákra való érzékenysége azt is okozza, hogy ezek a festékek nem alkalmazhatók a katódos korrózióvédelemben, például a hajók festésénél. Gitt (kitt) formájában a míniumot gyakran

alkalmazzák csatlakozások tömítésénél, a hajszálrepedéses korrózió elkerülése érdekében. A korábban már említett anódos korrózióvédő inhibitorokat, a kromátokat, a korrózióvédő alapozó bevonatokban pigmentekként használják. A kromát-ionnak semleges és alkalikus oldatokban van inhibíciós hatása, illetve inhibíciós tulajdonságait itt tudja hasznosítani. Ez a hatás olyan reakcióként írható le, melyben a vas hidratált oxiddá oxidálódik, míg a kromát-ion hidratált krómoxiddá redukálódik. Ez a reakció arra vezet, hogy passzivált film alakul ki a fém felületén Savas közegben fellép az a kockázat, hogy a hidratált oxidok nem válnak ki. Ennek megfelelően, azt figyelték meg, hogy a kromát-alapú alapozó bevonatok nem hatásosak olyan ipari környezetekben, ahol a savas jellegű termékek nagy koncentrációban fordulnak elő. Míg az alkáli-kromátoknak olyan nagy az oldhatóságuk, hogy hamar kilúgozódnak a

festék-filmből, addig az ólom-kromát, amely nagyon fontos, mint színező pigment (krómsárga), nagyon kicsi az oldhatósága ahhoz (kb. 10-4 g/l), hogy elegendő mértékű inhibíciós hatást fejtsen ki Megfelelő oldhatóságot találunk bizonyos cink-kromátok esetében, mint például a bázikus cink-kromát (K2CrO4,3ZnCrO4;Zn(OH)2;.2H2O), melynek oldhatósága 1,1 g/l CrO3, és a cink-tetrahidroxid- Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 102 PHARE HU-0008-02-01-0062 kromát (ZnCrO4, 4Zn(OH)2), melynek oldhatósága 0,02 g/l CrO3, ennélfogva ezek használhatók bizonyos korrózióvédő alapozó bevonatokban. Ezek az alapozó bevonatok rendszerint szintetikus gyantákat tartalmaznak kötőanyagként, példaként említhetjük az alkid-gyantákat. A cink-kromátot pigmentként tartalmazó alkid-festékek sokkal rövidebb száradási idővel rendelkeznek, mint a mínium-festékek, és ezek a filmek keményebbek. Azonban

hatékonyságuk nagyobb mértékben függ a festendő felületek előkészítésének, előkezelésének milyenségétől, mint a mínium-festékeké. Néhány más kötőanyagot is kipróbáltak már jó eredménnyel, például fenol-gyantákat. A míniumfestékekkel ellentétben a cink-kromátos festékek jobban alkalmazhatók a cinkhez és a könnyűfémekhez, valamint ezen fémek esetében alkalmazott gittekhez és fugázó- / kötőanyagokhoz is. A polivinil-butirál és a foszforsav mellett a cink-tetrahidroxid-kromát szintén alkotórészként szerepel az úgynevezett marató vagy mosó-alapozó bevonatokban, melyek tulajdonképpen bizonyos kompromisszumot jelentenek a korrózióvédő alapozó bevonatok és a foszfátozó oldatok között, és amelyek acélon és könnyűfémeken is jól alkalmazhatók. Az úgynevezett mosó-alapozó bevonatok a különféle alkotórészeikből két különböző módon állíthatók elő. Vagy minden komponenst összeelegyítünk a

kezdetektől, vagy pedig két-kannás festékként is előállíthatók, mely komponenseket közvetlenül a használat előtt kell elegyítenünk. A I.103 táblázat tipikus példákat mutat be a két-csomagos típusú mosó-alapozó bevonatokra I.103 táblázat Tipikus példák a két-kannás mosó-alapozó bevonatokra A oldat B oldat 7,2 polinivilbutirál 3,6 foszforsav (85%) 6,9 cink-tetrahidroxid-kromát 3,2 víz 1,1 talkum 13,2 izopropanol 48,7 izopropanol 16,1 butanol 80,0 20,0 Az adatok súlyrészeket jelölnek. A két-kannás típusú termékeknek megvan az az előnyük, hogy a fémes felületen egy reaktív elegyet tudunk létrehozni. A fémmel való reakció után egy olyan filmet kapunk, amely erősen tapad, és amely majdhogynem semleges film. Viszont lényeges hátrány az, hogy az elegy eléggé gyorsan sűrűsödik be, ami azt okozza, hogy a mártásos (merítéses) felvitel szinte ki van zárva. Az alapozót rövid időn belül fel kell használni, például 8

órán belül, miután az összekeverés megtörtént. Másrészt viszont, az egykannás típus akár hónapokig is eltartható. Az ilyen típusú mosó-alapozó bevonatokban a króm(III)foszfát helyettesíti a cink-kromátot. Ez persze gyengébb tapadást ad, és silányabb film-tulajdonságokat nyújt. A marató alapozó festékeknek egy másik típusa az, amikor a cink-tetrahidroxid-kromáton kívül a vasoxid a pigment-anyag. Ez jelentős mértékben növeli a festék ellenálló-képességét a dörzsöléses igénybevétel ellenében. Ezt a primert (alapozót) úgynevezett shop-primer-ként (műhelyben felhordott alapozó, vagy ’gyári alapozó’) alkalmazzuk, vagy más néven előgyártási alapozóként (primerként), a gyártási iparágakban, mely ideiglenes védelmet nyújt a félkész termékek korróziója ellenében, mely termékeket aztán ezen védelmet követően festeni, vagy lakkozni kell. Mielőtt ezt megtennénk, a felületet újra meg kell tisztítani

(zsírtalanítani kell). Mielőtt a fedőréteget vinnénk fel, azelőtt ezt az úgynevezett ’gyári alapozót’ egy szokványos korrózióvédő bevonattal kell ellátnunk, ami például lehet cink-kromát is. Az egyéb, nem-maratással felvitt alapozók, mint például a cink vagy az alumínium por-festékek, szintén alkalmazhatók ’gyári alapozóként’. Az ilyen ’gyári alapozók’ egyik legfontosabb követelménye az, hogy ezeknek lehetővé kell tenniük a hegesztést. (b) Olajok, zsírok és viaszok, inhibitor adalékokkal Az olajokat, zsírokat és viaszokat – megfelelő korrózióvédő inhibitorokkal adalékolva – arra alkalmazzuk, hogy a tárolás és a szállítás folyamán megvédjük a fémes felületeket a korrózió ellen. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 103 PHARE HU-0008-02-01-0062 Ezeket az anyagokat gyakran úgy említik, mint ideiglenes rozsdagátlók, rozsdavédők. Az ilyen típusú

rozsdavédőket használjuk a személyautók ideiglenes rozsda-gátlásának kialakításában. Az ilyen ideiglenes rozsdagátló kezeléseknél alkalmazott szerek a következő csoportosítás szerint oszthatók fel: a/ rozsdagátló folyadékok, melyek elpárolgó oldószert tartalmaznak, b/-c/ rozsdagátló zsírok és olajok, melyek tulajdonságai nyilvánvalóak a megnevezés alapján is, d/ tűzi bevonatot kialakító szerek, melyek alapját a viaszok és az aszfalt képezik, és végül: e/ rozsdagátló emulziók, melyek vagy vizet tartalmaznak, vagy pedig az alkalmazásuk előtt vízzel hígíthatók. Az ideiglenes rozsdagátló szereket gyakran olyan esetekben alkalmazzuk, amikor a kenésnek és az ideiglenes rozsdavédelemnek egyfajta kombinációjára van szükségünk. Az ilyen típusú szerek egyik fontos jellemzője az, hogy eltávolíthatók szerves oldószerekkel. Az ilyen típusú elegyekből nagyon sokféle termék található a piacon, különféle márkanevek

alatt. A személyautók ideiglenes és időszakos rozsdagátló kezeléseiben a rozsdagátló szert levegő nélküli nagynyomású szórópisztoly segítségével permetezzük az autó testében lévő belső üregekbe és lyukakba, speciálisan kifúrt lyukakon keresztül. A lyukak közül néhányat később bedugaszolnak, míg mások kinyitva maradnak, hogy a szellőztetés és a vízmentesítés, vízleürítés biztosítva legyen, a nedvesség felgyülemlésének megakadályozására, mely nedvesség eredhet esetleg az esőből, a mosásból, vagy a hőmérséklet változásaiból. Az autó alvázán és a kerékházakon hasonló kezelést végeznek rozsdagátló-szer megfelelő tömítő-(szigetelő) vegyület alkalmazásával. Ezt a kezelést évente egyszer meg kell ismételni. I.104 Fedőbevonatok A rozsdagátló festék-rendszer rendszerint áll egy primerből (azaz alapozóból), melynek speciális korrózióvédő tulajdonságai vannak, és egy fedőrétegből. A

fedőrétegnek az egyik feladata az, hogy megvédje az alapozó festéket (például a mínium-alapozókat), melyek érzékenyek az atmoszféra körülményeire, hatásaira. Az ideális bevonat-rendszernek abszolút áthatolhatatlannak kell lennie, tökéletes tapadással és kohézióval kell rendelkeznie. A fedőréteg feladata az is, hogy csökkentse a vízpára, az oxigén, és más korrozív ágensek áthaladásának sebességét a primer (alapozó) bevonatba. Azonban az oxigén és a nedvesség is relatíve gyorsan hatolnak be a festék-filmekbe A pigmentáció, különösen a pehelyszerű részecskékkel történő (vasoxid, alumínium, vagy rozsdamentes acél), növeli a korrozív gázok diffúziós úthosszát, és ezáltal csökkenti ezek áthaladási sebességét a filmen keresztül. A szerves bevonatok, melyek gyakran tekinthetők úgy, mint féligáteresztő membránok, nem annyira áthatolhatatlanok a víz és az oxigén számára, hogy tudnák kontrollálni a

korróziót, ezeknek az anyagoknak a fém felületére történő elérésének megakadályozásával. Ezeknek a bevonatoknak a záró (gátló) hatása ehelyett abban nyilvánul meg, hogy meg tudják akadályozni azt, hogy a korrozív sók és a szilárd részecskék elérjék a fém felületét. Ilyen módon egy komoly elektrolit-ellenállás alakul ki, amely ellenirányban hat az ionos migrációval, és ennél fogva megakadályozza a korróziós áramlások előrehaladását. Még a nem-pigmentált lakkoknak és kencéknek (mázaknak) is komoly mértékű védőhatása van. A vasoxid-festék, melynek a pigmentje nem fejt ki semmiféle inhibíciós hatást, jó védelmet nyújt a korrózió ellenében, mindaddig, amíg a festék-film folyamatos és nem károsodott. Azonban ha a festék-film bizonyos helyeken tönkremegy, akkor a korrozív ágens gyorsan el fogja érni a fém felületét, és a korrózió elkezdődik. Az I.104 táblázat bemutatja három fedőrétegnek a fő

komponenseit, melyek a hosszú időtartamú üzemi próbák során jó eredményeket mutattak az acél rozsdagátló bevonatának kialakításában, atmoszférikus környezetben. A fedőbevonatnak az a képessége, hogy ellenálljon az atmoszférából származó káros, minőségromboló hatásnak, elsősorban a kötőanyag funkciója. Ebben a tekintetben az alkidok jobbak, mint a kencék. A különleges feszültég hatásának kitett bevonatok esetében (például víz alatt vagy vegyi üzemekben), rendelkezésre állnak olyan kötőanyagok, amelyeknek különösen nagy az ellenállásuk a vízzel és a vegyszerekkel szemben, például a klórozott gumi, a vinil-gyanták, az akril-gyanták, az epoxigyanták, az uretánok, és így tovább. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 104 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.104 táblázat Három fedőbevonat fő komponensei, mely bevonatok alkalmasak arra, hogy rozsda ellen meg tudjuk védeni az acél

felületét az atmoszférikus környezetben. Festék Pigment Kötőanyag Csillámos vasoxid festék Csillámos vasoxid + Al-por Lenmagolaj Bázisos ólom-karbonát festék (Ólomfehér, hidrocerusszit) Ólomfehér (+ Al-por) Lenmagolaj Vasoxid alkid-festék Vörös vasoxid Hosszú alkid A fémeknek korrózió elleni festékekkel való felületi kezelésében nagy jelentőségű az, hogy megfelelő teljes bevonat-vastagságot érjünk el. Világos kapcsolat létezik a bevonat vastagsága és az élettartam között (bizonyos tesztek szerint ez a kapcsolat egy direkt, azaz közvetlen arányosság). Azonban az egyes bevonatokat nem szabad túl vastagnak készíteni, tekintettel a teljes száradás fontosságára, és a festékréteg bőrösödésére. Az olajfestékek esetében az egyes rétegeknek nem szabad vastagabbnak lenniük 40 µm-nél, és az is fontos, hogy az egyes rétegek teljesen szárazak legyenek a következő réteg felvitele előtt. Mivel a környezeti klíma

gyakorolja a legnagyobb hatást a rozsda támadásának erősségére, ezért a teljes bevonat-vastagságot és ennek megfelelően a bevonatok számát az atmoszférikus hatások (azaz a klíma) figyelembe vételével kell meghatározni. A tengervíz, illetve az ipari környezet hatása alatt az a gazdaságos, ha két alapozó bevonatot viszünk fel, és szintén két fedőréteget. Másrészről viszont, az egyéb környezeti körülmények között rendszerint elegendő az, ha csak egy réteg alapozót, és szintén egy réteg fedő festéket alkalmazunk. I.105 A szerves bevonatok alkalmazásának módszerei A szerves bevonatok felvitelének legszélesebb körben alkalmazott módszerei a következők: ecsettel, szórással, festőhengerrel, mártással (merítéssel), és két típusú elektrolitikus bevonással (elektroforetikus festéssel/lakkozással): a festéknek elektroforetikus úton való leválasztásával, illetve elektrosztatikus szórással. Az ecsettel való felvitel a

legrégebbi és a leginkább ismert módszer. Amennyiben a festéknek kismértékű a folyékonysága, akkor az ecsettel való felvitel nagy változatosságot eredményezhet a festék-réteg vastagságában (ecsetvonások felismerhetősége); azonban ez a hatás kiegyenlíthető több réteg felvitelével. Amennyiben a festendő felület nem egészen tiszta, az ecsetelés a legjobb módszer. A fémfelületen lévő rozsda és por ekkor a festékben diszpergált állapotba kerül, és nem marad a festék-film alatt és nem okoz rozsdásodást a réteg alatt. A szórást a festék felvitelében rendszerint komprimált levegővel végzik. Ez helyes kivitelezéssel nagyon egyenletes film-réteget biztosít. Ha a festéket felmelegítik, akkor higító adagolása nélkül is felszórható a festék. A filmnek ilyen forrószórással való felvitele kb 50%-kal vastagabb filmet eredményez, mint a szokásos hőmérsékleten való szórás. A festékszórásnak egy új módszere az

úgynevezett sűrített levegő nélküli festékszórás. A festék ekkor a szórópisztolyból a festendő tárgy felé igen nagy nyomással áramlik ki, de ekkor nincs jelen komprimált levegő. Ebben az esetben a fémfelület egyenetlenségeibe is nagymértékben behatol a festék, így a sűrített levegő nélküli festékszórás jól helyettesítheti a festék ecsettel való felvitelét. Míg a hagyományos – komprimált levegővel járó – festékszórás (I.102 ábra) esetén mindig van egyfajta, tekintélyes mértékű festékcsepp-visszalökődés a festendő tárgy felületéről, ezzel szemben a sűrített levegő nélküli festékszórásban ez a hatás majdnem teljesen kiküszöbölődik (I.103 ábra) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 105 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.102 ábra Hagyományos festékszórás (belső felületen) mely demonstrálja a nagymértékű festékcsepp visszaverődést. (AB Brdr Michaelsen, Malmö

hozzájárulásával) I.103 ábra Sűrített levegő nélküli festékszórás (belső felületen), mely demonstrálja azt, hogy festék-csepp visszaverődés csak kismértékben megy végbe. (AB Brdr Michaelsen, Malmö hozzájárulásával.) A szórásos festésnek egy speciális módja az úgynevezett elektrosztatikus szórás, amelynek során a szóróanyag nagyon nagy negatív elektromos feszültségen van (-50 000 V) a földelt festendő tárgyhoz képest. A festéket - rendszerint mechanikai eszközökkel - finoman diszpergálják a szóróanyagban. Az elektronok által negatívan feltöltött kis festék-cseppecskék vándorolnak az elektromos mezőben és végül lerakódnak a festendő tárgyon. A festék egyenletesen tovaterjed még a kicsiny festendő részek hátuljára is, de nem hatol be a hajszálrepedésekbe, és a belső felületekbe, a Faraday-kalitka (elektrosztatikus ernyő) effektus következtében, éppúgy, mint az elektroforetikus festés/lakkozás esetében

(lásd alább). Ezt a módszert ott is alkalmazzák, ahol port kell szórnunk (PVC, epoxi, stb.), mely aztán szinterelés (azaz zsugorodás) révén folyamatos réteget alakít ki Az Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 106 PHARE HU-0008-02-01-0062 elektrosztatikus szórás ugyanazon az elven alapul, mint a jólismert elektrosztatikus kürtőgáz (füstgáz)-tisztítás. A festőhengerrel való festés gyors módszer arra, hogy nagy, viszonylag sík felületeket vonjunk be, még akár dróthálós kerítéseket is. Mivel bizonyos fokú nehézséget jelent, hogy teljes mértékben nedvesíteni tudjuk a felületet, azért az alapozó festésre az ecsettel való festék-felvitel előnyösebb, még akkor is, ha a további festék-rétegeket hengeres módszerrel visszük fel. A merítéses festék-felvitel esetén egyszerűen bemártjuk a festendő tárgyat a festékbe, és hagyjuk a fölös mennyiségű festéket lecsepegni. Speciális

festékek vannak a piacon, melyek az ilyen alkalmazásokra a legjobbak, és egészen egyenletes rétegeket adnak. Ez a festési módszer a legjobban alkalmazható a kicsiny festendő tárgyak esetében, melyeket mind belülről, mind pedig kívülről be kell festenünk. Nagyon nagy tisztaságot kell tartanunk annak érdekében, hogy ne szennyezzük el a festéket a merítő-tartályban. Az elektroforetikus festés/lakkozás úgy tekinthető, mint a merítéses festésnek egy speciális módja. A festendő tárgyat rövid időre anódként bemártjuk a vizes elektrolit-oldatba, amelyben a festék emulgeált állapotban van negatívan töltött kolloidális cseppek formájában, mely cseppek vándorolnak az elektromos mezőben, és lerakódnak a festendő tárgyra. Ez a módszer egészen kiváló és egyenletesen sűrű festék-réteget eredményez, mind az éleken, mind a sarkokon, mind pedig a belső felületeken, mivel a bevonatnak nagy az elektromos ellenállása, ami azt okozza,

hogy a festékszemcsék a még nem befestett felületek felé áramlanak. A nagy ipari méretekben alkalmazott egyéb festék-felviteli módszerek a következők lehetnek, például az olyan félkész-termékek bevonatának kialakításában, mint az acél-lemezek: tekercs (azaz szalagszerű)-bevonatok képzése, melyet tulajdonképpen egyfajta görgőjáratban végeznek, aztán a függönyszerű bevonat-felvitel, amikor is a tárgyat egy festék-függönyön keresztül visszük, mely függönyt szóró-fúvókák alakítanak ki, és végül az úgynevezett áramlásos bevonatképzés (azaz a locsolófestés), amikor hasonlóan megy végbe a festék felvitele, mint az előbbi esetben, csak itt a függönyt speciális alagútban alakítják ki. A termoplasztikus, azaz a hőre lágyuló oldhatatlan anyagokat, mint amilyen például a PVC, a polietilén és a nylon, alkalmazzák a porszórás módszerében (I.104 és I105 ábrák) a porba való merítéses bevonatképző eljárásban,

vagy a lángfelszórás technikájában, ahol a módszer során az eredményként kapott por-réteget megolvasztjuk vagy szintereljük [2]. I.104 ábra A polimer-bevonatok porszórásának automatikus berendezése; vázlatos elrendezés 1/ anyag; 2/ szórópisztoly; 3/ nagyfeszültségű rúd; 4/ bevonandó tárgy; 5/ földelt konvejor; 6/ nagyfeszültségű kábel; 7/ por-visszanyerő henger; 8/ por-visszanyerés; 9/ ventilátor; 10/ levegő-visszavezetés. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 107 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.105 ábra Rács (rostély)-szerű tárgy kézi porszórása A képet a Universal Electronics AB, Svédország, bocsátotta rendelkezésre. I.106 A rozsdásodás mértéke és a festékkel való védelem hatékonysága Annak a felbecsülésére, hogy valamely festék milyen mértékben képes meggátolni a rozsdásodás megjelenését és terjedését egy festett acél-felületen, tíz képből álló sorozatot

alkalmazunk, melyekkel egyrészt definiáljuk a rozsdásodás fokát, a következő skála szerint: Re 0 (gyakorlatilag nincs rozsda) – Re 9 (a teljes felület rozsdával van bevonva); másrészt ezekkel a képekkel definiáljuk a festékkel való védelem hatékonyságának mértékét, amit korábban úgy neveztünk, hogy ’festék-érték’, ami 1-től 10-ig terjedő skálán jelenik meg (1: a teljes felületet rozsda borítja; 10: nincs rozsdásodás). Ezeket a fényképeket a következő svéd szabványban mutatják be: SIS 185111: „A korrózióvédő festékek rozsdásodás-fokozatai európai skálában megadva”, Stockholm, 1964. A szabvány szerint a teszt-panelek olaj-bázisú, levegőn száradó rozsdavédő festékkel voltak lefestve. A becsült értékek szükségszerűen szubjektívek (lásd: I106 ábra) I.106 ábra A festékkel való korrózióvédelem hatékonyságának becslése két megfigyelő által: A (x) és B (o). I.107 Újrafestés Ugyanúgy, ahogy az

első festék-réteg felvitele esetében, a rákövetkező, további rétegek felvitelének eredményessége nagymértékben függ attól a gondosságtól, ahogy az előkészítő műveleteket végrehajtottuk. A régi festék-réteget mechanikus úton eltávolíthatjuk, ugyanazokkal az eszközökkel, amelyeket alkalmaztunk a mechanikai rozsdátlanítás esetében. Az is lehetséges, hogy a régi festéket leégetjük, mégpedig gázégőkkel, vagy forrasztólámpával, vagy elektromos leégető eszközökkel. A festék-filmet addig melegítjük, amíg az elkezd forrni, és a meglágyított festék már eltávolítható például egy kitt-spatulával. A fém felületét aztán lekaparjuk és lekeféljük a szokásos módon. A lenmagolajon, alkidokon és más észtereken alapuló festékeket elszappanosíthatjuk maró Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 108 PHARE HU-0008-02-01-0062 hatású vegyszerrel/anyaggal, vagy ammóniával való

kezeléssel, ha acélról van szó. A régi festékeket speciális emulgeáló szerekkel is eltávolíthatjuk, különösen metilén-kloriddal (CH2Cl2). A beégetett zománcokat nehéz eltávolítani, de ezek néha meglágyíthatók krezolokkal vagy klórozott krezolokkal. I.107 ábra Acél-híd Stockholmban, festve1935-ben, mielőtt újrafestették (lásd a szövegben írottakat). LWallin, Acélszerkezetek Svédországi Intézete által rendelkezésre bocsátva. Egy első osztályú rozsdagátló festék legalább 20 éven át kell, hogy kitartson, még városi és tengeri körülmények közepette is. Az, hogy ez megvalósítható, látható az egyik Stockholm-i híd példáján (Vasterbron), melyet 1935-ben építettek. Ennek a hídnak az eredeti korrózióvédő festéke még igen jó állapotban volt 35 év elteltével is (lásd I.107 ábra) Ezt a hidat csak bizonyos részein festették újra, és főleg csak esztétikai okokból. Ezen a hídon a festék-rendszer két

lenolaj-míniumbevonatból áll, és két csillámos vasoxid fedő festékrétegből (lásd I104 alfejezet) A festés előtti kezelés mosásból, levakarásból és drótkefézésből állt, St 2 jellel rendelkező előkészítési osztályig (fokozatig). A homokszórásos felületkezelést (tisztítást) itt nem alkalmazták A festést nagyon nagy gondossággal és ellenőrzéssel végezték el. IRODALOM 1.WRANGLÉN, G: Organic coatings, Ch 154 in An introduction to Corrosion and Protection of Metals, Chapman and Hall, London New York, 1985, pp. 201-219 2.Miből áll és hogyan készül a napjainkban egyre nagyobb teret hódító porlakk?, HORVÁTH Gy, MetalForum, II. évf 32 szám, 2003 október 6, p6 3.SZOBOR A, VARGÁNÉ FRIDEL I, VÉRTES K: Fémfelületek korrózióvédelme szerves bevonatokkal, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 109 I.11 NÉHÁNY GONDOLAT A

HULLADÉKGAZDÁLKODÁSRÓL Századunk közepéig világviszonylatban sem az üzemi, sem a népgazdasági irányítás nem sokat törődött a hulladékok és melléktermékek hasznosításával. Az 50-es évektől egyre gyorsabban növekvő termelés nemcsak a társadalom fogyasztói szemléletét alakította ki, hanem elárasztotta hulladékkal a környezetet. Egyre nagyobb területeket foglaltak el a hulladéklerakók (depóniák), amelyek egy részét úgy igyekeztek eltüntetni, ill. kevésbé feltűnővé tenni, hogy gödröket, árkokat, mélyedéseket töltöttek fel a hulladékkal, közben fel sem becsülhető környezeti károkat okoztak talajnak, víznek és levegőnek [1]. A 70-es évektől tapasztalható a fejlett ipari országokban az ökológiai szemléletváltás. Megalakultak a környezetügyi vagy környezetvédelmi minisztériumok, amelyek hatásköre a következőkre terjedt ki [2]: - szabályzás: törvények, rendeletek, műszaki előírások kibocsátása; jogok,

felelősségek és kötelezettségek megállapítása ; - ismeretek felhalmozása; feldolgozási technológiák kutatása, hulladékok vizsgálata, anyag- és hulladékáramok elemzése; - hulladékokkal kapcsolatos hatósági és állampolgári magatartás kialakítása és rendezése; hulladékhasznosítás; - a hulladékeltávolítás infrastruktúrájának létrehozása, hálózatok szervezése,szükséges eszközök és felszerelés karbantartása; - anyagok kinyerése és regenerálása a hulladékból. A hulladékgondok azonban egyre nőttek, megoldásuk a fejlett országokban sem ment márólholnapra. Például az NSZK-ban 1986-ban 86,1 Mt közületi hulladékot kellett kezelni Ennek a mennyiségnek hozzávetőleges megoszlása, 54,1% építési, útépítési hulladék és kiemelt talaj, 34,4 % háztartási szemét, 3,8% iszap, 4,7% szilárd ipari hulladék, 1,9% salak, hamu, egyéb hulladék. (A termelő vállalatok hulladéka 193,6 Mt volt) Az újrahasznosítás aránya

hulladéktípusonként változó, de általában csekély. A háztartási szemét 74%-a lerakóhelyre (depóniára) került, 24%-át elégették és 2%-át komposztálták. A lerakóhelyek egyre telítettebbek, új lerakóhelyek nyitása egyre nehezebb. Még nagyobb gond a veszélyes hulladékok kezelése, amelyből 1984-ben az NSZK-ban 4,9 Mt keletkezett, amiből 44% kéntartalmú hulladék, 36% égési maradék, galvanizálási hulladék, szennyezett talaj, 10% festék, lakk, oldószer, 10% olajtartalmú emulzió. A különleges hulladék 38%-át lerakóhelyen tárolták, 28%-át a tengerbe öntötték, 26%-át valamilyen fizikai/kémiai kezelésnek vetettek alá, 8%-át elégették. Nagy hiány volt megfelelő égetőművekből és egyéb kezelőállomásokból, emiatt a különleges hulladék egy részét külföldre szállították ártalmatlanítás végett. Ez azonban hosszú távon felelősségteljes hulladékgazdálkodással összeegyeztethetetlen [3]. A 80-as években a

lakosság környezettudata megerősödött, érzékennyé vált a hulladékproblémára is. A zöldek hangja megerősödött néhány ország parlamentjébe is bekerültek. A hulladékgondok csökkentésében a lakosság közreműködésére is lehetett számítani. A fejlett ipari országokban különböző akciókat szerveztek, amelyekbe a lakosság egy részét - ha időlegesen is - be lehetett vonni. Elsősorban veszélyes hulladékok pl kimerült elemek gyűjtésében értek el eredményeket. Bár összességében a gyűjtés hatásfoka 10% körül maradt. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 110 A nyolcvanas évek második felében (1986-88-ban) környezetvédelmi politika új szakaszába lépett a nyugati országokban. Addig a hangsúly a légszennyezésen volt, azután áttevődött a talaj és vizek szennyezésének csökkentésére. E cél elérése érdekében nem elég a frissen keletkező hulladékok

megfelelő kezelése, hanem szükséges a régi bűnök, a nem megfelelő hulladékkezelés következményeinek fokozatos felszámolása is. A hulladékgondok kisebbek lennének, ha kevesebb hulladék keletkezne. A hulladék csökkentésének négy alap-megközelítése a következő: [4] - a termék újrafelhasználása, - a termék tartósságának növelése, - termékegységre jutó anyagfelhasználás csökkentése, - a fogyasztás csökkentése. A pontok elemzését kezdjük hátulról. A fogyasztás csökkentését - egyelőre - a jóléti társadalmak nem fogadják el. Különösen, ha figyelembe vesszük a 80/90-es évforduló társadalmi változásait, láthatjuk, hogy a volt szocialista országok is fogyasztói társadalom kialakítására, a jólét növelésére törekednek, így a termelés és fogyasztás nagymértékű növekedése várható. A termék tartósságának növelése és az egységnyi termékre jutó anyagfelhasználás csökkentése (anyag- és munka-)

minőség javításával, új anyagok, tervezési és gyártási módszerek bevezetésével érhető el. Az új anyagok gyártási eljárások viszont új hulladékkérdéseket vetnek fel A termék újrafelhasználásának lehetőségét kissé részletesebben kell megvizsgálni. A termékfelhasználás a korszerű nemzetgazdaságban kétféle anyagáramot feltételez, lineáris áramlást és körfolyamatot (recycling). Lineáris áramlás esetén nyersanyagot állítanak elő, ezeket anyagokká, eszközökké alakítják, majd fogyasztási cikként felhasználják. Az elhasznált termék (hulladék) a szemételhelyezésen keresztül visszakerül a természetbe. Körfolyamat esetén az elhasznált terméket vagy ennek anyagait újból hasznosítják az ellátásban. A körfolyamatok járulékos energiát igényelnek. Az újrahasznosítás akkor előnyösebb a lineáris áramlásnál, ha az ehhez szükséges összesített anyag- és energiaigény kisebb [5], és a környezet lehető

legkisebb terhelésével jár. A körfolyamat előnyének elismerése egyben azt is jelenti, hogy a hulladék, a szemét fogalma helyett be kell vezetni a másodnyersanyag fogalmát. A hulladékok, másodnyersanyagok népgazdasági jelentősége nagy, mert - csökkentik a nyersanyag-felhasználást és - importot, ezáltal a közvetett energiafelhasználást, - segítik az ország nyersanyag- és energiakészletével való takarékoskodást, - megakadályozzák, ill. csökkentik a káros anyagok természetbe jutását, azaz védik a környezetet [6]. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 111 A hulladékok hasznosításának két iránya alakult ki: az anyagában való hasznosítás és égetéssel energiatermelés. Mindkét megoldásnak vannak előnyei és hátrányai Az anyagszerű újrahasznosításnak a fentebbi előnyei mellett hátrányára írható, hogy - általában a hulladékoknak műszakilag csak kb. 35%-a

hasznosítható (a gyakorlatban csak mintegy 15%), - az eljárások (begyűjtés, előkészítés, feldolgozás) drágák, - az újrafeldolgozás gyakran minőségromlással jár, meg kell keresni az új termék piacát, - rövid távon enyhíti, de nem oldja meg a hulladékproblémát. Az égetés előnye: - az egyidejűleg termelt energiára mindig szükség van, - égetéssel csökken a hulladék tömege és térfogata, - a maradvány lerakóhelyigénye csökken, - a maradvány jelentős része környezetbarát, korszerű, így hosszú időtartamra lerakható (deponálható). Hátrányaként felróható, hogy - nagy mennyiségű szén-dioxiddal terheli a környezetet, - szerves anyagok égetésekor rákkeltő komponensek (dioxinok, furánok) keletkezhetnek, - gondos porleválasztást igényel és a kapott szállópor nehézfémeket tartalmaz, így ez veszélyes hulladék, - a keletkező (mintegy 30%) salak lerakási területet igényel. A két irányzat állandó (szó)csatát vív

egymással, és mindkettőnek nagyrészt igaza is van. Ugyanis közöttük felfogásbeli különbség van. Az anyagában értékesítők a hulladéknak azt a részét tartják szemük előtt, amely gazdaságosan vagy legalább előnnyel hasznosítható. Ilyenek a fémek, üveg, (karton)papír stb. Az égetéspártiak viszont a hulladéknak az anyagában kevésbé hasznosítható nagyobbik felével (a műanyagok, szerves-anyagok, vegyes papír, veszélyes anyagok) foglalkoznak. A hulladékhasznosítási eljárásokat három csoportra szokás felosztani [7]: - üzemen belüli, u.n elsődleges újrahasznosítás, - üzemen kívüli (más üzemben végzett) másodlagos újrahasznosítás, - a fogyasztás utáni, harmadlagos újrahasznosítás. Az elsődleges hasznosítás általában műszakilag jól megoldott, a hulladékot a cégen belül használják, így a piaci ingadozásoktól viszonylag független. A másik két csoportra ez már nem érvényes, ahol a kiindulási anyagok és

késztermékek piaci árváltozásának hatása lényeges. Hulladékszegény technológiák bevezetése - például - csökkenti az újrahasznosítási folyamatok kiinduló anyagának mennyiségét és változik az ára is. 112 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 A harmadlagos újrahasznosítás a hulladékról való gondoskodást jelenti. Ennek fő lépései [8] (l. I111 ábrát is): - gyűjtés, szállítás, átrakás, tárolás, fajtázás, - az egyes frakciók hasznosítás érdekében végzett ipari előkészítése, - biológiai kezelés (komposztálás, termosztálás), - hőkezelés energiahasznosítással és a maradék ésszerű elhelyezésével, esetleg értékesítésével, - az ásványi maradék véglerakása. Ezek a műveletek - különösen a nagy eszközigényük miatt - drágák, ezért még a fejlett országok sem tudják teljes hulladékkészletüket feldolgozni. Európa kevésbé fejlett

országaiban pedig rendkívül nagy az elmaradás a hulladékfeldolgozás terén is. Hulladékgyűjtés (települési, építési hulladék, szennyvíziszap) hasznosítás anyagában előkezelés maradék maradék komposztálás termikus kezelés trágya fa, üveg, papír, műanyagok, fémhulladék, ásványok salak, fémhulladék, sók komposzt depóniagáz értékesítés I.111 ábra Integrált hulladékgazdálkodási koncepciók elemei [13] szűrőlepény és por lerakás gőz, távhő áram Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 113 A volt szocialista országokban különösen elhanyagolták a környezetvédelmet. Ezen a területen jellemző volt, hogy amiről nem beszélünk, az nincs is. Ami a jelentésekben szerepelt, az viszont "pontatlan, kozmetikázott, célzottan egyoldalú vagy egyszerűen hanyagul követett adatok, egyértelműen politikai célú statisztikai trükkök az adatok további

feldolgozásában, az információveszteség a következető fokozatnak való átadás során, a kényelmetlen adatok egyszerű elhallgatása", csak megtévesztő lehet. [9] E szemlélet következtében ipari, sőt veszélyes hulladék keveredett a rosszul ellenőrzött kommunális lerakóhelyeken a háztartási hulladékkel vagy egyszerűen az üzemek területén vagy azon kívül elásták a veszélyes anyagokat. A szemléletváltásnak nálunk végbe kell mennie, mielőtt még környezetünkben visszafordíthatatlan ártalmak, esetleg katasztrófa bekövetkeznék. A fejlett ipari országokban már felismerték, hogy a környezetvédelem nemcsak nemzeti, hanem nemzetközi feladat. Ennek egyik oka az, hogy a környezetszennyezést nem állítják meg az országhatárok (1. Csernobilt). A másik gazdasági ok A környezetvédelmi beruházások költségesek Ezeket a költségeket be kell építeni a termékek árába. Csak nemzeti intézkedés esetén ezzel elveszti az árú a

versenyképességét azokkal szemben, amelyeket nem terhelnek ilyen költségek. Ez a versenyben torzulásokat, a belső piac működésében zavart okozhat [10]. A 90-es évekre a termelés és a hulladékkezelés munkamegosztásbeli szétválasztása jellemző. Ennek következtében a környezetvédelmi eljárások csak akkor jelentek meg, amikor a környezeti károk már ismertté váltak. A törvényileg előírt követelmények növekvő nyomása és a hulladék-elhelyezés emelkedő költségei lehetetlenné teszik, hogy egyirányú folyamatban lehessen gondolkodni. Új gondolkodásmód van kialakulóban a termelés elemeinek, a termékkibocsátásnak és a hulladékoknak az összefüggő áttekintésében [11]. Ezt a gondolkodásmódot serkentik bizonyos törvényi előírások, mint pl. a gyártó cégeket késztetik hulladékba került termékeiknek (különösen veszélyes hulladékot jelentő termékeinek) visszavételére és a hulladékról való gondoskodásra. Ilyen

intézkedések elősegítik, de nem oldják meg a kérdést. Alapvető megoldást az jelentené, ha a hulladékfeldolgozás egyértelműen gazdaságos lenne. Mivel a hulladékból kapott termék ára ritkán fedezi a feldolgozási költségeket, ezért már a primer termék árába kell azt beépíteni. Azaz az ár ne az üzemgazdasági, hanem a népgazdasági költségeket tükrözze. A népgazdaságilag helyes ár a jelenlegi áron felül három monetáris komponenst kell, hogy tartalmazzon [12]: - a szűkösödési komponenst, amely pénzben fejezi ki a nyersanyag szűkössé válásából adódó alkalmazkodási nehézségeket (pl. áttérés más anyagra); - a környezeti komponenst, amely a kitermelés, feldolgozás, majd a termék elhasználódása miatti környezeti ártalmak népgazdasági költségeit tartalmazza; - a hulladékkomponens a hulladék gyűjtési, kezelési, feldolgozási ill. lerakási költségeinek hiányzó részét tartalmazza. Végeredményben az árnak az

üzemgazdasági költségeken felül tartalmaznia kell a nyersanyagbázis szűkülésének jövendő ráfordításait a környezetkárosítás és a hulladékról való gondoskodás tényleges költségeit is. 114 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Ez természetesen a távolabbi jövőben oldható meg így. A hulladékgazdálkodásának célja a következő prioritások figyelembe vétele: közeli jövő - a hulladék keletkezésének elkerülése, - a hulladék keletkezésének csökkentése, - a hulladék hasznosítása, - a hulladék eltávolítása (semlegesítés, lerakás). Tehát legfontosabb a hulladékmentes és hulladékszegény technológiák kifejlesztése és alkalmazása. Nagy gondot kell fordítani a már meglévő és keletkező hulladékok anyagában való hasznosításra, ahol ez nem célszerű, ott energetikai hasznosításra. Ez esetben iparkodni kell mindig a legmodernebb égető és

hőhasznosító-berendezések használatára, mert csak így kerülhető el az újabb jelentős környezetszennyezés. Utolsó helyen szerepel a deponálás, amelynél a hulladékot olyan állapotban kell elhelyezni, hogy az hosszú távon se okozzon környezetszennyezést. Irodalomjegyzék 1. Hulladékok és Másodnyersanyagok Hasznosítása 1987 4 3-5 o 2. Mettelet, C:Techiques, Sciences, Methodes 1989 11 561-564 o 3. Obeloer, H: Energiewirtschaftliche Tagesfragen 1988 9 702-705 o 4. Peterson, C: Waste Age 1989 1 65-66, 68 o 5. Hulladékok és Másodnyersanyagok Hasznosítása 1989 10 4-8 o 6. Richter, K: Energieanwendung 1988 4 129-131 o 7. Hulladékok és Másodnyersanyagok Hasznosítása 1990 12 12-14 o 8. Reimann, DO: Müll und Abfall 1991 2 76-82 o 9. Seifarth, HH:Energie 1990 9 52-57 o 10. Rohstoff Rundschau 1988 21 649-655 o 11. Kosche, H: Wasser, Luft und Boden 1989 9 74 o 12. Faber, M, Stephan, G: Müll u Abfall 1989 100-104 o 13. Tauber, C:Energiewirtschaftliche

Tagesfragen 1992 1/2 82-88 o Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 115 PHARE HU-0008-02-01-0062 I.12 A FELÜLETKEZELÉS KÖRNYEZETVÉDELMI HATÁSA I.121 Bevezetés A felületkezelés célja a legtöbb esetben a korrózió elleni védelem. Ez több okból egyben a környezet védelmét is jelenti. A korrózió során a fém fémvegyületté (legtöbbször oxiddá) alakul, amely általában már nem tapad jól a felülethez, könnyen a környezetbe juthat. A másik kapcsolat arra utal, hogy korrózió során számos fémtárgy tönkre megy, ezek egy része hulladékként szennyezi a környezetet. A hosszabb élettartam miatt kevesebb fémre van szükség, ezért kisebb lesz a primer fémelőállítás környezetromboló hatása. További környezetszennyezés lehetséges azáltal, hogy egyes fémből készült tároló tartályok, szerelvények korrózió miatti lyukadása, törése következtében a tárolt anyagok (olaj, sav, vegyszerek)

juthatnak a környezetbe. Ennek az esélyét csökkenti a korrózió elleni védelem. A korrózióvédelmi technológiák többsége ugyanakkor valamilyen formában szennyező anyagokat bocsát ki (szennyvíz, oldószer- és savgőzök, festék- és galvániszap, stb.), amelyek a környezetre súlyos veszélyt jelenthetnek. Célunk olyan korrózióvédelmi technológiák használata, amelyeknél a gazdaságos termelés és növekedés fenntartása mellett eleget tudunk tenni a környezetvédelem jogi és erkölcsi normáinak. Jelen tanfolyam anyaga elsősorban fémes és egyéb szervetlen bevonatokkal foglalkozik, a szerves bevonatokkal (festés, porszórás) elérhető felületvédelem lényegében nem tárgya, ezért jelen környezetvédelmi rész anyaga is csak a fémes és egyéb szervetlen bevonatokat előállító ipar problémáit részletezi. Ez elsősorban a galvánipart, a tűzi horganyzást és az anódos oxidációt jelenti, de hasonló feladatok jelentkeznek a

színesfémtartalmú hulladékok feldolgozása során is. I.122 Környezetvédelmi szabályozás A környezet védelméről először összefoglalóan az 1995. évi LIII törvény rendelkezett Ennek hatására kezdtek megjelenni a különféle területek szabályozásai, majd 2000. és 2002. között már több mint száz (!) törvény, rendelet jelent meg a témakörben Ezen rendeletek betartását első fokon a területileg illetékes (országosan 12) Környezetvédelmi Felügyelőség ellenőrzi. Az emberi egészségre hatást gyakoroló anyagokkal, mint pl a különféle vegyszerekkel kapcsolatos tevékenységek esetében az Állami Népegészségügyi és Tisztiorvosi Szolgálat állásfoglalása is kötelező. A vízfelhasználás engedélyezését a helyi Vízügyi Igazgatóságok végzik, a közcsatornába vezetett szennyvíz tisztítási módszereit – az érvényes rendeletek betartásán túlmenően – a helyi csatornát üzemeltető társaságokkal is jóvá kell

hagyatni. A környezetvédelmi rendelkezések szennyvíz esetében az egyes veszélyes ill. mérgező anyagok maximális koncentrációjával korlátozzák a kibocsátásokat. Más határértékek vonatkoznak a közcsatornába és mások az élővizekbe vezetett szennyvizekre. Ez utóbbiak esetében három különböző adatsort adnak meg attól függően, hogy az élővíz milyen mértékben védett. A legszigorúbbak a Balatonba folyó vizekre előírt határértékek, közepesek egyes víztározókba folyó vizek és a Duna, valamint a Tisza egyes kiemelt szakaszai (pl. Szob és Százhalombatta közötti és a Gemenc feletti részek, ill a Tiszató és a Szolnok feletti rész). Az egyes veszélyes anyagok légszennyezési határértékeit szintén a kibocsátott levegőben mért koncentrációjukkal korlátozzák. Egyes technológiák esetében külön szabályozzák a kibocsátható levegő minőségét. A jelenleg érvényes rendelkezések csupán a salétromsavas Korszerű

fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 116 PHARE HU-0008-02-01-0062 sárgítás és a festés esetében írnak elő korlátozásokat, a többi technológia esetében az “általános technológiai kibocsátási határértékeket” kell figyelembe venni. A környezetvédelem modern – már Magyarországon is 15-20 éve ismert – elve, hogy a környezet terhelésének csökkentését legelőnyösebben és leggazdaságosabban nem úgy kell elérni, hogy a kibocsátásokat (szennyvíz, füstgáz, veszélyes hulladék) megtisztítjuk, hanem úgy, hogy olyan technológiai megoldásokat alkalmazunk, amelyek lehetőleg egyáltalán nem, vagy legalább csak kisebb mennyiségben eredményeznek környezetre veszélyes kibocsátásokat. Ennek megfelelően a környezetvédelmi szabályozás nem csak azokra a folyamatokra vonatkozik, amelyek közvetlenül bocsátanak ki anyagokat a környezetünkbe, mint például a szennyvízkezelés, a légtisztító

berendezések, a keletkező veszélyes hulladékok elhelyezése, kezelése, a jelentős zajjal járó berendezések hatásának mérséklése, hanem a teljes technológiai folyamatra, sőt az üzem felépítésétől kezdve, az üzemelésen, az esetleges üzemzavarokon keresztül az üzem megszüntetéséig mindenre kiterjed. Külön kell említeni a Magyarországon csak 2001-ben bevezetett új fogalmat, az Elérhető Legjobb Technikát (ELT, vagy az angol “best available technique” rövidítéseként BAT). Ez a fogalom azt jelenti, hogy a tevékenység minden területére (tehát a szállítástól a mechanikai megmunkáláson keresztül a szennyvízkezelésig mindenhol) megkövetelik az olyan korszerű technikai színvonalat, amely a környezetterheléseket megelőzi, vagy legalább csökkenti. Részletezve a fogalmat a “legjobb” alatt a környezetvédelmi szempontból legkedvezőbbet értik, az “elérhető” alatt azt, hogy nem csak műszaki, hanem gazdaságossági

szempontból is megfelelő legyen (tehát ne legyen gazdaságtalanul drága) és a “technika” nem csak a technológiát, hanem a berendezéseket, a karbantartást is jelenti. I.123 A felületkezelő ipar környezetterhelései Az emberi tevékenység két módon hat a környezetre, egyrészt fogyasztja a környezet javait, másrészt különféle anyagokat bocsát ki. Az ipar közvetlenül elsősorban energiát, vizet, szerkezeti anyagokat (pl. tégla, beton, fémtárgyak) és vegyi anyagokat használ fel Ezeket mind a természetből vesszük, általában csak korlátozott mennyiségben állnak rendelkezésünkre, tehát takarékos felhasználásuk környezetvédelmi szempontból is lényeges. A kibocsátások közül fontos a szennyvíz (ipari és kommunális), a légszennyezés, a hulladék és veszélyes hulladék, valamint a zaj. Ezek között ma már figyelembe veszik magát a terméket is, amely valamikor elhasználódik és szintén többnyire hulladékká válik, tehát

olyan anyagból kell/kellene készíteni, amely lehetőleg újra felhasználható. Jelen rövid összefoglalóban ezek közül az energia- és vízfelhasználásról, valamint a szennyvízkezelésről, a veszélyes hulladékok kezeléséről és a légtisztításról fogunk beszélni. I.1231 Energiatakarékosság Energiaforrásaink többségét a természetből nyerjük és az energiatermelés során ezekből a légkört károsító szén-dioxid és egyéb káros gázok képződnek. A szén-dioxidot nem termelő nukleáris energia termelésekor is jelentős hulladék-elhelyezési problémák merülnek fel. Ezen környezetvédelmi szempontoknál talán fontosabb, hogy kevesebb energia felhasználása az működési költségek csökkenését is eredményezi. A felületkezelő iparban a hidegen vagy alacsonyabb hőmérsékleten üzemelő fürdők alkalmazásával lehet jelentős energiát megtakarítani. Sajnos ezek a vegyszerek többnyire kissé drágábbak, de általában azért

gazdaságosabb a használatuk. A korábban 80 – 90 oCon működtetett zsírtalanító oldatok helyett ma már általánosan elterjedtek a 60, esetenként a 40 oC alatt is kiváló eredménnyel dolgozó vegyszerek. Kisebb üzemekben gyakran megtakarítják a melegen dolgozó kádak, csővezetékek hőszigetelését, amelyet még a 60 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 117 PHARE HU-0008-02-01-0062 o C-os fürdők esetében is gazdaságos elvégezni. Szintén kisebb üzemekben fordul elő, hogy nem automatikusan szabályozzák a kádak fűtését, amely esetenként túlfűtött, máskor a szükségesnél alacsonyabb hőmérséklete miatt nem dolgozik megfelelően. A meleg oldatokból elpárolgó gőzök, különösen erős elszívás mellett, sok energiát visznek magukkal. Újabban ismét kezdenek elterjedni a kis műanyag golyókkal lefedett kádak, amelyekből így lényegesen kevesebb víz párolog el. I.1232 Vízfelhasználás A

felületkezelő ipar az egyes műveletek utáni öblítésekre jelentős mennyiségű vizet használ fel. A felületkezelő kádakból kiemelt munkadarabok felületén maradó tömény oldat szennyezné a következő lépés oldatát, ezért azt el kell távolítani. Általánosan elterjedt, hogy olyan kádba merítik a munkadarabokat amelybe folyamatosan vezetnek be vizet, amely abból túlfolyón távozik. A víztakarékosságnak az a módja, hogy nem folyóvizes, hanem állóvizes öblítőt használnak és csak pl. naponta cserélik a vizet, a termék minőségére lehet káros. Elterjedt és igen takarékos megoldás az ellenáramú kaszkád öblítés. Ekkor műveletenként két öblítőkádat használnak és a munkadarabokat először az első, majd a második kádban öblítik. A tiszta vizet a második kádba vezetik be, ahová a már egyszer leöblített, kevéssé szennyezett munkadarabokat merítik. A kissé szennyezett víz innen átfolyik az első kádba, ahol a

töményebb oldatot még le tudja öblíteni a felületről. A szennyvíz ezen első kádból folyik el a kezelőbe Ezzel a módszerrel egy öblítési lépés vízfelhasználása harmadára – tizedére csökkenthető. Javítja az öblítést és ezáltal víztakarékosságot eredményez a szóró-öblítés, amikor az öblítőkádból kiemelt munkadarabokat, még a kád felett vízsugárral lemossák. Általában ez jelenti a kádba a víz bevezetését. Nagyobb üzemekben szóró-koszorúval, kisebbekben kézi zuhanyrózsával valósítják meg az öblítést. További víztakarékossági lehetőség az öblítővizek többszöri felhasználása, amelynél a pácoló öblítőjéből elfolyó savas vízzel öblítik a zsírtalanítóból kikerülő munkadarabokat. Többszáz literes öblítőkádak esetében javítja az öblítés hatékonyságát a víz állandó keverése, például sűrített levegő bevezetésével. Hasznos eszköze a víztakarékosságnak a víz

mennyiségének folyamatos mérése, például rotaméterrel. Ennek segítségével a dolgozó – és az üzemvezető is – közvetlenül leolvashatja, hogy éppen a szükséges vízmennyiség folyik-e a kádakhoz. Jelentősen csökkenthető a frissvíz felhasználása ioncserélős öblítővíz tisztítással. Az öblítőkádaknál elfolyó vizeket kation-, majd anioncserélő oszlopra vezetik, ahonnan sótalan víz vezethető vissza az öblítőkádakhoz. Ez egyrészt javítja az öblítés hatékonyságát, másrészt elvben frissvíz felhasználása nélkül, gyakorlatban a hagyományos vízfelhasználás kb. tizedével megoldható az öblítés A módszer hátránya, hogy az ioncserélők regenerálásakor nem csak az öblítővizekből kiválasztott ionok, hanem a regeneráláshoz használt vegyszerek is a szennyvízbe kerülnek, növelve annak sóterhelését. A több kibocsátott só kevesebb kibocsátott vízben jelentősen nagyobb sókoncentrációt eredményez, ami a

csatornába vezethető sókoncentrációt 2,5 g/l-ben maximáló magyar – Európában szinte egyedülálló – szabályozás miatt különösen hátrányos. I.1233 Szennyvízkezelés A felületkezelő iparban a szennyvízkezelés hagyományos módszere a semlegesítés. A keletkező öblítővizeket és elhasznált tömény oldatokat (koncentrátumokat) összegyűjtik. Ezek részben semlegesítik egymást, de általában lúg adagolása még szükséges. A semleges, enyhén lúgos oldatban a káros nehézfém-ionok nem oldódnak, fém-hidroxidként csapadékot képeznek, amely kiülepedik az oldatból és az oldat tisztáját a csatornába vezetik, a csapadékot viszont veszélyes hulladékként kell kezelni. Két olyan vegyszert Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 118 PHARE HU-0008-02-01-0062 használ esetenként a galvánipar, amit nem lehet így kezelni, a kromátionokat és a cianidionokat tartalmazó oldatot. Mindkettőt külön

kell gyűjteni, kezelni, a kromátokat általában nátrium-biszulfit-oldattal redukálják, a cianidokat hipóval oxidálják és csak ilyen előkezelés után lehet ezen vizeket összekeverni a többi szennyvízzel. Kisebb üzemekben a semlegesítést ún. szakaszos üzemmódban végzik: a szennyvizeket tartályban vagy medencében összegyűjtik, itt összekeverik, megmérik a pH-ját (savasságát), majd hozzáöntik a lúgoldatot vagy a mésztejet. Ismét mérik a pH-ját és szükség esetén további lúgot, esetleg savat adnak hozzá. A semlegesített oldatot több órán keresztül kell állni hagyni, esetleg az ülepedést gyorsító, ún. flokkulálószert is adnak hozzá, majd a tisztáját a csatornába vezetik. A kiülepedett iszapot, amelynek még 97 – 95 %-a víz, leengedik vagy iszapszivattyúval kiszívják és szűrőzsákba vagy szűrőprésre vezetik. Az előbbiben 10 – 15 %, az utóbbiban kb 30 % szárazanyag tartalmat lehet elérni Az így részben

víztelenített iszapot veszélyes hulladéktároló telepeken kell lerakni. A környezetvédelmi hatóság csak ritkán engedélyezi ezt a megoldást, mert a semlegesítéskor valamint az ülepítéskor esetleg előforduló gondatlanság környezetszennyezést okozhat. Nagyobb vízfelhasználás esetén (műszakonként 5 – 10 m3 felett) ún. folyamatos üzemben célszerű a fenti folyamatokat végezni. Az öblítővizeket ekkor keverővel ellátott reaktorba vezetik, ahol elektromos pH-mérő vezérli a lúg ill. sav adagolását Innen folyik a semlegesített szennyvíz az ülepítőbe, amelyből a tiszta víz elvezethető, míg az alján összegyűlt iszapot általában szakaszosan, a fentihez hasonló módon kezelik. A pH-mérő rendszeres kalibrálása és az iszap megfelelő elvétele esetén a tisztítás optimális hatékonysággal, biztonságosan elvégezhető. Az üzemben keletkező töményebb szennyvizeket, mint az elhasznált zsírtalanítók, pácoldatok, ekkor külön

kell gyűjteni és kis adagokban, pl. egy kis teljesítményű adagolószivattyúval lehet a reaktorba adagolni A rákkeltőnek tekintett kromátionokat nem lehet így kezelni, azokat előzetesen redukcióval méregteleníteni kell. A kromátionokat tartalmazó összes szennyvizet külön tartályba kell gyűjteni és kisebb mennyiség esetén ebben a tartályban, nagyobb mennyiség esetén folyamatos üzemmódban egy másik reaktorba nyomatva először meg kell savanyítani (pH = 2,5-ig), majd nátrium-biszulfit oldattal redukálni kell. Kis mennyiségnél a redukció teljes lefolyását laboratóriumi elemzéssel kell ellenőrizni. Folyamatos üzemmódnál pH- és redoxielektród méri a savasságot, valamint a kromáttartalmat és ennek alapján vezérlik a sav és a redukálószer adagolását. Csak a méregtelenített, teljesen kromátmentes oldat keverhető a többi szennyvízhez. A rendkívül mérgező cianidionokat szintén külön kell gyűjteni (sav hatására

életveszélyes hidrogén-cianid gáz szabadulna fel belőle). A méregtelenítést erősen lúgos körülmények között (pH = 11) hipóval kell végezni. Kézi lúg és hipóadagolás esetén az oldat méregtelenítését szintén laboratóriumi vizsgálattal kell ellenőrizni. A folyamatos kezelést az nehezíti, hogy az oxidáció teljes lefolyásához kb. egy óra szükséges Mind a vegyszerek adagolása (pH- és redoxielektród közreműködésével), mind a reakcióidő betartása, valamint a méregtelenítés hatékonyságának ellenőrzése automatizálható és ezáltal az esetleges gondatlanságból eredő hibák a minimálisra csökkenthetők. Csak méregtelenített, cianidion-mentes oldat keverhető a többi szennyvízhez. A szennyvízkezelés modern módszerei két elven alapulnak. Egyrészt olyan kezelőoldatokat alkalmaznak, amelyek nem tartalmaznak súlyosan mérgező anyagot (pl. cianidiont vagy kromátiont). A másik lehetőség, hogy a keletkező hulladékokat

visszavezetik a termelésbe. Így például az öblítővizekből visszanyerhetők a fémionok vagy tömény oldat, vagy anódként felhasználható fém formájában. Az elmúlt évtizedben számos megoldást dolgoztak ki az öblítővizekből a fém kinyerésére az ioncserétől a bepárláson, a cementáláson, a dialízisen, a fordított ozmózison, keresztül az elektrolízisig. A galvánüzemet és a szennyvízkezelőt úgy kell megépíteni, hogy a helyiségekből víz csak a szennyvízkezelő berendezésen keresztül folyhasson a csatornába, nehogy egy esetleges Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 119 PHARE HU-0008-02-01-0062 kiömlés esetén mérgező anyagok kerülhessenek oda. A padlóra kifolyt oldatokat zsompba kell gyűjteni és szivattyúval a szennyvízkezelő gyűjtőtartályába vezetni. I.1234 Hulladékkezelés A felületkezelő üzemekben keletkező veszélyes hulladékok közül említeni kell elsősorban a

galvániszapot, foszfátozás esetén a foszfátiszapot, vagy az anódos oxidációkor keletkező alumínium-hidroxid-iszapot. Ezeket veszélyes hulladék tároló-helyekre kell szállíttatni Amint arról az előző fejezetben szó volt, az ülepítő aljáról elvett iszap 97 – 95 %-ban vizet tartalmaz, tehát célszerű ezt csökkenteni. A legegyszerűbb megoldás egy szűrőzsákba helyezni, ahol a víz egy része kicsepeg. Hatékonyabb megoldás az iszapot keretes szűrőprésen megszűrni. Így is csak 30 – 35 % szárazanyag tartalom érhető el Modern üzemekben az iszapot szűrés után megszárítják és így nem kell vizet szállítani a hulladéklerakóba. A szárítást csak 90 – 95 % szárazanyag tartalomig célszerű végezni, mivel e felett az “iszap” porzik és ez légszennyezést jelent. Az üzemben keletkező emulziós szennyvizeket – amennyiben mennyiségük a galvanizáló szennyvizeihez képest nem túl jelentős – a galvánvizekhez lehet keverni,

mert az ott kicsapódó fém-hidroxid iszap elbontja és megköti az emulziót. Nagyobb mennyiségű emulzió kezelését külön kell megoldani. A hulladékolajakat és az ioncserélő oszlopok elhasznált tölteteit szintén veszélyes hulladékként kell gyűjteni és célszerűen elégettetni. A kavicsszűrők elhasznált tölteteit közvetlenül veszélyes hulladék tároló-helyre kell szállíttatni. I.1235 Légtisztítás A felületkezelő üzemekben alkalmazott vegyszeres oldatok közül egyesek már szobahőmérsékleten is párolognak (sósavas pác), másokat melegen kell üzemeltetni és ekkor a kádból egészségre ártalmas gőzök távoznak. A veszélyeztetés elkerülése érdekében ezen kádak feletti levegőt ventilátorokkal elszívják. A ventilátorok a levegőt a szabadba nyomják, ahol a szennyezett levegő a környezetet terhelné. A veszélyes anyagok eltávolítását egyszerűbb esetekben cseppfogóval, általában azonban légmosó berendezéssel kell

megoldani. A légmosó berendezésben a gőzökre vizes oldatot permeteznek, általában az oldatot nagy felületű anyagokon folyatják le, ahol érintkezhet a levegővel és abból a szennyező anyagokat kimossa. Víztakarékossági okokból a lefolyt vizet célszerű újra felhasználni mosásra, azonban a víz néhányszori használat után elszennyeződik és tiszta vízre kell cserélni. Hatásosabb a gázmosás, ha vegyszeres oldattal, például savgőzöket enyhén lúgos oldattal mossuk. Ilyenkor arra kell ügyelni, hogy a keringetett oldat mindig kissé lúgos legyen. Ezt általában pH-mérővel vezérelt automatikus lúgadagolással oldják meg. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II. FELÜLETKEZELÉSEK VIZES OLDATOKBAN 120 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 121 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.1 FELÜLET ELŐKÉSZÍTÉS II.11 A felület-előkészítés

szükségessége, a felületi szennyezések csoportosítása A környezeti hatások vagy a gyártási, megmunkálási műveletek következtében a munkadarab felületére különféle felületi szennyeződések kerülhetnek, vagy rajta képződhetnek is, melyek a felület további megmunkálása, vagy a korrózióvédő réteg, ill. bevonat kialakítása szempontjából káros anyagok. A munkadarabok felületén megtalálható ezen káros, szennyező anyagok eltávolítása és olyan felület kialakítása tulajdonképpen a felület-előkészítés elsődleges célja, amelyhez tartozó műveletek elvégzésével elő lehet segíteni a korrózióvédő bevonat (mint amilyen például a galvánbevonat, az anódos oxidréteg, a tűzi fémbevonat vagy a festékbevonat) megfelelő tapadását. A korrózióvédő bevonat kialakítása és a felület előkészítése szempontjából is fontos a munkadarab felületének, eredeti kiindulási állapotának ismerete, ami azt jelenti, hogy milyen

a munkadarab felületének megjelenési formája, vagy például milyen az érdessége, milyen képződött és tapadó szennyeződések vannak rajta. Az előkészített fémfelület végső megjelenése mindig függ az eredeti felületi állapottól és az alkalmazott felület-előkészítési módszertől. Fontos azt is ismerni, hogy milyen korrózióvédő bevonatot kell majd „végcélként” kialakítani, mert ez befolyásolhatja a felület-előkészítésének módszerét, sorrendjét. Keletkezésüket tekintve a felületi szennyeződéseknek két fő típusa ismert: - a munkadarab felületén kialakult ún. képződött szennyeződések, mint amilyen, pl az acél oxidációs folyamatának termékei, a reve és rozsda; és - a tapadó szennyeződések, melyek lehetnek: - állati-, növényi- vagy ásványolaj eredetű zsírok és olajok, tehát szerves szennyeződések (pl. faggyú, különböző viaszok, hűtő-kenő folyadékok, stb); - vízben nem oldódó olyan

szennyeződések, melyek a szerves szennyeződésbe beépülnek, vagy ezeken megtapadnak (pl. fémforgács, por, korom, csiszolópaszta maradványok, stb.); - vízoldható anyagok, pl. sók; - régi festékbevonatok; - fémbevonatok esetében, pl. cinkbevonatnál a cink korróziós termékei Általánosságban ezek az idegen anyagok, a képződött-és tapadó szennyeződések legtöbbször együttesen fordulnak elő, de megtalálhatók külön-külön is. A felületek előkészítésének több módszere ismeretes. Ezek között vannak mechanikai (fizikai), kémiai és fizikai-kémiai előkezelő eljárások, elektromos áram alkalmazásával vagy a nélkül, különféle segédanyagok és –eszközök felhasználásával járók. Ezek egymást kiegészíthetik, illetve egymással kombinálhatók. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 122 PHARE HU-0008-02-01-0062 A mechanikai módszerek alkalmazásánál döntően a mozgási energiát

használják fel. Ide sorolhatók a szemcsék szórásával végzett felület-előkészítés, a forgó mozgást végző eszközök segítségével végzett előkészítő műveletek, a nagynyomású víz- vagy gőzsugárral végzett felülettisztítás, továbbá az egyéb módon végzett mechanikai felület-előkészítő módszerek. Fizikai hatások kihasználásán alapulnak a termikus és az ultrahangos előkészítő módszerek. A kémiai folyamatok közé tartozik a pácolás, sárgítás, dekapírozás, a fizikai-kémiai folyamatok szerves oldószerekkel, vizes oldatokkal vagy külső áramforrás felhasználásával oldatokban végzett felület-előkészítés is. A képződött szennyeződéseket elsősorban mechanikai-, vagy kémiai oxidmentesítéssel lehet eltávolítani, míg a tapadó szennyeződések többségét vizes, oldószeres vagy kémiai tisztítással. A tapadó szennyeződéseket mechanikai oxidmentesítéssel csak részben lehet eltávolítani, ezért teljes

eltávolításukhoz még további felület-előkészítő művelet is szükséges, melyet zsírtalanításnak neveznek. Szűkebb értelemben véve a zsírtalanítás elsődleges feladata: a kifejezetten zsírszerű szennyeződések eltávolítása a felületről, amely másodlagosan azonban eltávolítja az egyéb tapadó szennyeződéseket is. A mosás, a zsírtalanításnál tágabb fogalom és valamennyi tapadó szennyeződés eltávolítására vonatkozik, függetlenül annak fajtájától és jellegétől. Más felosztás szerint a felület-előkészítésnek két fajtáját alkalmazzák: - teljes (elsődleges) felület-előkészítés, azaz a fémfelületen található minden szennyeződést - beleértve a korábban felhordott bevonatot is -, teljesen az alapfémig távolítják el; - részleges (másodlagos) felület-előkészítés, melynek során, a fémfelületen korábban már kialakított szerves vagy fémes bevonatok ép részét meghagyják. A felület-előkészítési

eljárás után az előkészített felületeket értékelni kell. Ez az értékelés néhány esetben - például a festést megelőzően tisztítási szabványokban - rögzített, más esetekben, például a zsírtalanításnál csak a „hagyomány” és gyakorlat alapján lett megfogalmazva. A korrózióvédő bevonatok közül tehát a festékbevonatok felhordása előtt előírják, hogy a kiindulási felületet milyen tisztasági fokozatra kell megtisztítani ahhoz, hogy a festékbevonat tapadása megfelelő legyen. E mellett festésnél a felület-előkészítési módszert úgy kell kiválasztani, hogy az, nemcsak a bevonatrendszer által igényelt tisztasági fokozatot, hanem a megfelelő felületi érdességet is biztosítsa. Ha ez az előírt előkészítési fokozat a kiválasztott módszerrel nem érhető el, vagy az előkészített felület állapota a bevonatrendszer felhordása előtt megváltozik, az eljárás megfelelő részeit addig és úgy kell megismételni,

hogy azzal az előírt előkészítési fokozat elérhető legyen. Mivel a felület-előkészítés költsége rendszerint arányos a tisztasági fokozattal, a bevonatrendszer céljának és típusának megfelelő előkészítési fokozatot, vagy az elérhető előkészítési fokozatnak megfelelő bevonatrendszert kell választani. A felület-előkészítési munkát végző személyzetnek rendelkeznie kell az alkalmazott technológia és berendezések használatának kellő műszaki ismeretével. A felszereléseknek alkalmasaknak kell lenni - a szükséges előírások betartása mellett -, az előírt tisztasági fokozatok elérésére. Minden vonatkozó egészségvédelmi- és biztonsági rendszabályt be kell Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 123 PHARE HU-0008-02-01-0062 tartani! Az egyéni védőeszközöket használni, használhatóságukat és használatukat ellenőrizni kell. Fontos, hogy a tisztítandó felületek könnyen

megközelíthetőek és kellően megvilágítottak legyenek. Minden felület-előkészítési munkát gondosan felügyelni és ellenőrizni kell! A felület-előkészítésnél is különös gonddal kell figyelni a környezetvédelmi előírások betartására. Ezek között be kell tartani az ipari hulladékokra, a porra, a zajra, a szagokra, vízszennyezésre, levegő-tisztaságvédelemre, stb. vonatkozó rendeleteket A hulladékokat különös tekintettel a veszélyes hulladékokat - a vonatkozó előírások szerint kell összegyűjteni és kezelni. A felület-előkészítés tehát azoknak a műveleteknek az összessége, amelyekkel adott felületi tulajdonságú és kiindulási állapotú munkadarabokat alkalmassá teszik arra, hogy felületükön védő, díszítő, védő-díszítő vagy műszaki bevonatokat és rétegeket lehessen kialakítani. A megfelelő felület-előkészítő művelet kiválasztásához tehát célszerű ismerni: - milyen korrózióvédő bevonat előtt

kell elvégezni a felület-előkészítést, vagyis milyen a munkadarab végső „kikészítése”, - a munkadarab "előéletét", felületi állapotát, - a szennyeződés fajtáját, vastagságát, mennyiségét és "korát", - a munkadarab alapanyagát, annak összetételét, - a munkadarab alakját, méreteit, tagoltságát, darabszámát, - ha külön előírás, az elérni kívánt tisztasági fokozatot, -a tisztítási körülményeket, - az eljárás gazdaságosságát. II.12 A felület-előkészítés módszerei II.121 Zsírtalanítás A munkadarab felülete fizikai és kémiai értelemben nem egységes felület. Gyakran szabad szemmel is felismerhetők felületi hibái, egyenetlenségei, amelyek a gyártás folyamán a felületre kerülő és ott megtapadó szennyeződéseket fokozottan megkötik. A felület tapadó szennyeződéseinek jelenléte a további feldolgozás, felületkezelés, szerelés szempontjából nem kívánatos, eltávolításukról

gondoskodni kell. A gyakorlatban a tisztítás művelete leggyakrabban a szennyeződésen belüli kohéziós kötőerőket, a munkadarab és a szennyeződés közötti adhéziós és adszorpciós erők kombinációját kell, hogy legyőzze. A felületen lévő zsiradékban találhatók zsírok, olajok, viaszok, sószerű anyagok (mint amilyenek az oxidok, szulfidok). Jelen lehetnek még szervetlen csiszolóanyagok (pl korund és más karbidok), különböző segédanyagok (pl. grafit, talkum, csillám) és egyéb szilárd részecskék. A tisztítási, zsírtalanítási folyamatok határfelületeken mennek végbe. A folyadék szabad felületén levő molekulákra az erők egyoldalú, a folyadék belseje felé irányuló vonzást fejtenek ki. Ezt a húzóerőt nevezik felületi feszültségnek Két folyadék fázishatárán határfelületi feszültségről beszélünk. A felületaktív anyagok csökkentik a felületi feszültséget és ezáltal megkönnyítik a nedvesíthetőséget,

amelynek nagyon nagy szerepe van a felületkezelésben. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 124 PHARE HU-0008-02-01-0062 A munkadarab felületére felhordott bevonat tapadását, a védő- és díszítőrétegek, bevonatok kialakíthatóságát és esztétikai megjelenését a felület tisztasága döntően befolyásolja. II.1211 Zsírtalanítás vizes oldatokkal Előnyei: - a vegyszerköltség viszonylag kicsi; az oldatok karbantartása egyszerű; tisztító-aktiváló hatása jó, különösen, ha mechanikai hatással párosul; a beruházás költségei viszonylag kicsik, főleg a galvanizáló sorba illesztve. Hátrányai: - az üzemi költségek viszonylag nagyok; esetleg nehézkesebb a szárítás; a szennyvízkezelés bonyolult (emulzió és komplexek megbontása, méregtelenítése stb.); felületi korrózió veszélye a sók visszamaradásának lehetősége, vagy a felület aktív állapota miatt. A vizes oldatos tisztításhoz

az alábbiak tartoznak II.12111 Vizes zsírtalanítás Ezzel a módszerrel a tisztítandó felületre tiszta vízsugarat irányítanak, amely lehet hidegvagy melegvíz is. A szükséges víznyomás az eltávolítandó szennyeződésektől, mint pl a vízoldható anyagoktól, a laza rozsdától és a gyengén tapadó festékbevonatoktól függ. Ha olaj vagy zsír van a felületen, ezek eltávolításához megfelelő tisztítószer hozzáadása is indokolt. Ezek a tisztítószerek lehetnek tisztán szerves termékek, melyek pH-ja a semlegestől az enyhén lúgosig terjed‚ és általában folyékonyak. Főleg tenzidekből, emulgátorokból, diszpergálószerekből, vizlágyitó termékekből és szerves korróziógátló adalékokból állnak. A tisztán szerves termékekben főleg a tenzidek végzik a tisztítást. A tenzidek szerves vegyületek meghatározott arányú hidrofil (vízben oldódó)‚ és hidrofób (viztaszitó) részekkel. Ezeknek az anyagoknak felületaktív

tulajdonsága van, azaz csökkentik a felületi feszültséget. Ha a tisztítandó műveletben ilyen anyagokat használtak, a művelet után minden esetben tiszta vizes öblítés szükséges. Ha ehhez a tisztításhoz berendezést is társítunk, akkor elsősorban az olyan berendezésekre kell gondolni, mint pl. a gépi autómosás előtt sokszor alkalmazott vízsugaras mosóberendezés. Elsősorban ott terjedt el, ahol nagyobb felületek tisztítása szükséges, nem minden esetben azért, hogy azt követően festést végezzenek. Fontos azonban odafigyelni, ha például festés előtt - egy közbenső mechanikai tisztítást, száraz szemcsesugaras eljárást is alkalmaznak - a felületet feltétlenül le- ill. meg kell szárítani A felületen maradó víz ugyanis az alkalmazott csiszolószemcsék összetapadását, fémszemcse esetében pedig azok rozsdásodását segítheti elő. Vizes tisztítás alkalmazásakor különös gonddal kell eljárni azoknál a szerkezeteknél, ahol

hornyok vagy szegecsek találhatók. Ezek maradéktalan kiszárítása egy későbbi korróziós góc kialakulását akadályozhatja meg. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 125 PHARE HU-0008-02-01-0062 A vizes tisztításnál kell megemlíteni azt az eljárást, amikor a tenzidet tartalmazó adalékot nem a vízsugárhoz adagolják, hanem egy szóró-mosó berendezés tartályába. Ilyenkor a berendezés fúvókáin keresztül jut a tisztítóoldat a felületre. A tisztítóhatás a tenzidtől (ami a legtöbb esetben nemionos tenzid) függ, a működési hőmérsékletet kizárólag a tenzidek zavarosodási pontja határozza meg. A szóró-mosó berendezésekben a hőmérséklet valamivel a zavarosodási pont felett van azért, hogy a habzást meggátolják. A szóró-mosó berendezés tartályában a tenzidek oldhatatlan alakban vannak, és ezért alig habzanak. Mikor a mosófolyadékot a hideg munkadarabokra szórják, az oldat lehűl,

a tenzidek oldatba mennek, tisztítanak és megkezdődik a habzás. A kádba történő visszajutáskor, ahol a hőmérséklet a zavarosodási pont felett van, a tenzidek ismét kicsapódnak és megszűnik a habzás. II.12112 Gőzsugaras zsírtalanítás A gőzsugaras tisztítás a gőz, a forró vízsugár és a tisztítóanyagok együttes hatását használja fel és elsősorban olaj és zsír eltávolítására szokták alkalmazni. A szennyeződéseket a gőz, a forró víz és az adalékanyag együttesen távolítja el. A gőzsugár nagy hőtartalma felhevíti a tisztítandó tárgy felületét, így az azon lévő zsír és olaj viszkozitása csökken. A nyomás alatti forró gőz mechanikai és a zsírtalanítószer detergensének emulgeáló hatása nagymértékben gyorsítja a felület tisztítását. Az oldat inhibitort is tartalmazhat. A tisztítóanyagok alkáliák, foszfátok, felületaktív anyagok, de leginkább készítményeket használnak oldatkészítéshez. Az

összetevők mennyisége 5%-nyi az oldatban, a felületaktív anyag legfeljebb 1%. Az oldat készítéséhez lágyított vizet célszerű használni. A nagy víztartalmú gőzsugár egyben leöblíti a munkadarabot, amely a művelet után gyorsan megszárad. A berendezés lehet külső hálózatból üzemelő (helyhez kötött), ekkor a gőz hajlékony tömlőn át jut a hőszigetelt fúvókához és ott keveredik a tisztítóoldattal. A saját gőzfejlesztővel ellátott (szabadon mozgó) berendezésben az oldatot melegítik, és az oldat felett keletkező gőz nyomása juttatja az oldatot a szórófejhez. Gyakorlati tapasztalat az, hogy a fúvóka és a tisztítandó felület közötti távolság 200 mm-nél ne legyen több. A gőzsugaras eljárás főleg a nagyobb tárgyak, pl. mezőgazdasági gépek, vasúti- és egyéb járművek, tartályok stb. tisztításánál alkalmazható előnyösen Elsősorban szabadtéri tisztításnál szokták használni. II.12113 Emulziós

zsírtalanítás Emulzióval tisztítható minden fém és mindazok az anyagok, amelyeket az emulzió nem károsít. Egyesíti magában az oldószeres és lúgos tisztítás előnyeit A szennyezőket emulgeálja, diszpergálja, ill. oldja Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 126 PHARE HU-0008-02-01-0062 Alkalmas: - előtisztítóként gyantás, kokszosodott, durva szennyeződések eltávolítására, - gyártásközi tisztításra, - átmeneti védőanyagok felhordása előtti tisztításra. A tisztítóemulziók kolloid rendszerek, 10-50% szerves oldószert (aromás és alifás halogénezett szénhidrogéneket és ezek keverékeit), 30-90% vizet és 0,5-10% felületaktív anyagot tartalmaznak. Hatásuk és stabilitásuk az emulzió mozgatásával fokozható Az emulziós tisztítás előnyei: - szerves és szervetlen szennyeződések eltávolítására egyaránt alkalmas; - az átmeneti védelmet nyújtó olajfilm a tisztítással egy

lépésben kialakítható; - a tisztított felület víztaszító marad, így víztelenítő hatás is elérhető. Az emulziós tisztítás hátrányai: - az elérhető felülettisztasági fokozat tartós bevonatok készítéséhez nem elégséges; - az emulzió gondos kezelést igényel. Az eljárás során az alkalmazni kívánt anyagot legtöbbször ecseteléssel vagy szórással viszik fel a felületre, majd a szennyeződés milyenségétől és mennyiségétől függően adott ideig a felületen hagyják. A műveleti idő letelte után a felületet hideg-, de inkább meleg vízzel lemossák, majd leszárítják. A tisztításra alkalmas emulzió-koncentrátumokat leginkább a kereskedelemből szerzik be. Használati utasításuk szerint kell alkalmazni. Ha az alkotókból készítik az emulziót, a vízhez kell adagolni az anyagokat, erős keverés közben. Karbantartásukkor legfontosabb az emulzió fenntartása az eredeti sűrűség visszaállításával vagy emulgeátor

adagolásával. Amennyiben az emulzió a karbantartás ellenére megbomlik, ki kell cserélni. 5-6 műszakonként az emulziót dekantálni kell. II.12114 Lúgos zsírtalanítás A magnéziumötvözetek kivételével, a gyakorlatban valamennyi fém és ötvözet tisztítására alkalmas. A legáltalánosabban használható, legjobb zsírtalanító, tisztítóeljárás A lúgos (alkalikus) tisztítást zsír vagy olaj eltávolítására végezik, lúgos tisztítószereket használva, amelyet tiszta vizes (hideg és/vagy meleg) öblítés követ. Alkalmazható: - előtisztításra, durva szennyeződések eltávolítására galvanizálás és vegyi fémbevonás előtt. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 127 PHARE HU-0008-02-01-0062 A korszerű lúgos tisztítóoldatokkal szemben támasztott követelmények: - az alkotók vízben egyszerűen és teljesen oldhatók legyenek; - legyen stabil és könnyen öblíthető; - lúgossága igazodjon a

munkadarab anyagához; - az egyenletes hatás elérésére pufferolni kell; - nedvesítő-, emulgeáló-, diszpergáló- és komplexképző képessége jó legyen; - tartalmazzon inhibitort a felület megmaródásának elkerülésére; - kellően lágyítsa a vizet; - kellő lúgtartaléka legyen; - ne legyen mérgező, és ne veszélyeztesse a dolgozók testi épségét; - lehetőleg olcsó legyen. A lúgos tisztítóoldatok főleg szervetlen anyagokból és kis részben tenzidekből állnak és általában az alábbi anyagokat tartalmazzák: Lúgos kémhatású szervetlen anyagok: alkáli-hidroxidok mint pl. a nátrium-hidroxid, káliumhidroxid, az oldat lúgosságát adják meg (nagy elszappanosító hatásúak), alkáli-karbonátok (emulgeáló-képesség), alkáli-foszfátok a szennyeződéseket és az olajat diszpergálják, valamint komplexbe viszik a vízkeménységet okozó kalcium- és magnézium-ionokat, alkáliszilikátok (diszpergáló- és emulgeálóképesség,

inhibítorhatás), bórax (pufferhatás). Komplexképzők, pl. etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA) és nátriumsói A víz keménységét okozó ionok komplexbe vitelén kívül, a tisztítóoldatba kerülő fémionokat is komplex vegyületté kell alakítani, hogy a káros fémszappan-képződés elkerülhető legyen. A komplexképzők a fémeket az alábbi sorrendben képesek megkötni: Fe3+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Al3+, Fe2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+, de nem szabad elfelejteni, hogy ez a kötés reverzibilis, tehát az oldatba kerülő fémion komplexbe vitele, pl. a kalciumionok szabaddá válását okozhatja Használatuk szennyvízkezelési okok miatt megfontolandó! Felületaktív anyagok, amelyek anionaktívak vagy nemionogének lehetnek. Alkalmazhatóságuk feltétele, hogy összeférjenek az oldattal, tulajdonságaik kedvezőek és stabilak legyenek, továbbá a jó öblíthetőség és a kedvező biológiai lebonthatóság. A lúgos tisztítóoldatok nedvesítő, diszpergáló,

elszappanosító és emulgeáló hatásukkal tisztítják a munkadarabokat. Ezek a készítmények többnyire por alakúak, és - a semleges kémhatású és ma már egyre jobban elterjedt tisztítószerekkel szemben - azzal a hátránnyal rendelkeznek, hogy ezeket fel kell oldani. Az anyagok oldásának sorrendje: nátrium-hidroxid, karbonátok, foszfátok, szilikátok, egyéb sók, komplexképzők, felületaktív anyagok (nedvesítőszerek). Az oldatokat rendszeresen ellenőrizni és tisztítani kell, pl. ülepítéssel, szűréssel, ultraszűréssel vagy centrifugál-szeparátorral; a hatóanyagokat szakaszosan pótolni kell az alkotók ellenőrzése alapján. A tisztítóoldat kimerültnek tekinthető és cseréje szükséges, ha a tisztítás és pótlás ellenére a kívánt tisztító hatás csak az előírt műveleti idő jelentős növelésével (50%) érhető el. A zsírtalanító oldatok szennyezettsége a tisztítás során egyre nő. Így a tisztítandó tárgyak

felületén is egyre szennyezettebb az oldat, amit el kell távolítani, mert a víz elpárolgása után az összes szennyeződés a felületen visszamarad. Nem túl igényes tisztításoknál, javítóiparban, Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 128 PHARE HU-0008-02-01-0062 műveletközi tisztításoknál általában ez nem okoz gondot, erre a célra ún. egyzónás (öblítés nélküli) berendezések is használhatók. Igényesebb műveleteknél, pl. felületkezelés (festés), szerelés, raktározás, kiszállítás stb előtt a szennyezett oldatból visszamaradó szennyeződések már problémákat okoznak. Ezen ok miatt a tisztított tárgyak felületét le kell öblíteni. Vas- és acélötvözetek tisztítása esetén az öblítőkádakba még korróziógátló termékeket is kell alkalmazni. Ezeknek a termékeknek meg kell akadályozni a korróziót már az öblítés alatt, ezen kívül még tárolás alatt átmeneti

korrózióvédelmet is kell nyújtani. Az energiatakarékosság jegyében alakították ki az ún. hideg lúgos tisztítót, amely rendszerint nátrium-hidroxidot, foszfátokat és igen hatékony felületaktív anyagkombinációt tartalmaz. Utóbbiak teszik lehetővé a hőmérséklet jelentős csökkentését. Ezek a tisztítóoldatok tartósak, jól terhelhetők, és a csökkentett hőmérséklet miatt nem növekszik a kezelési idő. A lúgos tisztítóoldatok két fő csoportra oszthatók: - kiúsztató tipusúak: a munkadarab felületéről eltávolított szennyeződés a tisztító oldatból kiválik, annak felületére kiúszik és onnan eltávolítható; - emulziós tipusúak: a felületről eltávolított szennyeződést a tisztító oldat emulzió vagy szuszpenzió formájában oldatban tartja. A zsírtalanítószer felületen megtapadt maradványait tisztítás után öblítéssel mindig el kell távolítani. A lúgos oldatok esetében az öblítés meglehetősen nehézkes,

a lúgos folyadékcseppek jobban tapadnak a fémfelülethez, mint az öblítővíz. Az öblítés hatásfoka jelentősen növelhető, ha öblítésre meleg vizet használnak. Az öblítés hideg- vagy meleg vízben való megfelelősége elsősorban a lemosott zsír- és olaj viszkozitása hőmérsékletváltozásának mértéke, valamint a zsírtalanítószer detergenseinek függvénye. A galvanizálási és festési műveletek előtt a lúgos tisztítószerek alkalmazása esetén többlépcsős öblítést kell végezni, hogy a munkadarabokon a sólerakódást meggátolják. Az elhasznált mosófolyadékot a csatornába történő kibocsátás előtt, az olajmentesítés után még semlegesíteni is kell. Ez a semlegesítés az öblítővízre is vonatkozik A tisztítás hatékonyságát az alábbi tényezők befolyásolják ill. biztosítják: - zsírtalanító anyag koncentrációja, - hőmérséklete, - a kezelési idő, - az alkalmazott berendezés típusa. Az alkalikus

tisztítást két fő eljárásban alkalmazhatják. II.121141 Lúgos zsírtalanítás bemerítéssel (mártással) Legjobban elterjedt, egyszerű eljárás. Berendezésigénye csekély, de a hatékony tisztításhoz több kiegészítőre is szükség van. Legegyszerűbb, ha a zsírtalanító folyadékba bemártják a tárgyakat és azokat egy idő után kiemelik. A tisztítószer eltávolítja a szennyeződéseket a felületről, és úgy akadályozza meg a Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 129 PHARE HU-0008-02-01-0062 visszajutását a tiszta felületre, hogy emulzióba viszi, a cseppeket diszpergálja és védőkolloiddal veszi körül. Bármilyen stabil is az emulzió, előbb-utóbb a nagyobb méretű zsír- és olajcseppek felúsznak a felületére. Ha ezeket nem távolítják el, a tárgy kiemelésekor arra visszarakódik. Az oldat hatása növelhető, a kezelési idő csökkenthető, ha az oldatot melegítik. A melegítés

hatására egyrészt az oldat részecskéi mozognak és így a hatékonyság növelhető, másrészt a zsírok és olajok viszkozitása csökken. A zsírok eltávolítása könnyebb, ha az oldat hőmérséklete magasabb, mint a zsír cseppenéspontja. Az oldat mozgatása is növeli a zsírtalanító hatást. Leghatékonyabb folyadékmozgatási módszer a szivattyús mozgatás. Ennek hatékonysága növelhető áramlásgyorsító fúvókák beépítésével, ami a szivattyú hatását négyszeressé növeli. A módszer nagy előnye, hogy a folyadékáramlás a tisztítandó tárgy alakjához illeszthető. További előny a cirkulációs körbe beépíthető külső hőcserélő, ami a hőátadást javítja, és a tisztítást megkönnyíti. Egy beépített csillapítótérbe a felszínre kiúszó zsír és olaj lesodorható, ahonnan folyamatosan eltávolítható. A cirkuláció lehetőséget ad egy mellékáramkörű szűrő beépítésével a lemosott szennyeződés folyamatos

eltávolítására. Ezzel az eljárással és berendezéssel a koncentráció minimalizálható, az oldat használati időtartama növelhető, a hőmérséklet csökkenthető. Kiegészítő berendezések beépítésével (pl. ultraszűrő) a környezetvédelmi szempontok is maximálisan figyelembe vehetők. II.1211411 Ultrahangos zsírtalanítás, tisztítás A tisztítóhatás fokozására további használható módszer az ultrahangos tisztítás, mikor is a zsírtalanító tartályba rezgőfejet építenek be, amelyet ultrahangos generátorral rezegtetnek. Ultrahangos tisztításkor a nagyfrekvenciájú hanghullámok (ultrahang) rezgésük nagy energiáját átadják a tisztítóközegnek. Az első félperiódusban a folyadékmolekulák egyes helyeken felszakadnak, és apró buborékok (kisnyomású helyek) keletkeznek. Az itt fellépő húzóerő elszakítja a folyadék részecskéit egymástól, a folyadék ritkul. A következő félperiódusban ezt jelentős töményedés

követi, energia szabadul fel, nagynyomású helyek keletkeznek, amelyek a folyadék áramlását idézik elő. Ha ilyenkor a folyadékban a nyomás eléri a folyadék hőmérsékletéhez tartozó telített gőznyomást, a buborékok szétrobbannak, és a keletkező nagy energiájú nyomáslökések a szennyeződéseket a munkadarab felületéről valósággal leszakítják. A tisztítóközeg lehet vizes oldat (lúgos tisztító), de lehet emulzió (rendszerint halogénezett szénhidrogénnel készült), szerves oldószer vagy oldószerkeverék, szobahőmérsékletű vagy melegebb. Az ultrahangos tisztítás növeli a termelést, javítja a minőséget és csökkenti a költségeket. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 130 PHARE HU-0008-02-01-0062 Előnyei: - rendkívüli tisztító hatás rövidebb idő alatt; - bonyolult alakú munkadarabok tisztítására is alkalmas; - pórusokból is eltávolítja a szennyeződést; - állandó

minőség, alig van selejt; - egyszerű és biztonságos munkavégzés; - a bevonat tapadása optimális, homogenitása kedvezőbb; - minimális karbantartás, hosszú élettartam. Alkalmazási területek: - finom munkadarabok tisztítása galvanizálás előtt, pl. galvanizáló sorokba beépítve, - csapágyak, elektromos és elektronikai alkatrészek, nyomtatott huzalozású lapok tisztítása, - sebészeti eszközök, orvosi fecskendők tisztítása, - optikai elemek (lencsék, prizmák) tisztítása, - ékszerek, bizsu tisztítása. A legfontosabb kivételt a repedésre hajlamos tárgyak képezik. Az ultrahangos tisztítás szokásos frekvenciatartománya 20-40 kHz, nagy amplitúdóval, erősen szennyezett és kevésbé kényes munkadarabokhoz; vagy 400-800 kHz, kis amplitúdóval, finom felületű és apró munkadarabokhoz. A tisztítóberendezés műveleti kádból, kiegészítő szerelvényekből, a kádban elhelyezett rezgéskeltőkből (piezoelektromos kvarc vagy kerámia,

magnetostrikciós nikkel) és nagyfrekvenciás generátorból áll. Az optimális tisztító hatás eléréshez szükséges teljesítménysűrűség a munkadarabok felületén, vizes oldatokban 2-3 W/cm², szerves oldószerekben 1,5-2 W/cm². A tisztítóberendezést mindenkor a gyártó utasítása szerint kell működtetni. A tisztítás fokozására használt hanghullámok frekvenciája < 10 kHz, de ennek ellenére van kavitáció, a hanghullámokat mechanikusan keltik, generátorokkal (Hydroson-eljárás). A meglévő berendezésekbe minden további nélkül beépíthető. A lúgos tisztítóoldatot többlépcsős szivattyúval, szűrön át mintegy 15 bar nyomással a generátorokhoz továbbítják, amiből olyan rezgésű folyadéksugarat bocsátanak ki, amelynek hatására kavitációs effektus alakul ki, ezért a tisztító hatás rendkívüli mértékben fokozódik (hidrodinamikus tisztítás). Alkalmazási lehetőségek: - függesztett és ömlesztett munkadarabokhoz

egyaránt használható; - öblítőkben is használható; - használata foszfátozáskor is kedvező; - speciális területeken, pl. huzalok tisztítása, folyamatos üzemelést tesz lehetővé Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 131 PHARE HU-0008-02-01-0062 A Hydroson-eljárás előnyei: - a berendezés egyszerű; - nincs zajterhelés; - az üzemi hőmérséklet csökkenthető; - a művelet gyorsabbá válik; - a karbantartás egyszerű; - lehetőséget nyújt az energia-, anyag- és víztakarékosságra. II.1211412 Elektrokémiai zsírtalanítás A mártásos zsírtalanítás speciális területe az elektrokémiai zsírtalanítás, melyet közvetlenül a galvanizálás vagy a vegyi fémbevonás előtt alkalmazzák, azért, hogy a legtöbbször lúgos oldat zsírtalanító hatását az elektromos áram még tovább fokozza. Az elektrolitikus zsírtalanítás a munkadarab felületén és a pórusokban nyomokban visszamaradt

szennyeződések eltávolítására alkalmas. A korszerű elektrolitokkal szemben támasztott követelmények: - jó elektromos vezetés; - jól nedvesítse a munkadarab felületét; - nagy pufferkapacitás; - jó öblíthetőség; - gyenge, gyorsan bomló habképződés (durranógáz); - ne tartalmazzon olyan anyagot (pl. kloridion), amely az anódot vagy a katódot megtámadja. Az oldatok elszappanosító, emulgeáló és kiúsztató hatásához járul az elektrolízis közben fejlődő gázok mechanikai hatása, így jelentősen nő az oldat tisztítóképessége. Elektrolitikus zsírtalanításkor az egyik elektród a munkadarab, a másik a kis széntartalmú acéllemez. A kapcsolás módja szerint az eljárás lehet katódos, amikor a munkadarab a katód, és anódos, amikor a munkadarab anód. Az anódos és katódos szakaszok egymást követően is kapcsolhatók, azonos elektrolitban pólusváltással, vagy külön elektrolitban egyenként kapcsolva. A katódos zsírtalanítás

előnyei: - erőteljesebb mechanikai hatás (a hidrogéngáz térfogata kétszeres); - a katód környezetében lúgosodik az elektrolit, ez növeli a zsírtalanítás hatásfokát. A katódos zsírtalanítás hátrányai: - a hidrogénridegedés lehetősége; - a nehézfém-szennyezők a katódra kiválva galvanizálási hibát okoznak. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 132 PHARE HU-0008-02-01-0062 Az anódos zsírtalanítás előnyei: - a finoman érdesített felületre jobban tapad a fémbevonat; - elősegíti nagy belső feszültségű bevonat leválasztását; - a szennyeződések oxidációval is roncsolódhatnak; - a munkadarab felületén nincs fémkiválás. Az anódos zsírtalanítás hátrányai: - a munkadarab felületén káros, passzív oxidfilm képződhet; - a mechanikai hatás kisebb (az oxigéngáz térfogata fele a hidrogéngázénak). Vas és acél munkadarabokat katódosan zsírtalanítanak, ha a hátrányok zavaró

hatása nem jelentős. Előnyös, ha rövid anódos szakasszal fejeződik be a zsírtalanítás A könnyen károsodó alkatrészeket (rugó, hidegen hengerelt lemez) ajánlatos anódosan zsírtalanítani. Réz és ötvözetei katódosan zsírtalanítandók. Pólusváltás vagy anódos kezelés különleges elektrolitot igényel. Cinkötvözeteket elsősorban katódosan zsírtalanítanak, de pólusváltás vagy anódos kapcsolás is alkalmazható. Az oldatkészítés, az anyagok oldásának sorrendje kb. azonos a lúgos oldatokéval, de az elektrolit készítéséhez iontalanított vizet célszerű használni. Az elektrolitok összes lúg- és nátrium-karbonát-tartalmát, emulgeáló- és kiúsztatóképességét 3-5 műszakonként kell ellenőrizni. Az elektrolit kimerültnek tekinthető, ha már nem képes a szennyeződéseket eltávolítani, ha nedvesítőképessége már nem javítható, és ha katódos kapcsolásban, nagy áramsűrűség esetén fém válik ki a munkadarab

felületére. Ma már számos zsírtalanító és mosóberendezés működik mártással és speciális célberendezések is készülnek, mint pl.: - drót, szalag, csőzsírtalanítók, dobberendezések, - függesztett vagy végtelenített rostéllyal működők, - egyenes- vagy körvonalúak, - öblítő-, konzerváló-, szárítózónákkal kiegészítve. II.121142 Lúgos zsírtalanítás szórással A zsírtalanítást, a tisztítást elsősorban a folyadéksugár mechanikai energiája végzi, az összes többi hatás csak kiegészítő jellegű, bár mindegyik fontos. A szóró-rendszerű berendezések előnye, hogy ezekben alacsonyabb vegyszer-koncentrációt és hőmérsékletet, valamint rövidebb kezelési időt lehet alkalmazni. A szóráshoz használt oldat összetételében a felületaktív anyag fékezett habzású kell legyen. Szóró eljárásnál a vízben oldott zsírtalanító anyag egy- vagy több cirkulációs tartályban van, amelyből szivattyú nyomja be a

tisztítandó tárgyakat körülvevő szórókoszorúkon elhelyezett fúvókákba a folyadékot. A tisztítás akkor működik jó hatásfokkal, ha a fúvókákból kiáramló folyadéksugár a tisztítandó tárgy teljes felületét eléri. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 133 PHARE HU-0008-02-01-0062 Ennek két feltétele van: - az egyik, hogy a folyadéksugár a tárgyfelület elérése előtt szétterüljön, az egyes fúvókák folyadéksugara a tisztítandó tárgy felületén egymást elérje. Ezzel együtt fontos, hogy a sugarak a tárgyfelület előtt ne érjék el egymást, mert a sugár mechanikai energiáját ez csökkenti. - a másik fontos szempont, hogy a tárgyak felülete lehetőleg merőleges legyen a folyadéksugárra. Ezt természetesen nem lehet minden esetben elérni, de a cél megközelíthető jól szerkesztett függesztékekkel és a függeszték mozgatásával a szórókoszorúk előtt, esetleg a fúvókák

vagy a szórókoszorúk mozgatásával. Ehhez az eljáráshoz más típusú oldatra van szükség. Első követelmény, hogy az oldat ne képezzen habot és nem fontos, sőt hátrányos az emulzióképző hatás is. Rendkívül fontos a zsírtalanítószer megválasztása a mosógép konstrukciójához és a szennyeződések fajtáihoz. Az oldatnak a tartályban töltött időtartama alatt az oldatnál kisebb sűrűségű komponenseket a felszínre ki kell úsztatnia és a nagyobb sűrűségűeket le kell ülepítenie. Ezáltal elérhető, hogy a cirkulációs szivattyú mindig a legtisztább mosószeroldatot szívja a tartályból és nyomja rá a tisztítandó felületre. Megfelelő kiegészítő berendezések be- és hozzáépítésével a tartályfenékre leülepedett szennyeződések és a folyadékfelszínre felúszott olaj folyamatosan eltávolíthatók. A munkadarabok kifogástalan tisztításához többkamrás berendezésre van szükség. Ezek egyvagy két mosó-, néhány

öblítőzónából, esetleg konzerváló- (korrózióvédelmet is biztosító) és/vagy szárítózónákból állnak. Nagy jelentőségük van a megfelelő lecsepegési zónáknak, melyek a zsírtalanító- és mosó-, valamint öblítőfolyadék áthordását csökkentik. Hosszabb csepegési zóna és magasabb hőmérséklet alkalmazásánál ügyelni kell arra - főleg alkalikus tisztítószer alkalmazása során -, hogy az oldat ne száradjon rá a munkadarab felületére. Szóró berendezésekben a nagyobb munkadarabokat konvejor, a közepeseket szállítószalag, a kicsiket forgódob szállítja. Ma már készülnek olyan komplett berendezések is, melyekben az első lépésben mártást, a másodikban pedig szórást alkalmaznak. Az apróbb munkadarabok tisztítására vibrációs berendezéseket is szoktak használni. II.1212 Szerves oldószeres zsírtalanítás Szerves oldószeres zsírtalanítást, tisztítást zsír vagy olaj eltávolítására végeznek, alkalmas

oldószereket használva, melyek a következők lehetnek: - klórozott szénhidrogének; - szénhidrogének; - oxigéntartalmú oldószer-rendszerek. II.12121 Klórozott szénhidrogének A klórozott szénhidrogének egészségvédelmi és környezetvédelmi okokból, a szigorodó környezetvédelmi előírások miatt mindinkább kiszorulnak a használatból. Ennek ellenére még ma is igen gyakran használják: - előzsírtalanító műveletként, olajos szennyeződések eltávolítására galvanizálás előtt; - tisztításra szervetlen rétegek kialakítása, szerves és átmeneti védelmet nyújtó bevonatok felhordása, fémszórás, tűzzománcozás, tűzi fémbevonás hőkezelés előtt; Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 134 PHARE HU-0008-02-01-0062 - gyártásközi tisztításra; - gépfelújítások során alkatrészek tisztítására. A klórozott oldószeres zsírtalanítás előnyei: - általánosan alkalmazhatóak, mivel

nagyon jó a zsíroldó hatásuk és a legtöbb fémet nem támadják meg, - mivel könnyen elpárolognak a felületről a munkadarabok szárazon kerülnek ki a berendezésből; - az oldószerek nem tűzveszélyesek; - a műveleti költség viszonylag kisebb, mert az oldószer jelentős része visszanyerhető, ugyanis desztillálással gazdaságosan regenerálható; - művelet közben egyszerű (forráspont) az ellenőrzés; - nincs szennyvíz. - hidegen, melegen, folyadék és/vagy gőzfázisban egyaránt alkalmazhatók. A klórozott oldószeres zsírtalanítás hátrányai: - csak zárt berendezésben lehet alkalmazni, mivel egészségre igen ártalmasak (narkotikus hatásúak). - a káros immisszió csökkentése miatt költséges a berendezés; - a kezdeti vegyszerköltség nagy; - az oldószer-visszanyerés berendezéseket igényel; - a klórozott szénhidrogének bomlásakor sósav, foszgén keletkezhet. A tisztítás végezhető folyadék- vagy gőzfázisban, egy vagy több

lépcsőben. Folyadékfázisú zsírtalanításkor a berendezés munkaterébe töltött hideg vagy meleg oldószerbe merítik a tisztítandó munkadarabokat. A tisztító hatás az oldószer szennyezettségével csökken, ezért ezt a módszert önállóan általában nem használják. Gőzfázisú zsírtalanításkor a berendezés munkaterét a forrásban lévő oldószer gőzei töltik ki, ebbe helyezik a szobahőmérsékletű munkadarabokat, amelyek felületén az oldószergőzök kondenzálódnak, feloldják és lemossák a szennyeződéseket, majd visszafolynak a forralótérbe. A tisztító hatás fokozható, ha a munkadarabok felületét hideg oldószersugárral lemossák. Előnye tehát az, hogy a zsírtalanítandó hideg munkadarab felületére mindig tiszta oldószer válik le. Az ilyen berendezés fő részei: - a gőzfázist biztosító - legtöbbször közvetett - fűtés, - maga a gőzfázis, - a hűtőzóna, amelyben leszáradnak a tisztított munkadarabok és amelynek

feladata az oldószer berendezésből történő eltávozása, - elszívás, amelyhez ma már levegőtisztítót is kell telepíteni. A klórozott oldószer a légáramból adszorpció, abszorpció, kondenzáció vagy elégetés útján vonható ki. - regenerálóegység, amely a szennyezett oldószer berendezésen belüli desztillálását, ezáltal gazdaságos felhasználását végzi. Vízgőzdesztillálással az oldószer-visszanyerési arány jobb. - vízleválasztó, feladata a kondenzálással az oldószerbe kerülő víznyomok eltávolítása sűrűség alapján, valamint az oldószerben lévő esetleges savnyomok megkötése, Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 135 PHARE HU-0008-02-01-0062 - szóróegység, a meleg munkadarabok lehűtése hideg oldószerrel, hogy a kondenzáció, ezáltal a tisztítási/zsírtalanítási folyamat újra meginduljon. A berendezésbe külön mártókádakat is lehet építeni, amely hideg vagy meleg

oldószert tartalmazhat. A mártókádhoz pedig - a hatékonyság növelésére - ultrahangos egységet is kapcsolhatnak. Többlépcsős tisztításkor, a munkadarabok szennyezettségétől és a kívánt felületi tisztaságtól függően, két vagy több munkaterületű berendezéseket alkalmaznak. A tisztítást a célnak legmegfelelőbb sorrendben folyadék és gőzfázisú szakaszok alkotják, de alapkövetelmény, hogy a befejező művelet mindenkor gőzfázisú legyen. Legismertebb klórozott szénhidrogén oldószerek: A triklór-etilén (fp.: 86,7°C) a legáltalánosabban használt oldószer Biztonságos felhasználásának feltétele, hogy megfelelő stabilizátorral megakadályozzák katalitikus és hőbomlását. A perklór-etilén (fp.: 121,1°C) szintén általánosan elterjedt oldószer (Al, Cu), felhasználását nagy energiaigénye korlátozza. A tisztító hatás fokozására bizonyos esetekben oldószerkeverékeket használnak. A klórozott oldószer használata

során a vonatkozó munka- és egészség-, valamint környezetvédelmi előírásokat be kell tartani. II.12122 Szénhidrogének A nem halogénezett szénhidrogénekkel való tisztítás csak szobahőmérsékleten lehetséges, a művelet tűzveszélyessége miatt. Az oldószerek minden fémfelülethez használhatók A tisztítás rendszerint kézi művelet. A szennyezett oldószer a felhasználás helyén nem regenerálható. A szénhidrogének, általában, mint hideg zsírtalanítók ismeretesek, mivel viszonylag alacsony a lobbanáspontjuk, tehát kisebb-nagyobb mértékben tűzveszélyesek. Általános biztonságtechnikai elv: a munka- és oldószer-hőmérséklet legalább 15°C-kal legyen alacsonyabb az oldószer lobbanáspontja alatt. Ezeket az oldószereket szórni csak inert környezetben szabad, mivel a gyúlékony oldószerködök is robbanhatnak! Az ásványolaj lepárlási termékek származékai (pl. szagtalan petróleum stb) különböző mértékben tartalmaznak

aromás vegyületeket, ezért az egészségre is ártalmasak. Ma már azonban csak az alacsony aromástartalmúak használatát engedélyezik. A legújabbak, az ún. izoparaffinok, azonban ennek zsíroldó hatása kisebb, mint az aromásoké II.12123 Oxigéntartalmú oldószerek Az oxigéntartalmú oldószerek közül a legismertebbek: - a különböző alkoholok, - észterek, - többfunkciós vegyületek. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 136 PHARE HU-0008-02-01-0062 A különböző alkoholokat csak speciális célra szokták felhasználni (pl., nyomdaiparban) Hátrányuk, hogy lobbanáspontjuk alacsony. Főleg a magas forráspontú észtereket részesítenék előnyben, mivel nem toxikusak és igen jó oldóképességgel rendelkeznek, de víz és a lúg könnyen hidrolizálja ezeket és ezért alkalmazási területük korlátozott. A többfunkciós vegyületek közül az alkoxi-propanoloknak egyre nagyobb jelentősége van, mivel magas

lobbanásponttal, jó oldóképességgel és alacsony toxicitással rendelkeznek. Elterjedésük főleg drágaságuk miatt korlátozott. II.1213 Zsírtalanítás leégetéssel Az eljárás lényege a tapadó szennyeződések leégetése vagy reduktív elbontása magas hőmérsékleten. A leégetéses tisztítást kevéssé oxidáló atmoszférában, vagy speciális kemencében végzik. Kovácsolt munkadarabok, meleghúzású kazánfenekek stb durva tisztítására, öntvények öntési kérgének fellazítására alkalmazzák. Egyidejűleg revementesítéssel is összeköthető ez az eljárás. Jelentősége fokozatosan csökken II.1214 A zsírtalanítás hatékonyságának ellenőrzése A minősítő próbák egyszerűek, az üzemben munka közben a folyamat megszakítása nélkül elvégezhetők, és megfelelő körülmények között, gondosan végezve, elfogadható eredményt adnak a felület tisztaságára vonatkozóan. A még nedves felület zsírtalansága vízterülési

próbával ellenőrizhető. A munkadarabot – az utolsó öblítővízből kiemelve – néhány másodpercig összefüggő vízhártya fedi, ha a felület megfelelően tiszta. Ellenkező esetben a vízhártya a kiemelés pillanatában megszakad Fontos, hogy a munkadarabot nem szabad gyorsan, hirtelen kiemelni a vízből! A mennyiségi vizsgálatok rendszerint a tisztító-zsírtalanító műveletek hatásosságán kívül, a kezelőoldatok alkalmasságára vagy alkalmatlanságára vonatkozóan is nyújtanak felvilágosítást. Egy adott zsírtalanítási, felülettisztítási feladat megoldására alkalmas eljárás kiválasztásához célszerű ismerni: - a tisztítandó munkadarab "előéletét", felületi állapotát; - a szennyeződés fajtáját, vastagságát, mennyiségét és "korát"; - a tisztítandó munkadarab alapanyagát, összetételét; - a tisztítandó munkadarab alakját, méreteit, felületi állapotát, tagoltságát; A legfontosabb, hogy a

tisztításhoz használt oldat ne károsítsa a munkadarab anyagát, ezért olykor próbatisztítást kell végezni. A repedésre hajlamos alkatrészeket ultrahang hatásának nem szabad kitenni. Az alak bonyolultsága szerint kell megválasztani a megfelelő módszert, ellenkező esetben a felület nem tisztul kellően, vagy túlságosan nagy a kihordási veszteség. - az elérni kívánt tisztasági fokozatot, azt, hogy milyen művelet következik a zsírtalanítás tisztítás után, mint végső bevonat; - a tisztítási körülményeket; - az eljárás gazdaságosságát. Meghatározásának legfőbb tényezői az adott időegység alatt tisztítható mennyiség, a szükséges berendezési költségek és az üzemeltetés költségei, beleértve a környezet védelmét is. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 137 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.122 Oxidmentesítés Az oxidmentesítés, a képződött szennyeződések (reve, rozsda,

futtatási szín stb.) eltávolítására alkalmas felület-előkészítő művelet. A gyakorlatban legjobban a mechanikai és a kémiai eljárások terjedtek el. Az, hogy melyik eljárást alkalmazzák, azt elsősorban az határozza meg, hogy milyen végső felületkezelő művelet előtt kell ezt elvégezni. A galvanizálás előtt inkább a mechanikai csiszolást és fényesítést, illetve kémiai pácolást, festést megelőzően inkább a szemcsesugaras eljárásokat részesítik előnyben. II.1221 Mechanikai oxidmentesítés, mechanikai tisztítás II.12211 Tisztítás kézi szerszámmal Kézi szerszámok: a drótkefék, spatulák, festékkaparók, műanyagba-, gyapjúba ágyazott csiszolóanyagokkal, csiszolóvászon és rozsdaleverő kalapácsok. Ez a kézi művelet csak gyengén tapadó, laza korróziós termék részleges eltávolítására alkalmas. Kis termelékenysége és gyenge minőségi eredménye miatt azonban nem gazdaságos. Elsősorban festést megelőzően, ott

is legtöbbször olyan felújítási munkáknál, ahol nagyon tagolt felületek, ill. a gépi szerszámokkal nem tisztítható felületek vannak. II.12212 Tisztítás gépi meghajtású szerszámmal Tipikus gépi meghajtású szerszámok a forgó drótkefék, különféle csiszolófajták, leverő kalapácsok és ütőpisztolyok. A gépi meghajtású szerszámmal történő tisztítás, a tisztítási fokozatban és termelékenységben hatásosabb, mint a kézi előkészítés, de közel sem olyan hatásos, mint a szemcsesugaras eljárás. Ezért festést megelőzően elég ritkán alkalmazzák Más az eset galvanizálást, vagy az alumínium anódos oxidálását megelőzően. Itt ugyanis a munkadarab felületi simaságának, a felületek pórus- és repedésmentességének – a tisztaság mellett – igen nagy jelentősége van. A mechanikai felület-előkészítési munkafolyamat ebben az esetben három nagy szakaszra bontható: a csiszolásra a kefézésre és a fényesítésre.

II.122121 Csiszolás A csiszolás célja a felületi egyenetlenségek mechanikai úton való csökkentése. A csiszolás tulajdonképpen egy forgácsolási művelet, melyben a munkadarabok felületéről anyagot távolítanak el, eközben a felületen csiszolási nyomok keletkeznek. A hagyományos forgácsolási megmunkálással ellentétben, csiszoláskor nem a munkadarab forog, hanem az többé-kevésbé meghatározott helyben rögzítve van. A csiszolószerszám a tulajdonképpeni csiszolószemcse, amely a forgó mozgást végző hordozó eszközön, a csiszolókorongon, vagy csiszolószalagon van elhelyezve. A csiszolószemcse lehet természetes alapanyagú (pl. korund), mesterséges (mint pl az elektrokorund, a szilícium-karbid, bór-nitrid). Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 138 PHARE HU-0008-02-01-0062 A megmunkálandó fémfelület csiszolható szárazon és nedvesen. A száraz csiszoláskor a csiszolási folyamatban csak a

munkadarab és a csiszolóeszköz vesz részt. Nedves csiszoláskor a csiszolókorong felületére valamilyen csiszolási segédanyagot (kenőanyagot) juttatnak, amelynek elsőrendű feladata a csiszolt felület hűtése és a csiszolási teljesítmény egyenletessé tétele, a csiszolt felület minőségének javítása. A csiszolókorongok különböző anyagokból készülhetnek, alakjukat tekintve lehetnek merevek vagy rugalmasak: A csiszolás rendszerint több, egymást követő műveletből áll. A műveletsor elemeit úgy kell megválasztani, hogy az egymást követő műveletek jól illeszkedjenek egymáshoz a durvától a finom irányban és a durvább művelet tegye lehetővé a finomabb művelet zavartalan elvégzését. II.122122 Kefézés A kefézés a műveleti sorrendben elfoglalt helye a forgácsolómunkát végző csiszolás és a felületi egyenetlenségeket kiegyenlítő fényesítés között van, ami azt jelenti, hogy nem alkalmas számottevő mennyiségű anyag

eltávolítására, de a felület önálló fényesítésére sem. A körkefékkel végzett művelettel tisztítható a felület, eltávolíthatók a korábbi csiszolás nyomai és különleges megjelenésű felületek is készíthetők. Bizonyos mértékig alkalmas sorja eltávolítására és az élek lekerekítésére is. A felület szépítését célzó mechanikai műveletsor elengedhetetlen eleme a felület körkefézése a csiszolási műveletek után, esetleg azokkal váltakozva a felület fényesítése előtt. Elsősorban acélhoz és keményebb színesfém- és alumíniumötvözetekhez használják. A fémszálas körkefékkel elérhető különleges hatású fémfelület jellemző képviselői a kraccolás és a mattított felület. Kraccoláskor a fémfelület zavaró egyenetlenségeit tüntetik el, a felület megjelenése többé-kevésbé fényes. A mattított felület a kraccoltnál finomabb jellegű és ezzel a művelettel többféle (vonalkázott, pontszerű stb.)

effektus is elérhető II.122123 Fényesítés A fényesítés két lépésből tevődhet össze. A tulajdonképpeni fényesítés, melyet ritkán-varrott vagy szellőztetett textilkorongra felhordott csiszolómasszával végeznek. Ezt az utófényesítés, azaz a tükrösítés követi, amely a fényesítés felső foka. Ennek a kímélő fényesítő műveletnek célja az anyagi minőségtől függő legnagyobb fényvisszaverődést megközelítő reflexiójú, tükörfényes felület kialakítása. Tükrösítéssel arra törekednek, hogy a felület egyenetlenségei minél kisebbek legyenek a látható fény hullámhosszához (0,4-0,8 µm) képest. A fényesített munkadarabot tiszta ruhával vagy cérnakesztyűs kézzel kell megfogni, hogy a kéz izzadtsága ne károsíthassa a fényes felületet. II.122124 Ömlesztett munkadarabok felület-előkészítése Az ömlesztett munkadarabok mechanikai megmunkálását forgó vagy rezgő mozgást végző berendezésekben végzik. A

forgó mozgást végző berendezések lehetnek ferde tengelyűek és nyitottak (harangok), vagy vízszintes tengelyűek és zártak (dobok). Mindkét berendezésfajtánál megtalálható a hengeres és a szögletes forma. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 139 PHARE HU-0008-02-01-0062 A rezgő mozgást felhasználó módszernél (vibrációs csiszolás) a munkadarab és a megmunkáló közeg meghatározott arányú mennyiségét rugalmasan támasztott, vagy függesztett munkatartályban kezelik a tartály folyamatos rezgő mozgásával. Ennek hatására a munkadarab és a közeg egymáshoz képest elmozdul, és ezzel megvalósul a felületkezelés. A megmunkáló közeg szabályos vagy szabálytalan alakú kerámia- vagy műanyag vibrációs csiszolótestek, fényezőgolyók stb. Ezen kívül a kiválasztott művelethez (sorjázás, csiszolás, fényesítés, zsírtalanítás) általában még különböző vegyi segédanyagokat is

használnak. Termelékenysége sokszorosa a dob- vagy harangberendezésekhez viszonyítva. II.12213 Szemcsesugaras tisztítás A szemcsesugaras tisztítási művelet során a változó méretű, de általában apró szilárd anyagrészecskéket nagy erővel, szórással vagy fúvással juttatják a munkadarab felületére, melynek révén a kívánt cél, pl. rozsdátlanítás, sorjátlanítás, mattítás, szilárdítás stb érhető el A szemcsesugaras tisztítás egyik fontos kelléke a tisztítást végző szóróanyag. Ezt a szerint kell kiválasztani, hogy mit kell eltávolítani (pl. reve, rozsda, festékréteg stb), milyen a munkadarab alapanyaga (vas, alumínium, színesfém stb.), milyen végső felületkezelést fognak alkalmazni (festés, galvanizálás, stb.), milyen berendezés és hol áll rendelkezésre (pl zárt kabinban, száraz szemcsefúvó stb.) A szóróanyagok csoportosítása szerint számos típus ismert. Van olyan eset, amikor a halmazállapot milyensége a

meghatározó, van, amikor a szóróanyag formája. A szóróanyagokat ezen kívül a keménységükkel, valamint az élettartamukkal is szokták jellemezni. Számos szemcsesugaras eljárás ismert, melynek fő jellemzőit az alábbi összefoglalás mutatja be. II.122131 Száraz szemcsesugaras tisztítás II.1221311 Centrifugális vagy röpítőkerekes szemcseszórás Ezt az eljárást zárt vagy mobil berendezésekben végzik. A szóróanyagot a forgó kerekekre vagy lapátkerekekre juttatják, amelyek úgy vannak beállítva, hogy a szemcséket egyenletesen és nagy sebességgel röpíthessék a tisztítandó felületre. A szemcse sebessége 80 m/s, mennyisége 130-200 kg/min között van. Ha a szemcse lehull, csiga vagy szalag segítségével serleges felhordóba kerül, majd a tisztítóberendezésbe, ahol a port, a revét, a szennyező anyagokat és a túl apró szemcsét leválasztják. Alapfeltétel, hogy a tisztítandó felület olaj- és zsírmentes legyen, mivel a

szóróanyag, amit többször is felhasználnak, pl.: acélsörét vagy drótvagdalék, elszennyeződhet A porleválasztó a berendezés fontos tartozéka, mely a környezetvédelmi igényeket kell, hogy kielégítse. II.1221312 Sűrített levegős szemcsefúvás A sűrített levegős szemcseszórásnál a szemcséket a levegőáramba adagolják és ezt a levegő/szemcse keveréket a szórófejen keresztül nagy sebességgel a tisztítandó felületre irányítják. Ennél az eljárásnál alapkövetelmény, hogy az alkalmazott sűrített levegő víz-és olajmentes legyen. Az ún. injektoros szemcsefúvásnál a 6 -7 bar nyomású sűrített levegő a szórópisztoly keverőfejében vákuumot hoz létre. Ez a vákuum szippantja be a szemcsét a szemcsetárolóból Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 140 PHARE HU-0008-02-01-0062 egy Y csőszáron keresztül, majd a fúvókánál felgyorsuló nagysebességű levegővel együtt a munkadarab

felületére juttatja. Ez a módszer a vékony falú munkadarabok tisztítására alkalmas. Az eljárást leginkább a szekrényes kivitelben alkalmazzák, tehát kisméretű alkatrészek tisztítására használják fel. A túlnyomásos szemcsefúvásnál a szemcse-nyomótartály előtároló tartályából a szemcse pneumatikus szelepen keresztül jut a tulajdonképpeni szemcsetárolóba, amely kismértékű túlnyomás alatt van. Innen a szabályozható keverőszelepen keresztül a szállítóvezetékbe kerül, és sűrített levegő továbbítja a szórópisztolyba. A szórópisztolyban a különálló vezetéken tiszta sűrített levegő keveredik a szemcsékkel és áramlásukat felgyorsítva azokat a fúvókán keresztül kilépve a tisztítandó felületre röpíti. A túlnyomásos eljárás szabadsugaras változata szerint a szórópisztolyt kézzel irányítják a tisztítandó felületre. Ilyen esetben a kiszórt szemcse a leválasztott anyagokkal szennyezett, legtöbbször

egyszeri használat után elvész és vissza nem nyerhető. A környezetvédelmi előírások szigorodásával azonban ezt az eljárást is zárttá alakíthatják (l. Szabadság híd felújítása). Vákuumos vagy szívófejes, korábbi megnevezéssel fúvó-visszaszívó szemcsefúvás Ez a módszer, hasonló a sűrített levegős, túlnyomásos szemcsefúváshoz. A berendezés lényeges része a kétcsatornás tisztítófej, amelybe fúvókát építenek be. A két csatorna közül az egyik a szemcse kijuttatását, a másik pedig a kiszórt szemcsének és a leválasztott hulladéknak a tisztított felületről való visszaszívását végzi. A használható szemcsék kiválasztása ciklonnal, szűrőegységgel történik. A működéshez a sűrített levegőt külső kompresszorral állítják elő II.122132 Nedvesített szemcsefúvás Ez a módszer is hasonló a száraz, sűrített levegős szemcsefúváshoz, de a levegő/szemcseáram, a fúvóka elé szerelt a pisztollyal

egybeépített vízgyűrűn keresztül jut a tisztítandó felületre, tehát szórás közben nedvesedik. Ez a kis mennyiségű (15-25 l/h) tiszta víz pormentes eljárást eredményez azáltal, hogy megköti az 50 µm-nél kisebb részecskéket. II.122133 Nedves szemcsesugaras tisztítás Sűrített levegős nedves szemcsefúvás Ez a módszer hasonló a sűrített levegős szemcsefúváshoz, de folyadék (rendszerint tiszta víz) hozzáadásával levegő-víz-szóróanyag áram jön létre. Iszapos szemcsefúvás Finom szóróanyag vizes vagy már folyadékban lévő diszperzióját irányítják szivattyúval vagy sűrített levegővel a tisztítandó felületre. Ha a vivőközeg sűrített levegő, akkor ezt az eljárást más néven hidropneumatikus eljárásnak is nevezik. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 141 PHARE HU-0008-02-01-0062 Nyomás alatti folyadékos szemcsefúvás A folyadékáramba (ami általában tiszta víz)

szóróanyagot vagy szóróanyag keveréket visznek és ezt az áramot a szórófejen keresztül a felületre irányítják. Ez a folyadékáram túlnyomóan nyomás alatti folyadék, és a hozzáadott szilárd anyag mennyisége általában kevesebb, mint a sűrített levegős nedves szemcsefúvásnál. A szóróanyagot akár szárazon (levegővel vagy a nélkül) akár nedves iszapként vihetik be. A nedves eljárásoknál fontos a felület száradására és a megtisztított felület visszarozsdásodási hajlamára is figyelni. Gyakorlati tapasztalat az, hogy a nedves tisztítás után legszívesebben a gyors szárítást részesítik előnyben a kivitelezők, mert ezzel a visszarozsdásodás nem olyan számottevő. II.12214 A felület tisztaságának jellemzése A vonatkozó hazai szabvány ismerteti és fényképfelvételeken be is mutatja - a kiinduló állapotokat külön is megjelölve - az acélfelületek rozsdásodási és felület-előkészítési fokozatait. Pl a

szemcsesugaras tisztítással elérhető az Sa 2½ jelölésű felület, ami nagyon alapos szemcsesugaras tisztítást jelent, míg St3-ral a nagyon alapos kézi és kézi-gépi tisztítást jelölik. II.1222 Kémiai oxidmentesítés, pácolás A kémiai oxidmentesítés, elterjedtebb nevén a pácolás, olyan felületi kezelés, amellyel a fém felületén képződött oxidos szennyezéseket (pl. vas esetében a revét, rozsdát) savakkal vagy lúgokkal távolítják el, miközben a tisztítóoldat hatóanyag-töménysége folyamatosan csökken, fémsó-tartalma pedig nő. Célja fémesen tiszta, ill. a megfelelően szükséges minőségű felület létrehozása Ezt a műveletet legtöbbször galvanizálás, alumínium anódos oxidálás, valamint tűzi fémbevonás előtt alkalmazzák. A pácolási technológiát a következő szempontok szerint ajánlatos kiválasztani: - a tisztítandó munkadarab kémiai összetétele; - a felületen képződött oxidok és szennyeződések

fajtája, tulajdonságai és mennyisége; - a megelőző technológiai műveletek; - a tisztítandó munkadarabok alakja, nagysága és tömege; - a további felületkezelési eljárás és a tovább feldolgozás módja; - a helyi sajátságok, adottságok. II.12221 Pácolás savas oldatban Ez az eljárás a munkadaraboknak a megfelelő savval töltött kádba merítését jelenti, ami az oxidokat eltávolítja. A pácoló oldatok az oxidok oldásán túl a fémet is oldják. A fém oldódásakor keletkező hidrogén egy része eltávozik az oldatból, másik része bediffundál a fém felületébe és ott feszültségeket és a későbbiekben a bevonat károsodását okozhatja. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 142 PHARE HU-0008-02-01-0062 A hidrogéngáz-fejlődést inhibitorokkal szabályozni (csökkenteni) lehet és kell. Inhibítorok adagolásával korlátozni lehet a káros fémveszteséget, a felesleges savfogyasztást, meg

lehet akadályozni – még forró oldatokban végzett kezelés esetén is – a hidrogéndiffúziót, szép, fényesen csillogó felületet lehet használatukkal elérni, és a felület érdességét is csökkenteni, ill. szabályozni lehet Az inhibitor-használat egyetlen negatív hatása a kezelési idő 20-30%-os növekedése, ez viszont a védelem következtében lehetségessé váló hőmérséklet- és savtöménység-növeléssel, esetleg ún. pác-gyorsítók adagolásával ellensúlyozható. A savas pácolás leegyszerűsített modellje szerint vas esetében a következő folyamatok játszódnak le. A felületi oxidrétegek közül a legalsó, közvetlenül a fémvas felületén képződött kétértékű vasoxid (wüstit) oldódik a legjobban, míg a felette lévők oldódása lényegesen rosszabb (lassúbb). Ennek következtében a reveréteg érintkezése a fémvas-alappal megszűnik, leválik a felületről, és másodlagos folyamatként feloldódik a pácoldatban. A

folyamat során az alapfémhez jutó sav elindítja a fém-sav reakciót, amely során a fejlődött hidrogén a felsőbb reverétegeket (hematit, magnetit) redukálja és az alacsonyabb értékű vasoxidok jobb savoldhatósága révén a folyamat felgyorsul, illetve a reveeltávolítás szempontjból teljessé válik. II.122211 Kénsavas pácolás A kénsavas oxidmentesítést elsősorban szénacélok, de keveréksavas vagy kombinált technológiákban ötvözött acélok és öntvények revétlenítésére, ill. felülettisztítására is használják (szürkeöntvények). A kénsav max. 28%-os vizes oldatban alkalmas az acélfelületek oxidmentesítésére Csak nagy hőmérsékleteken érhető el vele hatékony felülettisztítás, és még így is gyengébb az oxidoldóképessége, mint a sósavé. A kénsav legjobban a két vegyértékű vas oxidját, a wüstitet, és legenyhébben a tisztán három vegyértékű vas-oxidot, a hematitot (Fe2O3) oldja. A vas-sók oldhatósága a

savtöménység és a hőmérséklet függvénye. A kénsavas pácolás hátránya, hogy a fém felületén a pácüledék megtapad, és csak erőteljes utótisztítással távolítható el. II.122212 Sósavas pácolás A sósavas pácolás alkalmazási köre bővebb, mint a kénsavasé: a szénacélok pácolásán kívül öntvények (temperöntvények), és az ötvözött acélfajták leghatékonyabb pácolóoldata, ill. a savkeverékek legfontosabb összetevője. A 10-20%-os töménységben használatos sósavas tisztító oldatok, a felületi oxidok még kisebb hőmérsékleten is gyors oldása miatt, ma már sok helyen kiszorították a kénsavas eljárást. A sósavas felület-előkészítés meghatározó folyamata az oxidoldó képesség. Ez minden oxidfajta esetén közel azonosan jó, a megfelelően jól szabályozható folyamatban kevesebb hidrogéngáz keletkezik, és így a felesleges vas- és savveszteség is megelőzhető. A kezelt fémtiszta felület simább,

fényesebb, gyakorlatilag iszapmentes lesz. A keletkező sók oldhatósága is lényegesen jobb, amely viszont a tisztítóoldat kezelését, regenerálását nehezíti meg, bár a képződött vas-klorid kinyerhető. A vas-sók jó oldhatósága egy nehézséget is okoz: nevezetesen azt, hogy nagyon erős kloridkötés (adszorpció) jön létre a fémfelületen, ami azt jelenti, hogy a klorid-nyomok mosással való eltávolítása igen nehéz. Pl bonyolult szerkezetekből a pácoldat maradéka szinte Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 143 PHARE HU-0008-02-01-0062 kiöblíthetetlen. A mosóvíz klorid-tartalmának növekedése (gyakorlati érték szerint 10 mg Cl¯/m2 fémfelület), az amúgy is visszarozsdásodásra nagyon érzékeny, frissen kezelt felületen biztosan korróziós nyomok, legjobb esetben futórozsda megjelenését okozhatja. Előnyös ezért az utolsó öblítési lépcsőt forró vízben végezni, majd a felületet

forrólevegős elektromos szárítókban azonnal teljesen megszárítani. A sósavas pácolás további hátránya, hogy a sósav gőze szennyezi a környezet légterét és korrodáló hatása nagyon erős. Ez és az erős oldatpárolgás egészségre káros hatása a pácolókádak lezárásával megszüntethető. Az elszívó- és páralecsapoló rendszerek megbízhatóságával és teljesítményparamétereivel szemben lényegesen magasabb követelményeket kell támasztani. II.122213 Pácolás foszforsavban A foszforsav oldja a gyengén tapadó vagy vékony felületi oxidokat, és közben nem támadja meg az acél felületét. A kezelés után a felületen oldhatatlan vas-foszfátból álló réteg alakul ki, amely ideig-óráig megvédi a felületet a rozsdásodástól. Leginkább utótisztító műveletként vagy hidegen hengerelt, vékony szelvények tisztítására, darabos acéláruk vagy szerkezeti elemek festés előtti kezelésére használják. Határtechnológia a

felület-előkészítés és felület-előkezelés (foszfátozás) között. Oxid- és rozsdamentesítésre 10-20% töménységű vizes oldatát használják 40-70ºC hőmérsékleten. II.122214 Savkeverékekben végzett pácolás Sav keverékekben végzett kombinálás célja lehet az egyes maratósavak előnyös tulajdonságainak fokozott kihasználása (kénsavas oldatot sósavas követ), vagy különösen nehezen eltávolítható oxidrétegek hatékony leoldása (sósav/hidrogén-fluorid). Előfordulhat az az eset, amikor a maratószereket kombinálják, pl. erősen ötvözött acélok vagy öntvények pácolására használják a sósav/kénsav/salétromsav oldatainak keverékét. De van olyan alkalmazás is, amikor a pácoldatok meghatározott sorrendű kapcsolásával a különböző technológiai feladatok ellátása válik hatékonyabbá; pl. a króm-nikkel acélok pácolására lúgos előmarató és a savas pácoldat kádjai követik egymást. II.12222 Réz és

ötvözeteinek pácolása A réz és rézötvözetek felületén, levegőn, aránylag gyorsan vékony réteg képződik, amely főleg oxidból, szulfidból, karbonátból vagy más vegyületből áll. Hőkezeléskor vastag reveréteg képződik a munkadarabok felületén. A munkadarabok felületéről savakkal és olyan páccal lehet ezt a réteget eltávolítani, amely nemoxidáló savakat és oxidálószert tartalmaz. A pácoláshoz használt nem oxidáló sav a sósav és a híg kénsav. A szobahőmérsékletű, kb 10%os kénsav jól oldja a felületi oxidot, karbonátot vagy más rézvegyületet, de az alapfémet gyakorlatilag nem oldja. A pác működése igen lassú, ezért csak vékony oxidrétegek oldására, vagy előpácoláshoz célszerű használni. A hőmérséklet növelése (50ºC) gyorsítja az oldást, de ekkor már az alapfém károsodhat. A pác hatása kevés salétromsav adagolásával fokozható A salétromsav és más oxidáló-savak vagy anyagok szerepe az,

hogy a vízben és savban nehezen oldódó réz(I)-oxidot réz(II)-oxiddá oxidálják, amely már jól oldódik. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 144 PHARE HU-0008-02-01-0062 A salétromsav gyorsan és egyenletesen oldja a rezet, de pácoláskor tetemes hő és rendkívül mérgező nitrogénoxidok keletkeznek, különösen, ha a sav tömény. E hátrányok elkerülésére, salétromsav helyett krómsavat vagy dikromátokat használnak, ami azonban egészségre igen káros (rákkeltő) anyag. Krómsavas pácoláskor a felületen védőréteg képződik, amely galvanizáláskor vagy más műveleteknél (pl. forrasztásnál) zavart okoz A pácok üzemi hőmérséklete 25-35ºC, a kezelési időt próbapácolással kell megállapítani, de legtöbbször kevesebb 10 percnél. Mind környezeti, mind egészségügyi szempontból jelentős ma már a hidrogén-peroxid felhasználása a réz kénsavas pácolására. A pác lényegében kénsav,

amellyel a hidrogénperoxid víz és oxigéngáz képződése közben reagál Így nem keletkeznek mérgező gázok és gőzök, sem zavaró reakciótermékek. Különösebben nem szennyeződik az öblítővíz sem, és a kimerült pácból a réz könnyen visszanyerhető, hiszen a kimerült pác lényegében réz-szulfát híg kénsavban. A réztelenített oldat akár vissza is vezethető a pácba újbóli felhasználásra A pácba különféle adalékokat kell tenni a pácolás elősegítésére és a pác stabilizálására. A hőmérséklet rendszerint 20-40ºC, a kezelési idő 1-10 min. Réz és rézötvözetek leggyakoribb pácolása a sárgítás, amely pácolás tömény saveleggyel és különféle adalékanyagokkal. A sárgító fő hatóanyaga a salétromsav, amely oxidálva oldja az alapfémet, a többi alkotó részint az ötvözőket vagy azok oxidjait oldja, részint elősegíti a felület szép megjelenését. A sárgítás nehezen választható el a kémiai

fényesítéstől, ezért itt említjük meg a fényesre sárgítást is, és a kémiai fényesítés tárgyalásánál csak az egyéb módszerekre térünk ki. A sárgítókban a salétromsavat krómsavval helyettesíthetik, de ezek lassabban pácolnak és némileg passziválódik a felület, ezért lelassul a pácolás. A sárgítók összetétele nagyon változatos, általánosan használható pác nincs, a réz és ötvözetei ugyanabban a pácban nem sárgíthatók. Fontos, hogy a munkadarab felülete száraz legyen, mert nedves felületű munkadarabok hígítják a pácot, és ha megnő a pác víztartalma, elveszíti fényesítő hatását, a felület foltos lesz. Sárgaréz munkadarabokhoz célszerű a sárgító egyharmadát vagy felét vízzel kicserélni, és adalékok (ecetsav, citromsav, kloridok, savanyú foszfátok) adagolása lehet előnyös. II.12223 Oxidmentesítés elektrokémiai módszerekkel Kapcsolási mód (áramvezetés) szerint csoportosítva: - Katódos

kapcsolás esetén a pácolandó terméken keletkező hidrogén ledobja a revét a felületről, emellett azonban a fémbe való diffúzió veszélye is megnő. - Anódos kapcsolás esetén fejlődő oxigéngáz revefeszítő hatása éppen olyan eredményes, de gyakran jelennek meg az ún. beégések a csatlakozás helyén, a pácolandó tárgy felületén. - Pólusváltásos eljárás során a pácolandó tárgy polaritását meghatározott időben és a folyamat előrehaladtában meghatározott sorrendben változtatják, így az anódos kapcsolás hátrányai elkerülhetők. Gyakorlatban csak igen kevés helyen használják, pl. a fémbevonási technológiák sorában, közvetlenül a bevonó-elektrolitba lépés előtt, savas oldatban. II.12224 Zsírtalanító pácolás A fémtárgyak felülettisztításának különleges esete a zsírtalanító pácolás, amikor felületaktív anyagokat tartalmazó savas oldatokat vagy oxidáló-, ill. redukálóanyagokat és komplexképzőt

Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 145 PHARE HU-0008-02-01-0062 tartalmazó lúgos oldatokat használnak a technológiai folyamatok egyszerűsítésére, vagyis a zsírtalanítás és a pácolás egy műveletben való véghezvitelére. Korlátozottan használható kevéssé szennyezett felületekhez, alkalmazása kellő körültekintés és alapos megfontolás után is csak egyes esetekben lehetséges. Fontos, hogy a felhasználásra kerülő nedvesítőszer, a galvanizálás során alkalmazottakkal összeférjen, azok hatását ne zavarja. II.12225 Fényesítő pácolás A kémiai fényesítés mechanizmusának általános elmélete szerint, az oldási sebességek különbözősége a fényesítés alapvető „oka” pl. a munkadarab és az azt körülvevő oldat határfelületén nehezen „átjárható” folyadékfilm (diffúziós réteg) keletkezik, amelynek viszkozitása és fémion-tartalma nagyobb, mint a fényesítő oldaté. Ez a

réteg a felület mikroegyenetlenségeinek kiemelkedésein vékonyabb, bemélyedéseiben vastagabb. A vékonyabb folyadékfilm könnyebben elmozdítható, helyére újabb oldatrészek kerülnek, a fémoldás sebessége nagyobb. A vastagabb folyadékfilm nehezebben mozdítható, az oldat cseréje lassúbb, a fémoldódás sebessége kisebb. A folyamatok eredményeként a mikroegyenetlenségek elsimulnak, a felület fényesedik. Csak egynemű felületű, finomszemcsés szerkezetű felületek fényesíthetők szépen, a felület hibái (zárványok, pórusok, repedések) mintegy „előhívódnak” a művelet során. Az alaposan előkészített, minden képződött és tapadó szennyeződéstől megtisztított munkadarabot szárazon kell a pácba meríteni. A fényesítő pácolást gondosan végzett, alapos öblítésnek kell követni. II.12226 Elektrokémiai fényesítés Az elektrokémiai fényesítés (vagy röviden elektropolírozás) olyan eljárás, amely elektromos árammal

anyagot távolít el a munkadarab felületéről. A felülettel érintkező elektrolit határrétegében komplex kölcsönhatások és az elektromos erőtér hatására fényesítőfilm képződik, amely a mikroegyenetlenségek tartományában hat. A kiemelkedéseken, a nagyobb áramsűrűség miatt erősebb a fémoldódás; a mélyedésekben a kisebb áramsűrűség miatt kisebb. A mikroprofil simítódása a felület fényesedését jelenti Ez a fényesség önmagában különbözik a mechanikai módszerrel tükrösített felület fényességétől, mert a fényvisszaverődés diffúzabb. A mikroprofil elsimulásával számos tulajdonság jelentősen javul, pl. súrlódás, tisztíthatóság, korrózióállóság A módszer számottevő előnye, hogy a fémoldódást nem követi a szemcsehatárok károsodása, a felület fémtiszta, a mikrotartományban sima és zárt, és rendszerint mentes a helyi húzó- és nyomófeszültségektől. Tulajdonképpen a leggyakoribb technikai fémek

fényesíthetők elektrolitikus úton. Jól fényesíthetők a rozsdamentes acélok, a réz és egyfázisú ötvözetei, a tiszta alumínium és alakítható ötvözetei, szénacélok és nikkelötvözetek. Követelmény a homogén összetétel és a finomszemcsés szerkezet. II.12227 A pácolt felület tisztaságának jellemzése Pácolás után is alkalmazható a zsírtalanításnál említett vízterülési próba. A felület tisztasága akkor kielégítően tiszta, ha a pácolást követő öblítések után is jó eredményt mutat a vízterülési próba. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 146 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.123 Kiegészítő műveletek A galvanizálásra előkészített munkadarabok felületének az elektrolitba kerüléskor mentesnek kell lennie minden olyan anyagtól, amely a fémleválást akadályozza, vagy utólag a bevonat károsodását okozza. II.1231 Semlegesítés, dekapírozás, aktiválás, passziválás A

munkadarabok felületén olykor valamilyen film, lepedék vagy só marad vissza, melyeket galvanizálás előtt feltétlenül el kell távolítani. Semlegesítéskor lúgos folyamatok után híg savas kezelést kell alkalmazni, savas folyamat után lúgosat. A savas kezelést követő lúgos semlegesítést híg lúgoldatban kell elvégezni, amelyben a lúgosságot adó anyag megválasztása a következő művelettől függ (nátrium-cianid, nátriumkarbonát stb.) A savas semlegesítést híg ásványi savakban vagy szerves savakban (pl borkősav) lehet elvégezni. A galvanizálás előtti legutolsó tisztítási művelet az elektrolitikus zsírtalanítás után is lehet a munkadarab felületén vékony, láthatatlan vagy sötétes réteg, amelynek eltávolítása elengedhetetlenül szükséges hogy a munkadarab felülete maximálisan alkalmas legyen jól tapadó fémbevonat leválasztására. Ez a dekapírozás műveletével oldható meg, amely egyúttal a felületet aktív

állapotba is hozza, sőt egyes esetekben még a semlegesítés műveletét is elvégzi. A dekapír kiválasztását a következő művelet elektrolitjának jellege határozza meg Vas és acél jól dekapírozható híg ásványi savakban, amelyek 0,5-1%-nyi mennyiségben saválló nedvesítőszert tartalmaznak, célszerűen azt, amelyik a következő elektrolitban is benne van. Réz és ötvözetei jól dekapírozhatók sósav és kénsav híg elegyében, híg borkősav-, vagy híg kálium-cianid- vagy híg citromsavoldatban. Cink és ötvözeteinek dekapírozására alkalmas a híg sósav vagy kénsav és igen híg hidrogén-fluorid-oldat. Bizonyos esetekben a felület aktiválása szükséges a megfelelő galvanizálható állapot létrehozására. Ez elsősorban erősen ötvözött anyagok esetében, vagy kémiai, elektrokémiai polirozás után fordul elő. Régebbi galvánbevonat eltávolítása után újra galvanizálás előtt szintén aktiválni kell a munkadarabok

felületét. Ezt legtöbb esetben töményebb savas oldatban szokták elvégezni. Pácolás után, ha a munkadarab nem kerül azonnal további megmunkálásra, szükséges lehet a felület ideig-óráig való megóvása a környezeti hatásoktól. Ez úgy érhető el, ha a felületet passzíválják, vagyis aktív, reakciókész felületi állapotát megváltoztatják. A leggyakrabban használt passzíválószerek kromátok, dikromátok, nitritek, foszfátok, fluoridok néhány százalékos vizes oldatai, amelyek 0,5-1%-nyi nedvesítőszert tartalmaznak. A védendő munkadarabot néhány percre az oldatba mártják és lecsepegtetés után száradni hagyják. II.1232 Öblítés A különböző műveletek (zsírtalanítás, lúgozás, anodizálás, színezés stb.) során a vizes oldatokból kiemelt munkadarabok felületén az alakosságtól, a lecsepegtetési időtől és a felületkezelő oldattól függően több vagy kevesebb vegyszeres oldat marad vissza, amely szennyezheti a

következő művelet oldatát és ezáltal rontja az adott művelet minőségét. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 147 PHARE HU-0008-02-01-0062 A vegyszeráthordás csökkentésére minden egyes technológiai művelet után a munkadarabokat álló- vagy folyóvízben le kell öblíteni, hogy a felületre tapadt vegyszereket, mint szennyező anyagokat el lehessen távolítani. Vízgazdálkodási és környezetvédelmi szempontból az anyag- és víztakarékos folyamatban: - a felületkezelés: a szennyező, mérgező anyagot termelő folyamat; - az öblítés: a szennyező, mérgező anyag eltávolítása a felületről; - a szennyvízkezelés: a szennyező és mérgező anyag megsemmisítése. Az öblítésre az alábbi módok terjedtek el: - mártóöblítés: legtöbbször kézi vagy gépi átmelésű soroknál alkalmazzák. változatai: - állóvizes öblítésnél az öblítőkádban nincs folyamatos vízcsere; - folyó vízes

öblítés során az öblítővíz a kádban folyamatosan cserélődik. - egyrekeszes (kádas) öblítés: rendkívül nagy a vízszükséglete és igen rossz az öblítés hatásfoka - többrekeszes (kádas) öblítés: az öblítés párhuzamos bekötésű, ha a kezelő kádak után két vagy több egyrekeszes öblítőt használnak. Mindegyik kádon külön-külön van a vízbetáplálás és elvezetés. Vízpazarló, nem javasolható öblítési forma - az öblítés ellenáramú, ha a felületkezelő kád utáni pl. harmadik számú öblítőkádból az öblítővíz a munkadarab mozgatásával ellenkező irányban folyik az egyik rekeszből a másikba. A vizet az utolsó harmadik rekeszbe táplálják be - ahol az öblítés befejeződik - és az első öblítőrekeszből vezetik el a szennyvízkezelőbe. A munkadarabot így egyre tisztább vízben öblítik le. Víztakarékos öblítési mód - szóróöblítés: szakaszos vagy folyamatos eljárásokban használják. -

szóróöblítés friss vízzel: a munkadarab felületére a friss vizet tömlő, zuhanyrózsa vagy fúvóka segítségével jutattják. Előnye, hogy a mechanikai hatás is fokozza az öblítés hatákonyságát. - mártó-szóró öblítés: alkalmazásával a többrekeszes ellenáramú öblítésnél a vízfelhasználás tovább csökkenthető és az öblítési hatásfok is tovább javítható. Az öblítési módok összességét öblítési rendszernek nevezzük. Az öblítési rendszer megválasztása sok esetben eldönti a szennyvízkezelés módját. Lehetséges az öblítővíz többszöri felhasználása is, melynek elve az, hogy egy felületkezelő művelet szennyezett öblítővizét nem a szennyvízkezelőbe engedik, hanem olyan más felületkezelő művelet utáni öblítésre használják, ahol az öblítővízben lévő korábbi szennyeződés nem zavar, vagy egyenesen hasznos, pl. lúgos oxidmentesítés és savas semlegesítés utáni öblítések. Kettős célú

öblítés elve az, hogy ugyanazt az öblítőkádat két különböző jellegű öblítésre használják, azaz a felületkezelési művelet előtt és után is ugyanabban az öblítőkádban öblítenek. Lehetséges olyan kettős felhasználás is, amikor az oldatok hűtésére használt és elfolyó vizet öblítésre is felhasználják. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 148 PHARE HU-0008-02-01-0062 A vizes öblítési rendszerek mellett főleg galvanizálókban terjedt el az ún. vegyszeres öblítés, melynél már az öblítés során elroncsolják vagy semlegesítik az adott vegyszert. Az öblítést számos tényező befolyásolja: - az öblítővíz minősége, amely általában olyan legyen, amilyennel az oldatot vagy az elektrolitot készítik. - a szennyező anyag kihordása, amely az alábbiaktól függ: - a lecsepegtetési időtől, - a kezelőoldat jellemzőitől, - a munkadarab alakosságától, a felfüggesztés

módjától. Az öblítés hatékonyságát meghatározó tényezők: - a munkadarab egyszerű bemártása csak ritkán jár a kívánt eredménnyel, a munkadarab és/vagy az öblítővíz élénk mozgatása növeli az öblítővíz hatékonyságát; - az öblítővíz hőmérséklete, - a kihordott anyag mennyisége; - az öblítővíz mennyisége és tisztasága; - az öblítés időtartama. II.1233 Szerszámozás A jó minőségű galvanizálás, az egyenletes rétegleválás szempontjából igen fontos művelet a helyes szerszámozás. Ez azt jelenti, hogy a munkadarab – lehetőleg nem látható pontján – biztosítani kell a munkadarab felfüggesztését és azt, hogy ezen a ponton az árambevezetés megfelelő legyen. Ezért legalább 2, de inkább 3 ponton kell rögzíteni a munkadarabot a megfelelő galvanizáló szerszámra (keretre, katódsínre). A galvanizáló szerszámok megfelelő áramvezetését, azt hogy a síntől a munkadarabokig a galvanizáláshoz szükséges

méretezett árammennyiség áthaladjon, számítással kell meghatározni. Egyes esetekben a szerszámozás a munkadarabok rézdrótra való kötözését jelenti, melyet aztán a keretre vagy közvetlenül a katódsínhez rögzítenek. Tömegárú galvanizálása ebből a szempontból egyszerűbb, mert ott forgó galvanizáló dobokat, kisebb munkadaraboknál harangokat alkalmazhatnak. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 149 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.124 Felület-előkészítés hatályban lévő szabványai (ICS 2522010) Hivatkozási szám Szabványcím MSZ EN 13507:2001 Angol nyelvű! Termikus szórás. A fém részek és alkatrészek felületének előkészítése termikus szóráshoz MSZ EN 13887:2003 Angol nyelvű! Szerkezeti ragasztóanyagok. Irányelvek fémek és műanyagok felületének előkészítésére a ragasztás előtt MSZ EN ISO 111241:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek

felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok műszaki leírása 1 rész: Általános bevezetés és osztályozás (ISO 11124-1:1993) MSZ EN ISO 111242:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok műszaki leírása 2 rész: Kéregöntvény-zúzalék (ISO 11124-2:1993) MSZ EN ISO 111243:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok műszaki leírása 3 rész: Nagy széntartalmú öntöttacél sörét és zúzalék (ISO 11124-3:1993) MSZ EN ISO 111244:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok műszaki leírása 4 rész: Kis széntartalmú öntöttacél sörét (ISO 11124-4:1993) MSZ EN ISO 111251:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 1 rész:

Mintavétel (ISO 11125-1:1993) MSZ EN ISO 111252:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 2 rész: A szemcseméret-eloszlás meghatározása (ISO 11125-2:1993) MSZ EN ISO 111253:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 3 rész: A keménység meghatározása (ISO 11125-3:1993) MSZ EN ISO 111254:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 4 rész: A látszólagos sűrűség meghatározása (ISO 11125-4:1993) MSZ EN ISO 111255:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 5 rész: A hibás részecskék százalékának és a mikroszerkezetnek a meghatározása (ISO 11125-5:1993) MSZ EN

ISO 111256:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 6 rész: Az idegen anyag meghatározása (ISO 11125-6:1993) MSZ EN ISO 111257:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Fémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 7 rész: A nedvesség meghatározása (ISO 11125-7:1993) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 150 PHARE HU-0008-02-01-0062 MSZ EN ISO 111261:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok műszaki előírásai 1 rész: Általános bevezetés és csoportosítás (ISO 11126-1:1993, beleértve az 1997. évi 1 és 2 műszaki helyesbítést) MSZ EN ISO 111263:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok műszaki

előírásai 3 rész: Rézfinomítói salak (ISO 11126-3:1993) MSZ EN ISO 111264:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok műszaki előírásai 4 rész: Szénkemencesalak (ISO 11126-4:1993) MSZ EN ISO 111265:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok műszaki előírásai 5 rész: Nikkelfinomítói salak (ISO 11126-5:1993) MSZ EN ISO 111266:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok műszaki előírásai 6 rész: Vaskohósalak (ISO 11126-6:1993) MSZ EN ISO 111267:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok műszaki előírásai 7 rész: Elektrokorund (ISO 11126-7:1995) MSZ EN ISO 111268:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek

felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok műszaki előírásai 8 rész: Olivinhomok (ISO 11126-8:1993) MSZ EN ISO 111271:2000 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 1 rész: Mintavétel (ISO 11127-1:1993) MSZ EN ISO 111272:2000 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 2 rész: A szemcseméret-eloszlás meghatározása (ISO 11127-2:1993) MSZ EN ISO 111273:2000 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 3 rész: A látszólagos sűrűség meghatározása (ISO 11127-3:1993) MSZ EN ISO 111274:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok vizsgálati

módszerei 4 rész: A keménység értékelése mikroszkóptárgylemezzel (ISO 11127-4:1993) MSZ EN ISO 111275:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok vizsgálati módszerei 5 rész: A nedvesség meghatározása (ISO 11127-5:1993) MSZ EN ISO 111276:2000 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 6 rész: A vízben oldható szennyezők meghatározása fajlagosvezetésméréssel (ISO 11127-6:1993) MSZ EN ISO 111277:2000 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóróanyagok vizsgálati módszerei 7 rész: A vízben oldható kloridok meghatározása (ISO 111277:1993) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 151 PHARE HU-0008-02-01-0062 MSZ EN ISO 129444:2000 Festékek

és lakkok. Acélszerkezetek korrózióvédelme festékbevonat-rendszerekkel. 4 rész: Felület- és felületelőkészítési típusok (ISO 12944-4:1998) MSZ EN ISO 3861:2000 Gumitömlők homok- és sörétfúvatáshoz. Műszaki követelmény Angol nyelvű! (ISO 3861:1995) MSZ EN ISO 46183:2000 Angol nyelvű! Festékek és lakkok. Festékanyagok szakkifejezései és azok meghatározásai. 3 rész: Felület-előkészítés és felhordási módszerek (ISO 4618-3:1999) MSZ EN ISO 85021:2000 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Vizsgálatok a felületi tisztaság minősítésére 1 rész: Helyszíni vizsgálatok oldódó vaskorróziós termékekre (ISO/TR 8502-1:1991) MSZ EN ISO 85022:2000 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Vizsgálatok a felületi tisztaság értékelésére 2 rész: A tisztított felületeken lévő klorid laboratóriumi meghatározása

(ISO 8502-2:1992) MSZ EN ISO 85023:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Vizsgálatok a felületi tisztaság értékelésére 3 rész: A festésre előkészített acélfelületeken lévő por értékelése (nyomásérzékeny tapadószalagos módszer) (ISO 8502-3:1992) MSZ EN ISO 85024:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Vizsgálatok a felületi tisztaság értékelésére 4 rész: Útmutatás a festék felhordása előtti kondenzáció valószínűségének a becslésére (ISO 8502-4:1993) MSZ EN ISO 85026:2000 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Vizsgálatok a felületi tisztaság értékelésére 6 rész: Az oldható szennyezőanyagok leoldása az elemzéshez. Bresle-féle módszer (ISO 8502-6:1995) MSZ EN ISO 85029:2001 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt.

A felületi tisztaság értékelési vizsgálatai 9 rész: A vízoldható sók konduktometriás meghatározásának helyszíni módszere (ISO 8502-9:1998) MSZ EN ISO 85031:1998 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Szemcseszórt acélfelületek érdességi jellemzői 1 rész: Előírások és fogalommeghatározások szemcseszórt felületek értékelésére való ISO érdesség-összehasonlító mintákra (ISO 8503-1:1988) MSZ EN ISO 85032:1998 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Szemcseszórt acélfelületek érdességi jellemzői 2 rész: Módszer szemcseszórt acél érdességének minősítésére. Összehasonlításos eljárás (ISO 8503-2:1988) MSZ EN ISO 85033:1998 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Szemcseszórt acélfelületek érdességi jellemzői 3 rész: Módszer az ISO érdesség-összehasonlító minták

kalibrálására és az érdesség meghatározására. Fókuszáló mikroszkópos eljárás (ISO 8503-3:1988) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 152 PHARE HU-0008-02-01-0062 MSZ EN ISO 85034:1998 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Szemcseszórt acélfelületek érdességi jellemzői 4 rész: Módszer az ISO érdesség-összehasonlító minták kalibrálására és az érdesség meghatározására. Tapintótűs eljárás (ISO 85034:1988) MSZ EN ISO 85041:2001 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Felület-előkészítési módszerek 1 rész: Alapelvek (ISO 8504-1:2000) MSZ EN ISO 85042:2001 Angol nyelvű! Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Felület-előkészítési módszerek 2 rész: Szemcseszórás (ISO 8504-2:2000) MSZ EN ISO 85043:2001 Angol nyelvű! Acélfelületek

előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Felület-előkészítési módszerek 3 rész: Kézi és gépi szerszámos tisztítás (ISO 8504-3:1993) MSZ ISO 85011:1988/Suppl:1997 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. A felületi tisztaság vizuális értékelése 1 rész: A festetlen és teljesen festékmentesített acélfelületek rozsdásodási és felületelőkészítési fokozatai. Tájékoztató kiegészítés az 1 részhez: Jellegzetes fényképminták az acél külső megjelenésének változására különböző csiszolóanyagokkal végzett szemcsesugaras tisztítás után MSZ ISO 8501-1:1995 Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. A felületi tisztaság vizuális értékelése 1 rész: A festetlen és a teljesen festékmentesített acélfelületek rozsdásodási és felületelőkészítési fokozatai MSZ ISO 8501-2:1997 Acélfelületek előkészítése

festékek és hasonló termékek felhordása előtt. A felületi tisztaság vizuális értékelése 2 rész: Az előzőleg festett, az eredeti bevonat részleges eltávolítása utáni acélfelületek előkészítési fokozatai Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 153 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2 GALVANIZÁLÁS II.21 GALVANIKUS HORGANYZÁS ELMÉLETI ALAPJAI ÉS GYAKORLATI MÓDSZEREI II.211 Bevezetés A cinkbevonat (horgany) acél alkatrészek korrózióvédelmére leggyakrabban alkalmazott fémbevonat. A cinkbevonatot a mindennapi gyakorlatban horganybevonatnak, az eljárást horganyzásnak is nevezik. Megkülönböztetünk tűzi- és galvanikus horganyzást Az összes galvanikus fémbevonat mintegy 80 %-a horganybevonat. Galvanikus horganyzás széleskörű alkalmazásának oka: – – – gazdaságos (legolcsóbb fém a galvanizálásban alkalmazott fémek közül), utókezelt horganybevonat védő, díszítő és korrózióvédő

célra egyaránt alkalmazható, különböző típusú elektrolitokból viszonylag egyszerűen leválasztható. A horganybevonat leválasztására elterjedten alkalmazott elektrolit típusok: – – – – – cianidos, cianidszegény, lúgos, cianidmentes, enyhén savas, ammóniatartalmú, enyhén savas, ammóniamentes elektrolitok. A cink az acélnál elektronegatívabb fém, előnyösen alkalmazható az acél korrózióvédelmére. Elsődlegesen a cinkbevonat korrodálódik, a felületén ún. fehérrozsda képződik, mely szürkésfehér színű oxid és karbonát. A horganybevonat védőértéke utólagos konverziós réteg kialakításával és a galvanizáló sorba illeszthető vizes lakkozással jelentősen növelhető. Konverziós réteg típusa szerint lehet: – – króm (VI) tartalmú, króm (III) tartalmú. Külső megjelenés szerint: – – – – – – transzparens, kék, kékes-zöld, sárga, irizáló, olívzöld, fekete. II.212 Az elektrolitikusan

leválasztott horganybevonat tulajdonsága rendszám: móltömeg: 30 65,37 g Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 154 PHARE HU-0008-02-01-0062 vegyérték: 2 sűrűség (elektrolitcink): 7,141 g/cm3 olvadáspont: 419,4 °C forráspont: 907 °C húzó-szakító szilárdság: 48-110 MN/m2 fajlagos vezetés: 13-16 MS/m belső feszültség 40 N/mm2 – 60 N/mm2 (nyomó) nyújthatóság 1 – 1,5 % keménység (HV) elektrolittól függően 40 – 150 HV Az elektrolitikusan leválasztott horganybevonat fizikai paraméterei különböznek az öntött vagy hengerelt horgany tulajdonságaitól. A fizikai paramétereket nagymértékben befolyásolja az alkalmazott elektrolit típusa, a leválasztás körülményei, az elektrolit összetétele. Az elektrolitikusan leválasztott horganybevonat kristályszerkezete: – – térorientált szerkezet (FT) (cianidos, lúgos, alacsony áramsűrűségen gyengén savas), orientálatlan diszperziós (UD)

(gyengén savas nagyobb áramsűrűségen). II.213 Elektrolitikus cinkleválasztás alapjai A cink nem nemesfém, egyensúlyi potenciálja Zn /Zn ²+ - 0,767 V. Vizes oldatból csak a nagy hidrogén-túlfeszültség miatt választható le. Túlfeszültség savas oldatban + 0,72 V, lúgos oldatban +0,7 V. A megadott értékek tiszta cinkbevonatra érvényesek, a szennyező fémek általában a hidrogéntúlfeszültséget csökkentik. A horganyzás során a katódon végbemenő cinkredukció (cinkleválás) az elektrolit típusától függ. A leválasztás mechanizmusát az adott elektrolit típusnál ismertetjük. A korszerű elektrolitokban általában szabadalommal védett szerves adalékokat alkalmaznak, melyek fantázianéven kerülnek forgalomba. A gyártó cég az adalékok felhasználásának körülményeire részletes előírást biztosít. II.214 Lúgos, cianidos horganyelektrolitok A lúgos, cianidtartalmú elektrolitokat régebben elterjedten alkalmazták Magyarországon.

Jelenleg alkalmazása visszaszorult, elsősorban környezetvédelmi és egészségvédelmi okok miatt. Lúgos, cianidos elektrolitokat különböző cianid-koncentrációval alkalmazzák. A cianidos elektrolitok 35 °C alatt jól üzemeltethető, robusztus elektrolitok. A felhasznált víz minőségére és az előkezelésre nem érzékenyek. A szennyvízkezeléskor lévő cianidoxidáció miatt költséges eljárás, továbbá nátrium-hipoklorit alkalmazásakor fennáll az AOX-képződés veszélye. II.2141 Elektrolit összetétel Az elektrolit összeállításakor az alábbi vegyületeket alkalmazzák: – – – cink-oxid (ZnO), nátrium-cianid (NaCN), nátrium-hidroxid (NaOH), 155 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 – adalékok. A cinkoxid csak nátrium-cianid oldatban oldódik: ZnO + 2 NaCN + H2O Zn (CN)2 + 2 NaOH (1) A cianidtartalom szerint megkülönböztetünk: – – – alacsony, közepes magas

cianidtartalmú elektrolitokat. Az elektrolitokra az „M” faktor a jellemző mérőszám, mely az össz. nátrium-cianid és cink ionok koncentrációjának arányát mutatja meg [NaCN/Zn]. II.211 táblázat Galvanikus cinkleválasztó elektrolitok jellemző összetétele Magas cianidtartalmú Közepes cianidtartalmú Alacsony cianidtartalmú Zn, g/l 25-35 20-25 10-20 NaCN, g/l 70-105 40-60 5-30 NaOH, g/l 75-90 50-80 50-120 Mcn 2,5-2,8 2,0-2,5 0,5-1,5 pH > 13,0 > 13,0 > 13,0 II.2142 Leválasztás mechanizmusa Az elektrolitban a cink tetra-ciano-cinkát [Zn(CN4]2-, tetra-hidroxo-cinkát [Zn(OH)4]2-, hexahidroxo-cinkát [Zn(OH)6]4-,, hexa-ciano-cinkát (II) [Zn(CN)6]4-,, komplexek alakjában van jelen. Az oldatban a komplexek egyensúlyban vannak. Az elektrolízis menetét a komplex ionok reakciói határozzák meg: Na4 Zn (CN)6 4Na + [Zn(CN)6]4[Zn(CN)6]4- + 6OH [Zn(OH)6]4- +4 CN2Na2 Zn(CN)4 2 Na+ + [Zn(CN)4] + 4 CN 22[Zn(CN)4] + 4 OH [Zn(OH)4] + 4

CN [Zn(OH)6]4- Zn(OH)2 + 4 OH 2[Zn(OH)4] Zn(OH)2 + 2 OH (2) (3) (4) (5) (6) (7) 156 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 2+ Zn(OH)2 Zn + 2 OH (8) 2+ Zn +2e (9) Zn II.2143 Az elektrolit és bevonat tulajdonságai Elektrolit tulajdonságai: Áramkihasználás: 50-70 %. Katódos áramsűrűség: 1,5-4 A/dm2. Leválasztás: 3 A/dm2 esetén 60 % -os áramkihasználással kb 0,55 µm/perc. Kiegyenlítő hatás: a cianidos elektrolitok kiegyenlítő hatása jobb, mint a lúgos elektrolitoké, kb. 610 % 3 A /dm2 esetén Fémeloszlás: a lúgos cianidmentes elektrolithoz hasonlóan jó fémeloszlással rendelkezik. Adalékok elemzése: nem lehetséges, csak Hull-cellás vizsgálattal lehet gyakorlati úton megbecsülni. Bevonat jellemzői: – – – – – a bevonat adalékmentesen hólyagosodásra nem hajlamos, bevonat kristályszerkezete térorientált (FT); ez a kristályszerkezet a hidrogén szempontjából

kedvező, pórusos szerkezetű, így a hidrogénridegedés veszélye hőkezelés esetén minimális, bevonatkeménység 100 – 140 HV, belső feszültsége -40 N/mm2 (nyomó), nyúlás 1-1,5 %. II.2144 Elektrolit összetevőinek hatása Az elektrolit működése szempontjából legfontosabb a NaCN/Zn(Mcn) arány, melynek értékét az elektrolit típusa határozza meg. Cianidok Az elektrolit legfontosabb összetevője a nátrium-cianid. A cianid tartalom okozza az elektródon kialakuló polarizációt, mely biztosítja a jól tapadó galvánbevonat kialakulását. Az Mcn szám növelésekor csökken az optimális áramsűrűség-tartomány és csökken az áramkihasználás. II.212 táblázat Az áramhatásfok alakulása az Mcn függvényében áramsűrűség 2,25 2,5 Mcn 2,7 A/dm2 4-6 2-4 1-2 0,5-1,5 0,5-1,0 hatásfok 92 82 81 69 54 2,8 3,2 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 157 PHARE HU-0008-02-01-0062 A cianid ezen

kívül: – – – – segíti az anód oldódását, komplexben tartja a cink egy részét, javítja a bevonat szemcseszerkezetét, növeli a szóróképességet. Nátrium-hidroxid Növeli az anód oldódási sebességét és az oldat vezetőképességét. Biztosítja az elektrolit pH értékét Komplexben tartja a cink egy részét, javítja a bevonat szemcseszerkezetét. Optimális koncentrációja 50-120 g/l az elektrolit jellegétől függően. Az alacsony nátrium-hidroxid koncentráció csökkenti a fénymélyszórást. Magas koncentráció korlátozza a maximális áramsűrűséget és növeli az anód kémiai oldódását. Cinktartalom Az oldatban a cink hidroxo- vagy ciano- komplexben van jelen. A komplexek biztosítják a cinkleválás nagy polarizációját, javítják az elektrolit szórását. A cinkleválás túlfeszültségét a komplex cinksó, cianid és hidroxid közötti egyensúly határozza meg. Megengedett koncentráció tartomány 10-40 g/l. Az oldatban a

cinktartalom fokozatosan nő, mivel a katódos áramkihasználás 100 %-nál kisebb és az anód kémiailag is oldódik. Az oldatban a cink-tartalom stabilizálása érdekében részben szénacél-anódokat alkalmaznak horganyanód helyett. Minél magasabb a cinktartalom, annál kisebb az áramhasznosítás csökkenése emelkedő áramsűrűség mellett, azaz annál rosszabb a mélyszórás. Karbonáttartalom A cianidos elektrolitokban oxidáció következtében fokozatosan nő a karbonáttartalom. Koncentrációja kezdetben (50-70g/l-ig) javítja az áramszóró képességet, nagyobb mennyiségben rontja a duktilitást és a tapadást, növeli az anód kémiai oldódását. A karbonát csökkentése +4 – 0 °C között lévő kifagyasztással lehetséges. Szennyeződések Idegen fémszennyezők (Cd, Sn, Cu, Ni, Pb) a bevonatot fénytelenné, szürkévé teszik. A szennyeződések 1-2g/l Na2S vagy Na2Sx adagolással vagy 1-2 g/l cinkporadagolással és azt követő szűréssel

távolíthatók el. Alacsony áramsűrűségen 0,4 A /dm2 történő elektrolízissel is sikeresen távolíthatók el az idegen fémszennyezők. Oxidálóanyagok (CrO3 > 2 mg/l) Cinkleválás matt, hólyagos. Javítás 1-2 g/l redukálóanyaggal (nátrium-hidrogén-szulfid, nátrium-tioszulfát). Megengedhető fémszennyezések: ólom < 2 mg/l, kadmium < 50 mg/l, réz < 500 mg/l, Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 158 PHARE HU-0008-02-01-0062 nikkel, kobalt < 30 mg/l, vas < 50 mg/l. II.2145 Alkalmazási paraméterek hatása Hőmérséklet A megengedett hőmérsékleti tartományt a fényadalék-rendszer határozza meg, általában 18-45 °C között van. A hőmérséklet növelésével a diffúzió sebessége nő, áramszórás csökken A magasabb hőmérséklet depolarizáló hatása MCN-szám növelésével kompenzálható. A bevonat fénytartománya alacsony hőmérsékleten az alacsonyabb, nagyobb hőmérsékleten a

nagyobb áramsűrűség irányába tolódik el. Magasabb hőmérsékleten az adalékok bomlása felgyorsul, felhasználása növekszik. Az adalék túladagolása legtöbb esetben növeli a belső feszültséget, ridegedést és hólyagosodást okozhat. Elsősorban tömegalkatrészek horganyzása vagy nagy terhelés esetén célszerű az elektrolitot hűteni az egyenletes minőség érdekében. Anódok Anódok feladata: – – munkadarabokon lehetőleg egyenletes árameloszlást biztosítsanak, az oldatban a cinktartalmat állandó értéken tartsák. Az egyenletes árameloszlást az anódok helyzete és nagysága biztosítja. A cinkkoncentráció abban az esetben állandó, ha a levált és kihordott cinkionok mennyisége megegyezik az anódoldódásból származó cinkionok mennyiségével. A horganyelektrolitokban az anód és a szennyeződések kémiailag és anódosan is oldódnak. Ajánlott anód: minimum 99,9 %-os tisztaságú elektrolitikus vagy hengerelt cinkanód. Anódos

áramsűrűség 2 A/dm2, magasabb áramsűrűségnél előfordulhat az anód passziválódása. Oldhatatlan anód (szénacél) 3,5 V potenciálon válik aktívvá, miközben a horgany passzív állapotba mehet át, ezért alkalmazásakor fokozott ellenőrzés szükséges. Alkalmazható áramsűrűség Az alkalmazható áramsűrűség csökkenő cianid-tartalomnál szűkül, kisebb áramsűrűség irányába tolódik el. Tömegáru esetén általában 0,3 – 1,5 A/dm2 áramsűrűségen dolgoznak Függesztett alkatrészek esetében az optimális áramsűrűség 3-4 A/dm2.Leválási sebesség 20 °C-on 0,5 µm/perc, 35 °C-on 0,65 µm/perc 24 g/l Zn tartalom mellett és 3 A/dm2 áramsűrűségen. – – – nagy áramsűrűség anódpassziválódást okozhat, rétegleválás sebessége nő, áramszórás csökken. Keverés Cianidos elektrolitok esetében katódmozgatás 2-4 m/perc, 80-100 mm hosszan. Tömegáru esetében dobforgatás sebessége 3-12 ford./perc Szűrés 159

Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Folyamatos szűrés automata, nagy teljesítményű rendszer esetében javasolt, teljesítménye 1-2 oldattérfogat/óra. pH-érték: >13,0 A pH-érték általában optimális üzemelés esetén nő, anódpassziválódás esetén csökken. II.2146 Hibatáblázat II.213 táblázat Lúgos, cianidos elektrolitok hibái, lehetséges okai és elhárításuk A hiba leírása Rossz tapadóképesség, a rétegek leválása, hólyagképződés Lehetséges okai Elhárítás a) cink-, nátriumhidroxid vagy MCN nincsenek egyensúlyban a) analízis után az elektrolit összetétel korrekciója b) az alapfém az előkészítés során hidrogénnel telítődött b) hidrogén-mentesítés szükséges c) a felület szennyezett d) nátrium-ditionittal kezelni c) alkalmasabb előkezelés d) oxidálószer az elektrolitban (kromát) A bevonat foltos vagy sötét a) az alapösszetétel nincs

egyensúlyban a) analízis után az elektrolit összetétel korrekciója b) elégtelen öblítés b) gondosabb öblítés c) fényesítőadalék hiány c) Hull cella vizsgálat után adagolni d) nehézfém szennyezés d) cinkporos vagy Na2S kezelés Mérsékelt fény, rossz szóróképesség a) hőmérséklet alacsony a) hőmérséklet emelése 20 °C-ra b)Zn/NaCN-arány rossz b) analízis alapján adagolni Hólyagképződés a) rossz előkezelés a) alkalmasabb előkezelés b) elektrolit kromáttal szennyezett b) nátrium-ditionitos kezelés c) túl nagy a fényesítő adalék koncentrációja A rétegek ridegek c) elektrolitot hígítani vagy adalékot csökkenteni járatással a) túl nagy fényesítő adalék koncentráció a) elektrolitot hígítani, adalékot csökkenteni (járatás) b) hőfok túl alacsony b) hőfokot emelni c) alapösszetétel nincs egyensúlyban c) analízis után elektrolitösszetételt korrigálni 160 Korszerű fémipari

felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 A hiba leírása A horizontális felületek durvák, egyéb rétegek rendeben Lehetséges okai Elhárítás a) szuszpenzált szilárd anyagok a) a tartalék tartályban való az elektrolitban ülepítés után szűrni vagy dekantálni b) anódzsákot használni Kis leválási sebesség és erős a) hőfok túl alacsony gázképződés a katódon, b) fémtartalom túl alacsony rossz áramkihasználás c) NaOH-tartalom túl alacsony d) M Rossz mélyszórás és fedés alacsony áramsűrűségeknél CN túl magas a) hőfokot emelni b) cinktartalmat növelni NaOH-ot után adagolni d) analízis után elektrolit összetételt javítani. a) adalék hiány a) több adalékot adagolni b) M b) elektrolit összetételt javítani CN túl alacsony c) fémtartalom túl magas d) rossz előkezelés c) cinktartalmat csökkenteni d) alkalmasabb előkezelés Az anódok fehér sóval Az anódok az NaOH- vagy

beborítottak, nagy feszültség NaCN-hiány miatt alacsony áram mellett passzíválódtak. Analízis után az alap összetételt javítani. Az elektrolit fémtartalma állandóan emelkedik. Anódok egy részét oldhatatlan anóddal helyettesíteni. Túl nagy anódfelület. II.215 Lúgos, cianidmentes elektrolitok A lúgos cianidmentes elektrolitok sikerrel váltották fel a lúgos, cianidos elektrolitokat. Alacsony cinktartalom, jó szóróképesség, korszerű adalékok biztosítják széleskörű elterjedését. A lúgos cianidmentes elektrolit előnye, hogy növekvő áramsűrűség csökkenti az áramkihasználást, mely jó fémeloszlást biztosít az alkatrészen. A levált bevonat fényes, de általában az üzemek csökkentett mennyiségű fényadalékkal dolgoznak, mivel kismértékű fényadalék-túladagolás is a bevonat hólyagosodását okozza. A megfelelő üzemeltetéskor biztosítani és ellenőrizni kell a Zn, NaOH és az adalékok mennyiségét. Az eljárás

előkezelésre lényegesen érzékenyebb, mint a cianidmentes elektrolit. Oldhatatlan anódok is alkalmazhatók. Anód oldódására javasolt külön cinkoldó tank alkalmazása. A szennyvízkezelés egyszerű, nem költséges és semlegesítéskor nincs AOX-képződés veszélye. II.2151 Elektrolit összetétele A lúgos cianidmentes elektrolit egyszerű, olcsó elektrolit. Összeállításkor cink-oxidot és nátriumhidroxidot használnak Az optimális fémeloszláshoz szükséges Zn/NaOH arány 1:12 Jellemző 161 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 összetétel: cink 6-10 g/l, nátrium-hidroxid 100-130 g/l. Az elektrolit csak szerves adalékokkal működik megfelelően. Az adalékok komplexképző, fényesítő adalékok. Összeállításkor a szükséges cinket cink-oxid – nátrium-hidroxid oldatban történő oldással vagy horganyanód anódos oldásával lehet biztosítani. Üzemeltetési paraméterek:

katódos áramsűrűség: függesztett: 1,0 – 4,0 A/dm2 tömeg: 0,5-1,5 A/dm2 anódos áramsűrűség: 5-10 A/dm2 leválási sebesség: függesztett: 0,4 µm/perc (2,5 A/dm2) tömeg: 0,15 µm/perc (1,0 A/dm2) pH > 13,0 hőmérséklet: 20-30 °C II.2152 Leválasztás mechanizmusa A lúgos cianidmentes elelektrolitokból a cinket hidroxo-cinkát komplex lúgos oldatából választják le. 2+ 2A komplexképződés: Zn + 4 OH [Zn (OH) ] (10) 4 Az elektrolit csak kis mennyiségben tartalmaz komplexképzőt, a cinkkoncentrációt a nátriumhidroxidban való oldhatósága határozza meg. A hidroxo-cinkát oldatban a hidrogén-túlfeszültség gyorsan csökken, mivel a cinkátkomplex magas pH-értéken kismértékben hidrolizál, így a levált cinkionok pótlása nem történik meg. Az anódon ugyanakkor kolloidcink keletkezik, mely a katódokon cinkionokkal együtt leválik. Ez a levált bevonat laza, rosszul tapadó. Ennek elkerülésére szerves adalékokat, polimereket alkalmaznak A

polimerek a levált kristályon adszorbeálódnak, aktiválják a felületét és biztosítják új kristálygócok képződését, növelik a katódpolarizációt, gátlóan hatva az átmeneti vagy disszociációs reakcióra. A katódon redukció a szakirodalmi adatok szerint két vagy négy lépésben következik be. Négylépéses redukció: [Zn(OH)4]2- + e- [Zn(OH)3]- + OH[Zn(OH)3]- + e- [Zn(OH)2] + OH[Zn(OH)2] + e- Zn(OH) + OHZn(OH) + e- Zn + (OH)- (11) (12) (13) (14) Zn(OH)2 + 2e- Zn(OH) + OHZn(OH) + e- Zn + OH- (15) (16) Kétlépéses reakció: A szerves adalékok jelenléte a leválást oly mértékben befolyásolják, hogy a lúgos elektrolitok áramsűrűség – áramkihasználás görbéje a cianidos elektrolitokhoz hasonló lefutású. II.2153 Az elektrolit és bevonat tulajdonságai Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 162 PHARE HU-0008-02-01-0062 Elektrolit tulajdonságai: Áramkihasználás: 50-80 %.

Áramsűrűség(katódos): 1-4 A/dm2. Kiegyenlítő hatás: 0-1 %, 2,5 A/dm2. Fémelvoszlás: legjobb fémeloszlású horganyzási eljárás (függesztett). 2 – leválás 2,5 A/dm és 55 % hatásfok esetén 0,4 µm/perc, – adalékok nem elemezhetők, – előkezelés: jó tapadás érdekében gondos előkezelést igényel. Bevonat tulajdonságai: – – – – – – fényes, magas fényű bevonat esetén hólyagképződés veszélye nagy, a cinkbevonat kristályszerkezete térorientált (FT) típusú. Ez azt jelenti, hogy a hidrogén könnyen eltávozik a bevonatból. A hidrogénridegedés veszélye minimális, bevonat keménysége: 80-150 HV, belső feszültség: -40 N/m2 (nyomó), szakadási nyúlás: 1-1,5 %, a bevonat jól kromátozható. Kék konverziós réteg kialakítására króm(III)-tartalmú oldatot kell választani. A megfelelő küllem eléréséhez Króm(VI)-tartalmú oldat esetén a külső megjelenés nem éri el a savas oldatból leválasztott bevonatét.

II.2154 Elektrolit összetevőinek hatása Cinktartalom A cinkkoncentráció 6-10 g/l között optimális. Magasabb cinktartalom csökkenti a szóróképességet, a bevonat durva szemcséjű lesz. Alacsonyabb koncentrációnál fennáll a megégés veszélye nagyobb áramsűrűségnél. A fémleválasztás során a katódos áramkihasználás 100 %-nál kisebb és az anód kémiailag is oldódik, így az oldatban a cinkkoncentráció folyamatosan növekszik. Ennek kompenzálására a cinkanódokat szénacél anódokkal kell részben helyettesíteni. Az oldatban a cink hidroxo-cinkát alakban van jelen Na2[Zn(OH)4], mely biztosítja a leváláshoz szükséges fémionokat. Nátrium-hidroxid Koncentrációja: 100-130 g/l. Feladata: – cinket oldatban tartani, – vezetőképesség és szórás növelése, – anódoldódás javítása. Alacsony nátrium-hidroxid tartalomnál csökken a szórás. Túl nagy NaOH-tartalom esetén nő az áramkihasználás, mélyszórás csökken,

anódoldódás növekszik. Nátrium-karbonát Megengedett nátrium-karbonát max. 60 g/l Túl magas koncentráció az alkalmazható áramsűrűséget csökkenti. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 163 PHARE HU-0008-02-01-0062 Szerves adalékok A szerves adalékok biztosítják a megfelelő minőségű horganybevonatot, a kiváló mélyszórást. A szerves adalékok hiánya csökkenti az alkalmazható áramsűrűséget. A fényadalék növeli a fényességet, ugyanakkor túladagoláskor a hólyagosodás veszélye nő. A hálózati víz keménysége szürkés-fekete leválást eredményez, amit enyhe komplexképző adalékkal (pl. K-, Na-tartarát) lehet megszűntetni. Fémszennyeződések Megengedhető szennyezőanyag-koncentráció: Pb < 2 mg/l, Cu < 20 mg/l, Cr(VI) < 2 mg/l. II.2155 Alkalmazási paraméterek hatása Hőmérséklet A horganyzás szobahőmérsékleten történik. Magasabb hőmérsékleten nő az áramkihasználás

és a szerves adalékok felhasználása, a bevonat fénye alacsonyabb áramsűrűségnél csökken. Túl alacsony hőmérsékleten < 10 °C megszűnhet a leválasztás és csak vékony, fehér réteg képződik, < 20 °C alatti hőmérséklet a hólyagképződést elősegíti. Áramsűrűség Nagy katódos áramsűrűség az alkatrész szélein „égést” okozhat. Az optimális áramsűrűségtartományt a – cinktartalom, – hőmérséklet, – keverés, – adalékok határozzák meg. Függesztett alkatrészeknél max. 5 A/dm2, dobban végzett horganyzáskor 0,5-1,5 A/ dm2 áramsűrűséget kell tartani. Keverés (szűrés) Megfelelő katódmozgatás (elektrolitkeverés) hiánya az alkalmazható áramsűrűséget csökkenti. Szűrés: 1-2 oldattérfogat/óra. Mozgatás: dob: 4-8 ford./perc, függesztett: 2-4 m/perc. Anód Anód minősége: 99,9% tisztaságú cink. Anódkosár: szénacél vagy titán. 164 Korszerű fémipari felületkezelési és

hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Cinkkoncentráció növekedése esetén horgany és szénacél anódot kell keverten alkalmazni, melynek arány 3-4 (Zn) : 1 (szénacél). Célszerű szénacél helyett vékony, 30 mm széles nikkelezett (30 µm) szénacélt alkalmazni. Az anódos áramsűrűség kb 10 A/dm2 II.2156 Hibatáblázat II.214 táblázat Lúgos, cianidmentes elektrolitok hibái A hiba leírása Lehetséges okai Hibaelhárítás Matt cinkleválasztás kis és közepes áramsűrűségnél. a víz túl kemény Vízkeménység max. 18°NK, 2-4 g/l kálium-, nátrium-tartarát adagolása Fényszórás alacsony áramsűrűségeknél rossz. a) hőfok túl magas a) hűteni b) cinktartalom túl magas b) cinktartalmat csökkenteni c) Zn:NaOH arány nem megfelelő c) NaOH-tartalmat növelni d) adalékot pótolni d) adalék hiány Fényszórás nagy áramsűrűségeknél rossz, megégések nagy áramsűrűségeknél a) hőfok túl alacsony a)

hőfokot emelni b) cinktartalom túl alacsony b) cinktartalmat emelni c) keverés nem elégséges c) keverést növelni d) Na2CO3-tartalom magas d) (-1) - (-5) °C között kifagyasztani A leválasztott réteg rossz tapadóképessége, ridegség a) rossz előkészítés b) hidrogén az alapanyagban b hidrogénmentesítés szükséges c) adalék túladagolás Alacsony áramkihasználás a) alkalmas előkészítést használni c) adalékok korrigálása a) cink-tartalom túl alacsony a) cinktartalmat javítani (8 g/l) b) adalék túladagolás b) az elektrolitot járatni működési vagy nagyobb áramsűrűségen Széleken, áttöréseknél fekete folt, bevonathiány Ólomtartalom > 2 mg/l Szelektív tisztítás 0,4 A/dm2-en vagy 2 g/l cinkpor adagolás, keverés, szűrés 30 perc múlva Teljes áramsűrűségi tartományban matt leválás Cr(VI)-tartalom > 2 mg/l 0,2 g/l nátrium-ditionit adagolás Opálos, sávos bevonat alacsony áramsűrűségen Réztartalom

> 20 mg/l 0,5 g/l Na2S adagolása vagy járatás 0,4 A/dm2-en vagy 2 g/l cinkporadagolás, keverés szűrés 30 perc múlva. 165 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 A hiba leírása Anód passziválódás Lehetséges okai a) anódos áramsűrűség túl magas Hibaelhárítás Elemzés alapján javítani. b) nátrium-hidroxid tartalom túl alacsony II.216 Gyengén savas horganyelektrolitok A gyengén savas horganyelektrolitok két típusa terjedt el: – – ammóniumion-tartalmú, ammóniumion-mentes. A gyengén savas horganyelektrolitokon kívül ismeretesek erősen savas szulfát- és kloridalapú, semleges ammónia alapú, valamint difoszfátos és tetrafluoro-borátos elektrolitok is. A galvániparban a gyengén savas elektrolitok terjedtek el, melyeket részletesen ismertetünk. Az ammóniumion-tartalmú elektrolitok alkalmazása az ammóniumion-mentes elektrolitok megjelenésével visszaszorult.

Ennek egyrészt környezetvédelmi okai vannak, másrészt az utóbbi elektrolitból leválasztott bevonat mechanikus tulajdonságai kedvezőbbek. A gyengén savas elektrolitok széleskörű elterjedését a következő tulajdonságai indokolják: – – – – – magas áramkihasználás a teljes áramsűrűség tartományban, rendkívül magas fény, duktilitás összehasonlítva a lúgos eljárásokkal, könnyű kromátozhatóság, egyszerű elektrolit üzemeltetés, egyszerű szennyvízkezelés. Hátránya a lúgos eljárásokkal szemben: – – – rossz rétegeloszlás, savas jellege miatt elsősorban dob alkalmazása esetén vassal szennyeződik az elektrolit, emiatt rendszeres kezelése szükséges, nem alkalmazható oldhatatlan anód, klórgáz- és AOX-képződés veszélye miatt. II.2161 Elektrolit összetétele és üzemeltetési feltételek II.21611 Ammóniumion-tartalmú gyengén savas elektrolitok Összetétel: Cink-klorid (ZnCl2): 60-70 g/l Ammónium-klorid

(NH4Cl): 150-200 g/l Üzemeltetési feltételek: pH: 4,8-5,5 166 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 katódos áramkihasználás: 95% fémleválasztás: 3 A/dm2, 0,8 µm/perc Az elektrolit fontos mérőszáma a Zn:Cl arány, melynek értéke 1:4, 1:5 Anód: hengerelt, Zn 99,95%. II.21612 Gyengén savas, ammóniumion-mentes elektrolit Összetétel: Cink-klorid (ZnCl2): 60-70 g/l Kálium-klorid (KCl): 200-250 g/l Bórsav (H3BO3): 20-25 g/l Üzemeltetési feltételek: pH: 4,8-5,5 katódos áramsűrűség: függesztett: 1-4 A/dm2 tömeg: 0,2-1,5 A/dm2 hőmérséklet: 20-50 ˚C katódos áramkihasználás: 95 % fémleválasztás: 3 A/dm2, 0,8 µm/perc optimális Zn:Cl arány 1:4 (1:5) anód: hengerelt Zn 99,95 %. II.2162 Leválasztás mechanizmusa A működési pH-tartományban azonos mechanizmus szerint válik le a cink. Az elektrolitban a cink klorid disszociál, cink kation formában van jelen az oldatban.

Leválás mechanizmusa: Zn2+ + e- Zn+ Zn+ + e- Zn (17) (18) A fémleválasztás szabad ionokból, polarizáció nélkül történik, így az áramkihasználás közel 100 %. A gyakorlatban alkalmazott elektrolitok nedvesítőszert, fényadalékot tartalmaznak. Az ammóniummentes elektrolitok csak részben különböznek az ammóniumtartalmú elektrolitoktól. Ezekben az elektrolitokban ammónium-klorid helyett kálium-kloridot és pufferhatású bórsavat tartalmaznak. II.2163 Elektrolit és bevonat tulajdonságai Elektrolit tulajdonságai: Áramkihasználás: közel 100 %-os, 95-98 %. Katódos áramsűrűség: függesztett: 0,5 – 4 A/dm2, Tömeg: 0,5 – 1,5 A/dm2. 2 Kiegyenlítő hatás: 20-25 % 3 A/dm áramsűrűségen. Fémeloszlás: a cianidos és lúgos, cianidmentes elektrolitokhoz képest rosszabb. - Adalékok elemzése lehetséges kromatográffal vagy UV spektrofotométerrel. Előkezelés: megfelelő tapadás eléréséhez jó előkezelés szükséges.

Szennyvízkezelés: ammóniumion-mentes elektrolitoknál egyszerű. Ammóniumion-tartalmú Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 167 PHARE HU-0008-02-01-0062 elektrolitok esetében figyelembe kell venni az ammónion komplexképző hatását. Bevonat jellemzői: - magas fényű, kiegyenlített bevonat, a cink vagy orientáltan diszperziós (UD) vagy térorientált (FT) típusú kristályszerkezetben válik le az alkalmazott adalékrendszertől függően, - keménysége: 40-130 HV, - nyúlás: ammóniumion-mentes: 1,5-3,5%, ammóniumion-tartalmú: 0,5-1,0 %, - belső feszültség: ammóniumion-mentes: -30-40 N/m2, ammóniumion-tartalmú: -40-50 N/m2, - a bevonat hidrogén az UD típusú kristályszerkezet kevésbé porózus, - könnyen kromátozható, túl fényes bevonat a kromátfilmnél tapadási problémákat okozhat, - ammónium-tartalmú elektrolitok esetében 25 µm-nél vastagabb bevonatok leválasztása a nagy belső feszültség

miatt nem ajánlott (NH4+ > 60 g/l). II.2164 Elektrolit összetevőinek hatása Cink Koncentráció: 25-50 g/l. A cinkionok biztosítják a leválasztáshoz szükséges fémet. Alacsony cinkkoncentráció a katódos áramsűrűséget csökkenti. Magasabb cinkkoncentráció rontja a fémeloszlást és durva leválást eredmények nagyobb áramsűrűségen. Klorid Koncentráció: 100-180 g/l. A klorid biztosítja az elektrolit megfelelő vezetőképességét. Az elektrolit fémeloszlása, szóróképessége és duktilitása a cink-klorid aránytól függ. Az optimális cink:klorid arány 1:4, 1:5 Bórsav Ammóniumion-mentes elektrolitokban feltétlenül szükséges alkalmazni. Koncentrációja 25 g/l A bórsav pufferoló hatása biztosítja az alkalmazható katódos áramsűrűség széles tartományát. 15 g/l koncentráció alatt a bevonat nagyobb áramsűrűségen megég. Nagyobb pH-értéken anódon cinkborát képződik, ami az anód passziválódását okozza. Ammóniumion

Ammóniumion-tartalmú elektrolitokban meghatározó szerepe van: - az eljárás kevésbé érzékeny az előkezelésre, - pH-változásra kevésbé érzékeny, - vasszennyeződés okozta perforációs foltok nagyobb vasion-koncentrációnál jelentkeznek, - hátránya: - szennyvízkezeléskor komplexképző hatása miatt problémát okozhat, - nagyobb ammónia-koncentrációnál belső feszültség nő. II.2165 Alkalmazási paraméterek hatása 168 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Hőmérséklet Optimális hőmérséklet ammóniumion-tartalmú elektrolitnál 20-25 °C, ammóniumion-mentes elektrolitnál 25-50 °C. Túl alacsony hőmérséklet (< 20 °C) csökkenti a katódos áramsűrűséget Magasabb hőmérséklet növeli az alkalmazható áramsűrűséget és növeli az adalékfogyást. Edzett acél esetén a nagyobb hőmérséklet hólyagosodást okozhat. Ammóniumion-tartalmú elektrolitoknál 28 °C

felett a bevonat fénye romlik, bevonat szürkül. Ammóniumion-mentes elektrolitok esetében a maximális hőmérséklet függesztett alkatrésznél 40 °C, dobban történő horganyzáskor 50 °C. Dobban történő horganyzás esetén az elektrolit hűtése szükséges. Áramsűrűség Az alkalmazható áramsűrűség függ a – hőmérséklettől, – cinkkoncentrációtól, – keveréstől. Nagyobb áramsűrűség esetén az elektrolit mozgatását, keverését növelni kell. Alkalmazható keverés: – levegőkeverés (megfelelő habzásmentes adalék esetén), – katódmozgatás 70mm, 2-3 ./ perc, – dobforgatás 4-8 ford/ perc, – szűrés 2 oldattérfogat/ óra, folyamatos szűrés ajánlott. pH érték optimális pH érték 4,8-5,4. 5,4 pH érték felett az anódon bórsav jelenlétében cinkborát képződhet. Titán anódkosát alkalmazása esetén a feszültség növekedhet, ami a titán oldódását okozza. A pH beállítás 10%-os sósavval, vagy 10%-os

káliumhidroxiddal, illetve ammónium-hidroxiddal történik ammónium-tartalmú oldatoknál. II.2166 Hibatáblázat II.215 táblázat Gyengén savas elektrolitok hibái, lehetséges okai és javításuk Hiba leírása Lehetséges okai Javítás módja Szürke, sötét foltok, Fémszennyeződés Pb, Cd, Cu, bevonathiány alacsony sűrűségi stb. területeken Járatás 0,4 A/dm2 vagy 2g/l cinkporadagolás, keverés, szűrés Mérsékelt fényű bevonat Adalék adagolás Fényadalék hiány 169 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Hiba leírása Sötét cinkleválás, nagyobb áramsűrűségnél, dobnál perforációs foltok megjelenése Lehetséges okai Vas szennyeződés Nagy áramsűrűségen a bevonat a) cink vagy bórsav tartalom megég alacsony pH- értéket 5,8-ra kell beállítani, 0,5-1 ml/ 30%-os H2O2 oldatot kell adagolni. 7-8 óra ülepedés után szűrni. a) elemzés alapján javítani b)

hőmérsékletet emelni b) hőmérséklet alacsony c) áramsűrűséget csökkenteni c) áramsűrűség túl nagy d) pH értéket 10%-os sósavval 5,0-5,5-re beállítani d) pH érték magas Bevonat színe szürkés a teljes áramsűrűségi tartományban Javítás módja a) cink vagy bórsav tartalom alacsony Hiányzó összetevőket pótolni b) adalékhiány Nem megfelelő tapadás a) előkezelés nem megfelelő a) előkezelést javítani b) fényadalék túladagolás b) adagolást leállítani, járatni Nem megfelelő tapadás és foltos bevonat Hőmérséklet alacsony Oldat hőmérsékletét 20 °C felé kell emelni Gyors pH csökkenés Bórsav hiány Elemzés alapján pótolni Sötét foltok a bevonaton az Szerves szennyeződés alacsony áramsűrűségi területen 6g/l aktív szén adagolás és szűrés Szemcsés leválás Oldat szűrés Szilárd szennyeződés sz oldatban 170 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási

módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Fémszennyeződések Ón > 100 mg/l szürke bevonat 2 g/l cinkpor adagolás Króm (VI) > 20 mg/l sötét foltik, lyuk körül bevonathiány 200 mg/l nátriumditionit adagolás Réz > 20 mg/l sötét, opálos foltok Cinkpor adagolás, szűrés Kadmium > 20 mg/l sötét, barna, tejszerű foltok 0,5 g/l cinkpor adagolás, járatás Ólom > 2 mg/l foltos bevonat Cinkpor adagolás, járatás alacsony áramsűrűségen > 20 mg/l bevonathiány Vas > 50 mg/l dobban történő pH 5,8-nál 1 ml/l 30% H2O2 horganyzáskor sötét perforációs vagy 5% KMnO4, foltok ülepítés,szűrés > 300 mg/l sötét foltok nagyobb áramsűrűségnél Nikkel > 3 g/l, éleken kékes-fekete, tejszerű foltokat okoz kék kromátozás 0,15 ml H2O2 vagy 0,1g KMnO4 szükséges 100 mg vas oxidációjához Cinkpor adagolás, szűrés II.217 Horganyzás műveleti sorrendje A gyakorlatban megfelelő minőségű, jól tapadó,

korrózióálló bevonatot csak megfelelő elő- és utókezeléssel lehet előállítani. Minden galvanotechnikai eljárásnál biztosítani kell az előkezelést, hogy a fémbevonásra kizárólag zsír,- olaj- és oxidmentes felület kerüljön. Megfelelő minőségű bevonat eléréséhez az alkatrészeken az alábbi műveleteket kell elvégezni: 1. Lúgos zsírtalanítás, általában 50-70 °C hőmérsékleten Feladata: olaj, zsír szennyeződés eltávolítása. 2. Öblítés 3. Pácolás, 20 °C hőmérséklet 10-20%-os sósav inhibitor tartalmú oldatban Feladata: a felületen lévő oxid eltávolítása. 4. Öblítés 5. Elektrolitikus zsírtalanítás, anódos Az alkatrész anódnak van kapcsolva 20-40 °C-os hőmérsékleten. Feladata: felületen lévő végső szennyeződés eltávolítása Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 171 PHARE HU-0008-02-01-0062 6. Öblítés 7. Dekapírozás 5-10 % sósavoldatban

szobahőmérsékleten Feladata: elektrolitikus zsírtalanítás után kialakult passzív réteg eltávolítása, felület aktiválása. 8. Öblítés 9. Horganyzás 10. Öblítés 11. Savas áthúzás 1,5-2,0 pH-értékű salétromsav vagy adalékot tartalmazó sósav oldatban Feladata: horganybevonatról az adalék- vagy lúgnyomok eltávolítása. 12. Öblítés 13. Konverziós réteg kialakítása (passziválás) 14. Öblítés 15. Lakkozás 16. Szárítás Megjegyzések: – oxidmentes felület és kompatibilis zsírtalanítók alkalmazása esetén a 2., 3, 4, műveletek elhagyhatóak, – a 11., 12 műveletek elhagyhatóak Alkalmazásuk esetén a sor üzemeltetése egyszerűbb, mivel lúgos horganyelektrolitoknál megakadályozza a passziváló oldat lúgosodását, a horganybevonat felületéről eltávolítja az adalékmaradványokat, aktiválja a felületet, – a 15. művelet elhagyható, passzivált horganybevonat korrózióállóságát növeli, fokozott korrózióvédelmi

igény esetében alkalmazzák. Az előkezeléssel, utókezeléssel és öblítési rendszerekkel más fejezet foglalkozik, ezért ezeket nem ismertetjük. II.218 Horganyelektrolitok alkalmazási területe A különböző típusú horganyelektrolitok lehetővé teszik a technikailag és gazdaságilag optimális technológia kiválasztását. A megfelelő technológia kiválasztásakor figyelembe kell venni: – – – – – az alapanyag jellegét (acél, öntöttvas, nagyszilárdságú acél), munkadarab alakját (függesztett, dobos áru, tagolt, átlapolt stb.), horganybevonat rendeltetését (dekoratív, korrózióvédelem), meglévő berendezéseket, meglévő szennyvízkezelő rendszert. 172 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 A mai, korszerű technológiák széleskörű felhasználást biztosítanak , így minden esetben az összes lehetőség, és elsősorban az üzem lehetőségeinek

figyelembevételével kell meghatározni az optimális technológiát. A II.211 és II212 ábra különböző cinkelektrolitok Hull cellában vizsgált fémleválását és áramkihasználását szemlélteti. Fényes Cink elektrolit, Hull-cella 35 30 ZINCASLOT 40 ZINCASLOT 50 SLOTOCYN 10 SLOTANIT OT d (ξ m) 25 20 15 10 5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 l (cm) II.211 ábra Fémleválás Hull-cellában vizsgálva ZINCASLOT 40- lúgos, cianidmentes, ZINCASLOT 50 – lúgos, cianidmentes, SLOTOCIN 10 – lúgos, cianidos, SLOTANIT OT- savas, ammóniamentes. 173 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Cinkelektrolit: Áramkihasználás Katódos áramkihasználás [%] 100 90 80 70 60 50 40 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Áramsűrűség [A/dm2] Cink, gyengén savas Cink, lúgos II.212 ábra Áramkihasználás Általánosan megállapítható, hogy: - enyhén savas elektrolitok üzemeltetése egyszerű, a

bevonat fényes, dekoratív ammóniamentes elektrolit szennyvízkezelési problémát nem okoz, - gyengén savas elektrolitok esetében célszerű ammóniumion-mentes elektrolitot alkalmazni, a bevonat jobb mechanikai tulajdonságai és az elektrolitnál alkalmazható szélesebb hőmérséklettartomány miatt, - átlapolt, ponthegesztett, tagolt alkatrészeknél a lúgos elektrolitok alkalmazása célszerű, ritkábban következik be az elégtelen öblítés miatt az un. „kivirágozás” és a fémeloszlás egyenletesebb, - segédanód alkalmazása esetén lúgos elektrolitok használata célszerű (oldhatatlan anód problémamentesen alkalmazható), - cianidos elektrolitok üzemeltetése egyszerű, azonban környezetvédelmi okok miatt nem javasolt. nagyszilárdságú acélokat (szakítószilárdság 1150N/mm2) hőkezelni kell közvetlenül horganyzás után. Időtartam 4-12 h 190-210 °C-on Ebben az esetben cianidos vagy lúgos cianidmentes elektrolitok alkalmazása célszerű, -

hidrogén mentesítés cianidos és lúgos cianidmentes elektolitok esetében kedvezőbb az FT típusú kristályszerkezet miatt, - öntvény horganyzására a gyengén savas horganyelektrolitok kiválóan alkalmazhatók. II.219 Horganyötvözet- bevonatok A fokozott korrózióállóság igénye miatt az autóiparban különböző horganyötvözetek kerültek bevezetésre. Az ötvözetek korrózióállósága három-, ötszöröse a cinkbevonatnak Európában elsősorban a cink-vas és cink-nikkel ötvözetek terjedtek el. A teljesség igénye nélkül röviden, táblázatosan közöljük a jelenleg alkalmazott horganyötvözetek 174 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 típusait és jellemző tulajdonságait. II.216 táblázat Horganyötvözet-elektrolitok típusai Eljárás pH jellemzők ZnCo, gyengén savas 4,5 – 5,5 ZnCo (0,6-1,2) ZnCo, lúgos cianidmentes > 13 ZnCo(0,6-1,2) ZnFe, lúgos,

cianidmentes >13 ZnFe(0,3-0,6) ZnCoFe, lúgos, cianidmentes >13 ZnCo(0,6-1)Fe(0,3-0,6) ZnNi, gyengén savas 4,5-5,5 ZnNi(12-15) ZnNi, lúgos, cianidmentes > 13 ZnNi(6-8) ZnNi, lúgos, cianidmentes > 13 ZnNi(12-16) ZnSn, gyengén savas 4,5-5,5 ZnSn(70-80) ZnSn, lúgos cianidos > 13 ZnSn(70-80) II.217 táblázat Horganyötvözet-elektrolitok összetétele paraméter Zn-Co ötvözet Zn-Co ötvözet Zn-Fe ötözet Zn-Ni ötvözet Zn-Ni ötvözet Zn-Sn ötvözet (A) (S) (A) (S) (A) (S) 0,6-1,2 0,6-1,2 0,3-0,8 12-15 12-16 70-80 Co Co Fe Ni Ni Sn Zn2+ 7-11 30-40 7-11 28-36 6-12 20-25 Co2+ 0,6-1,0 5-9 18-30 0,7-3,0 ötvöző Fe2+ 0,05-0,10 Ni2+ Sn2+ NaOH 2-5 80-120 80-120 100-140 175 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 paraméter Zn-Co Zn-Co ötvözet ötvözet (A) Zn-Fe ötözet Zn-Ni ötvözet Zn-Ni ötvözet Zn-Sn ötvözet (A) (S) (A)

(S) ++ ++ (S) Cl- 115-130 H3BO3 20-30 200-250 NH4+ komplex 90-110 + + A horganyötvözetek mechanikai tulajdonságait az alábbi táblázatban foglaltuk össze. II.218 táblázat Horganyötvözet jellemzői bevonat Zn-Co (S) Kristályszerkezet Keménység (HV) Nyúlás % Belső feszültség, Fényes 190-220 1,0-1,4 100-130 ≈1,0 430±5 ≤1,0 200-250 ≤1,0 6-8 ≈400 ≤1,0 12-15 Ötvöző % N/mm2 D 50-60 0,4-1,0 UD-Typ Zn-Fe (A) Fényes 0,3-0,7 FT-Typ Zn-Ni (S) Selyemfényű D 35-45 11-13 FT-Typ Zn-Ni (A) Selyemfényű Ft-Typ Zn-Ni (A) Selyemfényű FT/UD-Typ Zn-Sn (A) Matt 30-40 8 Ft-Typ Az ötvözet- elektrolitok tulajdonságait alapvetően az elektrolit jellege (savas, lúgos) határozza meg. A II.213 és II214 ábra a Hull-cellában mért fémleválást és az áramkihasználást szemlélteti különböző ötvözeteknél. 176 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE

HU-0008-02-01-0062 Cinkötvözet-elektrolit: Fémleválás Rétegvastagság [∠m] 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hull-cellán mért távolság cm-ben Cink-Kobalt, gyengén savas Cink-Nikkel, gyengén savas Cink-Vas, lúgos Cink-Nikkel, lúgos II.213 ábra Cinkötvözet bevonatok Hull-cellás vizsgálata Cinkelektrolit: Áramkihasználás Katódos áramkihasználás [%] 100 90 80 70 60 50 40 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 2 Áramsűrűség [A/dm ] Cink, gyengén savas Cink, lúgos II.214 ábra Áramkihasználás cinkötvözet bevonatok leválasztásakor 4 4,5 177 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 A horganyötvözetek semleges sópermetben mért korrózióállóságát a következő ábra mutatja be (II.215 ábra) Az ábra kromátozatlan ötvözetek korrózióállóságát mutatja be. Azonos bevonatvastagság mellett természetesen a kromátozott bevonatok korrózióállósága is

növekszik. Az ábra célja kizárólag a különböző ötvözetek bemutatása. A korróziós vizsgálati eredmények látványosan szemléltetik a horganyötvözetek nagyobb korrózióállóságát. Az ötvözetek elterjedése Magyarországon is várható a közeljövőben Kromátozatlan horganybevonat korrózióállósága (MSZ-EN ISO 7253) 900 Vizsgálat időtartama a vörös rozsda megjelenéséig 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Zn, S Zn, A ZnCo, S, (1,0%) ZnFe, A, (0,5%) II.215 ábra Kromátozatlan horganybevonat korrózióállósága ZnNi, A, (14%) ZnNi, S, (12%) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 178 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.22 A GALVANIKUS HORGANYZÁS BERENDEZÉSEI II.221 Bevezetés A galvanizálás a mai kor követelményeinek megfelelő technológiai, munkavédelmi és környezetvédelmi követelményeket kielégítő üzemben végezhető el. A korszerű galvanizáló üzem az alábbi fő egységekből áll: –

– – – – – galvanizáló technológiai folyamatnak megfelelő kádsor szerelvényekkel, átemelő berendezések (gépi átemelés esetén), egyenirányítók, technológiát kiszolgáló egységek: – adagoló egységek, – szűrőrendszerek, – olajszeparátorok, légtechnikai rendszer (elszívó, légtisztító, légpótló), szennyvízkezelő rendszer. Új üzem megvalósítása esetén a technológiát közvetlenül kiszolgáló egységek a teljes beruházás költségének 40-50 %-át jelentik, hasonló nagyságrendű, mint a munkavédelmi és környezetvédelmi beruházások költsége. A technikai fejlődés, az automatizálás és az elektronika térhódítása a galvanizáló üzemek berendezéseiben is megmutatkozik. Galvanizáló sor A galvanizálási technológiai folyamat mechanikai, fizikai, kémiai és elektrokémiai műveletek sorából áll. Az egyes műveleteknél alkalmazott berendezéseknek ki kell elégíteni a műveletek által támasztott

követelményeket. II.222 Technológiai kádak A galvanizáló soron kádakban végzik az előkezelő, galvanikus és utókezelő műveleteket. A műveletek során maró, mérgező hatású vegyi anyagokat használnak fel. A kádak kialakításakor figyelembe kell venni, hogy felületkezeléskor ne károsodjanak, a technológia megfelelő kiszolgálását biztosítsák és a környezetet ne szennyezzék. A kádak kiválasztásakor figyelembe kell venni a kádba kerülő oldat jellegén kívül az alábbi szempontokat: – – a kádak a galvanizálósorban szorosan egymás mellé vannak helyezve, így nincs mód a rendszeres karbantartásra. Csepegés elleni védelemmel minden esetben el kell látni, külső korrózióvédelmet biztosítani kell, a galvanizáló üzem légtere korrozív. A korróziós hatás nem elsősorban működéskor jelentkezik, hanem üzemszünetben. Működéskor a légtechnikai rendszer biztosítja a megfelelő minőségű levegőt. Üzemszünetkor a savas

jellegű, meleg üzemű kádak párolognak, az üzemben korrozív légteret okozhatnak, káros hatásuk üzemszüneti elszívással csökkenthető. A galvanizáló sorba illesztett kádak korrózióvédelmét kívül és belül egyaránt biztosítani kell. A Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 179 PHARE HU-0008-02-01-0062 galvanizáló sorban lévő kádakat műveleti sorrendben ismertetjük. II.2221 Kémiai zsírtalanító kádak (1 ábra) II.221 ábra Feladata: alkatrész felületéről zsír, olaj eltávolítása. Alkalmazott oldat: lúgos, 20-80 °C hőmérsékletű az alkalmazott oldattól függően. Kád anyaga lehet: – – – – – – keménygumizott acélkád (belül vagy kívül-belül keménygumizott acél), polipropilén, kívül poliészter erősítésű polipropilén kád, polipropilén kád acélmerevítéssel, korrózióálló acélból készült kád, acélkád külső korrózióálló festéssel. Acélkádat ma

már ritkán alkalmaznak, mivel külső korrózióvédelmet acélkád esetében biztosítani kell a korrozív légtér miatt. Szerelvények: – – – – – meleg üzemű kádak esetében hőszigetelés, olajleválasztó zsomp keringtető szivattyúval, árutartók, fűtés hőfokszabályzóval, szintérzékelővel, peremelszívó: kád peremén kialakított elszívás, mely megakadályozza a káros anyagok légtérbe jutását. Fűtés lehet: – – – – meleg víz, gőz, elektromos, gáz (csak acél és korrózióálló acél esetén). Elektromos fűtés esetén szintérzékelő beépítése szükséges, amely biztosítja, hogy csak megfelelő oldatszint esetén működik a fűtés. Üres kád vagy beállított szint alatt bekapcsolt fűtés károsítja a berendezést és kábeltüzet okozhat. II.22211 Kiegészítő egységek A kiegészítő egységek alkalmazása, beépítése nem feltétlenül szükséges, a zsírtalanítás állandó minőségét vagy jobb

zsírtalanítási hatásfokot biztosítanak. Keverés Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 180 PHARE HU-0008-02-01-0062 Zsírtalanítás hatásfokát a keverés növeli. Keverés történhet: - keverővel, – szivattyúval, – sűrített levegővel. Levegőkeverés esetén nem habzó nedvesítőszert kell alkalmazni. Levegőkeverés esetében figyelembe kell venni a karbonátképződés veszélyét. Olajeltávolítás A zsírtalanító oldat felületén összegyűlő olajat folyamatosan vagy szakaszosan el kell távolítani. Ha a zsírtalanított alkatrész kiemelésekor az oldat felszínén lévő olaj ismételten az alkatrész felületére kerül, a felületkezelés nem lesz megfelelő. Az olajleválasztásnak három módja van: – – – olajleválasztó zsomp keringtető szivattyúval, olajszeparátor, membrántechnika. Az olajleválasztó zsomp alkalmazása minimálisan szükséges a megfelelő zsírtalanítás eléréséhez.

Olajszeparátor (1. ábra) Az olajszeparátorban a zsírtalanító oldat áramlása során (ütközéses elven) a nem emulzióban lévő olaj a felületre kiúszik és a felületről folyamatosan eltávolítható. Olajszeparátor alkalmazásakor ún „kiúsztató” nedvesítőszert kell alkalmazni. A zsírtalanító élettartama három-, ötszörösére nő Membrántechnika (2. ábra) A zsírtalanítóban lévő olajrészecskék nagysága 0,001-0,1 µm közé esik. Ultraszűrő alkalmazása esetén az emulzióban és nem emulzióban lévő olaj egyaránt kiszűrhető, a zsírtalanító oldat élettartama többszörösére nő. Természetesen az ultraszűrő előtt megfelelő mechanikai szűrést kell biztosítani. Előnye: – – szennyvízkezelő terhelése csökken, zsírtalanító oldat élettartama többszörösére nő. Hátránya: - beruházási költsége magas. Automatikus adagolás A zsírtalanító oldat egyenletes koncentrációjának biztosítására automatikus

adagolórendszer alkalmazható. Az automatikus adagolás pH- vagy vezetésmérő, -szabályzóval vezérelt adagolószivattyúval történik. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 181 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2222 Elektrolitikus zsírtalanító kádak Feladata: alkatrész felületéről a maradék olaj-, zsírnyomok eltávolítása. Alkalmazott oldat: lúgos, 20-40°C hőmérsékletű. Elektrolitikus zsírtalanításkor a zsírtalanító tárgyat anódnak vagy katódnak kapcsolják. Ellenelektród: szénacél vagy korrózióálló acél. Alkalmazott áramsűrűség: 3-10 A/dm2. Műveleti idő: 1-3 perc. Anódos zsírtalanítás: zsírtalanítandó tárgy: anód. Katódos zsírtalanítás: zsírtalanítandó tárgy: katód. Zsírtalanítás pólusváltással: az alkatrészt katódnak, majd anódnak kapcsolják. Acél alkatrésznél általában anódos zsírtalanítást alkalmaznak. Katódos, anódos zsírtalanítás esetén a

hidrogénridegedés veszélye miatt végső zsírtalanításkor anódos zsírtalanítást kell alkalmazni. Pólusváltás helyett célszerű két különálló kád alkalmazása, mivel az anódosan oldódó szennyeződések katódos fázisban az alkatrész felületére kiválnak. Kád anyaga: megegyezik a kémiai zsírtalanító kádak anyagával. Szerelvények: – – – – meleg üzemű kádaknál hőszigetelés, fűtés hőfokszabályzóval, szintérzékelővel, anód-katód sínezés, peremelszívó, olajleválasztó zsomp keringtető szivattyúval (alkatrész szennyezettségétől függően elhagyható). II.2223 Pácoló, dekapírozó kádak Feladata: pácoló: alkatrész felületén lévő rozsda, oxid eltávolítása, dekapírozó: elektrolitikus zsírtalanítás utáni szennyeződés eltávolítása. Alkalmazott oldat: szobahőmérsékletű savas (sósav) oldat. Kád anyaga: saválló önhordó műanyagkád vagy saválló béléssel ellátott acélkád. Részletezve: –

– – keménygumizott acélkád (belül vagy kívül-belül), önhordó polipropilén, PVC vagy poliészter kád merevítéssel, acélkád saválló (PP, PVC, PE) béléssel. Acélkád esetében a külső korrózióvédelmet is biztosítani kell. Szerelvények: - peremelszívó, – árutartó. II.2224 Galvanizáló (horganyzó kád) Horganyzás, galvanizálás során a cinkelektrolitban katódként kapcsolt tárgyra egyenáram hatására horgany válik le. A cinkelektrolit jellege a horganyzásnál ismertetett elektrolitoknak megfelelően lehet savas vagy lúgos. A galvanizáló kád, ahol a fémleválasztás történik egyenáramú Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 182 PHARE HU-0008-02-01-0062 áramforrással, anód-katód sínezéssel és a megfelelő bevonat leválasztása érdekében keveréssel, szűréssel ellátott kád. Horganyzó kád anyagának alapvetően két feltételnek kell megfelelni: – – az elektrolittal

szemben ellenállónak kell lenni, szigetelőnek kell lenni (áramvezetésben nem vehet részt), mivel ez a leválasztás minőségét rontja. A korszerű horganyzó kádak: – – önhordó műanyag kádak merevítéssel, kívül-belül keménygumizott kádak. Szerelvények: – – – – anód-katód sínezés (egyenirányító), anyaga: nikkelezett réz, réz, anód ZnF 99,9 anódlemez vagy titánkosárban különböző méretű anód. Mindkét esetben anódzsákot kell alkalmazni (II.223 ábra), katódmozgató, 3-5 m/perc, 80 mm mozgatás (± 40 mm) vízszintes vagy függőleges kivitelben, dobforgatás, 8-16 ford/perc. II.223 ábra Titánkosár anódzsákban Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 183 PHARE HU-0008-02-01-0062 Kiegészítő egységek: – szűrőrendszer (II.224 ábra): szivattyú teljesítménye 1-3 elektrolittérfogat/h, anyaga: PP, PVC, szűrő: gyertyás, 5-10 µm, lamellás, 5-10 µm, papír vagy PP szövet.

– hűtőrendszer: hűtés: hálózati vízzel vagy hűtőberendezésen keresztül. Hűtés nagy teljesítményű elektrolitnál vagy tömegáru kikészítésekor szükséges terhelés függvényében, általában 0,4 A/l felett. Hálózati vízzel történő hűtés gazdaságtalan, alkalmazásakor az elfolyó hűtővizet öblítővíznek kell felhasználni. Hűtőcső anyaga: gyengén savas elektrolitnál: titán vagy vékonyfalú műanyag, lúgos elektrolitnál: acél vagy korrózióálló acél. II.224 ábra Gyertyás szűrőszivattyú Horganyzáskor képződött hő: I x (U – 0,37)W I = üzemelési áramerősség (I), U = üzemeléskor alkalmazott feszültség (V). A hűtőberendezés méretezésekor a képződött hőmennyiséget figyelembe kell venni. Levegőkeverés Levegőkeverés alkalmazásakor „nem habzó” nedvesítőszer és folyamatos szűrés szükséges. Az elektrolitban mindig találhatóak szilárd szennyeződések, melyek a cinkkel együtt leválnak az

Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 184 PHARE HU-0008-02-01-0062 alapfémre. Levegőkeverés esetén ezek eltávolítása szűréssel feltétlenül szükséges Szükséges sűrített levegőmennyiség 10 m3/h/m2 kádfelület. Sűrített levegő vezeték perforált csővezeték 45°-os szögben lefelé fordítva. Anyaga: acél, korrózióálló acél, PP, PVC lúgos kémhatású elektrolitnál, PP, PVC savas elektrolit esetében. Sűrített levegő minősége: olaj- és pormentes, nyomása 1,2-1,5 bar. Levegőkeverés cianidos elektrolitok és lúgos elektrolitok esetében nem javasolt, mivel a cianidok oxidáció következtében, a hidroxidok a levegő széndioxid tartalma miatt karbonáttá alakulnak. Adagolórendszer A korszerű, nagy teljesítményű cinkelektrolitok azonos minőségének biztosítására fémleválasztás során fogyott anyagok pótlására folyamatos adagolórendszert fejlesztettek ki. A cinkelektrolit

alapösszetevőinek folyamatos elemzése és adagolása ma korszerű analitikai módszerekkel megoldható, de rendkívül költséges. A gyakorlatban a szerves adalékok (nedvesítő, alap- és fényadalékok) automatikus adagolása terjedt el. A galvánelektrolitokban, így a cinkelektrolitokban is, a megfelelő bevonat leválasztása érdekében szerves adalékokat alkalmaznak. Ezek az adalékok biztosítják a finomszemcsés, egyenletes, fényes horganybevonatot. Az adalékok a fémleválasztás során a leválasztott fémbevonat tömegével arányosan fogynak. A leválasztott fém és fogyott adalék mennyisége arányos az elektrolitban áthaladt töltések számával. A galvántechnikában az áram mennyiségét (az elektromos töltések számát) amperórában (Ah) mérik. Az egyenirányítóhoz kapcsolt amperóraszámlálók teszik lehetővé a folyamatos mérést és adagolást. A beépített Ah számláló adagolószivattyút vezérel, mely a beállításnak megfelelően

adagolja a fogyásnak megfelelően összeállított adalékot. Folyamatos adagolás előnye (II.225 ábra): – – a bevonat azonos minőségű (adalékkoncentráció időben nem változik lényegesen), adalék fogyás kisebb. A II.225 ábrán jól látható, hogy automatikus adagolás esetén az elektrolit adalékkoncentrációja viszonylag állandó értéken tartható. Adagolás esetén elektrolit keverése levegővel vagy szűrőszivattyúval feltétlenül szükséges. Lúgos horgany vagy horganyötvözet esetében az oldat cinktartalmát külön kádban történő oldással biztosítják. A horgany az elektrolitban kémiailag is oldódik, ezért a cinktartalom folyamatosan nő. Külön kádban történő oldással és elemzéssel a cinktartalom állandó értéken tartható (II.226 ábra) 185 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.226 ábra Lúgos cinkelektrolit, beoldó kád Áramvezető sínek A

galvánelektrolithoz az egyenáramot jól vezető réz vagy esetleg alumíniumsínekkel vezetik. A galvanizálás során rendszeresen ellenőrizni kell az anód és katód áramvezetését és az áramfelvételt. Megfelelő áramvezetés biztosításához a vezetékeket rendszeresen tisztítani kell. A réz, illetve alumínium sínek terhelhetőségét a II.221 táblázat mutatja be II.221 táblázat Réz- és alumínium sínek terhelhetősége Terhelhetőség (A) 2 Méret (mm x mm) Keresztmesztet (mm ) 50 x 5 réz alumínium 250 630 445 50 x 10 500 950 680 60 x 5 300 750 530 60 x 10 600 1070 800 80 x 10 800 1400 1050 100 x 10 1000 1650 1250 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 186 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2225 Passziváló kád Feladata: horganybevonaton korrózióálló konverziós réteg kialakítása. Alkalmazott oldat: savas oldat: pH 0,5-2,5, hőmérséklet: 20-50 °C. Kád anyaga: saválló önhordó

műanyag PVC (PP) kád merevítéssel, – saválló béléssel ellátott acélkád, – korrózióálló acél. Keménygumizott kád általában nem alkalmazható. – Szerelvények: – – – árutartó, peremelszívó, keverés sűrített levegővel. Kiegészítő egységek: – – fűtőegység hőfokszabályzóval, szintérzékelővel (alkalmazott oldattól függően), adagoló rendszer. A korszerű nagy teljesítményű horganyzó sorok passziváló oldataihoz az egyenletes minőség biztosítása érdekében automata adagoló rendszert építenek ki. A passziválás kémiai folyamat, így az oldatban a koncentrációcsökkenés pH-mérő vagy vezetés(ms)-mérő segítségével nyomon követhető. A vegyszeradagolás pH- vagy vezetésmérő, -szabályzóval vezérelt adagolószivattyúval történik. II.2226 Öblítőkádak Az öblítőrendszer feladata a környezetvédelmi elvárások miatt az utóbbi időben megváltozott. A BAT(Best Available Techniques) alkalmazása

az EU-csatlakozás után kötelező lesz, illetve jelenleg is részben kötelező érvényű előírás. A vízgazdálkodási és környezetvédelmi szempontból az anyag- és víztakarékos, környezetkímélő technológiai folyamatban: felületkezelés, – öblítés, - szennyvízkezelés egymással szoros összefüggésben lévő, egymásra visszaható műveletek. – Öblítési mód helyes kiválasztásával az öblítővíz mennyisége, a környezet terhelése jelentősen csökkenthető. A BAT irányelve szerint az öblítővíz felhasználást minimalizálni kell Az öblítőkádakat mindig a kiválasztott öblítési rendszernek megfelelően kell kialakítani. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 187 PHARE HU-0008-02-01-0062 Öblítési módok Kétféle öblítési módot ismerünk: mártó és szóróöblítést. Mártóöblítés Galvanizálási folyamatban legjobban elterjedt öblítési mód. Mártóöblítéskor az

alkatrészt vízzel telt kádba merítik. Szóróöblítés Szóróöblítés, ahol fúvókákon keresztül szórják az öblítővizet a felületre. Szórófoszfátozó, zsírtalanító sorban alkalmazzák. Galvanizálási folyamatban kiegészítő műveletként alkalmazzák, mártó-szóró öblítésként. II.22261 Öblítőkádak típusai, öblítővízigény Takaréköblítő (állóvizes öblítő): Feladata a felületkezelő kádból kihordott szennyeződések egy részének visszatartása, melynek célja: technológiai kádba történő visszatáplálás, – fémvisszanyerés, – ioncserés szennyvíztisztításkor az ioncserélő rendszerre kerülő szennyezőanyag csökkentése. A takaréköblítőket gyakran kvázi-takaréköblítőként alkalmazzák, 5-10 l/h frissvíz-betáplálással. – Folyóvizes öblítés: A folyóvizes öblítéskor a kádban a víz folyamatosan cserélődik. Megkülönböztetünk egy- és többrekeszes öblítőkádat. Egyrekeszes öblítőkád

esetében az öblítés hatásfoka rossz, vízfelhasználás magas. Az öblítővíz mennyiségének csökkentése érdekében többrekeszes ellenáramú öblítőkádakat alkalmaznak (II.227ábra) Ellenáramú öblítőkád alkalmazásakor az öblítővízigény: W = D n√R képlet szerint számítható. W = öblítővízigény, l/h, D = szennyezőanyag kihordás a technológiai oldatból, n= = öblítőkádak rekeszeinek száma, D=FxQ , l/h, F = felület nagysága, m2/h, Q = öblítőkád behordott kezelőoldat térfogata, l/m2, Q értéke függesztett alkatrészeknél 0,05 – 0,2 l/m2, tömeg alkatrésznél 0,15-0,5 l/m2, R – öblítési kritérium, R = C0/Cn, C0 – technológiai kád szennyezőanyag koncentrációja, Cn - az utolsó öblítőkád szennyezőanyag koncentrációja. „R” öblítési kritérium gyakorlati értékei: Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 188 PHARE HU-0008-02-01-0062 előkezelés után

(zsírtalanítás, pácolás): 1000 – 4000, dekapírozás után: 2000 – 5000, galvanizálás után: 3000-10000. Az öblítővíz mennyisége szóróöblítés alkalmazásával jelentősen csökkenthető. Szóróöblítés vízszükséglete: W = D x (k/t√R – 1), ahol t – szórás ideje, k – szórási hatásfok. II.2262 Öblítőkádak kialakítása Öblítőkádak kialakításakor az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: a) az öblítőkád (rekesz) minden pontjában az öblítővíz szennyezőanyag-koncentrációja közel azonos legyen, b) az alkatrész felületén lévő vízfilmben lévő szennyezőanyag-koncentráció közel azonos legyen az öblítővízben lévő koncentrációval, c) öblítőkád vegyi ellenállóképessége megegyezzen a technológiai kád ellenállóképességével, d) öblítővíz felhasználás az adott körülmények között minimális legyen. Az egyenletes koncentráció biztosítására az öblítővíz elkeveredését biztosítani

kell. Ennek megfelelően az öblítővíznek a kádban leghosszabb úton kell áramolni. Az öblítővizet a kád alján vezetik be és a szemközti oldalon felül vezetik el (II.227ábra) Nem megfelelő öblítőkád kialakításakor (gyakran előforduló öblítési hiba) az öblítővíz be- és elvezetés a kád felszínén történik. Ebben az esetben a tiszta víz a kád felszínén van, az alkatrész mindig a lent elhelyezkedő lényegesen szennyezettebb öblítővízbe kerül. Nagyméretű, mély öblítőkádak esetében feltétlenül szükséges az öblítővíz keverése olajmentes sűrített levegővel. Sűrített levegő mennyisége: minimális keverés: 0,3 – 1,5 m3/h/m2 kádfelület, közepes keverés: 1,5 – 4,0 m3/h/m2 kádfelület, erős keverés: 4,0 – 10 m3/h/m2 kádfelület. Vízbevezetés A technológiai és öblítőkádaknál biztonságtechnikai okok miatt az öblítővíz vízhálózatba való visszajuttatását (visszaszívást) meg kell akadályozni. A

hálózati víz bevezetésekor kétszeres megszakítást kell alkalmazni. Beépíthető: – – – hidrofor (külön víztároló) alkalmazása nyomásfokozó szivattyúval, visszacsapó szelep, vízszál megszakítás (vízbevezetés az öblítőkádnál kialakított tölcsérbe történik), Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 189 PHARE HU-0008-02-01-0062 – vízbevezető csövön min. Dn 6 mm lyukat kell vízfelszín felett fúrni Öblítővíz mennyiségének szabályozása Víztakarékos öblítőrendszer kialakításakor alapvető feltétel az öblítővíz mennyiségének és/vagy minőségének mérése. Öblítővíz mennyiségének szabályozási lehetőségei: – öblítővíz mérése áramlásmérővel (rotaméterrel), szabályzása szeleppel, – öblítővíz mennyiségének szabályzása az utolsó rekeszbe épített vezetésmérővel. A vezetésmérő meghatározott érték felett az öblítővíz-vezetéken

elhelyezett mágnesszelepet nyit, – öblítővíz adagolás mágnesszeleppel. A mágnesszelep az alkatrész technológiai kád elhagyása után nyit meghatározott időtartamig. Mágnesszelep szabályozható: – – – automata galvanizáló soron program szerint, mikrokapcsolóval, kézi vezérléssel, gombnyomással. Öblítővíz mennyiségének minimalizálása A galvanizálóüzemben felhasznált öblítővíz mennyiségének csökkentése – gazdasági, és – környezetvédelmi okok miatt egyaránt szükséges. Az öblítővíz mennyiségi csökkentésének lehetőségei: – többrekeszes öblítőkádak alkalmazásaival (3-5 öblítőrekesz), – kombinált mártó-szóró öblítés. Az öblítővíz hatékonyan szabályozható és ezáltal csökkenthető a vízbevezető ágba épített áramláskapcsolóval és időmérő-szabályzó egységgel, mely biztosítja, hogy az öblítővíz kizárólag az áru öblítésekor folyjon. II.223 Tömeggalvanizáló

berendezések Kisméretű alkatrészek galvanikus kikészítése ún. tömeggalvanizáló berendezésekben történik A gyakorlatban horganyzáskor két típusú berendezést alkalmaznak: - merülő galvanizálóharang, - galvanizálódob. Kézi kiszolgálású üzemekben merülő galvanizálóharangot, gépi átemelés esetén galvanizálódobot alkalmaznak. Galvanizálóharang A galvanizálóharang műanyagból készült ferdetengelyű perforált, harang alakú tartály. A harang galvanizáláskor galvanizálókádba merül. A kád el van látva a szokásos szerelvényekkel, anódsínezéssel, igény szerint hűtéssel vagy fűtéssel. A kád fala mellett elhelyezhető anódok biztosítják a megfelelő anód-katód arányt. Töltéskor, ürítéskor a perforált harangot kiemelik az elektrolitból. Az elektrolit nagy része ekkor visszafolyik a kádba Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 190 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.228 ábra

Galvanizáló harang 1 – elszívó vezeték; 2 – elszívó torok; 3 – dobhajtó motor; 4 – ürítő; 5 - galvanizálókád Hátránya: – – nehéz, fizikai munkát igényel, elektrolitveszteség nagy. Előnye: viszonylag alacsony költséggel megvalósítható kézi kiszolgálású üzemekben. Kézi kiszolgálás esetén az elő- és utókezelő műveleteket merülőharangban vagy perforált kosárban végzik el. Galvanizáló dob (II.229 ábra) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 191 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.229 ábra Galvanizáló dob Műanyagból készült, perforációval ellátott hat-nyolcszögletű dob. Alkalmazott műanyag: polipropilén, a PVC hőállósága (45 º C) legtöbb esetben nem megfelelő. Perforáció: Ø 2-4 mm vagy ún. szűrőgombák, melyek Ø 1-2 mm perforációval rendelkező Ø 20-30 mm külön beépíthető fröccsöntött termékek. A szűrőgombák kb 20 % - kal nagyobb elektrolitáramlást

biztosítanak. Dobforgatás: 8-16 ford/perc meghajtást biztosító hajtóműves motorokkal, alkalmazott feszültség 3x42 V. A motor elhelyezhető kádon vagy a dobon, az utóbbi megoldás elterjedtebb A dobforgatást gyakran frekvenciaváltóval rendelkező motorokkal biztosítják, mely lehetőséget biztosít a fordulatszám fokozatmentes szabályozására. A dobforgatás szabályozása elősegíti az alkatrészen maradó oldat lecsöpögését (kihordás csökkenését). Egyenáram biztosítása: - a dob tengelye mentén bevezetett kábellel – dob palástján, vagy a tengely vonalában kialakított áramvezető rudakkal A galvanizálódobok sínnel vagy egyenáramú sínezéssel ellátott tartószerkezettel együtt a kádból daruval kiemelhetőek, így gépi átemelésű soroknál alkalmazhatóak. A galvanizálódobok és harangok mérete széles tartományban, 0,2-80 kg töltetnagyság között változhat. Elterjedten alkalmazott töltetnagyság 15-25 kg A dobokat, harangokat

1/3-2/3 térfogatig Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 192 PHARE HU-0008-02-01-0062 töltik meg alkatrészekkel. Alkalmazott átlagos áramsűrűség teljes felületre vonatkoztatva 0,2-1,5 A/dm2. Az árameloszlás a dobon belül nem egyenletes, paláston elhelyezkedő alkatrészek áramfelvétele 2-3x nagyobb. Ismeretesek kézi kiszolgálású dobok és gépi átemelésű sorokban alkalmazott galvanizáló harangok is, ezek azonban nem terjedtek el nagy karbantartási igényük miatt. Huzalok, pálcák (küllők) galvanizálása palást nélküli dobban vagy harangban oldható meg. Az alkatrészeket műanyag tárcsák rögzítik a dobban vagy a harangon belül. II.224 Gépi átemelésű galvanizálósorok A galvanizálás sok kézi munkát igényel, ezért a nagyobb kapacitású üzemekben a munkadarabok továbbítását daruval végzik. A gépi átemelésű galvanizálósorok lehetnek: – – – – kézi vezérlésű,

futómacskával kézi vezérlésű, átemelő kocsival (félautomata) automata, kötött programmal automata, szabad programozással ellátott sorok. A legegyszerűbb gépi átemelés a futómacska alkalmazása. Elsősorban kézi erővel nehezen mozgatható alkatrészek, dobok esetében alkalmazzák. Gépi átemelés esetén a galvanizálókádakat, hosszanti oldallal helyezik egymás mellé. A kádak elhelyezése technológiai sorrendben történik. Fejlettebb gépi átemelésű rendszer, ahol az áru továbbítását átemelő kocsi végzi (II.2210 ábra) Átemelő kocsikat alkalmaznak automata vezérlésű soroknál is. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 193 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2210 ábra Átemelő kocsi A galvanizálósorok tartalmazzák a megfelelő elő- és utókezelő kádakat, az alkatrész szárazon kerül fel a sorra és le a sorról. A galvanizálókádak lineárisan vagy visszatérő U alakú sorban helyezkednek el.

Ezenkívül más elrendezés, pl. kör vagy ellipszis kád is ismeretes Ma már ritkán alkalmazzák Lineáris sor előnye: - átemelő daruk száma kevesebb – költsége alacsonyabb Hátránya: szerszámok és/vagy dobok felrakó helyre történő visszahelyezéséről gondoskodni kell, vagy a kádakat nem szabad technológiai sorrendben elhelyezni. Visszatérő sor: AZ U alakú visszatérő sor minimum 2 db daruval és a sor végén és elején vizes vagy száraz áttolóval rendelkezik. A visszatérő U alakú sor előnye: – sor rövidebb, az áru le és felrakása gyakorlatilag egy helyen történik. Hátránya: költségesebb megoldás. Gyakorlatban a rendelkezésre álló hely határozza a sor elrendezését. Kézi vezérlésű, gépi átemelésű félautomata sor A félautomata berendezések csak bizonyos munkafolyamatokat végeznek automatikusan. Az áru berakását, kiemelését, továbbítását a gép végzi, vezérlése kézi működtetéssel (pl. irányítógombbal)

történik. A félautomata és automata sor között lévő különbség csak a programvezérlés. Az automata sor esetében a félautomata rendszert programvezérléssel látják el, mely vezérli a daru mozgását. Tömeggalvanizáláskor az alkatrészek szárítása fűthető, biztonsági fékkel ellátott centrifugában történik. A függesztett áru szárítása ventilátorral, fűtéssel ellátott szárítókádban történik Horganyzott, konverziós réteggel ellátott alkatrészek szárításakor hőfokszabályzó alkalmazása szükséges, mivel a maximálisan megengedhető hőmérséklet 70 ° C. Automata vezérlésű gépi átemelő sor Az automata vezérlésű gépi átemelő sorok – – kötött vagy szabad programozásúak lehetnek. Kötött programozás esetén csak meghatározott műveleti sor és műveleti idő szerint történik a galvanizálási folyamat. Nagy sorozatú, azonos kikészítést (elő- és utókezelést) igénylő alkatrészek esetében célszerű

alkalmazni. Hátránya, hogy különböző műveleti sort vagy technológiai időt igénylő sínek csak meghatározott program szerint indíthatóak. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 194 PHARE HU-0008-02-01-0062 Szabadon programozható automata sor esetében adott technológiai sornak megfelelően bármilyen műveleti időt, utókezelést igénylő sín indítható. A beépített program határozza meg a különböző technológiát igénylő sínek optimális indítási idejét. Korszerű, rendkívül rugalmas megoldás, az új, nagy teljesítményű vagy többféle technológiát tartalmazó galvanizáló soroknál alkalmazzák. A programvezérelt automata sorok vezérlése PLC-vel történik. A rendszerhez illesztett PC biztosítja a galvanizált alkatrészek kikészítési paramétereinek dokumentálását és tetszés szerinti visszakeresését. Programvezérelt automaták előnyösen alkalmazhatóak azoknál a horganyzó

soroknál, melyek alkalmasak függesztett és tömegáru horganyzására. A függesztett és tömegáru horganyzásakor a technológiai paraméterek hasonlóak, így kikészítésük egy galvanizáló soron megoldható. A galvanizáló sort alkalmassá kell tenni dob fogadására, azaz minden kádon biztosítani kell a dobforgatás lehetőségét. Az elő-, utókezelő és öblítő kádak azonosak. A technológiai paraméterek és összetétel alapján a horganyzó kádak is azonosak lehetnek. A gyakorlatban általában a dob számára külön kádat biztosítanak, mivel a tömegáru horganyzásához alkalmazott elektrolitok az üzemeltetés során szennyezettebbé válnak. Az automata horganyzó sorok járulékos berendezései Nagy teljesítményű automata horganyzó sorokra jellemző adatok: – műszakszám: 2-3 – koppanási idő (két – galvanizált alkatrészeket – szállító sín vagy dob leszedő állásra való érkezése között eltelt idő) 3,5-8 perc. 2 –

Kapacitása: 50-200 ezer m /év – tömeg és függesztett áruk fogadására egyaránt alkalmasak – alkatrész szárazon kerül a sorra és sorról le. Automata galvanizáló sor folyamatos működéséhez biztosítani kell az elektrolitok állandó paramétereit. Ennek megfelelően kiegészítő egységek beépítése szükséges: – – – – – – hőmérséklet mérők, -szabályzók, -kijelzők adalék-adagoló rendszerek szűrőszivattyúk vízszint-szabályzók öblítővízmennyiség-szabályzók oldó, szűrőkádak Folyamatos kiszolgáláshoz 2-6 fel- és lerakó állást kell kialakítani a sor előtt vagy a sor mellett. A kézi és kézi vezérlésű, gépi átemelésű sorok technológiai biztonsága jelentősen növekszik (selejt százalék csökken) a beépített szabályzórendszerek függvényében. Gazdasági megfontolások miatt azonban ezeket a kiegészítő egységeket elsősorban nagy teljesítményű soroknál alkalmazzák. II.225 Elszívórendszer A

felületkezeléskor egészségre ártalmas, korrozív hatású gázok, gőzök, vizes aeroszolok keletkeznek, melyeket keletkezésük helyén kell eltávolítani. A munkahelyi légszennyezés mértékét rendeletek szabályozzák, melyek betartása mindenkire nézve kötelező. Az elszívás mértékét és Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 195 PHARE HU-0008-02-01-0062 kialakítását úgy kell megválasztani, hogy az előírt légszennyezési határértékek tarthatóak legyenek. A felületkezelő kádaknál hatásos helyi elszívást alkalmaznak, mely szabályzó egységen keresztül csatlakozik a légtechnikai gerincvezetékbe. A peremelszívók a kád szélességétől függően egy- vagy kétoldali kivitelben helyezhetők el. 700 mm széles kádméret felett kétoldali elszívást alkalmaznak. Elszívott levegő mennyisége: – – – – – – horganyzó kád: 2000 m3/m2/h – 3000 m3/m2/h (savas technológia esetében 2000

m3/h, lúgos, cianidos technológiánál 3000 m3/h) zsírtalanító: 3000-4000 m3/m2/h savazó kád: 2000 – 2500 m3/m2/h dekapírozó kád, 2000 – 2500 m3/h kromátozó kád: 1500-2200 m3/m2/h el.zsírtalanító kád: 3000-4000 m3/h A peremelszívó ágak gerincvezetékbe csatlakoznak, ahol az elszívott levegő sebessége 10-12 m/s. Az elszívott levegőt kibocsátás előtt cseppleválasztó-légmosó rendszerben meg kell tisztítani. (II.2211 ábra) Légtechnikai egységek alapanyaga: – polipropilén – polietilén – esetleg PVC Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 196 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2211 ábra Légmosó, cseppleválasztó A galvanizáló üzemekben szét kell választani a savas-lúgos és cianidtartalmú elszívott levegőt. Ennek megfelelően két elszívógerincet, légmosót, ventilátort és kéményt kellett kiépíteni. A kádaktól elszívott levegőt környezetbe való kibocsátás előtt feltétlenül

meg kell tisztítani a káros szennyező anyagoktól. Erre a célra ún vizes mosórendszert alkalmaznak, melyet a II2211 ábra szemléltet. A galvanizáló üzemekben az óránkénti légcsere 20-50-szeres is lehet Az elszívott levegőt melegített, szűrt levegőbetáplálással pótolni kell. A levegő elszívást és betáplálást úgy kell megválasztani, hogy kb. 10 %-os depresszió alakuljon ki, így a szennyezett levegő nem kerülhet ki a környezetbe. Az elszívott levegő pótlása rendkívül energiaigényes, ezért több helyen hővisszanyerő berendezéseket alkalmaznak. A légmosó vízszintes vagy függőleges kivitelű lehet. A mosás vegyszeres vagy hálózati vízzel történik a levegő irányával szemben történő permetezéssel. A levegőbe jutó vízcseppeket egy vagy két ütközéses elven működő cseppleválasztóban választják le. A légmosóban az elszívott levegő jellegének megfelelő vegyszeres oldat is alkalmazható. Savas, lúgos elszívott

levegőnél lúgos, savas mosóvizet vagy hálózati vizet használnak fel. Cr(VI)tartalmú levegő esetében nátrium-ditionitos, a cianid-tartalmú levegőnél nátrium-hipokloritot tartalmazó oldatot alkalmaznak. Savas-lúgos mosás esetén pH-mérő, -szabályzó, Cr(VI)- és cianidtartalmú levegőnél rX-mérő, szabályzó rendszer vezérelt adagolószivattyúkkal biztosítja a mosóvíz megfelelő paramétereit. A légmosónál keletkező szennyezett vizet a szennyvízkezelő fogadja. II.226 Szerszámok A kiegészítő eszközök között nagyon fontosak a különböző befogó- és befüggesztő szerszámok. Régi, de gazdaságosság szempontjából mindenképpen rossz módszer, ha a felületkezelendő munkadarabokat egyenként réz- vagy vashuzalokra kötözik, legfeljebb kétszeri használat után a kötöző fémhuzal darabok tönkremennek. További hátrány, hogy az oldatba merülő csupasz huzalra is válik ki a fém az elektrolitból, tehát a vegyszer- és

áramfelhasználás feleslegesen több. Az említett hátrányok kiküszöbölése, valamint a korszerű, nagy teljesítményű galvanizáló sorok gyors és üzembiztos kiszolgálása, anyag- és áramtakarékossági szempontok, valamint a selejt csökkentési törekvések megkövetelik, hogy a kezelendő munkadarabokat megfelelő kiképzésű és méretezésű, állandó befogó- és befüggesztő szerszámokra erősítve helyezzék a felületkezelő oldatba. A befogó- és befüggesztő szerszámok (akasztók, keretek, állványok, stb.) alakja és teherbírása a munkadarabok alakjától és tömegétől függ. A felerősítés lehet rugós csíptetők közé fogás, rugalmas karmokra feszítés, horgokra vagy tüskékre való ráhúzás. Egy függesztőszáron lévő rögzítőrészek számát és elhelyezését egyrészt a munkadarabok méretei, az anód-katód távolság helyes aránya, másrészt a függesztő szerszám könnyű kezelhetőségének követelménye szabja meg. A

függesztők megfelelő kialakítása érdekében a következőket kell szem előtt tartani: Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 197 PHARE HU-0008-02-01-0062 – – – – a felerősített munkadarabok ne érintsék és ne árnyékolják egymást, a munkadarab és a függesztőszerszám rögzítő része között kellő nagyságú, fémesen tiszta és lehetőleg feszes érintkezés legyen. Ellenkező esetben az érintkezési helyen az átmeneti ellenállás áramveszteséget, melegedést okoz, a függesztőszerszám fémanyagának kiválasztásakor döntő szerepe van a fém szilárdsági tulajdonságainak. A szerszámoknak teherbíróknak kell lenniük, hogy a felerősített munkadarabok súlyát deformáció nélkül elviseljék és elég rugalmasaknak, hogy a rögzítés erőssége hosszú befüggesztési idő alatt se lazulhasson meg, tehát a munkadarab üzem közben ne hullhasson az oldatba, ügyelni kell a függesztők olyan

méretezésére is, hogy az előírt áram veszteség nélkül juthasson a munkadarabokhoz. A szilárdság és az áramvezető képesség figyelembevételével a befüggesztőket rézből, ill. sárgarézből, esetleg vasból készítik Az alumínium – bár jó áramvezető - viszonylag kis szilárdsága és felületén szigetelő hatású oxidréteg képződésére való hajlama, valamint elég gyenge korrózióállósága miatt nem alkalmas függesztők, befogók készítésére. Az árammal egymást: réz alumínium sárgaréz vas való terhelhetőség szempontjából az említett fémek a következő sorrendben követik 1,6 – 2,0 A/mm2 1,0 - 1,2 A/mm2 0,6 - 1,0 A/mm2 0,3 - 0,5 A/mm2 A függesztő befogó keresztmetszetét úgy kell meghatározni, hogy a felfüggesztett munkadarab felületkezeléséhez előírt áramot a szerszám melegedés nélkül vezesse. Korszerű galvanizáló üzemekben fém- és árammegtakarítás céljából a befogók, befüggesztők szárát és

minden részét – kivéve az érintkező helyeket - szigetelőanyaggal vonják be. A szigetelőanyaggal szemben támasztott követelmények: kielégítő szigetelőképesség, vegyszer- és hőállóság (100 °C-ig), jó tapadóképesség, rugalmasság és mechanikai sérülésekkel szemben ellenállóképesség. A jó tapadóképesség különösen fontos követelmény, mert rossz tapadás esetén az elektrolit könnyen a szigetelőbevonat alá szivárog, a fémet korrodálja, ugyanakkor az egyik oldatból a másikba áthordott vegyszer káros, szennyezi a rendszert. A befogókat és befüggesztőket kampóval vagy szárnyas csavaros szorítókkal erősítik a katódrúdra. A galvanizáláshoz alkalmazott anódot titánkosárba helyezve (II.223 ábra) vagy vezető horogra akasztva helyezik az elektrolitba. Az anódfém lemezeit hegesztéssel, szegecseléssel vagy csavaros szorítóval rögzítik a tartószárhoz, és ezt szintén horoggal vagy szárnyas csavarral erősítik az

anódrúdra. Arra feltétlenül ügyelni kell, hogy az anódlemez és a szára közötti kötéshely az elektrolitoldattal ne érintkezzék. Ha ennek veszélye fennáll, akkor az összekötési helyeket műanyaglakkal gondosan le kell fedni. Az anódot minden esetben anódzsákba kell helyezni, hogy meggátoljuk az anódról leváló szilárd szemcsék oldatba jutását. Az anódzsák anyaga legtöbb esetben polipropilén szövet A munkadarab kiálló részein koncentrálódó áramsűrűség („élhatás”) csökkentésére a szerszámra – a profilt követő irányban hajlított - „árnyékoló” vashuzalvezetéket erősítenek és ezt katódpólusra kötik. 198 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.23 RÉZ-NIKKEL-KRÓM BEVONATOK GALVANIKUS LEVÁLASZTÁSA II.231 Réz galvanikus leválasztása II.2311 Történeti áttekintés Rézbevonatok előállításának módja már az ókorban is ismert volt. Már az

egyiptomiak is használták edények és különböző figurák díszítésére a rézbevonatot. Az előállítás módjáról azonban a mai napig csak feltételezések vannak. Az első elektrolitikus rézleválasztást Cruishank végezte 1801-ben. Az első savas rézelektrolittal 1810-es leírásokban találkozunk 1840-ben már kereskedelmi jelentőségű szabadalmaztatott savas rézeljárást alkalmaztak. A gyakorlati kivitelezés azonban váratott magára az egyenáramú generátor felfedezéséig (1866 Siemens). A cianidos oldatból való rézleválasztás lehetőségét csak 1862-ben ismerték fel. A galvántechnikában a rézbevonatot elterjedten használják közbenső- és végbevonatként. Közbenső bevonatként elsősorban a réz-nikkel-króm bevonatrendszer tagjaként használják, míg önálló bevonatként, pl. elektroformázásnál, nyomóhengereknél, stb II.2312 Általánosan a rézelektrolitokról A rezet vegyületei egy- és két vegyértékű formában

tartalmazzák. A leválási mechanizmus szempontjából alapvető különbség van a cianidos illetve savas elektrolitok között. A cianidos elektrolitok esetén a leválás egyértékű rézionokból történik: Cu+ + e- Cu (1) miközben a réz kénsavas és egyéb elektrolitokból két értékű rézvegyületekből választható le: Cu2+ + 2 e- Cu (2) Ebből adódik, hogy azonos áramsűrűség és áramkihasználás esetén azonos idő alatt a cianidos fürdőből dupla vastag réteg választható le. Amennyiben a különböző típusú elektrolitok viselkedését illetve az abból leválasztott rétegek tulajdonságait vizsgáljuk, nagymértékű eltéréséket tapasztalunk. Figyelemfelkeltés céljából néhány példát említenénk - a teljesség igénye nélkül - a cianidos elektrolitok és az egyéb réztartalmú elektrolitok összehasonlításával. A cianidos elektrolitoknál: - az alkalmazható áramsűrűség kisebb, a makrószórás jobb, a mikroszórás rossz,

nem lép fel cementálódás vas- és horganyfelületen, az áramkihasználás rosszabb (50-90%). Alapvetően a leválasztott réteg tulajdonságait az elektrolit típusa valamint a leválasztás körülményei határozzák meg. 199 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 A galvántechnikában a következő típusú rezező elektrolitokat fejlesztették ki: - cianidos, - kénsavas, - difoszfátos, - fluoroborátos, - nitrátos, - szulfamátos, stb. A gyakorlatban a legelterjedtebbek a cianidos és a kénsavas fürdők, melyeket a következő részekben részletesen tárgyalunk. II.2313 Cianidos rezező elektrolitok mechanizmusa Rézbevonat alkálikus cianidos elektrolitokból történő leválasztásának pontos mechanizmusa még ma sem egészen ismert. Fémsóként szinte kizárólag a vízoldható réz(I)-cianidot alkalmazzák. Alkálikus cianidoldatban a só komplexképződés közben könnyen oldódik Az oldódás

közben az alábbi reakciók zajlanak le (A = nátrium vagy kálium): CuCN +ACN A[Cu(CN)2] (3) A[Cu(CN)2] + ACN A2[Cu(CN)3] (4) A2[Cu(CN)3] + ACN A3[Cu(CN)4] (5) A feltételezések szerint a cianidos elektrolitban a réz nagy része alkálitricianoréz(I)-komplex formájában van jelen. Az alábbi reakció szerint: CuCN + 2 ACN A2[Cu(CN)3] (6) egy mól réz(I)-cianidból és két mól alkálicianidból egy mól komplex jön létre. Az elektrolitban ezen felül jelen lévő cianidot szabad cianidnak nevezik. A szabad alkálicianidra a komplexképződés folyamatos biztosítása és az anódok oldódása miatt van szükség. A koncentráció még sem emelhető tetszés szerint mivel növelésével a katódos polarizáció is növekszik és a réz áramkihasználása szinte nullára, csökkenhet. Az áramkihasználás a hígítástól független, viszont az elektrolit mozgatása növeli azt. Szintén növeli az áramkihasználást a hőmérséklet emelése, mely egyidejűleg a

katódos polarizáció csökkenéséhez vezet. Mint említettük már a ciánosfürdők makroszórása igen jó, melynek oka a reakció túlfeszültség. Ezen fürdők mikroszórása viszont igen rossz Ennek kiküszöbölésére használják a periódikus pólusváltást, valamint különböző kén- és szelénvegyületeket. Cianidos elektrolitok esetén a réz mellett szinte kizárólag csak hidrogén válik le. Ha a szabad cianid koncentrációja az alsó határérték alá zuhan, az elektrolit instabil lesz. Csökken az anódok oldhatósága. A passzív anódokon oxigén válik le, és a cianid közbenső lépéseken keresztül karbonáttá és ammóniává oxidálódik. Kálium-nátrium-tartarát (Rochellesó) alkalmazásával lehetőség van a nátrium bázisú elektrolitok cianidtartalmának nagymértékű csökkentésére. Ennek a sónak a használatával lehetőség van sokkal magasabb áramsűrűség alkalmazására. 200 Korszerű fémipari felületkezelési és

hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.23131 Ciános elektrolitok Az alkalmazott alkáli só típusától függően megkülönböztetünk nátrium- és káliumelektrolitokat. Káliumsóval üzemeltetett elektrolitok ugyanolyan réztartalom mellett jobb leválási eredményt mutatnak. Ez különösen az alkalmazott áramsűrűségben mutatkozik meg. Ezen túl menően megkülönböztetünk egyszerű elektrolitokat, amelyekkel csak vékonyabb réteg választható le, illetve ún. nagy teljesítményű elektrolitokat A réz elektrolitokat sókeverékből készítjük, amelyek alapvető összetevői a réz(I)-cianid, nátriumvagy kálium-cianid, valamint kis mennyiségben nátrium-hidroxid. Nagyteljesítményű nátriumsó alapú elektrolitokban adalékként Rochelle-sót is alkalmaznak. Az alábbiakban példaként megadjuk egy nagyteljesítményű nátriumsó alapú elektrolit összetételét: II.231 táblázat Nagyteljesítményű, nátriumsó alapú elektrolit

összetétele Réz(I)-cianid Nátrium-cianid Nátrium-karbonát Rochell-só (Nátrium-kálium-tartarát) Fényadalék és nedvesítőszer 71 g/l 89 g/l 20 g/l 30 g/l II.232 táblázat Nagyteljesítményű, nátriumsó alapú elektrolit üzemeltetési paraméterei Réztartalom Szabad nátrium-cianid Nátrium-karbonát Rochell-só Áramsűrűség (50 g/l réz) Hőmérséklet Optimális érték Üzemeltetési tartomány 50 g/l 40 - 60 g/l 12 g/l 10 - 20 g/l 20 g/l 0 - 80 g/l 30 g/l 20 - 50 g/l 2 - 4 A/dm2 (függesztett áru esetén) 1 A/dm2-ig (tömegáru esetén) 50 - 70ºC II.23132 Az összetevők szerepe galvanizálásban Réz(I)-cianid A réztartalom befolyásolja az alkalmazható áramsűrűséget és az áramkihasználást. Magasabb réztartalom esetén nagymértékben nő az áramkihasználás és az alkalmazható áramsűrűség. Üzemeltetés közben a réztartalom növekedése figyelhető meg. Ez a növekedés annál nagyobb, minél kisebb a kihordás, a réztartalom, minél

alacsonyabb a hőmérséklet és minél magasabb a szabad cianid-tartalom. Ez azt jelenti, hogy a réztartalom növekedése függ az anódos áramkihasználás (100%) és a katódos áramkihasználás (sokkal kisebb, mint 100%) közötti különbségtől, illetve a kihordástól. Oldhatatlan anódok alkalmazásával a fölösleges réztartalom lefogyasztható. Figyelembe kell azonban venni, hogy az inert anódok használata esetén nagy mennyiségű karbonát keletkezik. Szabad cianid A szabad cianidtartalom fontos szerepet játszik az elektrolit üzemeltetésében. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 201 PHARE HU-0008-02-01-0062 Hiánya az alábbi hatásokat okozza: - szivacsos, megégett rézbevonat válik le, - anódpasszíválódáshoz vezet. Ugyanolyan áramsűrűség mellett megnövekszik a feszültség. Anódpasszíválódás miatt csökken a réztartalom Egyidejűleg megnövekszik a karbonátképződés és csökken a pH-érték, -

romlik a makroszórás. Túl magas szabad cianidtartalom esetén: - csökken az áramkihasználás, - nő az alkalmazhazó áramsűrűség, - a bevonat finomkristályos lesz, illetve növekszik a fényessége, - javul a makroszórás. Fentiekből következően az optimális szabad cianidtartalmat minden alkalmazás esetén meg kell határozni és rendszeresen ellenőrizni kell. Hidroxidok Nátrium- és kálium-hidroxid alkalmazásával növelhető az elektrolit vezetőképessége. Javítja az elektrolit szóróképességét és az anódok oldódását. A leválasztási körülményekre – néhány kivételtől eltekintve - csak kismértékben vannak hatással. Ilyen kivétel pl a horganyöntvények rezezése. Tartarátos fürdőbe nem szükséges adagolni Karbonátok A cianidos elektrolitok készítésekor kismennyiségben kerülnek adagolásra. Nagy teljesítményű elektrolitokban nagyobb koncentrációban is alkalmazhatók a vezetőképesség növelésére, a mélyszórás

javítására és az anódoldódás növelésére. Nem szabad elfelejteni, hogy az alkálicianidok oxidációja miatt a karbonáttartalom folyamatosan emelkedik. Nagy mennyiségű jelenlétük erősen rontja az áramkihasználást. Eltávolítása fagyasztással történik Rochelle-só A Rochelle-só (Kálium-nátrium-tartarát, Seignette-sónak is nevezik) alkalmazása a nátriumsó alapú elektrolitokban történik. 20-50 g/l-es koncentrációban történő alkalmazásakor az alábbi hatások figyelhetők meg: - a szükséges szabad cianidtartalom nagymértékben csökkenthető, - növelhető az alkalmazott áramsűrűség, - a makroszóróképesség kismértékű javulása tapasztalható, - csökken az anódok passzíválódási hajlama, azaz magasabb anódos áramsűrűség alkalmazható, - az elektrolit pufferkapacitása növekszik. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 202 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.23133 Alkalmazási paraméterek

hatása galvanizáláskor Hőmérséklet A cianidos elektrolitok üzemeltetési hőmérséklete 40-65ºC között van. Magasabb hőmérsékleten történő alkalmazásakor a következők figyelhetők meg: - nő az áramkihasználás, - növekszik az alkalmazható áramsűrűség, - a rétegvastagság növekszik, - a rétegeloszlás romlik, - hidrolízis hatására növekszik a cianidok bomlása. Az alkalmazástól függően kell megválasztani az optimális üzemeltetési hőmérsékletet. Ha pl a magasabb áramkihasználás kerül előtérbe, akkor nagyobb réztartalommal, magasabb hőmérsékleten üzemeltetjük az elektrolitot, amelynek szabad cianidtartalmát lehető legalacsonyabb értéken tartjuk. Ha azonban jó mélyszórást kívánunk elérni, akkor kisebb réztartalommal, alacsonyabb hőmérsékleten üzemeltetjük az elektrolitot, amelynek a szabad cianidtartalmát megnöveltük. pH érték Hatásáról nem sok információt találunk az irodalomban. A pH érték

általában 10 és 13 közötti tartományban mozog. A pH érték többek között az alábbiaktól függ: - a hidroxid- és karbonát koncentrációtól, - az anódok passzivitásától (a pH érték csökken, ha az elektrolit passzív anódokkal üzemel), - az áramkihasználástól (minél kisebb az áramkihasználás, annál jobban nő a pH érték). Optimális üzemeltetés esetén a pH érték emelkedése figyelhető meg és szükség esetén gyenge savval, pl. borkősavval állítható be Áramsűrűség Magasabb áramsűrűség esetén a következő hatások tapasztalhatók: - nő a leválasztható rétegvastagság, - javul a mélyszórás, - csökken az áramkihasználás. A bevonat rétegvastagságát alapvetően a galvanizálási idő és az alkalmazott áramsűrűség határozza meg. Mivel a bevonat tulajdonságait alapvetően meghatározza az alkalmazott áramsűrűség, ezért a galvanizálási időnek nagy szerepe van a rétegvastagság kialakításában. 203

Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 galvanizálási idő (min 50 1 A/dm2 40 30 2,5 A/dm2 20 10 5 A/dm2 0 15 16 17 18 19 20 leválasztott rétegvastagság (µm) II.231 ábra Galvanizálási idők ciános rézfürdőknél II.23134 A cianidos rézelektrolitok csoportosítása a réztartalom függvényében Ennek alapján megkülönböztetünk: - előrezező fürdőt, - tartarátos fürdőt, - nagyteljesítményű fürdőt. Előrezező fürdők Feladata egy vékony, igen jól tapadó, egyenletes rézréteg kialakítása az alapfémen, amely elsősorban cink, alumínium, vas. Az alacsony réztartalommal és alacsony áramsűrűséggel előállított bevonat megerősítése általában savas rézfürdőkben történik. II.233 táblázat Előrezező elektrolit összetétele és üzemeltetési paraméterei Réz(I)-cianid Nátrium-cianid Nátrium-karbonát Nátrium-hidroxid Rochell-só (Nátrium-kálium-tartarát)

Áramerősség Hőmérséklet °C 25 - 30 g/l 30 - 48 g/l 6 - 15g/l 0 - 8 g/l 0,5 - 2 g/l 0,5 - 2 A/dm2 20 - 60°C Tartarátos fürdők A közepes teljesítményű fürdők (2-5 A/dm2), melyeket szintén használnak előrezezésre. A tartarátos elektrolitok katódos áramkihasználása 30-70%-ot is elérhet 50ºC feletti hőmérsékleten. Ezek az elektrolitok a következő összetételben működnek: 204 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.234 táblázat Tartarátos elektrolitok összetétele Réz(I)-cianid Nátrium-cianid Nátrium-karbonát Rochell-só (Nátrium-kálium-tartarát) Fényadalék és nedvesítőszer 71 g/l 89 g/l 20 g/l 30 g/l II.235 táblázat Tartarátos elektrolitok üzemeltetési paraméterei Réztartalom Szabad nátrium-cianid Nátrium-karbonát Rochell-só Áramsűrűség (50 g/l réz) Hőmérséklet Optimális érték Üzemeltetési tartomány 50 g/l 40 - 60 g/l 12 g/l 10 - 20 g/l 20

g/l 0 - 80 g/l 30 g/l 20 - 50 g/l 2 - 4 A/dm2 (függesztett áru esetén) 1 A/dm2-ig (tömegáru esetén) 50 - 70ºC Nagy teljesítményű fürdők Ezen csoportba tartozó elektrolitok 3-6 A/dm2-es katódos áramsűrűséggel dolgoznak 90% feletti hatásfokkal. Ilyen elektrolitokat feltétlenül mozgatni, szűrni kell, a galvanizálás pólusváltással történjen. II.236 táblázat Nagyteljesítményű fürdők összetétele és üzemeltetési paraméterei Réz(I)-cianid Nátrium-cianid Nátrium-karbonát Nátrium-hidroxid Rochell-só (Nátrium-kálium-tartarát) Áramerősség Hőmérséklet 45 - 75 g/l 55 - 95 g/l 15 - 30 g/l 15 g/l 45 - 60 g/l 2 -6 A/dm2 60 - 70°C II.23135 Szennyeződések és hatásaik A szennyeződések a galvanizálás során kerülnek a rézfürdőbe, részben a munkadarabokkal és szerszámokkal, részben a sókkal, illetve a kémiai folyamatok során alakulnak ki. Cink: matt, egyenetlen bevonat leválását eredményezi 0,3-0,5 g/l koncentráció felett.

Eltávolítása: szelektív tisztítással, 0,2 –0,4 A/dm2-es járatás, szulfidtartalmú anyag adagolásával szűrés. Króm: hólyagos, durva bevonat leválást eredményez, az áramkihasználás csökkenése már néhány mg/l-es Cr(VI)-koncentráció esetén is hibát okoz. Eltávolítása: redukálószer, komplexképző alkalmazásával. 205 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Karbonát: 80 g/l érték felett rontja az áramkihasználást. Eltávolítás 5ºC-on „fagyasztással” Szerves anyagok: pórusok, matt durva bevonat. Eltávolítás: aktívszenes kezeléssel II.2314 Kénsavas rézelektrolit A savas rézelektrolitokkal leválasztott bevonatok jellemző tulajdonságai: - jó fedőképesség, - jó makroszóróképesség, különös tekintettel a nyomtatott huzalozású lapok gyártásánál, - jó mikroszóróképesség, - nagy duktilitás. A ciános fürdőkből leválasztott bevonatok

megerősítésére, bizonyos alapfémekre közvetlenül leválasztott bevonatként, mint alapbevonat, valamint nyomtatott huzalozású technológiák gyártásánál használják e típusú fürdőket. A savas elektrolitból a réz leválasztása rézszulfátból, azaz réz(II)-ionokból történik Cu2+ + 2 e- Cu (7) Vannak olyan vélemények is, hogy ez a folyamat két lépésben megy végbe: 2 Cu+ + e- Cu+ + e- Cu (8) A savas rézfürdők elterjedésében egyszerű összetétele fontos szerepet játszott. A leválasztáshoz szükséges fémionokat a réz-szulfát biztosítja, míg a vezetőképességért a kénsav a felelős. Egy általános szabály, hogy a magasabb sav-fém arány jobb makroszórást biztosít. A réz-szulfát oldhatóságát nagymértékben befolyásolja az elektrolit kénsav tartalma A savas elektrolitok kismértékben tartalmaznak kloridot is, melynek jelenléte pozitív irányban befolyásolja a bevonat minőségét. Savas rézfürdők készítésénél

– különös tekintettel a nagyteljesítményű fürdőkre – fontos a réz-szulfát tisztasága. II.23141 A gyakorlatban elterjedt összetételek és paraméterek II.237 táblázat Savas rézfürdő összetétele és üzemeltetési paraméterei Réz-szulfát CuSO4· 5H2O Kénsav Nátrium-klorid Hőmérséklet Áramsűrűség 160 – 240 g/l 40 – 100 g/l 30 – 100 mg/l 20 – 35ºC 2 - 8 A/dm2 Speciális esetekben (mélynyomó-hengerek, drótok) a megadottól eltérő hőmérsékletet és áramsűrűséget lehet használni. 206 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.238táblázat Nyomtatott huzalozású lemezek gyártásához használt elektrolit Réz-szulfát CuSO4· 5H2O Kénsav Nátrium-klorid Hőmérséklet Áramsűrűség 80 g/l 180 - 220 g/l 30 - 105 mg/l 20 - 40ºC 2-4 A/dm2 (vertikális) 7-10 A/dm2 (horizontális) II.23142 Paraméterek hatása a bevonatra galvanizálási idő (min A bevonat

tulajdonságait az üzemeltetési körülmények alapvetően befolyásolják. Az áramsűrűség emelését mozgatás mellett a hőmérséklet emelésével lehet elérni. Tudni kell azonban, hogy a hőmérséklet emelésével a réteg kiegyenlítettsége, fényképzése romlik. Gyakori az adalékok hőérzékenysége is. A magasabb áramsűrűség egy magasabb réz és sav koncentrációt igényel. A savas rézfürdők magasabb áramsűrűségen csak katódmozgatás és levegőkeverés mellett működnek. A keveréshez használt levegőt a kád hosszában lefektetett perforált csövön keresztül vezetik be. A perforáció a katódsíkban elhelyezkedő csövön lefelé 45º-ot zár be a kád aljával. A bevonat rétegvastagságát alapvetően a galvanizálási idő és az alkalmazott áramsűrűség határozza meg. Mivel a bevonat tulajdonságait alapvetően meghatározza az alkalmazott áramsűrűség, ezért a galvanizálási időnek nagy szerepe van a rétegvastagság

kialakításában. 70 60 50 40 1 A/dm2 1,5 A/dm2 30 20 10 0 2,5 A/dm2 8 9 10 11 12 13 leválasztott rétegvastagság (µm) II.232 ábra Galvanizálási idők a savas rézfürdőknél Gondoskodni kell az elektrolit szűréséről, amely a lebegő szennyeződések eltávolítását szolgálja. Így nem csak a kinövések kerülhetők el a bevonaton, de egy szélesebb áramsűrűségű tartományban egyenletes bevonat választható le. A savas rézfürdőkből leválasztott bevonatok tulajdonságainak javítására különböző szerves adalékokat használnak. 207 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.23143 Szennyeződések hatása az elektrolitra A savas rézfürdő szennyeződésekre nem nagyon érzékeny. A vas 10 g/l feletti koncentráció esetén rontja az áramkihasználást. Eltávolítása réz(II)-karbonáttal lehetséges 5,5 pH mellett A szerves adalékok bomlásából keletkező

szennyeződések a bevonatot rideggé, pórusossá teszik. Eltávolításuk aktívszenes kezeléssel történik Gyakori szennyeződés a nem kellően tiszta levegő használatából adódik. Keveréshez, olajos kompresszorból származó levegőt, csak gondos tisztítás után szabad használni. II.2315 Fluoborátos rézfürdők Ezen típusú fürdők elsősorban a galvanoplasztikában használatosak. A magas rézkoncentráció miatt (60-120 g/l) nagy áramsűrűség alkalmazható. Az elektrolit vezetőképessége és rézleválasztási sebessége nagy. A létrehozott bevonat igen képlékeny Összetételéből adódóan a réz cementálódásra hajlamos, ezért használata előtt cianidos előrezezést kell alkalmazni. II.2316 Difoszfátos elektrolitok Nyomtatott huzalozású lapok készítésére használják elsősorban, igen jó makro- és mikroszórása miatt. A réz az elektrolitban difoszfát formában van jelen Az elektrolit tökéletes működésének feltétele a réz- és

difoszfáttartalom megfelelő aránya. II.2317 Szulfamátos elektrolitok Főleg a galvanoplasztikában használták, ma már gyakorlati jelentőségét elvesztette. Rétegeloszlás Gazdaságosság Ökológia Galvanizálási seb. Fényesség kezelhetőség Ideális Savas Kiegyenlítettség Cianidos II.233 ábra Rézfürdők összehasonlító ábrája Pirofoszfátos Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 208 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.232 Nikkel galvanikus leválasztása II.2321 Bevezetés 1840-ben jelent meg az első nikkelezésre vonatkozó szabvány, melyet világszerte újabb és újabb követett. 1916-ban tette közé Watts a mind a mai napig használatos nikkelfürdő összetételét, melyet róla neveztek el. Az első igazi sikereket a fényes nikkel leválasztásával Schlötter érte el. Az igazi fejlődés a háború utáni időkre tehető Az adalékrendszerek segítségével különösen jó fizikai és mechanikai

tulajdonságokkal bíró nikkelbevonatot állítottak elő. A galvanikusan előállított nikkelt dekoratív ill. műszaki célra használják A díszítő bevonatok általában korrózió elleni védelem céljából kerülnek leválasztásra, mint köztes bevonat, bár ritkán alkalmazzák (beltéri igénybevétel) önállóan is. Műszaki bevonat esetén fényvisszaverő képessége, keménysége és kopásállósága játszik szerepet. Ismerni kell a különböző típusú elektrolitok tulajdonságait, az adalékok és a műszaki paraméterek szerepét ahhoz, hogy célirányosan tudjuk kiválasztani a legmegfelelőbb fürdőt. II.2322 A nikkel elektrolitok fajtái az alapösszetétel függvényében II.23221 Szulfátos elektrolitok A legelterjedtebb elektrolit típus, amely a Watts típusú összetételre épül (nikkelszulfát 240 g/l; nikkelklorid 40 g/l; bórsav 40 g/l) kisebb eltérésekkel. A nikkelvegyületek a fémtartalmat biztosítják, a klorid az anód oldódását

segíti, míg a bórsav pufferként működik. Ez a típusú elektrolit a megfelelő adalékok alkalmazásával a fényes, félfényes fürdők alapösszetételét biztosítja. II.23222 Kloridos elektrolitok Az ilyen típusú fürdőből leválasztott bevonat szórása, katódos áramkihasználása jobb, de a bevonat belső feszültsége igen magas. Magasan ötvözött acélok galvanizálhatóságát első rétegként elősegíti. II.23223 Fluoroborátos elektrolitok A XX. század kezdetétől használják, aránylag szűk körben A nikkel-tetrafluoro-borát(III) mellé bórsavat kell feleslegbe adni. Ez stabilizálja az elektrolitot. A fluoridképződést csökkenti Az elektrolit rendkívül drága II.23224 Szulfamátos elektrolit Elsősorban vastagrétegű bevonat előállítására használják a leválasztott bevonat kis belső feszültsége miatt. A leválasztáshoz szükséges nikkelionokat a nikkelszulfamát biztosítja Az anód oldódását nikkelklorid adagolásával érjük

el, ennek hiányában az anód könnyen passzíválódik. A fürdőben adalékanyagként a Watts típusú fürdőkben használatos adalékok alkalmazhatók. A paraméterek széles sávon változtathatók (hőmérséklet 20ºC-70ºC; áramsűrűség 5-40 A/dm2; stb.), mellyel a bevonat alaptulajdonságai megváltoznak Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 209 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2323 A nikkel elektrolitok adalékai és szerepük A különböző típusú elektrolitok az alapsókon kívül tartalmazhatnak még adalékanyagokat is, melyek a bevonat küllemét, belső tulajdonságait ezen keresztül felhasználhatóságát befolyásolják. Ezen adalékok a következő nagy csoportba sorolhatók A csoportba soroláskor megadunk néhány alap vegyületet, bár ezek használata ma már nem jellemző. A beszállítók által triviális névvel ellátott, több vegyület típus együttesen képezi az adott adalékrendszert. Fényadalékok

Alapvetően két nagy csoportot különböztetünk meg: Primer fényadalékok, melyek önmagukban csak félfényes felületet adnak. Koncentrációjuk az elektrolitban csak oldhatóságuk szab határt. Ez az adalék biztosítja a bevonat duktilitását, valamint az egyenletes leválást minél szélesebb áramsűrűségi határokon belül. Legelterjedtebb közülük a szaharin- és szulfonvegyületek. A szekunder fényadalékok biztosítják már igen kis koncentrációban is a határozott magas fényt. Beépülve azonban a bevonat belső feszültségét növelik, és így a duktilitás csökken. Túladalékolása növeli az anódos polarizációt, meggátolhatja a leválást a kisáramsűrűségnél. A primer és szekunder fényadalékok együttes, megfelelő arányban történő használata biztosítja a kielégítő bevonat kialakítását. A legelterjedtebben használt vegyületek a kettős- és hármaskötést tartalmazó alkoholok, valamint a különböző piridinszármazékok.

Kiegyenlítő adalékok Feladatuk, hogy növeljék a katódos polarizációt, biztosítsák a bevonat kiegyenlítő hatását. A fémréteg úgy válik le, hogy a felület mikroegyenetlenségeit kiegyenlíti azáltal, hogy adszorbeálódik a katód felületén a bevonatba beépülve. Legelterjedtebben használt vegyületek a kumarin, az 1,4-buténdiol. Nedvesítőszerek Csökkenti az elektrolit felületi feszültségét, a hidrogén visszaszorításával a pórusképződést. Emulgeáló hatása van. Aktívszénnel eltávolítható az elektrolitból Alapvetően két típusa van a galvanizálás szempontjából habzó és nem habzó (levegőkeverés esetén). Legelterjedtebben használják a nátrium-laurilszulfonátot, nátrium-2-etil-hexilszulfátot. Komplexképzők A nikkelfürdők igen érzékenyek az idegen fém szennyeződésekre. A bevonat elszíneződését és tulajdonságainak megváltozását eredményezheti. A komplexképzők segítségével oldatban tarthatók a

szennyeződések. Adagolásuk azonban szennyvízkezelési problémához, illetve túladalékolásuk a bevonat belső feszültségének növeléséhez vezet. Célszerűbb szelektív tisztítás alkalmazása. 210 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2324 A paraméterek szerepe Áramsűrűség Általában 3 – 7 A/dm2. A katódos áramsűrűség növelésének feltételei: - a fémkoncentráció növelés, - a hőmérséklet emelése, - a bórsavtartalom növelése, - primer fényadalék növelése. Hőmérséklet Szerepe fontos a fürdő bórsavtartalmának oldatba tartása valamint az alkalmazható áramsűrűség szempontjából. Optimális esetben melegfürdő esetén 50-60ºC Galvanizálási idő A bevonat rétegvastagságát alapvetően a galvanizálási idő és az alkalmazott áramsűrűség határozza meg. Mivel a bevonat tulajdonságait alapvetően meghatározza az alkalmazott áramsűrűség, ezért a

galvanizálási időnek nagy szerepe van a rétegvastagság kialakításában. galvanizálási idő (min 60 1,5 A/dm2 40 2 A/dm2 3 A/dm2 20 4 A/dm2 0 10 11 12 13 14 15 leválasztott rétegvastagság (µm) II.234 ábra Galvanizálási idők nikkelfürdőnél pH Általánosságban nem lehet megadni a különböző fürdőtípusok miatt. Az optimális értékek betartásával elkerülhető az anódos polarizáció növekedése, a szerves anyagok oxidációs bomlása. Az adalékokkal történő mindennemű változás (pl oxidáció) a bevonat tulajdonságainak változásához vezet. 211 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Mozgatás Történhet levegővel illetve a munkadarabok mozgatásával a sínen. Célja a katód melletti elektrolit fémben történő elszegényesedésének megakadályozása. II.2325 Nikkelezési eljárások a bevonat megjelenésének és tulajdonságainak függvényében Fényes

nikkel Elsősorban dekoratív célra készítik, de korróziós szerepe is van, különös tekintettel a réznikkel-króm, valamint a duplex bevonatrendszerek alkalmazásánál. Az adalékok segítségével duktilis, kiegyenlített, magasfényű bevonatok állíthatók elő a korszerű fényes nikkelező elektrolitokból. A leválasztott réteg lamellás szerkezetű Fényes nikkel összehasonlítások a rétegvastagság fv-ben Bright Nickel Comparison Relatív duktilitás Relatív duktilitás Bomlástermék tolerancia Krómozhatóság Krómozhatóság Bomlástermék tolerancia Kiegyenlítő Kiegyenlítő hatás Fe/Zn/Cu tolerancia Fe/Zn/Cu tolerancia hatás Könnyű kezelhetőség Gyors fényesedés co/01.2001/GMF/DC-WORKSHOP 2001-1/P211 Könnyű kezelhetőség Optimum optimum Gyors fényképzés up to 6 µm 6 µ-ig up to 12 µm 12 µ-ig over 12 µm 12 µ felett II.235 ábra Fényes nikkel összehasonlító ábrája Félfényes nikkel Elsősorban az úgynevezett

duplex bevonat alsó nikkelrétegének kialakítására használják. A leválasztott bevonat oszlopos szerkezetű, pozitívabb potenciálú, mint a fényesnikkelé. Kénmentes adalékolású fürdőből választják le. A fényes és félfényes fürdő együttes alkalmazásával tökéletes korrózióállóság érhető el. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 212 PHARE HU-0008-02-01-0062 Mikrorepedezéses nikkel Szintén korrózióállóság növelésére dolgozták ki. A leválasztott rétegnek igen nagy a belső feszültsége, mely könnyen megrepedezik. Fényesnikkel-rétegre választják le, vékonyrétegben, így a felette lévő krómréteg is megrepedezik. Egy másik típusú elektrolittal is létre lehet hozni ilyen bevonatot, ekkor zárványokat (nem fémes) tartalmazó réteget választanak le. A krómozáskor nem alakul ki összefüggő krómbevonat, a zárványok felett Fekete nikkel Nem Watts típusú elektrolitból

választják le. Dekoratív és műszaki célra is használják (optikai). Két fő alaptípusa ismert a cinkszulfátos és az ammónium-molibdenátos Általában fényes vagy félfényes nikkelre választják le. Egyéb nikkelbevonatok Műszaki célra, különböző összetételű (kobalt, foszfor) nikkelelektrolitok ismertek, melyeket célzottan egy-egy mechanikai tulajdonság fokozása (pl. keménység) érdekében üzemeltetnek Megfelelő működtetésük nagyobb odafigyelést, precízebb munkát igényel. II.233 Króm galvanikus leválasztása II.2331 Történeti áttekintés A krómot a természetben, mint ásványt 1776-ban Lehman találta meg Jekatyerinburg mellett. Ez anyag a szibériai vörös ón volt. Az első elektrolitikus krómleválasztás 1843-ban Becquerel-nek sikerült. Ez azonban háromértékű sót tartalmazó oldatból történt. 1856-ban sikerült először hatértékű krómsó oldatából fényes krómréteget leválasztani. Ettől az időtől számoljuk a

krómozás elindulását annak ellenére, hogy az így leválasztott réteg igen vékony volt, mivel az elektrokémiai folyamat rövid időn belül megszakadt. Ennek megértéséhez a krómozás elméletét kell tudnunk. II.2332 A krómozás elmélete A krómot elsősorban hatvegyértékű vegyületeiből választják le a galvántechnikában. Tudjuk, hogy háromvegyértékű sók használata esetén kevesebb energia szükséglet biztosítaná a leválasztást ez azonban a szigorú műszaki előírások miatt a gyakorlatban kevésbé terjedt el. A hat vegyértékű krómot tartalmazó elektrolitokból történő leválasztás alapja a Cr(VI) elektrolitikus redukciója, mely több lépésben megy végbe. A katódos leválasztás mechanizmusának elmélete a mai napig ellentmondásos a kutatásban, ezért csak a legalapvetőbb tényekről beszélhetünk. Cr6+ Cr3+ Cr2+ Cr0 (9) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 213 PHARE

HU-0008-02-01-0062 Az elektrokémia folyamat során a katódon keletkező hidrogén elektron felvételt (redukciót) eredményez, mely több lépcsőben megy végbe: 2 CrO3 + 6 H + 6 e- Cr2O3 + 3 H2O Cr2O3 + 2 H + 2e- 2 CrO + H2O CrO + 2 H + 2e- Cr + H2O (10) (11) (12) A króm leválásban szerepe van a különböző oxidációs fokú krómvegyületeknek, melyek a katódon kimutathatók, de feltételezések szerint a közvetlen Cr(VI) Cr (13) átmenet is bekövetkezik. A redukció során a katód mellett az elektrolit lúgosodik, és a felületen krómhidroxid-kromát képződik Cr3+ + OH- + CrO42- Cr(OH)CrO4 (14) Ez a bázikus kromátréteg, mely a katódfelületén egy molekuláris vastagságú félig áteresztő hártyát alakít ki, megakadályozza az áram áthaladását. Amennyiben az elektrolithoz bizonyos savakat, illetve ezek sóit adagoljuk, ezek ionja a diafragmán áthaladva oldják a bázikus réteget, melynek következtében a redukció tökéletesen

végbemegy, és folyamatossá válik. A folyamat során azonban a nagy mennyiségű hidrogén keletkezése erősen csökkenti a katódos áramkihasználást. Értékét befolyásolja: - a krómsavtartalom: növelésével nem lehet jobb eredményt elérni, - a hőmérséklet: az optimális értéknél magasabb hőmérséklet hatására romlik az áramkihasználás, - az áramsűrűség: önmagában jobb lenne, de a fürdő melegedése miatt egy határ után nem célszerű, - az alkalmazott sav fajtája (katalizátor) és koncentrációja. 214 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Korrózióállóság Felületi oxidálódó képesség Folyam at gazdaságosság Könnyű kezelhetőség Fedőképesség Folyam at ökológia Ideális Term elékenység Cr(VI) Cr(III) II.236 ábra Króm (III) és króm(VI) fürdők összehasonlítása II.237 ábra Áramkihasználás-savtartalom összefüggése 215 Korszerű

fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Galvanizálási idők króm fürdőnél galvanizálási idő (min 14 12 10 5 A/dm2 8 10 A/dm2 6 15 A/dm2 4 2 20 A/dm2 0 1 2 3 4 5 leválasztott rétegvastagság (µm) II.238 ábra Galvanizálási idők króm fürdőnél II.2333 A krómfürdők fajtái A krómozás gyakorlati szempontból két csoportba osztható: - dekoratív krómozás, - műszaki krómozás. II.23331 Dekoratív krómozás Kialakítására esztétikai, illetve korróziós okokból kerülhet sor, különböző bevonat rendszerekkel. Esztétikai céllal: - matt vagy fényes nikkelre vékony rétegű díszítő króm, - rézre vékonyrétegű króm. Korrózióvédelem szempontjából: - duplex nikkel – króm, - réz – nikkel – króm, - nikkelen repedésmentes (forró) króm. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 216 PHARE HU-0008-02-01-0062 Az alkalmazott

fürdők fajtái a katalizátor függvényében: Hagyományos krómfürdő Jellemzői: Önszabályzó krómfürdő Jellemzői: Kevertsavas krómfürdők Jellemzői: Kénsavas fürdő, krómsav:kénsav arány fontos Olcsó előállítás, gyenge szóróképesség, rossz áramkihasználás Stroncium-szulfátos fürdő Egyszerű kezelhetőség, jobb áramkihasználás Fluorid vagy szilikfluoridos fürdő Egyszerű kezelhetőség, jó szóróképesség, jobb áramkihasználás; hátránya a gyorsabb anódfogyás A galvanizálást befolyásoló tényezők: - Összetétel: a fürdő krómsav és katalizátor koncentrációjának aránya a fürdő szóróképességét alapvetően befolyásolja, lényeges eltérése a leválást megakadályozza. - Áramsűrűség: a fürdő szórását javítani lehet az alkalmazott áramsűrűség növelésével, de az ezzel együtt járó hőmérsékletemelkedés azonban negatívan hat rá. A krómfürdők alapvetően gyengébb szórását, különösen

alakos alkatrészek esetén, a megfelelő szerszámozással lehet javítani. - Hőmérséklet: a hőmérséklet eltérés a bevonat fényhatását és szóróképességét befolyásolja. II.23332 Műszaki krómozás Célja a munkadarabok felületi keménységének, kopásállóságának, korrózióállóságának, stb. növelése. Műszaki krómbevonatot általában közvetlenül választunk le a felületre A közvetlen leválasztás nem minden anyagra lehetséges. Az erősen ötvözött, a magas szilícium- és grafittartalmú anyagok nem krómozhatók közvetlenül. A műszaki krómozás alapszabályai: - a munkadarabok felületi érdessége nem lehet rosszabb, mint amilyet a krómozás után elvárunk, - nagy szilárdságú munkadarabok előkészítésénél tömöríteni kell a felületet, - meg kell adni: a takart felületeket, a tárgy esetleges hőkezelését, az alávágás értékét. Javítás esetén: a munkadarab minősül-e olyan alkatrésznek, melynél a bevonat hiba

működési zavarhoz vezet, különös tekintettel a nagyszilárdságú már javított alkatrészek esetén!! (3-szor javítható) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 217 PHARE HU-0008-02-01-0062 Az alkalmazott műszaki krómfürdők fajtái és jellemzésük Hagyományos, kénsavas fürdők Önbeállós, fluoridmentes, fenéktestes fürdők Kevertsavas (F-, SiF62-) Nagy teljesítményű elektrolit Egyszerű analitika, olcsó, de alacsony áramkihasználás, gyengébb fémeloszlás,alacsony keménység, kis szórás Legegyszerűbb kezelhetőség, jó fémeloszlás és mélyszórás, a kénsavasnál jobb áramkihasználás, de alacsony keménység Ez is fenéktestes fürdő, a bevonat minden tulajdonsága igen jó, áramkihasználás kb. 28%, de speciális berendezés és szerszámozás (védelem az alámarás ellen) szükséges A bevonat fémeloszlása és szórása igen jó, a keménység 1100 HV felett, az áramkihasználás és a

leválási sebesség (1µm/perc) a legmagasabb a többi típushoz viszonyítva A bevonat tulajdonságait befolyásoló egyéb tényezők: - Az áramot lassan szabad emelni (0,5-1 perc) az optimális áramsűrűség eléréséig (4050 A/dm2). - Alacsony áramsűrűségen nő a mikrorepedések száma. Az így előállított bevonatot nem szabad temperálni, mert makrorepedés keletkezése miatt romlik a korrózió elleni védőképesség. - Ha cél az olajfelvétel miatt a mikrorepedések számának növelése, speciális katalizátorral kell biztosítani - Mechanikus utókezelésnél a korrózióállóság érdekében hűteni kell a felületet. - Magas korrózióállósági követelmény esetén célszerű két különböző típusú (pl. forró + mikrorepedéses) elektrolitból leválasztani a bevonatot. II.234 Ón galvanikus leválasztása II.2341 Történeti áttekintés A legrégebben ismert fémek közé tartozik, de az iparban csak 1920-as évektől alkalmazzák a galvanizálás

területén. Az első fényes fürdők az 1950-es évek elején jelentek meg fakátrány alapú adalékkal. Elsősorban az élelmiszerek tárolására előállított dobozok, edények alkalmazásával terjedt el. Az elektronikában a forraszthatóság megkönnyítésére használják II.2342 Az ón elektrolitok fajtái és összehasonlításuk Bevonat választható le savas és lúgos közegből. A lúgos közegből leválasztott bevonat matt, finomszemcsés. Az ónt nátrium-hexahidro-sztannátból nyerik, mely Sn4+-t tartalmaz Az elektrolitban lévő nátrium-hidroxid biztosítja a vezetést és az anód oldódását. A bevonat finom szemcse szerkezetet acetát vegyületek biztosítják. Az üzemi paraméterek közül igen fontos a hőmérséklet (50-60°C) betartása. A savas elektrolitok közül a szulfátos elektrolitokat alkalmazzák a leggyakrabban. Az oldat fémion tartalmát az ón(II)-szulfát biztosítja, a vezetőképességért és az anód oldódásáért a kénsavtartalom

felelős. A savas elektrolitok hideg fürdők, amelyekből fényes Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 218 PHARE HU-0008-02-01-0062 bevonat választható le 20-30°C között, megfelelő adalék mellett. Az alkalmazott áramsűrűség 1-5 A/dm². Az áramkihasználása sokkal jobb (95-100%), mint a lúgos fürdőké A folyamatos működtetéskor keletkező Sn4+ ion az elektrolitból polifoszfát adagolása után szűréssel eltávolítható. Kisebb jelentőséggel bírnak a tetrafluoro-borátos fürdők, melyekkel gyors rétegleválasztás érhető el. II.235 Műanyagok galvanizálása A műanyagok galvanizálásával egy új korszak kezdődött a műanyagok fémezési eljárásánál. A legjelentősebb változás az ABS műanyagok megjelenésével kezdődött, amikor is bonyolult alakú tárgyakat a kívánalmaknak megfelelő fémbevonatokkal látták el. A dekoratív fémbevonatok mellett egyre nagyobb területet kapott a műszaki

bevonatok alkalmazása. Ezeket a speciális anyagból készült alkatrészeket már nem lehetett a szokványos eljárásokkal kezelni (pl. krómkénsavas marató) Szükség volt egy újfajta rendszer, eljárás kifejlesztésére A krómkénsavas maratás mellett megjelentek a permanganát tartalmú maratószerek, szerves anyagot tartalmazó duzzasztószerek. Így egyre több műanyag típus vált kezelhetővé A fejlődés területén a legnagyobb változást a kémiai fémező eljárás elhagyása jelentette. Mivel az iparban az ABS és ABS-Blend termékek foglalják el a legnagyobb teret egy összehasonlítás mutatja be a direktfémezés és a hagyományos rendszer egyes lépeseit az Atotech cég Futuron eljáráson keresztül: Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 219 PHARE HU-0008-02-01-0062 A hagyományos és Futuron műanyag galvanizálási technológia folyamatábrái Hagyományos FUTURON Tisztítás (esetleges) Tisztítás

(esetleges) Krómkénsavas marató Krómkénsavas marató Cr(VI) redukció Cr(VI) redukció Előmártó Előmártó PdSn aktivátor PdSn aktivátor Ón-hidroxid eltávolítás Cu-link Kémiai nikkel Megerősítő nikkel Elektrokémiai fürdők Elektrokémiai fürdők II.239 ábra A hagyományos és Futuron műanyag galvanizálási technológia folyamatábrái Világosan látható, hogy az új eljárás – mely az aktiválás végéig megegyezik a hagyományos eljárással – egyszerűbb, rövidebb technológiai idejű, gazdaságosabb eljárás. Az előállított réteg minősége olyan, hogy nincs szükség kémiai fém fürdőkre. Az eljárás során, a műanyag felületén olyan kémiai reakciók mennek végbe, mely lehetővé teszi a galvánréteg közvetlen kialakítását a felületen. 220 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Futuron eljárás sematikus ábrája Sn Kezeletlen ABS ABS maratás

után Pd Pd/Sn aktiválás Futuron Aktivátor Cu Pd KÖZVETLEN Sn-Cu csere Futuron Cu-Link Fényes nikkel 12 µm Savas réz 20 µm Futuron Cu Fényes króm 0,3 µm II.2310 ábra Futuron eljárás sematikus ábrája Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 221 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2351 A direkt galvanizálás technológiai lépeseinek bemutatása a Futuron technológián keresztül lépés: króm-kénsavas pác Ez egy igen fontos lépés, mivel a króm-kénsavas pác egyenletes érdességet biztosít és így a felület funkcionalitását is garantálja. Ez jelenti az optimális alapot az ezt követő nemesfémionokkal történő felületerősítéshez, amit általában palládiumtartalmú rendszerrel végeznek. Csak egy tökéletesen előkezelt felület biztosíthatja a későbbi jól tapadó galvanizálást. A pácoldat másik feladata a függesztett szerszámok védőrétegének passziválása fémleválás

megakadályozására. A marató összetételét, a kezelési idő meghatározását, befolyásolja az alkalmazott műanyag típusa, összetétele és fröccsöntési paraméterei. lépés: krómsav-redukció A második lépésben a Cr (VI) redukciója történik meg Cr(III)-á. Ez a lépés az ezután következő összes folyamat védelmére szolgál. Meg kell bizonyosodni róla, hogy Cr(VI)tartalmú anyagot semmilyen körülmények között nem hordunk tovább Ez negatívan befolyásolhatja az aktiválást és ezzel a bevonatképzést, vagy a legrosszabb esetben meg is akadályozhatják a fémleválást. A krómsav-redukció után megfelelő öblítés szükséges. lépés: előmártó oldat Ez az oldat sósavból áll és a savkoncentrációja megegyezik az utána következő aktiváló fürdőjével. Megvédi a viszonylag magas savkoncentrációjú palládiumaktivátort a hígulástól Ezért az előmártás és az aktiválás között nem kell öblíteni. lépés: Aktivator Futuron

Az aktiváló lépésben a megfelelően előkezelt felületen palládium és ón adszorbeálódik. Az aktiváló oldat palládium-ón ötvözetű „csírákat” tartalmaz, amelyek ónklorid-burokkal vannak körülvéve. A „csírák” mérete a sósav ill az ónkoncentrációjától függ, és ezzel befolyásolja a felületre adszorbált palládium mennyiségét. Az a cél, hogy minél több palládium adszorbálódjon a műanyagfelületre. Ez után a lépés után alapos öblítést kell végezni. Fontos, hogy a katalitikus felületet megvédjük az oxidációtól lépés: Cu-Link Míg a hagyományos rendszereknél ennél a lépésnél a palládiumfilmből eltávolítják az ón védőkolloidot, hogy a felületen palládiumcsírákból álló réteg keletkezzen, addig a Futuron eljárásban az ónt rézzel helyettesítjük. Az oldat rézionokat tartalmaz, melyek biológiailag lebontható komplexképzőhöz kötődnek. A palládiumcsírákra rakódó réz teszi vezetővé a

felületet. Az így elért elektromos vezetőképesség olyan jó és stabil, hogy az ezt követő alapos öblítés után vagy közvetlenül egy elektrolitikus rézfürdőben lehet elvégezni a galvanizálást, vagy ezen a ponton meg lehet szakítani az eljárást és a műanyag alkatrészeket le lehet szárítani. Későbbi időpontban ugyanolyan jó minőségű réteg alakítható ki A raktározásnál mindenképpen megfelelő feltételek biztosítása szükséges: lehetőleg pormentes, száraz levegő. Ez után a technológiai lépés után egy elektrolitikus savas rézfürdővel indítva a műanyag már a hagyományos módon galvanizálhatóvá válik. A direktgalvanizálás felsorolt előnyein kívül, mely a technológia végzése során jelentkezik, sikerült egy olyan eljárást kifejleszteni, mely megfelel az iparökológiai és ökonómiai Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 222 PHARE HU-0008-02-01-0062 követelményeknek is.

Valószínű, hogy a további fejlesztések e területen ehhez a rendszerhez fognak igazodni és a kémiai fémező eljárások hamarosan a múlté lesznek. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 223 PHARE HU-0008-02-01-0062 1. számú melléklet Alkálikus cianidos rézelektrolitok Hibajelenség Rossz tapadás Lehetséges oka Nem megfelelő előkezelés Hólyagképződés Szabad cianidtartalom magas Az acél alapanyag erősen ötvözött Nem megfelelő előkezelés Szabad cianid-tartalom túl magas pH-érték túl alacsony Hatértékű krómmal szennyezett az elektrolit Krómsavgőzök vannak jelen a levegőben Hibás alapanyag Pórusok Porózus alapanyag Megégés Ultrahangos zsírtalanítás túl agresszív Nedvesítőszer hiánya Karbonát tartalom túl magas Az elektrolitba olaj került Túl magas áram A hőmérséklet túl alacsony A réztartalom túl alacsony Elhárítás Előkezelés hatékonyságát ellenőrizni és

szükség esetén javítani vagy új előkezelő fürdőt készíteni Rézcianid adagolása Kloridos nikkelfürdőben kezelni Előkezelés hatékonyságát ellenőrizni és szükség esetén javítani vagy új előkezelő fürdőt készíteni Ellenőrizni és beállítani pH értéket megemelni A behordást megszüntetni és redukálószerrel eltávolítani Az elszívást ellenőrizni és javítani. Krómfürdőbe nedvesítőszert használni. Alapanyag hibát megszüntetni. Horganyöntvényeket 180ºC-os hőkezeléssel ellenőrizni. Alapanyagot ellenőrizni és javítani. Ultrahangos teljesítményt csökkenteni Nedvesítőszer tartalmat növelni Karbonát tartalmat csökkenteni Szűrőt aktívszénnel feliszapolni A felület- és áramsűrűség számítást ellenőrizni és korrigálni. Egyenírányítót ellenőrizni A hőfokot ellenőrizni és korrigálni. Ellenőrizni és korrigálni 224 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE

HU-0008-02-01-0062 Hibajelenség Érdes felület, különösen a vízszintes felületeken A felület nem fényes Erős hidrogénképződés Szürkés-zöld anódlepedék Kék nyálkás lepedék az anód környezetében Elektrolízis közben csökken az áramerősség és nő a feszültség Bevonat barna Az elektrolit zavaros, vagy zöldes-kék Lehetséges oka Szabad cianid tartalom túl alacsony Rochelle-só tartalom túl alacsony Szilárd anyag szennyeződés, mint pl. forgács, por, anódiszap Az alapösszetevők koncentrációja nem megfelelő A fényadalék koncentrációja alacsony Szerves szennyeződés Hatértékű króm szennyeződés Szabad cianidtartalom túl magas Túl magas az áram A fényadalék koncentrációja alacsony Szabad cianidtartalom túl alacsony Anódos áramsűrűség túl magas Az elektrolitcsere nem biztosított az anód közelében Az anódok lepassziválódtak Szabad cianidtartalom túl alacsony Szabad cianidtartalom túl alacsony Elhárítás

Ellenőrizni és korrigálni Ellenőrizni és korrigálni Az okot megtalálni és megszüntetni. A szűrést ellenőrizni és szükség esetén javítani. Ellenőrizni és korrigálni Fényadalékot koncentrációt növelni Esetleg aktívszenes tisztítás A behordást megszüntetni és redukálószerrel eltávolítani Ellenőrizni és korrigálni A felület- és áramsűrűség számítást ellenőrizni és korrigálni. Egyenirányítót ellenőrizni Fényadalék koncentrációt növelni Ellenőrizni és korrigálni Ellenőrizni és korrigálni, esetleg anódzsák nélkül dolgozni Ellenőrizni és korrigálni Lsd. a „Szürkés-zöld anódlepedék” hibajegyzéket Ellenőrizni és korrigálni Ellenőrizni és korrigálni Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 225 PHARE HU-0008-02-01-0062 2. számú melléklet Savas rézelektrolitok hibajegyzéke Hibajelenség Nem megfelelő tapadás hólyag Pórusok megégés Lehetséges oka Nem

megfelelő előkezelés, rossz dekapírozás, Elhárítás Dekapírozási körülmények ellenőrzése, szükség esetén új fürdő készítése Ellenőrizni és korrigálni az előréz- ill. előnikkel bevonat túl vékony vagy nem tömör Krómsavgőzök vannak jelen a Az elszívást ellenőrizni és levegőben javítani. Krómsavnak ellenálló nedvesítőszert használni. Porózus alapanyag Alapanyagot ellenőrizni és javítani. Nedvesítőszer hiánya Ellenőrizni és korrigálni Szerves szennyeződés Aktívszenes kezelés Túl magas Adagolást csökkenteni, adalékkoncentráció szükség esetén aktívszenes kezelés Az elektrolitba olaj került Okot feltárni és az olajat aktívszénnel eltávolítani Nem egyenletes levegő Levegőbefúvatást befúvatás egyenletesen biztosítani. Befúvott levegő mennyisége Befúvott levegő mennyiségét kevés növelni A szűrőrendszerbe levegő Szűrőrendszert ellenőrizni és került a tömítetlenségeket megszüntetni. a

réztartalom túl magas Ellenőrizni és korrigálni Túl magas áramsűrűség A felület- és áramsűrűség számítást ellenőrizni és korrigálni. Egyenirányítót ellenőrizni Alacsony hőmérséklet Hőmérsékletet ellenőrizni és korrigálni Alacsony réztartalom Ellenőrizni és korrigálni Klorid hiány Ellenőrizni és korrigálni adalékhiány Gyakorlati próbával ellenőrizni és korrigálni. Adagolást növelni. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 226 PHARE HU-0008-02-01-0062 Hibajelenség mattbevonat Lehetséges oka Túl magas hőmérséklet adalékhiány Szennyezett az elektrolit Relieftipusú bevonat Rossz kiegyenlítő hatás Kloridhiány Magas adalékkoncentráció Kiegyenlítő adalék hiánya Túl magas hőmérséklet Érdes bevonat, különösen a vízszintes felületeken Szilárd anyag, szennyeződés, mint pl. forgács, por anódiszap Réztartalom magas Elhárítás Hőmérsékletet ellenőrizni és

korrigálni Gyakorlati próbával ellenőrizni és korrigálni. Adagolást növelni. Okot megtalálni. Járatással vagy aktívszenes kezeléssel tisztítani. Ellenőrizni és korrigálni Ellenőrizni és korrigálni Ellenőrizni és korrigálni Adagolást növelni Hőmérsékletet ellenőrizni és csökkenteni Az okot megtalálni és megszüntetni. A szűrést ellenőrizni és szükség esetén javítani. Ellenőrizni és korrigálni 227 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 3. számú melléklet Nikkelezés hibajegyzék Hibajelenség A bevonat lejön Rideg bevonat Megégett bevonat Pórusos bevonat Durva bevonat Lehetséges okai Zsírtalanítási vagy dekapírozási hiba Áram megszakadás Idegen fémszennyeződés, mint pl. Ólom, vas, réz, cink Cr6+ Szerves szennyeződés (zsír, olaj) Túl alacsony vagy túl magas pH érték Fényadalék koncentrációja túl magas Szerves szennyeződés (zsír, olaj)

Idegen fémszennyeződés, mint pl. ólom, vas, réz, cink, Cr6+ Túl magas áramsűrűség A fém- vagy a bórsavtartalom túl alacsony A hőmérséklet túl alacsony pH érték túl magas A nedvesítőszer koncentrációja túl magas Szerves szennyeződés, pl. zsír is Idegen fémszennyeződés, mint pl. ólom, vas, réz, cink, Cr6+ A szűrőszivattyú levegőt szív be Mechanikus szennyeződés a fürdőben Nem megfelelő előkezelés Elhárítás Előkezelést leellenőrizni Áramvezetést ellenőrizni A Cr6+kivételével a többi fém szelektív tisztítással eltávolítható Aktívszenes kezelés vagy megfelelő szelektív tisztítás pH értéket leellenőrizni és beállítani Kijáratni, vagy aktív szénnel kezelni Aktívszenes kezelés vagy megfelelő szelektív tisztítás A Cr6+kivételével a többi fém szelektív tisztítással eltávolítható Ellenőrizni és beállítani Ellenőrizni és beállítani Ellenőrizni és beállítani Ellenőrizni és beállítani

Ellenőrizni és beállítani Aktívszenes kezelés és/vagy szelektív tisztítás A Cr6+kivételével a többi fém szelektív tisztítással eltávolítható A szűrő és vezetékeinek ellenőrzése Szűrni, az anódzsákokat és a szűrőt ellenőrizni, szűrőt regenerálni Előkezelést ellenőrizni, korrigálni, vagy szükség esetén cserélni 228 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Hibajelenség Narancshéj bevonat Lehetséges okai Behordott zsírszennyeződés Behordott lúg Matt bevonat Rossz szórás, az alacsony áramsűrűségű helyeken sötét bevonat, részben fényes csíkok, foltok Idegen fémszennyeződés, különösen magas pH érték esetén Szekunder fényadalék koncentrációja magas A fényadalék koncentráció túl alacsony a)ha teljes áramsűrűség tartományban matt b)ha a magas áramsűrűség tartományban matt pH érték nem megfelelő A hőmérséklet túl alacsony vagy

túl magas Szerves szennyeződés Előkezelési hiba (pl. szilikáttartalmú zsírtalanító szer A fémtartalom vagy a kloridtartalom túl alacsony Túl alacsony áramsűrűség Idegen fémszennyeződés Cr(VI)-szennyezés Szerves szennyeződés Nem megfelelő érintkezés Nem megfelelő előkezelés Elhárítás Aktívszenes kezelés és/vagy szelektív tisztítás pH értéket ellenőrizni, a nikkelezés előtti dekapír fürdőt ellenőrizni Szelektív tisztítás Járatás, majd az adalék mennyiségének csökkentése Szekunder fényadalék adagolása Primer fényadalék adagolása Ellenőrizni és beállítani Ellenőrizni és beállítani Aktívszenes kezelés és/vagy szelektív tisztítás Előkezelést lecserélni Ellenőrizni és beállítani Alkalmazott áramsűrűséget növelni Szelektív tisztítás A krómot redukálni és lecsapatni Aktívszenes kezelés és/vagy szelektív tisztítás Érintkezőket ellenőrizni Előkezelést felülvizsgálni és szükség esetén

korrigálni vagy cserélni Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 229 PHARE HU-0008-02-01-0062 4. számú melléklet Krómhibajegyzék A fényes krómozó eljárások üzemeltetésénél előforduló hibák Hibajelenség Bevonat lepattogzása közvetlen krómozás esetén Hólyagok a nikkelréteg alatt vagy a nikkel-króm réteg együttes leválása Matt, szürke bevonat Szivárványos barna bevonat Lehetséges okai Az alkalmazott áramsűrűség túl magas A hőmérséklet túl alacsony Áram megszakadás Elhárítás Az előírt leválasztási áramsűrűséget betartani Ellenőrizni és beállítani Érintkezéseket ellenőrizni és megtisztítani Hideg alkatrészek kerültek be Alkatrészeket előmelegíteni. áram alatt A nikkelezés előtti előkezelés Előkezelő fürdőket ellenőrizni nem megfelelő és szükség esetén javítani vagy cserélni A nikkelfürdő pH értéke túl Ellenőrizni és beállítani magas A rézbevonat

nem Aktiválófürdő ellenőrzése és megfelelően volt aktiválva szükség esetén javítása vagy cseréje Hidrogéndiffuzió a rézrétegig Nikkelréteg vastagságát növelni Passzíválódott a rézbevonat Nikkelezés előtt kerülni az oxidálószerekkel (pl.krómsav) való érintkezést A nikkelréteg túl rideg Adalékok mennyiségét csökkenteni a nikkelfürdőben Hőmérséklet túl alacsony Ellenőrizni és beállítani. Nagyobb alkatrészeket előmelegíteni. Áramsűrűség túl magas Áramsűrűséget a hőmérsékletnek megfelelően beállítani Áram megszakadás Érintkezéseket ellenőrizni és megtisztítani Cr(VI) tartalom túl alacsony Ellenőrizni és beállítani. A sav tartalom túl alacsony Ellenőrizni és beállítani. 230 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Hibajelenség Durva, nem polírozható réteg Az alkatrészek alacsony áramsűrűség tartományában nincs krómréteg, a

szélén és az éleken matt Lehetséges okai Elhárítás Lebegőszennyeződés az Elektrolitot leszűrni elektrolitban A hőmérséklet az alkalmazott Ellenőrizni, és az áramsűrűséghez képest túl áramsűrűséghez beállítani magas A sav tartalom túl magas A sav tartalom túl magas A bevonat részben fényes, részben matt, a széleken és az éleken durva Szürke bevonat kis fekete A kénsav tartalom túl pontokkal alacsony Szürke foltok és fátyol A felület zsír- és oxidmaradványok miatt nem galvanizálható Az elektrolit felülete zsíros Matt fehér foltok Az alkatrészek élein nincs króm Az érintkezők körül nincs krómréteg Az alacsony áramsűrűség tartományban nincs krómbevonat Az alkatrészek felülete a nikkelezést követően lepassziválódott Az alkatrészek nem teljes felülete nedvesedik Az alkatrészek közötti távolság túl kicsi Az érintkezők kialakítása nem megfelelő, leárnyékolják a felületet Az áramsűrűség alacsony

A sav tartalom túl kicsi (vagy túl nagy) Az anódoknál vagy az alkatrészeknél nem megfelelő érintkezés Sárga, rosszul vezető anódlepedék A hőmérséklet túl magas Az alkatrészek árnyékolják egymást Ellenőrizni és beállítani. Ellenőrizni és beállítani. Ellenőrizni és beállítani. Az előkezelő technológia ellenőrzése és beállítása Az alkatrészeket, zsírtalanítást követően leöblíteni, majd 1:20 kénsav oldatban dekapírozni, és a vízterülést megfigyelni. A szennyező réteget eltávolítani Az öblítővíz pH értékét ellenőrizni Nedvesítőszer tartalmú oldatban előkezelni Szerszámozást megváltoztatni Érintkezők típusát megváltoztatni Az áramot emelni. Ellenőrizni és beállítani. Érintkezőket felülvizsgálni és megtisztítani Anódokat megtisztítani és aktiválni. Ellenőrizni és beállítani. Szerszámozást ellenőrizni 231 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek

PHARE HU-0008-02-01-0062 Hibajelenség A leválási sebesség túl alacsony Relieftipusú bevonat Szürke bevonat az alsó alkatrészeken Lehetséges okai A sav tartalom túl magas Elhárítás Ellenőrizni és beállítani. A hőmérséklet túl magas Ellenőrizni, és az áramsűrűséghez beállítani Az elektrolitot megtisztítani Idegenfém szennyeződés túl magas (különösen a vas(III)) Cr(III) tartalom túl magas A bevonat részben passzív A kád aljától mért távolság túl kicsi Az anód túl rövid Ellenőrizni és regenerálni Impulzáram alkalmazása Rövidebb szerszámok használata Hosszabb anódokat használni Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 232 PHARE HU-0008-02-01-0062 5. számú melléklet Keménykrómozásnál előforduló hibák Hibajelenség A bevonat az elektrolitban vagy a polírozásnál leválik Krómozatlan területek Lehetséges okai Árammegszakadás miatt réteges leválás Elhárítás

Árammegszakadás kialakulását megakadályozni (érintkezéseket és az egyenirányítót felülvizsgálni) Hőmérsékletingadozás Hőmérsékletet stabilan galvanizálás közben tartani, hideg vízzel ne pótoljuk A felület nem eléggé aktív Aktiválást ellenőrizni és beállítani Nem megfelelő mechanikai Figyelmesebben csiszolni és előkezelés, különösen a csiszolási körülményeket csiszolásnál megégett ellenőrizni és szükség esetén felületek változtatni Hideg alkatrészeket áram alatt Alkatrészeket előmelegíteni kerültek a fürdőbe A bevonat belső feszültsége Elektrolitot elemezni és idegen anyag beépülése miatt tisztítani nagy Az alapfelület nem eléggé Anódosan feldurvítani érdes Az alapanyag Az alapanyagnak megfelelő keménykrómozásra előkezelést alkalmazni alkalmatlan (krómacél, wolframacél, vídia stb. Túl alacsony az áramsűrűség Az alkatrészeket fedőárammal galvanizálni A felület nem megfelelően Az

előkezelést ellenőrizni és volt előkezelve korrigálni A felület nem eléggé aktív Aktiválást ellenőrizni és beállítani A nem megfelelő árnyékolás Árnyékolást módosítani miatt bizonyos területeken túl alacsony az áramsűrűség Az alkatrészek túl közel A szerszámozást vannak egymáshoz megváltoztatni Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 233 PHARE HU-0008-02-01-0062 Hibajelenség Krómozatlan területek A fényes tartomány erősen behatárolt Az éleken és sarkokon megégés Erős kinövések Az egyenirányító túl magas feszültséget mutat Egyenetlen rétegvastagság Lehetséges okai Az anódok elhelyezése nem megfelelő Gázbuborékok kialakulása Elhárítás Anódok elhelyezését ellenőrizni Az alkatrészeket úgy elhelyezni, hogy a hidrogén buborékok szabadon távozhassanak Vas-szennyeződés a fürdőben Részben új fürdőt készíteni nagyobb, mint 20 g/l A Cr2O3 tartalom a CrO3

Járatás kisebb katód- és tartalomhoz képest nagyobb, nagyobb anódfelülettel mint 3 % Túl magas áramerősség A nagy áramsűrűségű helyeket árnyékolni. Segédanódot használni. Csökkenteni az áramerősséget A fedőáramot követően csökkenteni az áramerősséget. Azt anódok közötti távolságot megnövelni. A hőmérséklet túl alacsony Ellenőrizni és beállítani. Az áramerősséget a hőmérséklethez állítani. Kevés a Cr(III) tartalom és a Ellenőrizni és a redukálószert kénsav koncentráció a felső adagolni határon van Az anódlepedék Anódokat megtisztítani és vezetőképessége nem aktiválni megfelelő Galvanizálás közben Az ingadozás okának ingadozik az áramerősség felderítése. Megfelelő anódok alkalmazása (ón vagy antimonnal ötvözött) Szerszámozási probléma Felülvizsgálni és módosítani A Cr(III) tartalom túl magas Anódokat megtisztítani, és újra formázni. Az anódfelületet megnövelni Korszerű

fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 234 PHARE HU-0008-02-01-0062 Hibajelenség A Cr(III) tartalom gyorsan emelkedik Rossz fedőképesség, szürke bevonat Tejes, puha bevonat Szürkés-matt, rideg nem csiszolható réteg Lehetséges okai A vas szennyezés túl magas Az anód- vagy katódérintkezések nem megfelelőek Az anódos áramerősség túl Anódfelületet megnövelni nagy Az anódfelület passzíválódott Anódokat megtisztítani, és újra formázni. A kénsav tartalom túl Ellenőrizni és beállítani. alacsony Hőmérséklet túl magas Ellenőrizni és csökkenteni 55ºC alá. A hőmérséklethez képest Áramerősséget megnövelni alkalmazott áramerősség túl alacsony Hőmérséklet túl alacsony Ellenőrizni és növelni Áramerősség túl magas A Cr(III) tartalom túl magas Durva, matt bevonat Porózus, lyukacsos bevonat A leválasztási sebesség túl lassú Elhárítás Elektrolit tisztítása, vagy részbeni cseréje

Érintkezőket ellenőrizni és megtisztítani Cr(VI) tartalom túl alacsony Kénsavtartalom túl alacsony, kisebb, mint 0,6% Lebegő szennyeződés A munkadarab csak durván van felcsiszolva Porózus az alapanyag Ellenőrizni és csökkenteni Az anódfelületet megnövelni. Anódokat megtisztítani Ellenőrizni és korrigálni Szulfáttartalmat ellenőrizni és korrigálni Elektrolitot leszűrni Finomabban csiszolni Sima, pórusmentes alapanyagot használni A vasszennyeződés túl magas Anódokat megtisztítani, és újra formázni. Az anódfelületet megnövelni A bevonatba hidrogén A munkadarabokat buborékok épültek be galvanizálás közben mozgatni. A felfüggesztést úgy módosítani, hogy a hidrogén buborékok könnyen távozhassanak Hőmérséklet túl magas Ellenőrizni és csökkenteni 235 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Hibajelenség Lehetséges okai Áramerősség és a savtartalom nem

megfelelő Idegen sav tartalom túl magas Idegen sav tartalom túl alacsony Vezetési keresztmetszet nem elegendő A szerszámok szigetelése nem megfelelő Csökkenő áramkihasználás szennyeződés miatt Elhárítás Ellenőrizni és növelni Ellenőrizni és korrigálni Ellenőrizni és korrigálni Ellenőrizni és növelni Szigetelőanyagot megfelelő vastagságban felhordani Ellenőrizni és részben új fürdő készítése. A szennyezés forrásának felkutatása és megszüntetése Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 236 II.24 FÉMBEVONATOK LEVÁLASZTÁSA KÜLSŐ ÁRAMFORRÁS NÉLKÜL II.241 Bevezetés Fémsók vizes oldatából elektrokémiai úton fémbevonat állítható elő. A folyamat általánosságban az alábbi egyenlettel írható le: Me z + + z . e- = Me0 Az oldatban lévő fémion a pozitív töltéseivel megegyező számú elektront vesz fel és fémmé redukálódik. A redukció folyamán

az oldatba merített fémes illetve megfelelően előkészített nem-fémes munkadarabon összefüggő fémbevonat válik le. A redukcióhoz szükséges elektronokat nyerhetjük - külső áramforrásból, ekkor nevezzük a folyamatot galvanizálásnak, - kémiai folyamatból. A külső áramforrás nélküli, kémiai eljárások esetén az elektronok származhatnak - töltéscseréből, - kontaktfémből, - kémiai redukálószerből. II.2411 A töltéscserén alapuló eljárások A töltéscserén alapuló eljárások az alábbi bruttó kémiai egyenletekkel jellemezhetők: Me1 Me1 z+ + z . eMe2 z+ + z e- Me2 Az eljárásban lényeges szerepe van a fémek elektrokémiai feszültségsorának, mivel ennél az eljárásnál egy kevésbé nemes fémet (Me1) merítünk egy nemesebb fém sójának vizes oldatába. A kevésbé nemes fém (az elektronegatívabb) oxidálódik és oldatba megy, a nemesebb fém (elektropozitívabb) pedig redukálódik és kiválik az oldatból. A

legfontosabb fémek elektrokémiai feszültségi sora + Au – Ag - Ti – Cu – Ni – H – Al – Sn – Fe - Cd – Zn A bevonatképződés az oldatba merülő kevésbé nemes fém felületén megy végbe. A töltéskicserélődés mindaddig folytatódhat, amíg a nemesebb fém egy összefüggő réteget nem képez a felületen. Az így előállítható fémréteg tapadása nem túl jó, vastagsága pedig általában kevesebb, mint 1 mikron. Az oldatok élettartamának a beoldódó fém mennyisége szab határt A gyakorlatban az eljárást elsősorban a nehezen galvanizálható alapfémek előkezelésére alkalmazzák. A további galvanizáláshoz való előkészítés során az alumínium alapfémen az ún. cinkátpácban az alumínium felületén képződött vékony oxidréteget elroncsolják és egyidejűleg egy szürke cinkbevonatot állítanak elő. A cinkréteg megakadályozza az aluminium felületén természetes úton kialakuló oxidréteg újraképződését, és egy

jó tapadást biztosító alapot ad a későbbi galvanizáláshoz. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 237 Az elektronikában a speciális felületszerelt nyomtatott áramköri lapok forrasztható bevonataként ilyen módon választanak le ónt, ezüstöt illetve aranyat. II.2412 Kontakt-elektrokémiai eljárások A kontakteljárások esetén a bevonandó fémet olyan fémmel érintkeztetve merítik a leválasztandó fémet tartalmazó oldatba, amely még az alapfémnél is elektronegatívabb. A bevonandó alapfém és a vele érintkezésbe hozott kontaktfém galvánelemet alkotnak, amelynél a kontaktfém mint anód oldódik, az alapfémre pedig mint katódra, az oldatban levő fém leválik. Az eljárást leggyakrabban az autokatalitikus vegyi redukciós nikkelező oldatokban használják a bevonatképződés beindítására rézen és rézötvözeteken. A kontaktfém általában alumínium, acél vagy nikkel.

II.2413 Fémleválasztás kémiai redukcióval Az eljárás során a fémionok redukciójához (a fémbevonat előállításához) szükséges elektronokat a leválasztani kívánt fémsó oldatában egyidejűleg jelenlévő redukálószer adja. A folyamat alapegyenlete: Rn+ R(n+z) + + z.eMe z+ + ze- Me A redukálódott fém a technológiai paraméterektől függően az oldat tömegében finom szemcseeloszlásban vagy az oldatba merített munkadarab felületén tömör réteget képezve leválik. Tömör fémbevonatok az ún katalitikusan aktív felületű fémeken kémiai redukcióval könnyen leválaszthatók. A katalitikusan nem aktív felületű fémeken, valamint a különféle nemfémes anyagokon (pl. üveg, kerámia és műanyagok) csak megfelelő különleges felületelőkészítő műveletek után készíthetők jól tapadó, összefüggő fémbevonatok. A fürdő önbomlásának megakadályozására és a reakció lefolyásának szabályozására a technológiai oldatoknak

az alapösszetevőkön – fémsóoldat és redukálószer – kívül egyéb anyagokat is tartalmazniuk kell. II.24131 A kémiai redukciós fémbevonó oldatok összetevői A redukciós fémleválasztáshoz használatos fémsók általában ugyanolyan tisztaságúak, mint a galvánfürdők készítésére használt vegyszerek. Az oldatok fémion koncentrációja azonban lényegesen alacsonyabb a galván elektrolitokénál. A redukálóanyagok fajtáját és koncentrációját a bevonandó és a leválasztandó fém minősége határozza meg. Savas fürdőkben legtöbbször hipofoszfitot, lúgos fürdőkben formaldehidet, boranátot, borazánt stb. használnak A redukálószerek hatékonysága nagymértékben függ az oldat pH-jától. A formaldehid lugos közegben erős redukálószer, savas közegben viszont hatástalan. A pufferanyagok a fürdő pH értékét tartják a fémleválasztás követelményeinek megfelelő szinten. A fürdő összetételének kisebb mértékű

megváltozásakor a pufferanyagok disszociációs egyensúlyuk eltolódásával gátolják az oldat kémhatásának nemkívánatos, gyors megváltozását. A komplexképző adalék feladata, hogy a komplexképzéssel megakadályozza a csapadékképződést, például lúgos közegben a fém-hidroxid kiválást. Koncentrációjuk befolyásolja a szabad fémionok mennyiségét és ezáltal a fémbevonat képződés sebességét és minőségét, külső megjelenését. Komplexképző adalékként a leggyakrabban alkalmazott Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 238 szerves vegyületek pl. az ecet-, propion-, glikol-, citrom-, alma- és borkősav, valamint ezek sói. A szervetlen vegyületek közül főleg az ammónium-kloridot és a kálium-cianidot alkalmazzák. A gyorsító adalékok katalitikusan növelik a fémleválás sebességét. Ilyen hatású vegyületek az alkáli-fluoridok, tetraborátok, szelenátok

valamint a borostyánkősav és adipinsav. Ezek a komplexképzőkkel és a stabilizátorokkal ellentétesen hatnak. A stabilizátorok feladata az oldat önbomlásának a megakadályozása a zavaró mellékreakciók visszaszorításával. Jó stabilizáló hatásúak pl. a tiokarbamid, az ólom és ón-szulfid valamint az alifás szerves kénvegyületek. A gyorsítók és stabilizátorok alkalmazását általában szabadalmak védik A felület jobb nedvesítésének elősegítése érdekében ionos és nemionos tenzidek alkalmazhatók. II.24132 A kémiai redukciós fémbevonó eljárások általános jellemzői A kémiai fémleválasztás során a fürdő összetétele folyamatosan változik. Állandóan azonos, jó minőségű bevonat leválasztása érdekében a koncentrációváltozást megadott határok közt kell tartani. A fürdőt tehát gyakran és pontosan analizálni kell és a hiányzó komponenseket pótolni. A legcélszerűbb az oldat folyamatos műszeres ellenőrzése és

a komponensek stabil törzsoldatokkal történő automatikus adagolása. A redukciós folyamatok általában szűk pH érték határok közt játszódnak le optimálisan, ezért előnyös a pH érték folyamatos ellenőrzése és korrigálása is. A redukciós folyamatokat kísérő mellékreakciók bomlástermékeinek eltávolítása általában nehézségekbe ütközik ezért a fürdőt néhányszoros teljes frissítés (turn-over) után ki kell cserélni. Egy frissítési ciklus ill turn-over az a fémsó mennyiség, amennyi a fürdő eredeti teljes fémsótartalma. A fürdő típusától és az üzemeltetés módjától függően általában 4 – 8 frissítési ciklus után új fürdőt kell készíteni. A fémleválasztásban az oldatösszetétel mellett jelentős szerepe van a felület előkészítésének és a hőmérsékletnek is. Növekvő hőmérséklettel a reakció gyorsul, sőt egy megadott határ felett, amelyre a fürdő pillanatnyi összetétele is nagy hatással van,

beindulhat a fürdő nem kívánt önbomlása. A fürdő helyi túlmelegedése is beindíthatja a káros reakciókat, ezért ügyelni kell a megfelelő fűtőtestek megválasztására, illetve méretezésére. Különös gondot kell fordítani a munkadarabok felületelőkészítésére és öblítésére. Ha ez nem megfelelő, a bevonat rosszul tapad és a felületről leváló fémrészecskék katalizálhatják a fürdő önbomlását. Elégtelen öblítés miatt katalizátor hatású fémsó, például palládium-klorid kerülhet a fürdőbe, amely szintén elősegítheti a bomlást. A fürdőt a fémrészecskéktől, portól, mechanikai szennyeződésektől meg kell tisztítani, ezért folyamatos szűrése szükséges. A kád falára illetve a csővezetékekre kiváló fémbevonatot, fémiszapot is időnként el kell távolítani. Erre a célra megfelelő váltókádat célszerű biztosítani A kémiai fémleválasztás költségesebb és nagyobb műszaki körültekintést igénylő

folyamat, mint a galvanizálás, azonban ezen az úton egyenletesebb eloszlású sok esetben kedvezőbb tulajdonságú fémbevonat nyerhető. A kémiai redukcióval készített fémbevonatok általában tömörek, pórusmentesek, a fémréteg vastagsága a felület minden részén egyenletes, függetlenül attól, hogy a felület gödrös, szemcsés vagy üreges. Az alapfelület eredeti érdessége, egyenlőtlensége a fémleválás kezdetén a levált fémréteg felületén megmutatkozik, de a réteg vastagodásával az egyenetlenségek fokozatosan eltűnnek. 239 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.242 Kémiai nikkelbevonat leválasztása II.2421 Redukció nátrium-hipofoszfittal, KANIGEN eljárás Már az 1900-as évek elejéről találhatunk irodalmi beszámolókat redukciós nikkelbevonat előállításáról. A első iparilag széleskörűen használt kémiai nikkelező eljárást Brenner és G Ridell

szabadalmaztatta 1946-ban. Az eljárást Gutzeit fejlesztette tovább és KANIGENeljárás (Katalytic Nickel Generation) néven szabadalmaztatta A módszer szerint a leválás csak katalitikus felületen indul meg és tömör, pórusmentes bevonat előállítására alkalmas. A kémiai nikkelbevonat nátrium-hipfoszfittal történő leválasztása során lejátszódó főbb kémiai folyamatok Gutzeit szerint az alábbi reakcióegyenletekkeljellemezhetők: (H2PO2)- (PO2)- + 2 H (1) (PO2)- + H2O (HPO3)- + H+ (2) Ni2+ + 2 H Ni + 2 H+ (3) (H2PO2)- + H H2O + OH- + P (4) 2 H H2 (5) Az összfolyamat az alábbi egyenlettel írható le: 3 (H2PO2)- + 3 H2O + Ni2+ 3 (H2PO3)- + 2 H2 + 2 H+ + Ni Az alábbi táblázatban a nátrium-hipofoszfit nikkelezőeljárásokra találhatók példák: redukálószert tartalmazó kémiai 240 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.241 táblázat Nátrium-hipofoszfit

redukálószert tartalmazó kémiai nikkelező fürdők összetétele. Alkotórész g/l Nikkelklorid, kristályos Nátrium-hipofoszfit, kristályos Nátrium-citrát,kristályos Nátrium-pirofoszfát Glikolsav Tejsav Propionsav Borostyánkősav Nátrium-acetát Rochelle-só Ammónium-klorid Ammónium-fluorid Ólomionok pH o Hőmérséklet C Leválási sebesség mikron/h Savas fürdők Szerves savak Szervetlen savak 30 10 30 10 15 26 24 30 30 21 24 10 20 10 Lugos fürdők Ammónia tartalmú 30 10 100 25 25 25 30 50 35 27 2,2 7 5 200 50 15 5 0,002 4-6 4-6 4-6 6-7 88-95 88-95 88-95 88-95 88-95 15 7 25 30 15 80 30 8-10 10-11 10-11 88-95 65-75 20-25 8 15 2-3 II.2422 Redukció bórvegyületekkel, NIBODUR-eljárás Ha redukálószerként bórtartalmú vegyületeket (pl. nátrium-tetrahidro-borát(III), dimetilaminoborán, dietil-amino-borán ) használnak, a bevonatba értelemszerűen bór épül be NaBH4 + 4 NiCl2 + 8 NaOH 4 Ni + NaBO2 + 8 NaCl + 6 H2O 2 NaBH4 + 4 NiCl2 + 6

NaOH 2 Ni2B + 8 NaCl + 6H2O + H2 Káros mellékreakcióként végbemehet a redukálószer önbomlása: NaBH4 + 2 H2O NaBO2 + 4 H2 II.2423 A kémiai nikkelbevonat tulajdonságai A kémiai redukciós eljárással leválasztott nikkelbevonat tulajdonságai jelentősen eltérnek a galvanikus úton előállított bevonat tulajdonságaitól. Az eljárás célszerűen kiegészíti a galvanikus nikkelezést és különleges mechanikai tulajdonságai alapján a kémiai nikkelbevonat a galvanikus nikkelbevonat és a műszaki keménykróm bevonat között foglal helyet. A redukciós nikkelbevonat nagy előnye a bevonat rétegvastagságának nagyfokú egyenletessége. Ha az oldatcsere biztosítható, akkor csövek, edények, furatok belső felületén 241 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 is egyenletes bevonat választható le. A tárgy minden pontján azonos rétegvastagságot kapunk, a galvanikus nikkelezésnél ismert

csúcshatás hátrányos jelensége nélkül. II.242 táblázat A nikkelbevonatok tulajdonságai A nikkelbevonatok tulajdonságai (Dr. Csokán-DrNádasi ) A bevonó eljárás A bevonat összetétele Nikkel-foszfor Ni 97,5-85% P 2,5-15% Nikkel-bór ötvözet Ni 93-92% B 7-8 % Szerkezet Olvadás pont o C röntgenamorf 890 röntgenamorf Galvanikus nikkel Ni 99,5-100% kristályos Watts elektrolit A hipofoszfittal történő redukció intermetallikus vegyület. Az ötvözet tulajdonságokkal rendelkezik. A körülményeitől függően 2,5 – 15 foszfortartalommal nő. Sűrűség Keménység, HV lev. hők.után 3 g/cm 7,8 - 7,9 480-500 800-1000 1065 1095 7,22-7,82 500-600 1000-1200 1450 Nyúlás % 7,7 150-250 36 40 1030 esetén a nikkelréteg nikkelből és foszforból álló a foszfor tartalomtól függően változó fizikai és kémiai bevonat a fürdő összetételétől és a leválasztás % foszfort tartalmaz. A bevonat fénye a növekvő Röntgenszerkezet

vizsgálatok szerint a bevonat a leválás pillanatában amorf. Ez az oka annak, hogy a bevonat gyakorlatilag pórusmentes. A rétegvastagságnak a szerkezetre nincs hatása A bevonat hőkezelésével rekrisztallizáció és kiválásos keményedés lép fel. A túltelített nikkel-foszfor szilárd oldatból finoman diszpergált nikkel-foszfid (Ni3P) kristályok válnak ki. A bevonat keménysége a hőkezeléstől függően 350 – 700 HV. Korróziós ellenőrző vizsgálatok szerint a redukciós úton létrehozott nikkelbevonat jobb korrózióvédő tulajdonságokkal rendelkezik mint a galvanikus nikkel. Ennek fő oka a bevonat pórusmentessége. Hátránya a bevonatnak, hogy viszonylag rideg és ez a tulajdonság a foszfortartalommal együtt növekszik. A bevonat mágneses tulajdonsága is a foszfortartalom függvénye 8 % foszfortartalom felett a bevonat elveszti mágneses tulajdonságát. A Nibodur eljárással készített nikkel-bórbevonatok általában 91 – 93 % nikkelt és 9

– 7 % bórt tartalmaznak. A bevonat keménysége leválasztáskor 500 – 750 HV, 400 oC-on végzett hőkezelés után pedig 1000 – 1250 HV. II.243 Kémiai redukciós rézbevonat előállítása II.2431 A kémiai rezezés során lejátszódó folyamatok Kémiai redukciós rézbevonatot a műanyagok galvanizálásánál és a nyomtatott huzalozású lemezek furatátfémezésénél alkalmazzák elterjedten. Az utóbbi időben környezetvédelmi szempontból egyre inkább terjedő direktgalvanizálási eljárások sem tudják a kémiai 242 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 rézbevonat alkalmazását még hosszú ideig teljeskörűen kiszorítani. A nagy megbízhatóságú és bonyolult többrétegű áramkörök esetén a kémiai rézbevonat elsődleges jelentőségű. A kémiai rezezőfürdők termodinamikai szempontból instabil rendszerek, amelyeket megfelelő adalékokkal stabilizálni kell, hogy a réz

leválása csak a bevonni kívánt felületen következzen be. II.243 táblázat A gyakorlatban alkalmazott kémiai rezezőfürdők komponensei Fémsó Réz(II)szulfát Réz(II)karbonát Réz(II)klorid Komplexképző Kálium-nátrium-tartarát EDTA Quadrol Redukálószer Formaldehid Nátrium-hipofoszfit Dimetil-amin-borán Stabilizátor Tioglikolsav Cianid Merkapto-benztriazol pH beállító Kénsav Sósav Nátrium-hidroxid Kálium.hidroxid A koncentráción és hőmérsékleten kívül a redukáló közeg hatékonysága annak a normál redukciós potenciál értékétől függ. A leggyakrabban használt formaldehid esetén erősen lúgos oldatban: HCHO + 3OH- HCOO- + 2H2O + 2e Eo = 1,07 V Savas közegben: HCHO + H2O HCOOH + 2 H+ + 2e Eo = - 0,06 V Ez azt jelenti, hogy a formaldehid savas közegben nem rendelkezik redukáló tulajdonsággal. Lúgos közegben a réz redukciója az alábbi bruttó reakcióegyenlettel jellemezhető: CuSO4 + 4 NaOH + 2 HCHO Cu + Na2SO4 + 2

HCOONa + H2 + 2 H2O A gyakorlatban a redukcióhoz felhasznált lúg és formaldehid mennyisége meghaladja az egyenlet alapján számítható értékeket. Ennek oka, hogy a főreakción kívül még az alábbi mellékfolyamatok játszódhatnak le az oldatban. Széndioxid abszorpciója a légtérből vagy a fürdő keveréséhez és stabilizálásához használt átbuborékoltatott levegőből: 2 NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O A formaldehid diszproporcionálódása, Cannizzaro reakció: 2 HCHO + OH- HCOO- + CH3OH Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 243 A fürdő keveréséhez használt sűrített levegő további formaldehid mennyiséget szoríthat ki az oldatból. II.2432 A kémiai rezezőfürdő üzemeltetése A kémiai rezezőfürdőben a leválási sebességet alapvetően a következő paraméterek határozzák meg : - a rézionok koncentrációja, - a nátrium-hidroxid koncentrációja ( a fürdő pH értéke), - a

redukálószer koncentrációja, - a stabilizátor koncentrációja, - a fürdő hőmérséklete. Stabilizátorként általában szervetlen cianidvegyületet, szerves kénvegyületeket és szerves nitrogénvegyületeket alkalmaznak. Az oldaton átbuborékoltatott levegőnek (oxigén) is stabilizáló hatása van. Folyamatos üzemeltetés esetén a fürdőkomponenseket analitikai vizsgálatok alapján állandóan pótolni kell. A bomlástermékek feldúsulásával növekszik a fürdő sűrűsége Ezzel párhuzamosan romlik a leválasztott bevonat minősége. A ballasztanyagok koncentrációjának növekedése a leválasztott fémbevonat belső feszültségét növeli és csökkenti a fürdő stabilitását. A folyamatos adagolás következtében növekszik a fürdő térfogata, ezért gondoskodni kell az adagolásnak megfelelő mennyiségű fürdőoldat eltávolításáról. A fürdő folyamatos szűrést igényel egyrészt a behulló por és mechanikai szennyezések miatt, másrészt a

szerszámokra ill. a kád falára leváló, rosszul tapadó és így az oldatban a további bomlást katalizáló rézgócok eltávolítására. II.244 Műanyagok galvanizálása A galvanotechnikával foglalkozó szakemberek számára már régóta ismeretes, hogy bármilyen villamosan szigetelő anyag felületén ( kerámia, fa, üveg, gipsz, bőr, műanyag stb) kémiai úton vagy vezető lakk segítségével elő lehet állítani olyan vezetőréteget, amelyre azután galvanikus úton tetszés szerinti fémrétegek választhatók le. Kezdetben a nem-vezető anyagokat főként dekoratív célból galvanizálták, és a bevonat jó tapadása nem volt elsőrendű követelmény. A műanyagok műszaki alkalmazásának elterjedésével megjelent az igény a nemcsak dekoratív, hanem funkcionális szempontból is szerepet játszó fémbevonatok iránt. A közismerten áramszigetelő tulajdonságú műanyagok galvanikus fémbevonása csak különleges felületelőkészítés után

valósítható meg. A több műveletből álló felületelőkészítés célja egyrészt a műanyag felületének áramvezetővé tétele, másrészt a leválasztott fémbevonatok szilárd tapadóképességének biztosítása. A tapadási szilárdság függ: - a műanyag típusától (összetételétől), szerkezetétől, - az előkezelési technológiától, - a fémbevonat belső feszültségétől, - az alapanyag és fémbevonat hőtágulásától. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 244 Kifogástalan minőségű galvanizált műanyagtárgy csak akkor állítható elő, ha a feldolgozás három alapvető fázisát - a munkadarab elkészítését (formatervezését, fröccsöntését), - a műanyagfelület előkezelését, - a galvánréteg leválasztását, összefüggő egységnek tekintjük és egymásra hatásukat mindenkor figyelembe vesszük. A galvanizálandó műanyag munkadarabok méret és

formatervezésekor a hasonló fémalkatrészek galvanizálási és fröccsöntési szempontjain túlmenően figyelembe kell venni a műanyag speciális tulajdonságait, valamint a felhasználási és alkalmazási irányelveket. A galvanizálhatóság fontos követelménye, hogy a kémiai fémbevonási eljárás során az oldatok akadálytalanul érintkezhessenek a munkadarab minden felületrészével, mert hiányos kémiai bevonaton jó áramvezetés nem érhető el. A műanyag típusán kívül a műanyagtárgyak előkezelési technológiáját és a végtermék minőségét a fröccsöntés műszaki körülményei nagymértékben befolyásolják. A szerszámfelület hibáit a galvanizálás fokozottan előhozza. A galvanizálásra kerülő műanyagtárgyak fröccsöntésekor kerülni kell a formaleválasztó alkalmazását. Olyan műanyagüzemben, amely galvanizálásra kerülő tárgyakat is gyárt, szilikonos formaleválasztót soha nem szabad alkalmazni. A legtöbb műanyag

esetében már a galvanizálás előtt ki lehet mutatni a helytelen fröccsöntési paraméterek által előidézett belső feszültségeket. A polikarbonátokban és más áttetsző műanyagokban a feszültség polarizált fénnyel kimutatható. Az ABS műanyagokat egy percre jégecetbe mártva, majd leöblítve és megszárítva a kifehéredő területek belső feszültségekre utalnak. Ez tapadási problémát okozhat Berepedezés vagy kitörés jelentős belső feszültséget jelent és a tárgy egyáltalán nem galvanizálható. II.2441 A műanyagfelület kémiai előkezelése A műanyag alkatrészek a kémiai előkezelés előtt nem igényelnek más másodlagos megmunkálást. A kémiai előkezelés a tömegárúk galvanizálásához hasonlóan történhet ömlesztve, vagy szerszámra függesztett állapotban. Ömlesztve történő előkezelés után a tárgyakat vagy szerszámra függesztik, vagy speciális tömeggalvanizáló berendezésben galvanizálják. Megfelelő

szerszámkialakítás, bevonóanyag és előkezelő technológia esetén a tárgyak ugyanazon függesztőszerszámon is végigmehetnek a teljes előkezelő és galvanizáló soron a szerszámok teljes felületére leváló fémveszteség nélkül is. Ez a módszer főleg nagyvolumenű gyártás esetén jelentős munkaerő megtakarítást eredményez. A szerszámokat úgy kell kialakítani, hogy a munkadarabokat könnyen fel lehessen rakni és ezek ne árnyékolják egymást a galvanizáláskor. A műanyagalkatrészek szerszámra fogása olyan pontokon történjék, amelyek egyrészt az előkészítő műveleteknél ill. az árammentes fémbevonásnál kellő, de deformálódásmentes rögzítést biztosítanak, másrészt a galvanizálásnál a megfelelő áramerősség vezetésére is alkalmasak. A felfogási pontok száma általában több, mint a galvanizálandó fémtárgyak esetén. A galvanizálószerszám készítéséhez legjobban megfelel a réz vagy sárgaréz, – megfelelő

védőbevonattal – az érintkezési rugókhoz pedig a rozsdamentes acélhuzal. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 245 II.24411 Tisztítás A művelet célja a csomagolás, szállítás során a felületre került enyhe szennyeződések (ujjlenyomat, por stb.) eltávolítása Erre a feladatra gyengén lúgos tisztítóoldatok alkalmasak Sok üzemben erősen higított krómsavas oldatot használnak erre a célra. Ez az előtisztítás a munkadarabok megfelelő tisztasága esetén el is maradhat. II.24412 Kondicionálás A kondicionáló oldatok általában szerves oldószereket tartalmaznak. Ezek feladata ABS műanyagok esetén a fröccsöntési művelet során keletkező belső feszültségek felületi feloldása, kiegyenlítése. Enyhén fellazítva a felületi rétegeket, elősegítik a rákövetkező krómsavas maratás hatékonyságát. Ez különösen a nehezen maratható műanyagok – mint pl

polipropilén, polikarbonát, poliszulfon stb. – esetében fontos A különböző műanyagokhoz természetesen más és más kondicionálót kell alkalmazni. II.24413 Maratás A maratószerek általában erősen oxidáló oldatok, amelyek bizonyos mértékben megtámadják, átalakítják a műanyag felületét. Ennek eredményeként a műanyag fajlagos felülete megnő és hidrofób tulajdonságát elvesztve hidrofillé válik, lehetővé téve a rákövetkező vizes oldatokban a felületkezelést. Ez a folyamat az ABS műanyagok esetén (akrilnitril-butadiénsztirol kopolimer) rendkívül jól nyomonkövethető A maratósav a műanyag felületi rétegéből kioldja a butadiénszemcséket (más típusú műanyagoknál más diszperz szemcséket) és ily módon pórusok, üregek keletkeznek. A maratószer (krómsav, kénsav) hatására oxidáció útján szabad karboxilgyökök képződnek, illetve szulfonsav gyökök kapcsolódnak a kopolimer molekulákra. Ezek az aktív helyek

biztosítják a további kezelések hatékonyságának előfeltételeit. A hagyományos maratási technológia során alkalmazott maratószer 375 – 400 g/l krómtrioxidot és 340 – 360 g/l kénsavat tartalmaz. Egyes technológiák a szennyvízkezelés egyszerűsítése érdekében kálium-permanganát alapú krómsavmentes maratószerrel dolgoznak. Az ABS műanyagok maratása esetén a krómsav-kénsav maratóelegy hőmérséklete 65-75 oC, a maratási idő 5-15 perc. A maratási folyamat során a hatértékű króm redukálódik és háromértékű krómvegyületek keletkeznek. 40 g/l króm (III) tartalom felett a maratószer veszít a hatékonyságából. A háromértékű króm membrán elektrolízissel hatértékű krómmá visszaoxidálható és ezáltal az oldat élettartama jelentősen megnövelhető. A maratás az előkezelési technológia kritikus, minőségmeghatározó lépése. Nem kielégítő maratás esetén hiányos, vagy rosszul tapadó kémiai fémbevonatot

kapunk, míg a túlmaratás elroncsolt felületet és ugyancsak rossz tapadást eredményez. II.24414 Semlegesítés A krómsavas maratás után a tárgyakat célszerű először takaréköblítőben, majd folyóvízben öblíteni. A felületen maradó krómsavnyomokat is semlegesíteni kell megfelelő redukálószert tartalmazó oldatban. A hatértékű króm rendkívül veszélyes szennyezés a további technológiai lépések számára. Megtapadása a műanyag pórusaiban, majd későbbi “kivérzése” foltosan hiányos kémiai fémleválasztást eredményez. A pórusok bezáródásának elkerülésére célszerű a semlegesítő oldatban 40-45 oC hőmérsékleten dolgozni. Enyhe levegőkeverés mellett a Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 246 kezelési idő 4-5 perc. A semlegesítő oldatot célszerű gyakran cserélni Cseréje nem okoz nagy veszteséget, mert a szennyvízkezelésnél a króm (VI)

redukálására használható. II.24415 Érzékenyítés – aktiválás A kezelés célja a műanyag maratással érdesített felületén olyan aktív fémkristálygócok kialakítása, amelyek a további műveletekben a kémiai fémleválasztás folyamatát katalizálják. A katalizálás kétlépcsős változata szerint a műanyag munkadarabot először sósavas ón(II)klorid oldatba mártják, amelyből a műanyag szabad – COOH vagy – SO3H gyököt tartalmazó aktív felületi pontjain az ón(II) ionokkal só képződik és ezek olyan mértékben kötődnek meg, hogy öblítéssel már nem eltávolíthatók. Ezek a felületen megkötött ón(II) ionok redukálják a második lépcsőben az ugyancsak sósavas palládium-klorid oldatból az aktiválás során szinfémmé a palládiumot, amely így igen finoman eloszlatott állapotban válik ki és kötődik meg a munkadarab felületére. Ezek a nemesfémgócok indítják meg a későbbiekben a kémiai réz vagy kémiai nikkel

fürdőkből az autokatalitikus fémleválást a felületre. A jelenlegi ipari gyakorlatban az aktiválást általában egy lépcsőben, kolloid palládiumoldatban végzik. Az oldat aktivitása és stabilitása a palládium, az ón és kloridionok megfelelő arányától függ. A kolloid palládiumtartalmú aktiváló oldat a rendszer legköltségesebb fürdője, ezért rendszeresen ellenőrízni kell és meg kell őrízni a kolloid oldat stabilitását. Az oldat stabilitását az ón(II)-ionok és a kloridion koncentráció biztosítja Az oldat behordással való elszennyeződésének ill. felhigulásának elkerülésére olyan előmártó fürdőt szoktak alkalmazni, amely azonos koncentrációban tartalmazza a kloridionokat és amelyből köztes öblítés nélkül kerülnek a munkadarabok az aktiváló fürdőbe. Palládium-tükör megjelenése az oldat felületén az ón(II)-ionok hiányára és a kolloid megbomlásának a veszélyére utal. Az aktiválás 25-45 oC

hőmérsékleten, 2-10 perc kezelési idővel történhet A hőmérséklet emelésével az oldat hatékonysága nő, így a kezelési idő ill. az oldat palládium koncentrációja csökkenthető. II.24416 Gyorsítás – akcelerálás A kolloid aktiválást követő öblítés után a felületen megtapadó palládium szemcséket hidrolizált ón(IV) burok veszi körül. A palládium aktiváló hatásának érvényesítésére a felesleges ón(IV)-hidroxidot el kell távolítani. Erre a célra olyan szerves vagy szervetlen savak alkalmasak, amelyek szelektíven leoldják az ónvegyületeket a felületről, míg a palládiumszemcsék érintetlenül maradnak. A kezelés időtartamának megállapítása rendkívül lényeges, mert túl rövid és túl hosszú idejű kezelés egyaránt foltos, hiányos kémiai fémleválást eredményezhet. Az oldat a fémszennyezésekre rendkívül érzékeny. Króm, vas vagy más fémionok az oldat agresszivitását oly mértékben megnövelik, hogy

nemcsak az ónt, hanem a palládium szemcséket is eltávolítja a felülről. Ennek megakadályozására az oldat különböző adalékokat tartalmazhat. A kezelési idő általában 2-5 perc, 40-45 oC hőmérsékleten II.24417 Kémiai fémleválasztás Megfelelő öblítés után kerülhetnek a munkadarabok a kémiai felületelőkészítés utolsó fázisába, a kémiai rezező vagy nikkelező oldatba. Az aktív palládiumszemcséket tartalmazó műanyagfelületen a palládium katalitikus hatására megindul a fémleválás és a folyamat autokatalitikussá válik, azaz a frissen levált fémbevonat inicializálja a további redukciót. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 247 A kémiai fémleválasztás lehetséges technológiáit a korábbiakban a megfelelő fejezetekben tárgyaltuk. II.2442 Galvanikus fémbevonás A kémiai rezezés vagy nikkelezés után következik a műanyagtárgyak galvanizálása. Az első

vékony galvanikus fémréteget a kémiai úton leválasztott fémréteggel érintkező kontaktusok “leégésének” megakadályozására általában egy Watts-típusú nikkelfürdőből, vagy egy speciális összetételű savas, matt rézfürdőből választják le. A következő savas fényes rézréteg jó duktilitásánál fogva kiegyenlítőként szolgál a műanyagfelület és a külső dekoratív ill. korrózióálló nikkel-króm bevonatrendszer között. Ennek különösen akkor van jelentősége, ha a tárgyak a felhasználás során gyakori hőmérsékletváltozásnak vannak kitéve (pl. autóalkatrészek, csaptelepek stb.) A külső galvánréteg felépítését, vastagságát a fémalkatrészekhez hasonlóan az igénybevételi fokozatoknak megfelelően szabványok írják elő. II.2443 Különleges műanyaggalvanizálási eljárások A környezetvédelmi követelmények növekedése olyan új technológiák kidolgozásához vezetett, amelyek során a krómkénsavas

maratóoldat koncentrációját csökkentették, illetve más típusú, permanganát-tartalmú oldatra váltották ki. A legújabb technológiák már a kémiai fémleválasztás lépését is kihagyják és olyan katalizáló oldatot alkalmaznak, amellyel a műanyag felülete a további galvanizáláshoz megfelelő vezetőképességűvé tehető. Az Atotech cég Futuron eljárása során a kolloid palládiumtartalmú aktiválóoldat alkalmazása után az ón védőkolloidot nem egyszerűen eltávolítják a felületről, hanem az ónt rézzel helyettesítik. Így olyan jó vezetőképességű felületet nyernek, amely már további közvetlen galvanikus fémbevonat leválasztását teszi lehetővé. Az eljárás részletesen a galvanikus réz és nikkelbevonatok leválasztásánál került ismertetésre. A direktgalvanizálási technológiák egyik legújabb változata a Shipley cég Ecoposit eljárása. Az eljárás első lépése a felület maratása. A maratóoldat 1300 g/l

kénsavat és csak 10 g/l krómsavat tartalmaz. Az oldat a teljes műanyagfelületre hat és jól tapadó alapot képez a későbbi galvanikus fémbevonat részére. Az alacsony krómsavtartalom miatt nincs szükség a következő lépésben a króm(VI) ionok redukálására és az esetleges hulladékok megsemmisítése is egyszerű. Az aktivátor előtti előmártó az öblítéshez használt hálózati vízben található szennyező ionoktól védi a nemesfém-mentes aktivátort. A aktivátor nem tartalmaz palládiumot, vagy más nemesfémet, ezért alkalmazása rendkívül gazdaságos. Az enyhén lugos gyorsítóoldat a maratott és aktivált felületet közvetlenül alkalmassá teszi a speciális Ecoposit galvanikus nikkelfürdőben történő galvanizálásra. Az eljárás gazdaságosságát növeli, hogy a hagyományos PVC bevonattal védett szerszámok a fémleválás veszélye nélkül végigvihetők a soron. II.245 A nyomtatott huzalozású lemezek furatfémezése A nyomtatott

huzalozású lemez (a továbbiakban nyhl) az elektronikus készülékek, műszerek, berendezések alapvető fontosságú építőeleme. A nyomtatott huzalozású lap alapja egy villamos szigetelő hordozó lemez, amelyen az egyes alkatrészek kivezetéseit réz vezetősávok kötik össze. Az alkatrészek kivezetései vagy a szigetelő hordozó furataiban helyezkednek el és rögzítésüket ill. elektromos érintkezésüket lágyforrasztással biztosítják a furatok körül 248 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 kialakított forrszemeken, vagy közvetlenül kapcsolatba kerülnek a huzalozást hordozó lemezen kialakított érintkezőfelületekkel és az állandó kapcsolat forrasztással vagy az elektromosságot vezető ragasztással jön létre. A gyártástechnológia kiindulási alapanyaga egy villamos szigetelő lemez, - általában üvegszál erősítésű epoxigyanta – amelyet egy vagy kétoldalán

felragasztott rézfólia borít. Az egyoldalas lapokon az alkatrészeket összekötő vezetőmintázat a szigetelő hordozó egyik oldalán helyezkedik el. A kétoldalas nyhl-ken a huzalozás a szigetelőlemez mindkét oldalán megtalálható és a két oldal közti villamos összeköttetést a furatfémezés biztosítja. A többrétegű nyomtatott lap kettőnél több rétegben felváltva tartalmaz vezetőmintázatot és köztük szigetelőréteget. Az egyes rétegek vezetőrajzolatát itt is a furatfémezéssel kötik össze. A két oldalas illetve a többrétegű lapoknál az egyes vezetőrétegek elektromos összekötését a lap furataiban leválasztott kb. 20 – 25 mikron vastagságú galvanikus rézréteg biztosítja A furatok belső falán a technológiából adódóan elvágott üvegfelületek, kikeményedett epoxigyanta és a fúrás folyamán keletkezett mechnikai és termikus igénybevétel során előálló elkenődött gyantabevonat található. A jól tapadó fémréteg

előállítása céljából ezt a felületet először meg kell tisztítani (permanganátos desmear eljárás), majd a műanyaggalvanizálásnál ismertetett módon vagy kémiai fémbevonat leválasztásával vagy valamilyen más módon vezetővé tenni. A vezető furatfelületre történhet a galvanikus rézréteg leválasztása A leggyakrabban alkalmazott eljárás, a kémiai rézbevonat leválasztására két módszer lehetséges. Az első esetben egy szobahőmérsékleten dolgozó, kis leválási sebességű rézfürdőben kb. 0,5 mikron vastag kémiai rézréteget választanak le és azt azonnal galvanikusan 5-8 mikron vastagságúra megerősítik. Ezután kerül sor a felületen a vezető rajzolat maszkjának kialakítására és a vezetősávok illetve a furat vezető rézrétegének a galvanizálására. A másik változat szerint egy emelt hőmérsékleten, nagy leválási sebességgel dolgozó kémiai rezező fürdőben kb. 3 mikron vastag kémiai rézréteget választanak le

Ennek a további galvanizálása már csak a rajzolat kialakítása után történik. II.244 táblázat Nyomtatott huzalozású lapok furatfémezésére alkalmas rezező fürdők A fürdő fő alkotórészei és egyéb jellemzői Lassú működésű rézfürdő Gyors kémiai rézfüdő Réztartalom EDTA komplexképző Nátrium-hidroxid Formalin (28 tf %-os) 1 - 1,5 15 - 20 6-9 10 - 20 2,5 - 3,5 30 - 40 9 - 13 10 - 15 Hőmérséklet Sűrűség 20 - 30 1,07 40 - 50 1,07 Terhelhetőség Leválási sebesség 0,5 - 1 0,2 mikron/15 min 1-3 3 mikron/ 45 min Mérték egység g/l g/l g/l ml/l o C g/ml 2 dm /l A nyomtatott huzalozású lemezek vastagságának növekedése (többrétegű lapok) és az alkatrészsűrűség növekedésével illetve a rajzolat finomodásával együttjáró furatátmérő csökkenés oda vezetett, hogy a furatok hagyományos vertikális berendezésben történő átfémezése már komoly nehézségekbe ütközött. A kis furatokban nem lehetett jó

hatásfokkal 249 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 biztosítani az oldatok áramlását, cserélődését. A nagy bonyolultságú, kis átmérőjű furatokat tartalmazó lapok megbízható furatátfémezése csak a kényszeráramlást biztosító horizontális berendezésekben lehetséges. A horizontális berendezések további előnye a nagyobb termelékenység és a technológiai oldatok térfogatának jelentős csökkentési lehetősége. A horizontális berendezések zártak, ezért munkavédelmi szempontból sokkal kedvezőbbek, mint a hagyományos vertikális galvanizáló ill. kezelőberendezések II.2451 Direktgalvanizálási eljárások a nyomtatott huzalozású lapok furatfémezésénél Direktgalvanizálásról beszélünk minden olyan esetben, amikor a nem vezető furatfelületet kémiai réz, vagy nikkel bevonat leválasztása nélkül tesszük oly mértékben áramvezetővé, hogy lehetővé válik

a a közvetlen galvanikus rézbevonat leválasztása. Az áramvezető bevonat kémiai minőségétől függően alapvetően három eljáráscsoportot különböztethetünk meg. A felület vezetővé tehető: - szén illetve grafitszemcsékkel, - kolloid palládium alkalmazásával, - vezető szerves polimerek alkalmazásával. II.245 táblázat Piacvezető direktgalvanizálási eljárások Szén illetve grafit alkalmazása SHADOW Electrochemicals BLACKHOLE MacDermid GRAPHITE Shipley Ronal Kolloid palládiumoldat alkalmazása CRIMSON Shipley Ronal CONDUCTRON Shipley Ronal NEOPACT Atotech Vezető polimerek alkalmazása DMSE OMI Enthone SELEO CP Atotech COMPACT CP Atotech II.24511 A furatfal vezetővé tétele grafitszemcsékkel Az eljárás lényege, hogy a furatok belső falára a szén grafitos módosulatának finoman eloszlatott szemcséit hordják fel. Az eljárás horizontális és vertikális berendezésben egyaránt kivitelezhető. A technológia az alábbi lépéseket foglalja

magában: - kondicionálás, a furat falának előkészítése a szénszemcsék adszorpciójához, a szénszemcsék adszorpciója a felületre egy finoman diszpergált szuszpenzióból, az adszorbeált szénszemcsék rászárítása a felületre, a rézfelületre tapadt szénszemcsék eltávolítása a rézfelület enyhe maratásával. Az eljárás nem szelektív, azaz a szénszemcsék a réz vezető felületen is megtapadnak, ahonnan lehetőleg gyorsan el kell távolítani azokat. Ennek során fennáll a veszélye a belső rétegek esetleges túlmaratásának. A grafitos eljárás előnyei: - környezetbarát eljárás, nem tartalmaz komplexképzőt vagy formaldehidet, a vegyszerek egyszerűek és viszonylag olcsók, nem tartalmaz változó árú nemesfémet, a rövid technológiai sor és rövid kezelési idők miatt a berendezés viszonylag olcsó, az alapanyagok széles választéka esetén alkalmazható. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási

módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 250 II.24512 Palládiumot tartalmazó eljárások A palládiumos eljárások lényege, hogy a kémiai fémleválasztásnál alkalmazott kolloid palládium oldathoz hasonló fürdőből, a megfelelően kondicionált furtafalra palládiumszemcsék adszorbeálódnak. Ennek a palládiumszemcsékből álló primér vezető rétegnek az elektromos vezetését az egyes eljárások különbözőképpen növelik. II.245121 Crimson eljárás Ennek során egy kloridionokkal stabilizált palládium-ón(II)-kolloid oldatot használnak aktivátorként. Az akcelerátorban eltávolítják a felesleges ón(II) ionokat, majd a palládiumot szintén jól vezető palládium-szulfiddá alakítják. A rézfelületen képződött szulfidréteget maratással kell eltávolítani a felületről. A teljes eltávolítást nagynyomású szóróöblítő alkalmazásával lehet biztosítani. Az eljárás komplexmentes és az alapanyagok széles választékánál alkalmazható.

II.245122 Conductron eljárás Az eljárás során a a kolloid palládium oldatból a felületen megkötött Sn(II) ionokat az ún. konverter fürdőben rézre cserélik. A felületen adszorbeálódott palládium szemcsék és a közéjük leváló réz rendkívül jó vezetésű réteget alkotnak. Az alkalmazott oldatok nem tartalmaznak komplexképzőt. Az eljárással a legtöbb alaplemez kezelhető II.245123 Neopact eljárás Az előzőektől alapvetően abban különbözik, hogy az aktivátor nem tartalmaz ónvegyületeket. A kondicionálás után tiszta palládiumszemcsékből álló réteg adszorbeálódik a felületen. Ezt a palládiumréteget egy következő lépésben jó vezetőképességű Pd-S réteggé konvertálják. Az eljárás rövid, gyors, környezetbarát és sokféle alapanyag esetén alkalmazható. II.24513 Vezető polimer alkalmazása Az eljárás lényege, hogy egy szerves monomer oldatából a lemez furatainak falára egy vezető polimer réteget állítanak

elő. A furatfal kondicionálása után egy permanganátos kezelés következik. Ennek során a nem vezető gyantafelületeken egy szilárd barnakőréteg alakul ki Ez a réteg a későbbiekben katalizátorként viselkedik és megindítja a felületre megkötödő szerves monomerréteg oxidatív polimerizációját. A gyakorlatban alkalmazott polimer eljárások eltérnek egymástól - az alkalmazott szerves monomer minőségében, - a permanganátos fürdő pH értékében, - a polimerizációhoz alkalmazott sav minőségében. Az eljárás rendkívül szelektív, csak olyan alapanyagokon alkalmazható, amelyek a permanganáttal barnakő képződése mellett reagálnak. A rézfelület nem vonódik be és ezért nem is igényel különösebb tisztítást. 251 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.246 táblázat A folyamat lépései és üzemeltetési paraméterei horizontális berendezésben Technológiai lépés

Kondicionálás Öblítés* Permanganát Öblítés* Polimerizáció Öblítés* Savas tisztítás* Öblítés* Kezelési idő s 60 30-60 30-60 30-60 60 30-60 10 30-60 Hőmérséklet o C 30-70 SzH 80-90 SzH SzH SzH SzH SzH * a horizontális berendezés sebességétől ill. kapacitásától függően * Seleo CP és Compact CP esetén Ajánlott irodalom 1. CSOKÁN Pál – NÁDASI Endre: Felületnemesítés fémbevonatokkal, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979. 2. Glenn O MALLORY – Juan B HAJDU: Electroless Plating: Fundamentals and Applications, American Electroplaters and Surface Finishers Society, Orlando, Florida, 1990. 3. Günther HERRMANN: Handbuch der Leiterplattentechnik: Laminate – Manufacturing – Assembly – Test, Eugen G. Leuze Verlag –Saulgau/Württ, 1982 4. Günther HERRMANN – Karl EGERER: Handbuch der Leiterplattentechnik, Band 2: Neue Verfahren, Neue Technologien, Eugen G. Leuze Verlag –Saulgau/Württ, 1991 5. Günther HERRMANN: Handbuch der

Leiterplattentechnik, Band 3: Leiterplattentechnik, Herrstellung und Verarbeitung, Produkthaftung, Umweltschutztechnik mit Entsorgung, Eugen G. Leuze Verlag –Saulgau/Württ, 1993 6. Prof Dr Werner JILLEK – Dipl Phys Gustl KELLER: Handbuch der Leiterplattentechnik, Band 4, Eugen G. Leuze Verlag –Saulgau/Württ, 2003 7. Prof Dr-InghabilN KANANI: Kupferschichten: Abscheidung-EigenschaftenAnwendungen, Eugen G Leuze Verlag –Saulgau/Württ, 2000 8. Dr Manfred JORDAN: Die galvanische abscheidung von Zinn und Zinnlegierungen, Eugen g. Leuze Verlag – Saulgau/Württ, 1993 252 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.25 NEMESFÉMEK LEVÁLASZTÁSA II.251 A nemesfémek áttekintése Nemesfémnek nevezzük az aranyat, ezüstöt, a palládiumot, a ródiumot, a ruténiumot, a platinát, az ozmiumot és az irídiumot. Néhány fizikai jellemzőjüket a II251 táblázat mutatja: II.251 táblázat A nemesfémek néhány

fizikai tulajdonsága Vegyjel Au Ag Pd Rh Ru Pt Os Ir Rendszám Atomtömeg Kristályrács típus Sűrűség (g/cm3, 20°C) Olvadáspont (°C) Fajlagos elektromos ellenállás (nΩ.m) Keménység (HV) 79 197,2 lk* 47 107,88 lk* 46 106,7 lk* 45 102,91 h* 44 101,7 h* 78 195,23 lk* 76 190,2 h* 77 193,1 lk* 19,32 10,49 12,0 12,4 12,2 21,4 22,5 22,5 1063 960,5 1552 1966 2310 1769 3030 2454 22,1 15,9 108 45 72 105 95 53 23 23 52 120 220 39 400 220 * lapközepes, szabályos hexagonális * Arany Az arany sárga színű, élénken csillogó fém, vegyszerekkel szemben rendkívül ellenállóképes. Lágy fém, könnyen alakítható, jól nyújtható. Lágysága miatt használati tárgyat ötvözéssel készítenek. Ötvöző elemként ezüstöt, rezet, cinket és kadmiumot használtak leggyakrabban Az ólom, antimon vagy bizmut már kis mennyiségben is rideggé teszi. Az arany klóros vízben és királyvízben oldódik. Ugyancsak oldóik

higanyban, ekkor arany amalgám keletkezik. Oldódik továbbá nátrium-, illetve kálium-cianid oldatban, komplex sók keletkezése közben. Előfordulása igen ritka, főként arany-tellurid, arany-szelenid, valamint arany termésfém formában, mikroszkópikus pikkely alakban, rendszerint ezüsttel ötvözve. Felhasználása: ékszerként, arany tömb alakban (kincsképzés), fogászatban, elektromos-, illetve elektronikai iparban, híradástechnikában, gyógyszeriparban, galvántechnikában, stb Az ékszeriparban az aranyötvözetek arany-tartalmát karáttal fejezik ki. 1 karát=1/24 rész A színarany 24 karátot jelent. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 253 Ezüst Fehéren csillogó, jól alakítható fém. A fémek között a legjobb elektromos- és hővezető A legnagyobb mennyiségben felhasznált nemesfém. Arannyal és palládiummal tetszőleges arányban ötvözhető, egyéb gyakori ötvözők:

réz, antimon. Az oxidáló savak és az alkáli cianid oldatok megtámadják. Ként tartalmazó légtérben az ezüst felülete szulfidálódik. Az ezüst – különösen ionos alakban – erősen gomba- és baktériumölő hatású, és még kötött állapotban is erősen antiszeptikus hatású. Általában szulfidos alakban fordul elő a természetben, más fémek szulfidjaival együtt. Felhasználása: ékszeripar, pénzgyártás, egyéb érmék előállítása, műszergyártás, villamos- és elektronikai ipar, híradástechnika, fogászat, fototechnika, galvanizálás. Palládium Ezüstfehér színű, csillogó fém. Jelentősen keményebb, mint az arany vagy az ezüst, de jól alakítható és kovácsolható. Salétromsavban és királyvízben oldódik. Szobahőmérsékleten a sósav és a kénsav alig támadja meg, míg a HBr, NaOCl és a KCN oldat, valamint a gáz halmazállapotú Cl2 és Br2 megtámadja Hidrogén felvevőképessége rendkívül nagy, szobahőmérsékleten

térfogatának 350– 380–szoros mennyiségű hidrogéngázt képes felvenni, kolloid állapotban 3000–szeresét is fel tudja venni. Előfordul a platina ércekben, aranyhomokban, arannyal vagy ezüsttel ötvözött formában, antimon-tartalmú ásványként. Felhasználása: ékszeriparban, fogorvosi ötvözetekben, autóiparban (katalizátor), elektrotechnikában, galvántechnikában, stb Ródium Fehér, képlékeny, nyújtható és kovácsolható, a nemesfémek között az egyik legkeményebb fém. A tömör, tiszta ródium semmilyen savban nem oldódik. Finom eloszlású formában cc kénsavban és királyvízben oldódik Előfordulása: a legritkább elemek közé tartozik, egyes platina, réz, illetve nikkel ércekben található meg, nyomelemként. Felhasználása: vegyiparban (katalizátor), műszeriparban (laboratóriumi eszközök), galvántechnikában, stb Ruténium Szürkés színű, igen kemény, rideg fém. A savak oxigén jelenlétében megtámadják. Előfordulása:

a ritka nemesfémek közé tartozik, platina ércekben van jelen a földkéregben. Felhasználása: platina és palládium ötvözéshez (keménység növelés), kerámia festékekhez, katalizátorként (RuO2 alakban redox rendszerekben), galvántechnikában, stb. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 254 Platina Szürkésfehér színű, viszonylag lágy, szívós, melegen kovácsolható és hegeszthető fém. Hőtágulása csaknem azonos az üvegével. Szobahőmérsékleten ellenáll a legtöbb savnak, viszont a királyvíz és a halogén gázok már ezen a hőmérsékleten is oldják. Előfordulása: a palládiumhoz és az aranyhoz hasonló gyakorisággal fordul elő a földkéregben. A platina a vassal jól ötvöződik, emiatt meteoritokban is gyakran előfordul. A vasban dús magma jelentős mennyiséget tartalmazhat, a magma megszilárdulásával, általában a többi platinafémmel ötvözve törmelékkúpokba

és szemcsés formában, folyami homokba kerül. Felhasználása: ékszeriparban, orvosi és laboratóriumi eszközként (elektródok, érintkezők, ellenállás-hőmérők, stb.), elektronikában (platina tartalmú paszták) Ozmium Kékesfehér, fényes, igen kemény és rideg, nehezen megmunkálható fém. Sűrűsége valamenynyi elem közül a legnagyobb Könnyen oxidálható, ezért a salétromsav, a forró cc. kénsav, a nátrium-hipoklorit oldat megtámadja Előfordulása: a platinaércekben fordul elő leggyakrabban, ozmirídium alakban. Felhasználása: katalizátorként, más platinafémekkel ötvözve (műszercsapágy, elektromos érintkezők, stb.) Irídium Ezüstfehér színű, kemény, rideg fém Korrózióállósága még a platináét is többszörösen felülmúlja. Semmilyen sav nem támadja meg, még a királyvíz sem. Előfordulása: az irídium az igen ritka elemek közé tartozik. Általában a platina ércekben fordul elő, színfémként vagy ozmirídium

(platinát, irídiumot, ozmiumot, ródiumot és ruténiumot tartalmazó ásvány) alakban. Felhasználása: ridegsége miatt csak ötvözve használják, speciális injekciós tűk készítéséhez, fogászatban, a repülőgép- és az autóiparban elektromos kontaktusként, gyújtógyertya alkatrészként, laboratóriumi műszerekben, ékszeriparban. Korábban a Párizsban őrzött 1 méter etalon 90% platinát és 10% irídiumot tartalmazó ötvözetből készült. [1] 255 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.252 Nemesfémek leválasztása elektromos áram alkalmazása nélkül II.2521 Nemesfémek leválasztása kémiai redukcióval II.25211 Ezüstözés kémiai redukcióval Ezt a módszer azon alapul, hogy egy ezüst-tartalmú oldathoz redukálószert tartalmazó oldatot adagolnak, a kiváló ezüst az oldatba helyezett munkadarab felületére válik le. Az ezüst-tartalmú oldat általában ezüst-nitrátot

vagy kálium-ezüst-cianid komplexet tartalmaz, amiből formaldehiddel, illetve nátrium-hipofoszfittal. II.252 táblázat Kémiai redukció alapján működő ezüstöző oldatok összetétele Összetétel pH A oldat: 60g/l AgNO3 + 20ml/l NH4OH (25%-os) B oldat: 40–100ml/l formaldehid (37%-os) A oldat: 2g/l K(Ag(CN)2) B oldat: 10g/l NaH2PO2 Hőmérséklet 25°C 7 90°C II.25212 Aranyozás kémiai redukcióval Kémiai redukcióval történő arany bevonat leválasztás kálium-arany-cianidot tartalmazó oldathoz különböző redukálószerek oldatának adagolásával végezhető. A redukálószer leggyakrabban hidrazin-hidrát, illetve nátrium-hipofoszfit II.253 táblázat Kémiai redukció alapján működő aranyozó oldatok összetétele Összetétel pH Hőmérséklet 2g/l K(Au(CN)2) + 50g/l nátrium-citrát + 75g/l NH4Cl + 7–7,5 10g/l NaH2PO2 90–95°C 0,2–10g/l K(Au(CN)2) + 10–200g/l ammónium-citrát + 0,5–1,0g/l hidrazin-hidrát 70–100°C [3] 256

Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2522 Nemesfémek leválasztása „cementálással” II.25221 Ezüstözés „cementálással” Ezt a módszert réz, illetve rézötvözet munkadarabok ezüstözésére használják. A művelet során a munkadarab felületén lévő fém atomok elektron leadással oldatba mennek, az oldatban lévő ezüst-ionok elektron felvétellel, fém ezüst alakban a munkadarab felületére rakódnak. Az így kialakult ezüst bevonat rendkívül vékony. Ezüst cementálásra alkalmazható oldat összetételét mutatja a következő táblázat: II.254 táblázat Cementálás alapján működő ezüstöző oldatok összetétele Összetétel Hőmérséklet Idő 10g/l AgNO3 + 35g/l KCN 40–80°C 2-20 perc II.25222 Aranyozás cementálással Az ezüstözéshez hasonló elven választható le arany bevonat, pl. a következő táblázatban közölt összetételű oldatból: II.255

táblázat Cementálás alapján működő aranyozó oldatok összetétele Összetétel Hőmérséklet 6g/l NaH2PO4 + 1g/l NaOH + 3g/l Na2SO3 + 10g/l KCN + 95-100°C 0,6g/l AuCl3 Idő 2-30 perc [3] II.253 Nemesfémek leválasztása elektromos áram alkalmazásával II.2531 Aranyozás A széles körben elterjedt arany elektrolitok összetétele szabadalommal védett, azonban a legfontosabb elektrolitok Öt fő típusba sorolhatók. Három típus alapja kálium-arany(I)-cianid– komplex (K[Au(CN)2]), a negyediké kálium-arany(III)-cianid (K[Au(CN)4]), míg az ötödik szulfit-alapú. A kálium-arany-cianid komplexet tartalmazó elektrolitok közül az egyik puffer-rendszer nélküli, lúgos, általában 8,5–13 pH-jú oldat. A második típus enyhén savas (3–6 közötti pH), míg a harmadik közel semleges, 6–8,5 közötti pH–jú elektrolit. A kálium-arany(III)-cianid alapú elektrolitok erősen savas rendszerek, a szulfit-alapúak pedig cianid-mentesek. Az elektrolitok

jelentős része szabadalmak által védett adalékokat is tartalmaz, amelyek kedvezően befolyásolják az elektrolit üzemeltetési jellemzőit (pl. magasabb áramsűrűség, nagyobb leválási se- 257 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 besség alkalmazhatósága), valamint a leválasztott bevonat tulajdonságait (pl. a bevonat fényessége, vastagságának és összetételének egyenletessége, kopás- és korrózióállósága, stb) II.25311 Lúgos arany elektrolitok A legrégebbi arany elektrolit típus. Az arany (K[Au(CN)2]) alakban van az oldatban, az arany-tartalom általában 1–10g/l között van. Az oldat szabad kálium-cianid-tartalmú, azaz a kálium-arany-cianid komplex képzéshez szükségesnél több kálium-cianidot tartalmaz. Az elektrolit áramkihasználása csaknem 100%. A leválasztott bevonat lehet színarany, illetve arany-ötvözet is, attól függően, hogy az elektrolitban az arany

mellet más fémionok is vannak-e jelen az oldatban. Ilyen ötvöző lehet ezüst, réz, nikkel, kobalt, cink, kadmium, stb A színarany bevonat szerkezete oszlopos, az elektrolit jelentős mennyiségű karbonátot is tartalmaz, ami beépül az oszlop szelvények közé. Az elektrolitok lehetnek előarany (ún „strike”), álló vagy tömeg „fürdők”. Néhány tipikus elektrolit összetétel az alábbi táblázatban található: II.256 táblázat Lúgos aranyozó elektrolit összetétele Összetétel / üzemeltetési paraméter Au (g/l) sz. KCN (g/l) K2HPO4 (g/l) K2CO3 (g/l) Hőmérséklet (°C) Áramsűrűség (A/dm2) pH (25°C) Előarany elektrolit Álló elektrolit Tömeg elektrolit 1–2 1–2 10–20 0–10 50–60 0,2–1,0 >11 2–8 10–30 10–20 10–30 50–60 0,2–1,0 >11 1–6 15–50 20-40 20–40 50–65 0,2–0,5 >11 Anódként általában arany vagy rozsdamentes acél alkalmazható, az elektrolit összetételnek megfelelően. II.25312 Enyhén

savas elektrolitok Az arany ebben az esetben is [Au(CN)2]- alakban van az elektrolitban. Az oldat tartalmaz továbbá puffer rendszert is, az elektrolit pH–jának stabilizálására A puffer rendszer általában citrát alapú. Az ilyen típusú elektrolitokból is leválasztható színarany, illetve ötvözet bevonat is. Az elektrolit pH–ja általában 4–5 között van Egy tipikus enyhén savas elektrolit összetételt tartalmaz a következő táblázat 258 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.257 táblázat Enyhén savas aranyozó elektrolit összetétele Összetétel / üzemeltetési paraméter Au (g/l) sz. KCN (g/l) K2H-citrát (g/l) Hőmérséklet (°C) Áramsűrűség (A/dm2) pH (25°C) Álló elektrolit Tömeg elektrolit 6–12 – 40–60 20–50 0,5–1,5 3-5 6–12 – 40-60 20–50 0,2–0,5 3-5 Az anód általában platinázott titán. Ötvözetbevonat leválasztásához az elektrolitban

általában kobalt, nikkel, indium, ritkábban vas van jelen. Az ilyen elektrolitokból leválasztott bevonatok általában keményebbek, mint a lúgos–ciandos arany elektrolitokban leválasztottak Színarany esetében az áramkihasználás csaknem 100%-os, míg ötvözet bevonatok leválasztásakor ez az érték 30–50%-ra csökken. Az ötvözet bevonatok jelentős színárnyalat, keménység és kopásállóság választékot eredményeznek, ami lehetővé teszi széles körű alkalmazhatóságukat. Az ilyen típusú elektrolitból leválasztott színarany bevonat rendkívül finom szemcséjű. Az ötvözet bevonatok lemezes szerkezetűek. II.25313 Semleges pH–n működő elektrolitok Ezek az elektrolitok 6,5–7,5 közötti pH-tartományban üzemelnek, 50–80°C hőmérsékleten. A puffer rendszerük foszfát alapú, ötvözőként ezüstöt, rezet, nikkelt vagy kobaltot tartalmazhatnak. A bevonat összetételnek megfelelően a színválaszték és a mechanikai tulajdonságok

ebben az esetben is széles tartományt ölelnek fel Egy ilyen tipikus elektrolit összetételt mutat az alábbi táblázat. II.258 táblázat Semleges pH–n üzemelő aranyozó elektrolit összetétele Összetétel / üzemeltetési paraméter Au (g/l) sz. KCN (g/l) K2HPO4 (g/l) KH2PO4 (g/l) Hőmérséklet (°C) Áramsűrűség (A/dm2) pH (25°C) Álló elektrolit Tömeg elektrolit 6–12 – 20–40 5–15 50–80 0,5–1,0 6,5–8,0 6–12 – 20–40 5–15 50–80 0,2–0,5 6,5–8,0 Az enyhén savas elektrolitokhoz hasonlóan, platinázott titán anód alkalmazható, az áramkihasználás ötvözet bevonatok esetén 40–50%-ra csökken, ami jelentősen függ az alkalmazott áramsűrűségtől is. Fontos, hogy az ilyen típusú elektrolitok pH-ja ne csökkenjen az előírtnál lényegesen alacsonyabbra, illetve a hőmérséklet ne lépje túl a megengedett tartományt, mivel a puffer rendszer ortofoszfátja pirofoszfáttá alakul át, ami a fürdő működésének

instabilitásához vezethet, és kicsapódhatnak az ötvöző fémek. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 259 II.25314 Erősen savas, kálium-arany(III)-cianid alapú elektrolitok Az arany speciális, kálium-arany(III)-cianid alakban van az elektrolitban. Az ilyen típusú elektrolitból leválasztható színarany vagy ötvözet bevonat. A leggyakoribb ötvöző a kobalt és az indium. Az elektrolit arany-tartalma 2–8g/l, pH–ja<1, üzemeltetési hőmérséklet 20–50°C, alkalmazható katódos áramsűrűség 1–5A/dm2. Az áramkihasználás csaknem 100%-os Anódként platinázott titán alkalmazható Jellemző alkalmazási terület a rozsdamentes acél közvetlen aranyozása II.25315 Szulfitos elektrolitok Az arany ebben az elektrolitban nátrium-arany-szulfit alakban van jelen. A leválasztott bevonat lehet lágy színarany, vagy keményebb ötvözet Általában lúgos pH-tartományban üzemelnek Az

elektrolit szabad szulfit-tartalommal rendelkezik, aminek fenntartása nagyon fontos Ezeknek az elektrolitoknak a szóróképessége kitűnő, azonban üzemeltetésük gondosabb felügyeletet igényel, mint az előzőekben felsorolt elektrolit fajták. Az arany-tartalom általában 6–10g/l, az alkalmazható katódos áramsűrűség <1A/dm2, az üzemeltetési hőmérséklet 40–60°C, az áramkihasználás csaknem 100%-os, csak a jelentős mennyiségű ötvözőt tartalmazó elektrolitok esetében csökken jelentősen. A lágy színarany bevonat finomszemcsés. II.2532 Ezüstözés Az ezüst elektrolitokat főként dekoratív (ékszer és bizsu) és műszaki (elektronikai és elektromos berendezések) célokra használják. A gyakorlatban elterjedt elektrolit típusok magas szabadcianid-tartalmúak, az ezüst kálium-ezüst-cianid (K[Ag(CN)2]) komplex alakban van jelen. A szabad cianidot nem tartalmazó elektrolitok a gyakorlatban kevésbé terjedtek el II.25321

Szabadcianid-tartalmú ezüst elektrolitok A szabad cianidot tartalmazó elektrolitok közül a következőket a legfontosabbak: . előezüstöző elektrolit . hagyományos ezüst-elektrolit . nagy teljesítményű ezüst-elektrolit II.253211 Előezüstöző elektrolit Az előezüstözés célja, hogy ezüstözés előtt a munkadarab felületére jól tapadó, rendkívül vékony bevonatot válasszanak le. Az előezüstöző elektrolit védi a jóval nagyobb értékű ezüstöző elektrolitot a szennyeződésektől Összetételét a következő táblázat mutatja: Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 260 II.259 táblázat Előezüstöző elektrolit összetétele Előezüstöző elektrolit Ezüst-tartalom: Szabad kálium-cianid tartalom: Áramsűrűség: Hőmérséklet: 1–2g/l 100–120g/l 0,1–0,2A/dm2 20–25°C Lényeges, hogy az ezüst-tartalom ne emelkedjen jelentősen a megadott tartomány fölé, illetve

a szabad kálium-cianid tartalom ne legyen jelentősen a fenti tartománynál kisebb, ellenkező esetben a (általában rezezett vagy rézötvözetből készült) munkadarab felületére rosszul tapadó „kicementálódott” ezüst réteg válik le. Az elektrolit ezüst anóddal dolgozik II.253212 Hagyományos ezüstöző elektrolit Az elektrolit a már említett kálium-cianidon és kálium-ezüst-cianidon kívül káliumkarbonátot, kálium-hidroxidot, valamint ún. „fényesítő” és egyéb (pl felületaktív) adalékokat is tartalmaz. Ez utóbbiakat általában szabadalom védi, pontos összetételüket nem hozzák nyilvánosságra. Az arany elektrolitok esetében említettekhez hasonlóan, az ezüstözésnél is az adalékokkal kedvezőbb üzemeltetési körülmények és bevonat tulajdonságok érhetők el. A hagyományos ezüstöző elektrolitok összetételét az alábbi táblázat mutatja: II.2510 táblázat Hagyományos ezüstöző elektrolit összetétele Ezüstöző

elektrolit Ezüst: Szabad kálium-cianid: Kálium-karbonát: Kálium-hidroxid: Áramsűrűség: Hőmérséklet: 20–45g/l 100–170g/l 15–100g/l 0–30g/l 0,5–3A/dm2 20–25°C Az elektrolitot színezüst anóddal üzemeltetik. A leválasztott rétegvastagság általában 1–5µm Az ezüst-tartalom növelése emeli a megengedhető katódos áramsűrűséget, csökkenése esetén viszont javul az elektrolit szórása. A kálium-karbonát javítja az elektrolit vezetőképességét, és megnöveli az anód-, illetve a katód polarizációt, miáltal javul a szóróképesség. A káliumcianid bomlása következtében azonban a karbonát-tartalom folyamatosan emelkedik A fent megadott tartomány fölött azonban a karbonát-tartalom már káros, durva, „szőrös” réteg kialakulását okozza. A kálium-cianid az elektrolit összetétele szempontjából a legfontosabb tényező, egyrészt oldatban (komplex alakban) tartja az ezüstöt, és meghatározó jelentőségű az anód

beoldódásánál, másrészt lényeges szerepe van az elektrolit vezetőképességében is. A kálium-hidroxid javítja az anód beoldódást, szélesíti az alkalmazható katódos áramsűrűségtartományt. Színezüst bevonatok leválasztása mellett lényeges szerepük van az ezüst ötvözet bevonatoknak is, néha anélkül, hogy erről a felhasználó tudomást szerezne. A kopásállóságot a gyakorlatban általában antimonnal növelik Egyéb, speciálisan alkalmazott ötvöző elemek a következők lehetnek: szelén, arzén, bizmut, ón, ólom, vas, kobalt, nikkel Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 261 II.253213 Cianid-mentes ezüstöző elektrolitok Számos próbálkozás történt a cianid kiváltására, azonban a gyakorlatban ezek nem terjedtek el, mivel stabilan üzemelő elektrolitot még nem sikerült kifejleszteni. A legfontosabb kísérleti irányokat a következő elektrolit típusok

jelentették: - rodanidos - pirofoszfátos, - szulfamátos, - jodidos, - szulfátos. II.2533 Palládium bevonat leválasztása elektrokémiai úton A palládium és a ródium bevonat kitűnő diffúzió gátló hatású, ezért ez e két bevonatfajta a nikkel-mentes bevonatrendszerek fontos eleme. Áruk sajnos meglehetősen magas, ezért fő alkalmazási helyük az ékszeripar, és speciális elektronikai, illetve villamos ipari területek. A palládium elektrokémiai leválasztására számos különböző elektrolit típus alkalmas. Ezek egy része az ún. „P” só (Pd(NH3)2(NO2)2) felhasználásával készül, ammóniás közegben, vezetősóként ammónium-foszfát, -szulfamát, -formiát, -nitrát, stb. hozzáadásával, amelyek jelentősen befolyásolhatják a kapott bevonat tulajdonságait. Az elektrolitok általában 5–10g/l palládium-tartalmúak, 40–50°C –on üzemelnek, viszonylag alacsony áramsűrűségen (0,5– 1,0A/dm2 ), pH–juk 9–10 között van. 5µm–ig

fényes, kemény bevonat állítható elő (elektromos érintkezők esetében jelentős) Nagy duktilitású palládium bevonat választható le palládium-amin só alapú elektrolitból. Ebben az esetben a palládium-tartalom 20–30g/l, a leválási sebesség jelentősen nagyobb, mint az előzőekben említett elektrolitok esetében, a bevonat belső feszültsége viszont alacsony, ezért galvanoplasztikai célokra (vastag bevonatok leválasztására) is alkalmas ez az elektrolitfajta. Egy ilyen elektrolit üzemeltetési adatait tartalmazza a következő táblázat: II.2511 táblázat Palládium-amin alapú elektrolit összetétele Palládium-tetramin-dibromid (Pd(NH3)4Br2) Ammónium-bromid pH: Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: 28–32g/l 40–50g/l 9–9,5 45–55°C 1–4A/dm2 Az enyhén savas, palládium-tetramin-diklorid (Pd(NH3)4Cl2) alapú elektrolitokkal ugyancsak alkalmasak vastag palládium bevonat leválasztására, azonban erősen korrozív hatásuk miatt köztes

bevonatot kell az alapfémre leválasztani (pl. aranyat vagy ródiumot) Ötvözőként általában nikkelt, rezet vagy ezüstöt alkalmaznak. A palládium-, illetve palládium ötvözet bevonat leválasztáshoz általában platinázott titán anódot használnak. Mivel a palládium nagy mennyiségű hidrogént tud abszorbeálni, ezért ha a Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 262 katódon nagy mennyiségű hidrogén keletkezik (rossz az áramkihasználás), rosszul tapadó, sötét bevonat alakul ki. II.2534 Ródium bevonat elektrokémiai leválasztása Az ékszer- és villamos iparban elterjedt ródium bevonat világos színű, fényes, kemény, foltmentes és kiváló korrózióállóságú. A leválasztott bevonat általában (főként a fém magas ára miatt) rendkívül vékony: 0,1–0,2µm, amit fedőrétegként alkalmaznak aranyból, platinából vagy ezüstből készült ékszereken, dísztárgyakon. Mivel

a ródium kemény, kopásálló, kiváló elektromos tulajdonságú, ezért elektromos érintkezőkhöz is alkalmazható. A ródium elektrolit a ródiumot általában szulfát vagy foszfát formában tartalmazza. Ezek a ródium elektrolitok erősen savas pH–n működnek, ezért a munkadarabot megtámadhatják. A beoldott nikkel kis koncentrációban nem káros a leválasztott bevonatra, ezért általában nikkel(ezett), arany(ozott) vagy ezüst(özött) munkadarabokat szoktak ródiumozni. Más fémek (pl. réz, vas, stb) már kis koncentrációban is károsak A kénsavas elektrolit az elterjedtebb, azonban a foszfátos elektrolit némileg kedvezőbb, mivel kevésbé agresszív, és a leválasztott bevonat kissé világosabb. Tipikus ródium elektrolit fürdők: - szulfátos, - foszfátos, - szulfát-foszfátos. II.25341 Szulfátos ródium elektrolitok Az elektrolitok ródium-tartalma 1–3g/l, kénsav-tartalma (cc.) 15–25ml/l Az elektrolit készítéshez ródium-szulfát

koncentrátumot alkalmaznak (pl 20g/l ródium-tartalommal) Anódként platinázott titánt alkalmaznak, az alkalmazható katódos áramsűrűség 1–2A/dm2, elektrolit hőmérséklet 20–40°C. A szulfátos elektrolitból leválasztott bevonat enyhén kékes árnyalatú. A ródium magas ára miatt a ródium koncentráció az elektrolitban alacsony, ezáltal a kihordási veszteség is kisebb. Azonban a kisebb ródium koncentráció következtében az alkalmazható katódos áramsűrűség is kicsi, mivel nagyobb áramsűrűség alkalmazása esetén az áramkihasználás jelentősen csökken, az áram jelentős része hidrogénfejlesztésre fordítódik. A ródium bevonatban elnyelt hidrogén viszont növeli annak belső feszültségét. A katódos áramkihasználást intenzív elektrolit keveréssel is növelni lehet II.25342 Foszfátos ródium elektrolitok A foszfátos elektrolitokból leválasztott ródium bevonat színe világosabb, mint a szulfátos elektrolitokból származóé.

Az elektrolit ródium-tartalma ebben az esetben is 1–3g/l (ebben az esetben ródium-foszfát koncentrátumból készítve), a foszforsav-tartalom (85%-os) 40–60ml/l. Mivel a fém–sav aránynak megfelelően az elektrolitban számos komplex vegyületből álló egyensúlyi összetétel jön létre, az üzemeltetési paraméterek függvényében a leválasztott ródium bevonat színe eltérő lehet. A foszfátos elektrolitokból származó ródium bevonatok színe – a szulfátos elektrolitokból származókéval szemben – nem kékes árnyalatú. 263 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Az elektrolit üzemi hőmérséklete 40–50°C, az alkalmazható katódos áramsűrűség 1–2A/dm2. A foszfátos ródium elektrolitokból származó bevonat általában nagyobb belső feszültségű, ridegebb. II.25343 Szulfát-foszfátos elektrolitok Az elektrolit ródium-tartalmát (1–3g/l) ródium-foszfát

koncentrátummal állítják be. Az elektrolit kénsavval (cc) működik, koncentrációja 15–25ml/l Az előző két elektrolit típussal szemben a jobb szóróképesség az előnye ennek az elektrolitnak. II.2535 Ruténium bevonatok elektrokémiai leválasztása Elektrokémiai úton leválasztott ruténium bevonatot az ékszer- és az óraiparban, valamint szerszámgyártásban (fúrók, vágóeszközök) alkalmazzák. A ruténium kemény fém, a ródium helyettesítésére is alkalmazzák. Habár magas hőmérsékleten oxidréteg alakul ki a bevonat felületén, ez az oxidréteg nem rontja a ruténium bevonat elektromos tulajdonságait, ezért elektromos csatlakozókon is alkalmazható a bevonat. A ruténiumot általában savas, kénsavas, sósavas vagy szulfamátos oldatból választják le. Anódként platinázott titánt alkalmaznak. A ruténium bevonatot általában előaranyozott felületre választják le II.25351 Ruténium bevonat leválasztása kénsavas elektrolitból A

kénsavas elektrolit a ruténiumot nitrozo-komplex alakban tartalmazza. Ruténium-nitrozo-klorid (Ru[(NO)Cl3].3H2O) Kénsav 3–5g/l 15–25ml/l Katódos áramsűrűség: Hőmérséklet: 1–2A/dm2 70–80°C A ruténium bevonatot színe sötétebb, mint pl. a ródiumé A vastagabb (>0,2µm) bevonat rideg, törékeny II.25352 Ruténium bevonat leválasztása szulfamátos elektrolitból Vastagabb (1–5µm) ruténium bevonat leválasztására is alkalmas ez az elektrolit. A ruténiumot az elektrolit ruténium-szulfamát alakban tartalmazza. Ruténium-szulfamát (Ru2(NH2SO3)3): Szulfaminsav (NH2SO2OH): 5–20g/l 5–20g/l Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: Katódos áramkihasználás: 20–50°C 1–2,5A/dm2 <20% A leválasztott bevonat kemény és korrózióálló. 264 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.25353 Ruténium bevonat leválasztása sósavas elektrolitból Az elektrolit 10–15g/l

ruténiumot ((NH4)3(Ru2NCl8.2H2O alakban), 10g/l ammóniumszulfamátot, és 0,9–1,1 pH beállításához szükséges sósavat tartalmaz Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: 60-70°C 0,5–1A/dm2 Ez az elektrolit <1,5µm vastagság leválasztása esetén repedésmentes, fényes, kemény bevonatot ad. 2,5µm repedésmentes, fényes bevonat választható le 10g/l ruténiumot (K3(Ru2NCl8.2H2O alakban), 10g/l ammónium-formiátot és pH 1,2–1,4 beállításhoz szükséges sósavat tartalmazó elektrolitból, 60–70°C-on, <1A/dm2 áramsűrűségen. II.2536 Platina elektrokémiai leválasztása A platina kiváló korrózióállóságú fém. A legfontosabb elektrolit fajták: - ammóniás, - szulfaminsavas, - sósavas, - kénsavas, - lúgos. II.25361 Ammóniás elektrolit A platina amin-komplex alakban van az elektrolitban. Az elektrolit összetétele: Platina-tartalom (platina-dinitro-diamin alakban): Ammónium-nitrit: Nátrium-nitrit: Ammónia (28%-os): 10g/l 100g/l

10g/l 50ml/l Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: 80–90°C 0,3–0,5A/dm2 Ezzel az elektrolittal csak 0,1–0,2µm vastag bevonat választható le. II.25362 Szulfaminsavas elektrolit Platina-tartalom (platina-dinitro-diamin alakban): Szulfaminsav: 40g/l 80g/l Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: 70–80°C 1–2A/dm2 A fenti elektrolitban 0,1–0,5µm vastag platina bevonat választható le. 265 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.25363 Sósavas elektrolit A sósavas elektrolitokban a platina PtCl4.5H2O, H2PtCl66H2O vagy annak ammónium-sója alakban van jelen. Tipikus elektrolit összetétel: Platina-tartalom: Sósav-tartalom: 15–25g/l 200–350g/l Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: 45–75°C 1–4A/dm2 A leválasztott platina bevonat viszonylag lágy, duktilis. A katódos áramsűrűséget a savtartalomnak megfelelően kell megválasztani A platina anód oldódik az erősen

savas oldatban Az oldat a munkadarabokat is megtámadja, hacsak nem látják el megelőzően megfelelő nemesfém (pl. arany) bevonattal II.25364 Kénsavas elektrolit Vastag (20–30µm-es) bevonat leválasztására alkalmas a következő elektrolit: Platina-tartalom (H2Pt(NO2)2SO4 alakban): Kénsav pH=1,8–2,2 beállításhoz 5g/l Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: 40°C <0,5A/dm2 II.25365 Lúgos elektrolit Az elektrolitban a platina hexahidroxo-platinát alakban van. A káliumsó az előnyösebb a nátriuméval szemben, a fürdő nagyobb stabilitása miatt Az elektrolit összetétele: Platina-tartalom (K2Pt(OH)6 alakban): Káliumhidroxid: 10–15g/l 10-20g/l Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: 70–80°C 0,5–1,0A/dm2 Az elektrolit nem maró, ezért pl. nikkelezett munkadarabok is megfelelően platinázhatók benne II.2537 Ozmium bevonat elektrokémiai leválasztása Stabil, gyakorlatban elterjedt elektrolit az ozmium leválasztására nem áll

rendelkezésre. A legkedvezőbb eredményeket adó elektrolitok a következők: - hexakloro-ozmiát alapú, kálium-kloridot tartalmaz, alacsony pH–n működik, áramkihasználása 20–25%, <10µm–ig fényes bevonatot ad, - szulfaminsavas, ozmium-tertoxidot tartalmaz (Os 1–2g/l), katódos áramsűrűség 1–6A/dm2, hőmérséklet 60–70°C, <1µm–ig fényes, kékes-szürke bevonatot ad. 266 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2538 Irídium bevonat elektrokémiai leválasztása Rendkívül ritkán alkalmazott eljárás. A következő összetételű elektrolit említhető meg irídium bevonat leválasztására: Irídium (IrO2 alakban): Hidrogén-bromid: 5g/l 0,1mol/l Hőmérséklet: Katódos áramsűrűség: Katódos áramkihasználás: 70–80°C 0,1–0,2A/dm2 >50% Kemény, fényes bevonat választható le 1µm vastagságig. A vastagabb bevonat erősen repedezett [2], [3], [4], [5]

Irodalomjegyzék: 1. 2. 3. 4. 5. ORGOVÁN L.: Nemesfémek ipari alkalmazása, Bp, Műszaki Könyvkiadó, 1986, 13– 119, 136-167. o SILMAN H., ISSERLIS G, AVERILL A F: Protective and Decorative Coatings for Metals, Finishing Publications Ltd. Teddington, England, 1978, pp275–300 KRUSENSTJERN A. von: Edelmetall-Galvanotechnik – Dekorative und technische Anwendungen, Eugen K. Leuze Verlag, Saulgau/Württemberg, 1970, pp26–339 LOWENHEIM F. A: Modern Electroplating, A Wiley-Interscience Publication, New York, London, Sydney, Toronto, 1976, pp224–244, 342–376. KOCSIS L.–NAGY Á: Felületvédelem szervetlen bevonatokkal, Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1984, 152–162 o Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 267 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.26 GALVÁNBEVONATOK ÉS A GALVANIZÁLÁS OLDATAINAK ELLENŐRZÉSE II.261 Bevezetés A felületkezelő vegyszereket és bevonó technikákat forgalmazó cégek általában előírják azokat a

körülményeket, amelyek betartásával biztosítani lehet a megkívánt tulajdonságú bevonatok leválasztását. Azonban a felületkezelő technológiák esetében is igaz, hogy megfelelő minőség csak folyamatos ellenőrzéssel és megfelelő karbantartással biztosítható. A galvántechnikában elsősorban oldatok és a leválasztott bevonatok összetételi és egyéb fizikai-mechanikai és kémiai tulajdonságainak a rendszeres vizsgálata az alapvető feladat [1]. Az előállított bevonatok többféle műszaki paraméterét (korrózióállóság, rétegtulajdonságok, stb.) és sokszor a mérhető esztétikai jellemzőit is garantálni kell a felhasználó felé; s természetesen mindezeket ellenőrizni, vizsgálni, mérni kell. Közülük talán az alábbiak a legfontosabbak: • küllem: szín, fényesség, felületi érdesség • mechanikai tulajdonságok: tapadás, keménység, duktilitás, kopásállóság, stb. • elektromos tulajdonságok: vezetés, átmeneti

ellenállás • mágneses tulajdonságok • porozitás • rétegvastagság • korróziós jellemzők és környezetállóság • elektrolit oldatok tulajdonságai, jellemzői II.262 Elektrolitok ellenőrző vizsgálata A technológiai leírásokban szigorúan rögzítettek azok az üzemviteli paramétereket, amelyeket be kell tartani a bevonat-leválasztás során. Ilyenek például az alábbiak: o hőmérséklet o áramsűrűség-tartomány o az elektrolit vagy a darab mozgatása o anód minősége, mérete o a berendezés és a kádak anyaga, mérete Általában a rendszeresen elvégzendő elektrolit-vizsgálatok gyakorisága is rögzített előírás. A fontosabb fizikai és fizikai-kémiai vizsgálatokat az alábbiakban röviden áttekinthetjük, de a jelen keretek között nincs lehetőség az alkalmazható módszerek részletesebb ismertetésére. Ezeket a legtöbb galvántechnikai szakkönyvben vagy méréstechnikai praktikumokban [1-6] könnyen megtalálhatjuk. II.2621 A

pH mérése A galvántechnikai gyakorlatban általában elégséges az oldatok pH-ját 0,1-es pontossággal mérni, amihez a kolorimetriás és az elektronikus módszer is megfelelő. A kolorimetriás mérések hátránya azonban az, hogy csak színtelen oldatok esetén alkalmazhatók, továbbá ezek a mérések a szükséges oldatsorozatok (ismert pH-jú pufferoldatok) elkészítése miatt hosszadalmasak. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 268 PHARE HU-0008-02-01-0062 A gyakorlatban elsősorban az indikátorpapírral és az elektronikus pH-mérővel történő módszereknek van jelentősége: - pH-mérés indikátorpapírral: A pH közelítő meghatározására alkalmas az ún. univerzális indikátorpapír. Az ún finomskálás pH-papírral viszont már 0,2-0,3 pHegység pontossággal is tudunk mérni - pH-mérés elektronikus módszerrel: Ez a legpontosabb, gyors és széleskörűen alkalmazható módszer. A legkorszerűbb

berendezéseken digitális pH-kijelző van. A legegyszerűbb kialakítású műszerek az ún. kombinált üvegelektróddal mérnek, amelyekben a pH érzékelő üvegelektród egybe van építve a vonatkozási elektróddal. II.2622 A sűrűség mérése A sűrűség a térfogategységben levő anyag tömege. A galvántechnikában túlnyomórészt folyadékok sűrűségét kell mérni, ami elvégezhető: - piknométerrel, - hidrosztatikai vagy más néven Mohr-Westphal mérleggel és - areométerrel. Az üzemi gyakorlat nem igényli a piknométeres és a hidrosztatikai mérleg módszerrel elérhető mérési pontosságot, ezért elsősorban az areométer (pl. a Baumé-féle) használata a legelterjedtebb. II.2623 A felületi feszültség mérése Legegyszerűbben történhet például az ún. hurokpróbával, amely gyors, tájékoztató jellegű vizsgálat. A galvánelektrolitban a felületi feszültséget csökkentő anyag koncentrációja általában akkor megfelelő, ha a mindenkori

üzemi hőmérsékleten a folyadékhártya 20-30 s-ig megmarad a hurokban. Egy másik módszer az ún torziós mérleg használata, amely nagyobb gyakorlatot igénylő, közepesen pontos módszer. További szóba jöhető módszer még az ún sztalagmométerrel történő mérés. II.2624 Vizsgálatok Hull-cellában Elsősorban hosszadalmas, bonyolult analitikai vizsgálatok előtt, illetve esetenként azok helyett is alkalmazható üzemszerűen használt galván elektrolitok tájékoztató vizsgálatára, nevezetesen a fémszennyezések, fényesítő ill. nedvesítő anyagok hiányának vagy feleslegének és idegen szerves szennyeződések felismerésére. Az előírt körülmények között Hull-féle cellában leválasztott bevonat megfigyelése tájékoztatást ad arról az áramsűrűség-tartományról is, amelynek határain belül az adott hőmérsékletű és összetételű elektrolitból megfelelő bevonat választható le. A vizsgálat kivitelezésének fő lépései [1]: -

szükséges anyagok és eszközök kiválasztása, - a vizsgálat elvégzése körülményeinek beállítása, - mérések a Hull-féle elektrolizáló cellában, majd - értékelés és a következtetések levonása. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 269 PHARE HU-0008-02-01-0062 A Hull cellában elvégezhető vizsgálatokat gyakran szokták alkalmazni például a különféle nikkelező elektrolitok üzemállapotának ellenőrzésére. II.26241 Áram-szóróképesség vizsgálata A szóróképesség a rétegvastagság-eloszlással jellemezhető. Ha a rétegvastagság-eloszlást a katódfelületen centiméteres felbontásban vizsgáljuk, akkor makroszórásról, ha 100 µm-es felületrészekre kiterjedően, akkor pedig mikroszórásról beszélünk. (A fontosabb definíciók megtalálhatók a mellékletben a „Galvántechnikai fogalmak rövid meghatározásai” c. fejezetben is.) Makroszórás esetén elsősorban a munkadarab

alakosságából adódó bemélyedésekben, üregekben, furatokban lényeges a rétegvastagság eloszlása, mikroszórásnál pedig a katód mikromélyedéseinek – karcok - kiegyenlítése a fontos. A mikroszórás hatásaként tanulmányozható a munkadarab teljes felületén a kiegyenlítő hatás. A kiegyenlítő hatás a mikroprofil galvanizálás előtti és utáni érdességváltozását jelenti. A kiegyenlítő hatást a gyakorlatban a következőképpen vizsgálhatjuk: - ismert felületi érdességű alapra leválasztott bevonat vastagságát mérjük a csúcsokon és a bemélyedésekben. - a galvanizálás utáni felületi érdességet mikroszkópi csiszolaton vizsgáljuk. II.26242 Makroszórás vizsgálata A mérés elve: Az elektródok közé egyenlő feszültséget kapcsolva - a primer áramelosztásnak megfelelően - az átfolyó áram intenzitása, ill. a katódon leváló fém vastagsága fordítottan arányos. A makroszórás mérhető: - Haring- Blum –féle

cellában, - üvegcső-elektródos módszerrel, - huzalkatódos módszerrel vagy - Hull-cellában II.2625 Kémiai analitikai módszerek alkalmazása A galvánelektrolitok elemzésének célja az elektrolitok alapösszetevői mennyiségének megismerése. Gyakran szükséges mérni az oldatba bekerült fémszennyezés és esetenként néhány - mérhető- szerves adalék mennyiségét is. A feladat elvégzését a következő analitikai módszerek teszik lehetővé: Vizsgálatok előzetes elválasztás nélkül: ide tartoznak elsősorban a különféle titrimetriás módszerek Vizsgálatok elválasztással: elsősorban a gravimetriás módszerek, de a különféle desztillációs, ioncserés, kirázásos eljárások is e csoportba tartoznak. Műszeres módszerek: a műszeres módszerek egy része önálló analitikai módszerpolarográfia, fény emisszión-abszorpción alapuló eljárások, más részük a klasszikus módszerek könnyebb, pontosabb elvégzését lehetővé tevő

eljárás- amperometriás, potenciometriás titrálások. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 270 PHARE HU-0008-02-01-0062 A galván technológiákkal általában megadják az elektrolit analitikai és karbantartási előírásait is. A jelen összeállítás jellege nem teszi lehetővé, hogy az elemzések elvégzéséhez szükséges anyagokról, eszközökről, berendezésekről, és az alkalmazott módszerek elméletéről részletesen beszámoljon - azt számos kézikönyvben megtalálhatjuk [] -, itt csak az adott galván technológiákhoz használt vizsgálati módszereket foglaljuk össze. II.26251 Horgany elektrolitok elemzése Magyarországon a legelterjedtebb, legtöbb helyen alkalmazott technológia. Horganyozni cianidos, lúgos cianidmentes, savas ammóniás, vagy savas ammóniamentes elektrolitban lehet. Az alkalmazható vizsgálati módszerek: Cianidos elektrolitoknál: - cink meghatározása: komplexometriás titrálással -

szabad cianid meghatározása: argentometriás módszerrel - nátrium-karbonát meghatározása: lecsapás után alkalimetriásan Lúgos, cianidmentes elektrolitokban: - cink tartalom: komplexometriás módszer pH 4,2-nél - nátrium-hidroxid: alkalimetria Savas ammóniás elektrolitoknál: - cink tartalom: komplexometriás módszer pH 10-nél - klorid tartalom: argentometria Savas ammóniamentes elektrolit: - cink tartalom: komplexometriás módszer pH 10-nél - klorid tartalom: argentometriás módszer - bórsav tartalom: alkalimetria, mannittal- keverék indikátor Fémszennyező: a leggyakoribb a vas II.26252 Nikkel elektrolitok elemzése - nikkel tartalom: komplexometria pH 10-nél - klorid tartalom: argentometria - bórsav tartalom: alkalimetria, mannittal Fémszennyező: vas, réz, cink Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II.26253 Krómozó elektrolitok elemzése - króm(VI)-oxid tartalom: jodometriás

módszer - kénsav tartalom: gravimetriás módszer, centrifugálással - króm(III)-oxid tartalom: jodometriás módszer oxidálás után Fém szennyezők: vas II.26254 Ónozó elektrolitok elemzése Ónozásra manapság leggyakrabban kénsavas ónelektrolitokat használnak. - ón tartalom elemzése: jodometriás módszerrel - kénsav tartalom: alkalimetriás módszerrel Fém szennyezők: vas, réz, cink II.26255 Ezüstöző, ill aranyozó elektrolitok elemzése Ezüstözésnél: - ezüst tartalom: titrálás ammónium-rodaniddal - szabad kálium-cianid tartalom: argentometria - kálium-karbonát tartalom: acidimetriás titrálással elválasztás után. Fém szennyezők: vas, réz, cink, nikkel. Aranyozásnál: - arany tartalom: elektrogravimetria, - kénsav-salétromsav-hidrogén-peroxid redukcióval - szabad kálium-cianid tartalom: argentometria Fém szennyezők: vas, réz, nikkel, ezüst II.26256 Rezező, ill sárgarezező elektrolitok elemzése Rezezésnél: a legelterjedtebbek

a cianidos ill. a kénsavas réz elektrolitok - cianidos elektrolit: - réz tartalom: jodometriás módszer szabad cianid: argentometria kénsavas réz elektrolit: - réz tartalom: komplexometria kénsav tartalom: alkalimetriás módszer 271 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 272 PHARE HU-0008-02-01-0062 Sárgarezezésnél: - réz tartalom: jodometriás módszer cink tartalom: komplexometriás módszer szabad cianid tartalom: argentometria karbonát tartalom: alkalimetria, elválasztás után. II.263 Bevonatok vizsgálata A legfontosabb bevonat-tulajdonságok az alábbiak: ƒ Mechanikai tulajdonságok ƒ Bevonatok azonosítása, összetételének vizsgálata ƒ Porozitás ƒ Villamos tulajdonságok ƒ A felület tükrözésének vizsgálata ƒ A rétegvastagság mérése ƒ Korróziós és környezetállósági vizsgálatok II.2631 Bevonatok mechanikai tulajdonságai - tapadás; - minőségi vizsgálatok: ƒ mechanikai dörzsöléssel

ƒ gyors hűtéssel ƒ rács-vágással ƒ hajlítással ƒ mélyhúzással ƒ egyéb módszerek - mennyiségi vizsgálatok: ƒ az alapfém leszakítása a bevonatról Ollard módszerrel ƒ a bevonat leszakítása az alapfémről galvanoplasztika segítségével ƒ a bevonat leszakítása az alapfémről ragasztással - keménység: Vickers- és Knoop-keménység mérés - kopásállóság: - koptatás galván bevonattal - koptatás egy meghatározott koptató anyaggal - felületi érdesség: optikai elvet alkalmazó módszerek / fénymetszéses interferencia-mikroszkópos módszer/ - metszettapintós és grafikus profilrögzítő műszerek - duktilitás: húzó vizsgálat - hajlítás kör keresztmetszetű tüskére - hajlítás spirál alakú tüskére Az alapfelületről lefejtett fém fólia duktilitása húzó vizsgálattal, mikrométeres hajlítás vizsgálattal, vagy hidraulikus módszerrel lehet. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek

273 PHARE HU-0008-02-01-0062 - belső feszültség: - mérés kontraktométerrel - mérés fémmembrán alkalmazásával. Bevonatok azonosítása, összetételének vizsgálata: Gyakran szemrevételezéssel nem lehet megállapítani egy galván bevonat fajtáját, ill. minőségét. Az azonosítás a bevonat kémiai leoldása után minőségi kémiai analízissel elvégezhető. Két módon járhatunk el: vagy a bevonatot mártjuk az oldatba, vagy az oldatot cseppentjük a bevonat felületére. Mártás esetén vagy a mechanikusan lefejtett bevonatot helyezzük az oldatba, vagy az egész munkadarab bemártásával a bevonatot szelektíven leoldjuk. II.2632 Porozitás és egyéb fizikai bevonat-jellemzők vizsgálata Villamos tulajdonságok: - meghatározás gáz atmoszférában meghatározás elektrokémiai módszerrel elektrográfiás módszer zselatin bevonattal vezetés mérése ellenállás mérésével vezetés mérése örvényáramú módszerrel az átmeneti ellenállás

mérése mikrohullámú tulajdonságok mérése A fényvisszaverő képesség, ill. a felület tükrözésének vizsgálata: Egy megfelelően fényes fémbevonat fényreflexiós követelményei nem pontosan meghatározottak, de fontos elemek a következők: - a ráeső fény erős tükrözése - a szórt fényvisszaverődés hiányossága felületi hibák miatt - a reflektált fény színe A leginkább használatos vizsgálat a fényreflexió mérése fotoelemmel. Rétegvastagság mérése: A galvántechnikában a rétegvastagság a bevonatok alapkövetelményei közé tartozik, mert általában ez határozza meg a fémbevonat alkalmazhatóságát. A mérési módszer kiválasztása során a következőket célszerű figyelembe venni: - milyen a munkadarab alapanyaga, ill. a mérni kívánt bevonat/rendszer/tulajdonsága - milyen a munkadarab geometriája, ill. mekkora a mérendő felület - milyen a kívánt mérési pontosság és az alkalmazandó mérési módszer pontossága - a

rétegvastagság mérését üzemi vagy laboratóriumi ellenőrzéshez használják-e - károsítható-e a bevonat a rétegvastagság mérése által, vagy csak roncsolásmentes eljárás alkalmazható. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 274 PHARE HU-0008-02-01-0062 Roncsolásmentes módszerek: - tömeg különbség mérése - örvény áramú módszer - béta-sugár visszaszóródásos módszer - mágneses vonzóerőn alapuló módszer - mágneses-fluxus változáson alapuló módszer - elektromágneses módszer - termoelektromos módszer - elektromos vezetésen alapuló módszer - Röntgen-sugaras módszer Roncsolásos módszerek: - profilometriás módszer mérés mikroszkóppal mérőórás módszer mérés a bevonat leoldásával mérés az alapfém feloldásával cseppentéses módszer folyadék sugaras módszer Coulomb-metriás módszer. II.2633 Bevonatok kémiai ellenálló-képességének vizsgálata A bevonatok ún.

korróziós és környezetállósági jellemzői nagyon sok felhasználás esetén döntő jelentőségűek lehetnek. Magyarországon egy, kifejezetten a korrózióvédelem aktuális kérdéseivel foglalkozó szakfolyóiratból [7] is tájékozódni lehet a korróziós tudományban és vizsgáló technikákban megjelenő újdonságokról. A leginkább ismert korróziós és környezetállósági vizsgálatok között az alábbiakat lehet kiemelten megemlíteni: - korrodkot módszer - sósködállósági vizsgálatok: /A,B,C/ módszer - ciklusos nedves-melegállósági vizsgálatok. AJÁNLOTT IRODALOM 1. GALVÁNELEKTROLITOK ÉS –BEVONATOK VIZSGÁLATA, Losonci Iván, Bánhegyi Katalin, Pető Csaba, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986. 2. ANALITIKAI KÉMIAI PRAKTIKUM, Dr Pataki László – Dr Zapp Erika, Tankönyvkiadó, Budapest, 1974. 3. ANALITIKAI KÉZIKÖNYV, Módszertani alapok, Szerk: Dr Erdey László, Dr Mázor László, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974. 4. Analitikusok

kézikönyve, Főszerk: Pungor Ernő, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987 5. Elemző kémia, Bognár János, Tankönyvkiadó, 2kiadás, Budapest 1979 6. Műszaki kémiai anyagvizsgálati módszerek, Dr Vorsatz Brúnó, Tankönyvkiadó, Budapest, 1986. 7. Korróziós figyelő, (szakfolyóirat) Kiadja a Vekor Kft, Veszprém Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 275 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.27 NEMFÉMES SZERVETLEN RÉTEGEK, MINT A KÉMIAI FELÜLETKEZELÉS EGYÉB MÓDSZEREI Valamennyi nemfémes szervetlen réteg közös jellemzője, hogy a rétegek előállítása során nem idegen anyagot választanak le a felületre, mint pl. galvanizáláskor, hanem megfelelő technológiai körülmények között – gázfázisban, oldatban vagy olvadékban, kémiai vagy elektrokémiai eljárással -, magát az alapfém felületét kémiailag alakítják át. Tehát a rétegképzésben az alapfém is részt vesz (konverziós rétegek).

Előállításuk célja lehet: - korrózióállóság az atmoszferikus igénybevétellel vagy különleges agresszív közeggel szemben (pl. különböző anódos oxidrétegek); - tetszetősség, esztétikai megjelenés (a fémfelületen jól tapadó réteg színe és fénye díszíti a munkadarab felületét); - különleges műszaki felhasználási terület (pl. a képlékenyalakítást megkönnyítő, a munkadarab felületének siklási tulajdonságait javító rétegek). II.271 Foszfátozás Foszfátozáskor a fémek felületén – a foszfátozó oldat összetételétől függően – vas-, cink-, cink-kalcium- vagy mangántartalmú kristályokból és/vagy elegykristályokból álló foszfátrétegek alakulnak ki. Néhány esetben alkalmazhatnak még szerves oldószeres foszfátozást is, amelyben a vékony vas- és cink-foszfát-réteget még szerves polimer film is borítja. A munkadarabok alapanyaga rendszerint vas, szénacél vagy gyengén ötvözött acél, de lehet cink,

alumínium és ötvözetei is. Alkalmazásának lényegesebb területei: korrózió elleni védelem (zsírokkal, olajokkal kombinálva); közbenső réteg a szerves (festék- és műanyag) bevonatok tapadásának és korrózióállóságának növelésére; felületi súrlódás csökkentése hidegalakítási műveletekhez, csúszás javítása, kopás csökkentése egymáson csúszó gépalkatrészeknél; elektromos szigetelés stb. II.2711 A foszfátréteg kialakulása Vizes oldatban a foszfátréteg képződésének folyamata általánosan a következő. - a foszfátozó oldat pH-ján (pH < 4) a foszforsav az első lépésig disszociál; - az oldatba helyezett fém anódosan oldódik; - a keletkező elektronok hatására a foszforsavból származó hidrogénion az alapfém katódos helyein redukálódik; - az alapfém ionja reagál a foszforsav disszociációjából keletkező dihidrogén-foszfátionnal; - a fémfelületen a hidrogénion koncentrációja csökken, vagyis a pH

emelkedik, ami a disszociációs egyensúly eltolódását okozza, és a hidrolízis hatására a dihidrogénfoszfátból vízben nehezen oldható hidrogén-, ill. vízben oldhatatlan ortofoszfátok keletkeznek; - ha a fémfelületen kristálygóc képződésre alkalmas hely van, akkor a rétegképző hatású tercier foszfát a munkadarab felületére válik ki és összefüggő foszfátréteg alakul ki. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 276 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2712 A foszfátozást befolyásoló tényezők A foszfátréteg képződését, szerkezetét, tulajdonságait számos tényező befolyásolja, amelyek közül a legfontosabbak: - az alapfém minősége, felületi érdessége; - a felület-előkészítés módja; - az öblítési körülmények; - a foszfátozás műveleti feltételei (koncentráció, hőmérséklet, kezelési idő stb.) Foszfátréteget általában vas- és acél munkadarabokon állítanak elő. A

réteg tulajdonságaira elsősorban az alapfém kémiai összetétele, az ötvözők vannak hatással, pl.: a növekvő széntartalom a cink-foszfát kristályok méretének csökkenéséhez vezet Erősen ötvözött acélok és 5% feletti Cr-Ni-tartalmú acélok csak különleges körülmények között – speciális adalékokat tartalmazó oldatokban – foszfátozhatók. A tiszta cinket vagy tűzi eljárással horganyzott termékeket, valamint alumíniumból készült munkadarabokat is lehet foszfátozni. Az alapfelület érdessége – a mikroegyenetlenségek – elősegítik a foszfátkristály csírák kialakulását, amelynek eredményeként gyorsabban képződik a réteg. A zsírtalanító lúgos oldatok – ha ezt nem megfelelő öblítés és pácolás követi – leblokkolhatják a fémfelületet, és ezzel megnehezítik a kristálygócok képződését. A pácolásból visszamaradó páciszap durva szerkezetű kristályok kialakulását okozhatja. Az aktiváló

öblítésnél igen fontos tudni; az alkalmazott anyagok egy része vízben nehezen vagy egyáltalán nem oldódik, ezért az oldatot állandóan mozgásban kell tartani. E szilárd anyagnak az oldatból kiülepednie nem szabad! II.2713 Vasfoszfátozás Vas-foszfát rétegeket elsősorban vason és acélon állítanak elő. Az eljárás a nem rétegképző foszfátozáshoz tartozik. Az oldat fő alkotórésze nátrium-hidrogén-foszfát, vagy ammónium-dihidrogén-foszfát, amely mellett gyorsítók, pl. nátrium-nitrit vagy nátrium-klorát, ill nátrium-bromát van jelen Szerves oxidálószerek is alkalmazhatók. A vas-foszfát rétegnek a tömegétől függően két csoportja ismeretes: - 0,2-0,6 g/m2-es és - 0,6-1,2 g/m2-es. A vas-foszfát réteg nagyon finom kristályokból áll, (az egyes kristályok átmérője 0,1-0,5 µm), a rétegvastaság 1 µm alatti. A réteg kékeszöld, részben pedig vöröses szivárványszínben játszik, és fő alkotója a vivianit, Fe3(PO4)2.

8H2O Növekvő rétegtömeggel a felület mattabbá és szürkébbé válik. A vas-foszfát rétegeket lakkok és festékek felhordása előtt szívesen alkalmazzák. Ezt a technológiát az elektroforetikus, valamint az elektrosztatikus festési eljárásokhoz használják, mivel a rétegek elektromos ellenállása kicsi. II.2714 Cinkfoszfátozás A cinkfoszfátozó eljárás során olyan vizes oldatokat használnak, amelyek általában 5-15 g/l mennyiségben cink-dihidrogén-foszfátot tartalmaznak és főként acél, cink, valamint alumínium alapfémek felületkezelésére alkalmasak. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 277 PHARE HU-0008-02-01-0062 A foszfátozó oldat a cinken kívül még más kationt pl. kalciumot, rezet, nikkelt, mangánt is tartalmazhat. Gyorsítóként a nitrát – nitrites rendszert, egyes esetekben klorátokat használnak Adalékoknak számítanak a különböző szemcsefinomítók, valamint az

alumíniumfoszfátozáshoz mindig szükséges fluoridok és a bórsav. A foszfátrétegek képződésére vonatkozó általános megállapítások a cinkfoszfátozásra is érvényesek. Egyenletes, finomkristályos cinkfoszfát rétegek kialakulásához szükséges a titánfoszfát tartalmú aktiválóanyaggal történő előöblítés. A cink-foszfát rétegek összetétele számos tényezőtől függ. Általában megfelel a Zn3(PO4)2.2H2O (hopeit), ill Zn2Fe(PO4)24H2O (foszfollit) képletekkel leírható vegyületeknek. A cink-foszfát rétegek a foszfátozó oldat összetételétől, az előállítás technológiai paramétereitől, az alapfém összetételétől, feldolgozási módjától függően 0,5-40 µm vastagságúak lehetnek, amely 8,0-80 g/m2 közötti rétegtömegeknek felel meg. A cink-foszfát kristályokkal borított fémfelület kb. 5-6-szorosa a sima fémfelületnek A cink-foszfát rétegek matt szürkés-sötétszürkés színűek, sűrűségük 0,9-2,5 g/cm3, jó

szigetelő tulajdonságúak. A korrózióállóság növelése érdekében szükséges lehet a cink-foszfát réteg utókezelése, amelyet legtöbbször króm(VI)-tartalmú oldatokban végeznek el. Ma már egyre elterjedtebbek a munkavédelmi-, környezetvédelmi szempontból kedvezőbb króm(VI)-mentes oldatok. A foszfátrétegeket főleg festés előtt alkalmazzák. Egyes esetekben a foszfátozott alkatrészeket ponthegeszteni kell. Ez akkor végezhető el, ha a rétegtömeg nem haladja meg az 5 g/m2 értéket. Átmeneti korrózióvédelem céljára, megfelelő olajokkal, zsírokkal, viaszokkal utókezelve, 510 g/m2 töménységű cink-foszfát rétegeket használnak, akárcsak a feszültségmentes hidegalakítás megkönnyítésére, így a rétegek nagy adszorpcióképességük következtében, az alapfém felületénél jóval több kenőanyagot képesek ez által felvenni. A foszfátréteg megnöveli a szerszámok élettartamát, csökkenti a selejt mértékét, javítja a

gyártmány felületi minőségét, csökkenti a súrlódást, és ez által a felhasznált elektromos energiát, továbbá lehetővé teszi a falvastagság jelentős csökkentését és a húzás sebességének növelését. A rétegtömeget a mindenkori felhasználási célnak megfelelően kell megválasztani, de általában 1-10 g/m2. II.2715 Mangánfoszfátozás Egymáson csúszó alkatrészek felületkezelésére a mangánfoszfátozás a korszerű műszaki színvonal egyik jellemzője. A mangán-foszfát rétegek alkalmazásának legfontosabb előnyei: - jobb bejáratási tulajdonságok; - jobb nyomásterhelhetőség; - kisebb kopás a bejáratás után. A mangán-foszfát rétegek javasolt rétegtömegei – a csúszási tulajdonságok javítására – munkadarab szoros illesztésekor, pl. hűtőgépkompresszorok dugattyúinál 1-3 g/m2, laza illesztések esetén, pl. fogaskerekek, tányérkerekek; hajtóművekben, ill differenciálművekben pedig 5-20 g/m2. A

mangánfoszfátozó oldatok 5-10 g/l mangán(II)-t és 10-20 g/l szabad foszforsavat tartalmaznak. Ezen kívül gyorsítóként nitrátokat vagy akár hidrogén-peroxidot, adalékként pedig még fém-nitrátot, pl. nikkel(II)-nitrátot használnak Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 278 PHARE HU-0008-02-01-0062 A kristálycsírák képződése a fémfelület katódos helyein indul meg. A jellegzetes, egyenletesen tömör kristályos mangán-foszfát réteg főleg a (Mn, Fe)5H2(PO4)4.4H2O összetételű huréaulit nevű vegyületből áll. A mangán-foszfát réteg színe a sötétszürkétől az antracit feketéig változhat, amelyet a réteg vastagságán, szemcsefinomságán kívül az alapfém minősége is befolyásol. A foszfátrétegek kialakulása nagymértékben függ a fémfelület előkezelésétől (zsírtalanítása, pácolása, aktiváló öblítése). II.2716 Foszfátozó berendezések A foszfátozás berendezéseit az

oldatnak ellenálló anyagból kell készíteni. A berendezések oldattal érintkező részein nem lehet olyan szerelvény, amely rézből, ólomból vagy alumíniumból készült. A kád alja célszerűen lejtős kiképzésű legyen, egyik oldalán csatornaszerűen mélyítve, hogy alkalmas legyen a képződő foszfátiszap összegyűjtésére. A foszfátozás során keletkező iszapot előnyös folyamatosan eltávolítani, pl. lemezes ülepítő telepítésével. A foszfátozás mártó- vagy szóró-eljárással végezhető. A szóráshoz speciális fúvókákat használnak, amelyeknek szórási iránya a tárgy alakjának megfelelően állítható. A foszfátozó oldatot nem szabad a kádba benyúló elektromos fűtésű patronokkal fűteni. A foszfátozás során keletkező iszapot szalagszűrőn vagy lemezes ülepítőn távolítják el. A korszerű mártó-berendezés foszfátozó zónájának főbb elemei: - kád; - fűtőrendszer; - foszfátozó oldat egyes alkotóit

utánadagoló rendszer; - foszfátszűrő egység; - elszívóegység. A bemerítő vagy függesztő szerszámok acélból készüljenek. Perforált forgódobok alkalmazásakor azok anyaga álljon ellen a foszfátozó oldatnak s a dobok fordulatszáma legfeljebb 10-15 legyen percenként. A foszfátozó oldat teljesen szabadon érje a munkadarab felületét. Alakos tárgyak elhelyezésekor ügyelni kell arra, hogy az üregekben ne maradhasson levegő és a művelet során keletkező gáz ne képezzen légzsákot. II.2717 Foszfátozó oldat ellenőrzése, általános hibák, javítások A foszfátozó oldat koncentrációját, azaz savasságát (pontszámát) rendszeresen - célszerűen a terhelés függvényében, a gyártó cég előírásának megfelelően - ellenőrizni kell. A mintavétel előtt a foszfátozó oldat térfogatát mindig fel kell jegyezni. A mintavételnél törekedni kell arra, hogy az, az egész foszfátozó oldatot jellemezze. A foszfátozó oldatot általában

két számmal, az ún. pontszámokkal szokták jellemezni: Összes savasság (össz. pontszám): 10 ml foszfátozó oldatmintára fogyott 0,1 M nátrium-hidroxid mérőoldat ml-száma, ha indikátorként fenolftaleint használnak. Szabad savasság (szabad pontszám): 10 ml foszfátozó oldatmintára fogyott 0,1 M nátrium-hidroxid mérőoldat ml-száma, ha indikátorként metilnarancsot használnak. E mellett a gyártó előírása szerint a gyorsító pontszámát is meg kell határozni. 279 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Gyakorlati tanácsok: - a foszfátozás során elpárolgott vizet célszerűen a foszfátozás utáni első (takarék-) öblítőből kell pótolni; - ha a foszfátozó oldat esetleg töményebb az előírt max. értéknél, úgy megfelelő hígítással kell az előírt pontszámot beállítani; - a foszfátozó oldatot tisztán kell tartani. A felszínén összegyűlő szennyeződést

üzemközben, folyamatosan el kell távolítani; - ha nincs folyamatos iszapeltávolítás, úgy a leülepedett iszapot legalább hetenként egyszer le kell ereszteni és a foszfátozó kádat a hasznos térfogatra ki kell egészíteni, ill. analízis után fel kell javítani; - a foszfátréteg kialakulását az oldatba beoldódó - vagy az előkészítő, pl. pácoló oldatból áthordott szennyeződések -, mint pl. az alumínium, króm stb zavarhatják, egyes esetekben meg is akadályozhatják; - az oldat réz-, valamint nikkelszennyezése viszont a foszfátréteg korrózióállóságát csökkentheti. A foszfátozó oldat megengedett max szennyeződése általában: 0,3 g/l lehet; - amennyiben a foszfátozó oldat a rendszeres karbantartás ellenére sem működne megfelelően, ki kell cserélni. Az új foszfátozó oldatot természetesen csak a megfelelően kitisztított kádban szabad elkészíteni. II.271 táblázat Néhány foszfátozás során előforduló hiba megjelenése,

feltételezett oka és elhárítása. megjelenése A foszfátozási hiba oka elhárítása A felület hiányos, a foszfátréteg nem egyenletes Rossz a felületelőkészítés A zsírtalanító vagy pácoló oldat javítása, az öblítővíz tisztaságának ellenőrzése Durva-kristályos, vastag réteg Savas pácolás utóhatása Aktiváló (pl. titán-tartalmú adalékot tartalmazó) öblítés beállítása Gyengén lúgos tisztítás szükséges Erősen lúgos a zsírtalanítószer Rozsdás foltok Nagy szabad savasság Helyi túlmelegedés A foszfátozó oldat túlterhelt A foszfátrétegen iszaplerakódás észlelhető Elégtelen, rossz az öblítés Semlegesítő anyag adagolása szükséges Megfelelő fűtés szükséges Az előírt oldat/felület arányt be kell tartani Gondosabb, megfelelő öblítés szükséges A foszfátozó oldatban Kicsi a szabad savasság nagyobb az iszapképződés a szokásosnál A foszfátozó oldat pH-ját foszforsav adagolással be

kell állítani (pH=2,93,0) A foszfátozott festékréteg Rossz öblítés és/vagy felhólyagosodik szárítás A foszfátréteg festés előtt szennyeződött Helyes műveletvégzés szükséges Helyes kezelés (tárolás) szükséges. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 280 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2718 Foszfátrétegek vizsgálata A foszfátrétegek tulajdonságainak vizsgálatát szerződésben kell rögzíteni. Néhány ilyen vizsgálati elvet ismertetünk. A foszfátrétegek egyik jellemzője kristályosságuk, amelyet 100-200-szoros nagyítással vizsgálnak. A foszfátrétegek tapadó képességének ellenőrzéséhez fehér szűrőpapíros átdörzsölést szoktak alkalmazni. A foszfátrétegek vastagsága helyett, annak felületegységre jutó tömegét állapítják meg. A rétegtömörség vizsgálatának lényege: a foszfátozott felületet réz-szulfát-oldattal érintkezésbe hozva, az átmenőpórusoknál a vashoz

képest pozitívabb réz kiválik az oldatból. II.2719 Környezetvédelmi előírások Az elszívott levegő savas folyadékcseppeket ragadhat magával, melyet le kell választani és az elszívott levegő tisztításáról gondoskodni kell. A foszfátozás művelete során keletkező öblítővíz, valamint az elhasználódott foszfátozó oldat savas kémhatású. E mellett cinket is tartalmaz, ezért a szennyvízkezelést ennek figyelembevételével kell megoldani. Króm-tartalmú utókezelés esetén a hatértékű króm redukálásáról és a nehézfémek leválasztásáról gondoskodni kell. A keletkező veszélyes hulladéknak minősülő foszfátiszap kezelését ill. elhelyezését - az előírásoknak megfelelően kell biztosítani. II.27110 Munkavédelmi előírások A foszfátozó oldat és a készítéshez, javításhoz használt koncentrátum erősen savas oldat. A velük való munkavégzés során az egyéni védőfelszerelések (saválló ruha, kesztyű, csizma,

védőszemüveg) használata kötelező. Elszívás nélkül a foszfátozást végezni nem szabad. II.272 Kromátozás A korrózióvédelem egyik gyakran alkalmazott módszere a kromátozás. A kromátozás nemcsak tiszta fémek (vasfémek, cink, alumínium, kadmium, réz stb.), hanem fémötvözetek és galván- vagy tűzi eljárással készült fémbevonatok kezelésére is alkalmazható. A kromátozást főleg savas kémhatású vizes oldatban, legtöbbször kémiai, igen ritkán elektrokémiai úton végzik. A kémiai eljárás bemártással, szórással vagy esetleg ecseteléssel hajtható végre. A kromátozás során, az oldat króm(VI)-vegyületeinek hatására a fémfelületen kémiai konverziós folyamatok mennek végbe. A kromátréteg lényegében króm(VI)- és króm(III)-vegyületekből álló váz, amelybe az oldat összetételétől függően az alapfém oxidjai, az oldat anionjainak az alapfémmel képzett sói épülnek be. A kromátrétegben különböző

mennyiségű kémiailag kötött vizet tartalmazó vegyületek alakulnak ki, amelyek nem állandóak, vizet vehetnek fel, vizet veszíthetnek, de egymásba is átalakulhatnak. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 281 PHARE HU-0008-02-01-0062 A frissen kialakított kromátréteg amorf szerkezetű, nedvesen gél állapotú és jó adszorpciós tulajdonságú, Kezdetben könnyen sérül, de száradása folyamán keménysége – a felesleges nedvesség elpárolgása következtében – növekedik, a réteg tovább szilárdul. Ha a réteget 65ºC-nál nagyobb hőmérsékleten szárítják, akkor az a további vízvesztés következtében megrepedezik, tulajdonságai romlanak. A kromátréteg összetétele az alapfém anyagától és felületi tulajdonságaitól, a kromátozó oldat összetételétől, pH-jától, hőmérsékletétől, a kezelés időtartamától, ill. elektrokémiai kromátozásnál még az alkalmazott áramsűrűségtől is

függ. Tulajdonságait ezeken kívül még az előkészítés és az utóműveletek is módosítják. A kromátrétegeket általában színük szerint különböztetik meg: transzparens, kékes, sárga, olívzöld, fekete. Egyes kromátrétegek szerves színezékekkel utólag színezhetők, valamint utókezelhetők. II.2721 Cink kromátozása A kromátozást leggyakrabban galvanizált cinkbevonatok utókezelésére használják. A műveleti hőmérséklet 20ºC körüli, a kezelési idő 10 másodperctől 2 vagy több percig is tarthat. Cink kromátozásakor a különböző technológiai jellemzők változtatásának a réteg színére gyakorolt hatása jelentős, például az oldat króm-tartalmának, és/vagy a kezelési időnek növelése a sárgás irizáló szín irányában változtatja meg a réteg színét. A szín változásával a kromátréteg tömege, valamint a rétegben lévő összes króm mennyisége is változik, addig, amíg a kékes szín viszonylag csekély

(0,05-0,5 g/m²) rétegtömegű, addig a zöldes szín rétegtömege a 2 g/m²-t is elérheti. Nagyon fontos a kromátozó oldat pH-értékének pontos betartása, hiszen az nemcsak a réteg tömegére, hanem a beoldódott cink mennyiségére is hatással van. A kezelési idő növelésével mind a beoldódott cink mennyisége, mind a kromátréteg tömege növekszik. Az oldat összetétele, az azt alkotó ionok és egymáshoz viszonyított arányuk hat a cink kromátrétegének felépítésére, befolyásolja annak összetételét és tulajdonságait. Azonos pH és kezelési idő alatt vastagabb, nagyobb egységtömegű kromátréteg képződik. Az üzemi ellenőrzések során fokozottan kell ügyelni a kromátozó oldat króm(VI)- és króm(III)- tartalmára, ezek arányára, az oldat pH-jára, hőmérsékletére, az előírt kezelési időre. A szennyeződések közül elsősorban a cink mennyisége a kritikus. Ahhoz viszont, hogy megfelelő minőségű kromátréteg képződjön,

kb. 20 mg/l oldott cinket kell az oldatnak tartalmaznia. Frissen készített kromátozó oldatot ezért használat előtt „be kell járatni”, vagy kimerült oldat kis mennyiségét kell adagolni. A kromátozó oldatok készítéséhez mindig csak iontalanított vizet szabad használni és a vegyszerek tisztaságára is ügyelni kell. A galvanizálás különböző típusú elektrolitokból lehetséges. A kialakult mikroszerkezet, a beépült fényesítő adalék is befolyásolhatja a kromátréteg tapadását a cinkfelületen. Pl erősen savas oldatokból leválasztott cinkbevonatokon a kromátréteg tapadása nem mindig megfelelő, esetleg aktiválni kell a galvanizált felületet. A lúgos galvánelektrolitok használatát követően, az öblítés után minden esetben híg, kb. 0,5%-os salétromsavas, ún dekapírozás szükséges Régebben galvanizált felületeket kromátozás előtt mindig aktiválni kell. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási

módszerek 282 PHARE HU-0008-02-01-0062 A tűzi úton előállított cinkbevonatok kromátozását mindig alapos felület-előkészítés, általában lúgos zsírtalanítás és savas oxidmentesítés, ill. dekapírozás előzi meg A kromátozás egy vagy két lépésben mehet végbe. A kromátozás után hideg vízzel, majd esetleg meleg iontalanított vízzel öblítenek, amely utóbbi hőmérséklete nem haladhatja meg a 60ºC-ot. A kromátozó oldatokat pH-juk alapján is lehet csoportosítani, így megkülönböztetnek olyanokat, amelyeknek pH-ja 0,0-1,5 között van. Ide tartoznak a kémiai polirozás oldatai is Ezekben fénylő, világos kromátrétegek állíthatók elő, fényük gyakran a galvanikus krómbevonatra emlékeztet. A második csoportba sorolhatók az 1,0 és 3,5 közötti pH-n működő kromátozó oldatok, amelyeket a legnagyobb mennyiségben használnak, és rendszerint sárgás színű a bennük előállított kromátréteg. Egyes esetekben szükség lehet a

sárga színű kromátréteg kifehérítésére, amely 5-10%-os nátrium-hidroxid oldatban, bemerítéssel pár másodpercig tart. A harmadik csoporthoz tartoznak a pH = 2,5-6,0 közöttiek. Ide főleg az elektrokémiai kromátozó oldatok sorolhatók. A kromátréteg korrózióállósága a szín sötétedésével javul, bár a fekete szín nem teljesen sorolható ide. A szín sötétedésével a kromátozott munkadarabok forraszthatósága és ponthegeszthetősége csökken. Hagyományos forrasztás csak agresszív folyasztószerrel lehetséges. Cinköntvények és tűzi horganybevonatok kromátozására az eddigi megállapítások mind érvényesek. A felületet azonban elő kell készíteni a kromátozáshoz A lúgos tisztítást alapos vizes öblítés és 1-2%-os kénsav-, esetleg foszforsav-oldatokban való dekapírozás követ. Célja, az alkáliák maradványainak eltávolításán kívül, a felület aktiválása. Ismételt vizes öblítés után következhet a kromátozás.

II.2722 Alumínium kromátozása Az alumínium és ötvözeteinek kromátozása tulajdonképpen egy olyan felületkezelés, amely sorolható a savas kémiai oxidáláshoz, de egyes oldatösszetételeknél a foszfátozáshoz is. A kromátozó oldat összetételében a leglényegesebb különbséget a fluoridos adalékolás jelenti. A fluorid a kromátozási folyamatban az alumínium felületén lévő, nagy kémiai ellenállású természetes oxidréteget megbontja és feloldja. Az így aktívvá vált fém felületén a kromátréteg képződése akadálytalanul végbemegy. A felhasználási területtől függően általában színtelen (transzparens), sárgás és zöldes színű kromátréteget alkalmaznak. Rétegtömegük színtelen esetén kb. 1,1 mg/dm², irizáló-sárgás színűeknél:1,1-3,8 mg/dm², sárgásbarnánál pedig 3,2-11 mg/dm². Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 283 PHARE HU-0008-02-01-0062 A transzparens igen

vékony, 0,5 µm, díszítő, kevésbé védő réteg. Nem hat zavaróan az alumínium fémes fényére és kicsi a villamos ellenállása. A sárgás irizáló kromátréteget szívesen alkalmazzák festékbevonatok tapadásának javítására. A sárgás-barna kromátréteg előnyösen alkalmazható olyan ötvözeteknél, melyeket összetételük vagy a munkadarab terjedelme miatt nem, vagy csak nehézkesen lehet anódosan oxidálni. A kromátozás, valamint magának a kromátréteg jelenlétének tulajdonított egészségkárosodási veszély miatt az utóbbi időben ez az eljárás egyre inkább visszaszorul, helyét a kromátmentes konverziós réteget kialakító új eljárások foglalják el. Az ilyenek, vagy valamilyen cirkonátot, titanátot tartalmazó oldatokban alakítanak ki konverziós réteget, de vannak fémmentes eljárások is, illetve a környezetkárosító hatás csökkentésére elterjedtek az ún. nem öblítéses technológiák, amelyeknél a rétegbe ugyan

beépítjük a korrózióvédelem szempontjából szerepet játszó króm-vegyületeket, de réteg kialakítása után nincs öblítés, így nem képződnek külön kezelést igénylő és veszélyes hulladékot jelentő szennyvizek. II.2723 Egyéb fémek kromátozása A magnézium és ötvözeteinél a leggyakrabban alkalmazott eljárások egyike a kromátozás, ekkor a munkadarabok felületén oxidokból és kromátokból álló konverziós réteg alakul ki. Felhasználási területe a korrózióvédelem, a díszítés, valamint a szerves bevonatok tapadásának javítása. A felület előkészítése itt is rendkívül fontos, fokozott gondosságot igényel. Pácolásra rendszerint fluoridokat tartalmazó oldatokat használnak Réz és rézötvözetek kromátozása nemcsak a korrózióvédelmet segíti elő, hanem egyben a felület fényesebbé is válik. Előzetes oxidmentesítés, pácolás itt is szükséges Az ón kromátozása azért terjedt el, mert a felület fényes

színe kromátozva megmarad és forraszthatósága sem romlik. Elsősorban a galvanikus ónbevonatot kromátozzák Az ezüstöt és ezüstbevonatokat kromátozással védik a tárolás közben bekövetkező színváltozástól, pl. szulfidálódástól Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 284 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2724 A kromátozáskor előforduló főbb hibák és azokat kiváltó okok A hiba megjelenése A kromátréteg színeződése egyenetlen, a fém nehezen vagy nem is kromátozható. A kromátréteg homályos. A kromátozandó felület nagymértékben oldódik az oldatban. Rossz a kromátréteg tapadása, laza, pórusos. Valószínű oka Az oldat szennyezett. Az alapfelület oxidos. A kromátozást megelőző galvánelektrolit olyan szerves adalékot tartalmaz, amelyet a kromátozó oldat rosszul nedvesít. A hőmérséklet nem megfelelő. Túl meleg az öblítővíz. Az oldatban szilárd, lebegő szennyeződések

vannak. Nagy az oldat savtartalma. Víztaszító a kromátozandó felület. Nem megfelelő a tisztító és az aktiváló pácolás. A kromátozó oldat pH-ja eltér az előírttól. A kromátozást megelőző öblítés nem kielégítő. A kromátozó oldat szervessav-tartalma az előírtnál kisebb. Hosszú a kezelési idő. Túl nagy a szárítási hőmérséklet. A kromátréteg erősen pórusos, repedezett. Nem megfelelő a kromátozóoldat összetétel. Rövid a kezelési idő. Túl nagy a szárítási hőmérséklet. A kromátréteg korrózióállósága nem megfelelő. Nem megfelelő az oldat pH-ja Nem megfelelő az öblítés. A kromátréteg vékony, lassan képződik. Rövid a kromátozási idő. Alacsony a hőmérséklet. Nem megfelelő az oldatösszetétel. Nem megfelelő az oldat pH-ja. Irizáló kromátozásnál sárgászöld szín az Az oldatban nem megfelelő a króm(VI)-oxid uralkodó. sav aránya. Irizáló kromátozásnál erősen pirosas színű a A kromátozott

felületet túl nagy hőmérsékleten réteg. szárították. II.2724 A kromátréteg vizsgálata A kromátozott felületet az üzemi gyakorlatban az alábbi szerint vizsgálják: A kromátréteg tapadását fehér selyempapírral vagy nem morzsolódó puha radírgumival ellenőrzik. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 285 PHARE HU-0008-02-01-0062 A kromátréteg tömege – felületegységre vonatkoztatva -, a kromátozott és leoldott rétegű mintadarab tömegének különbségéből, a felületnagyság figyelembevételével számítható ki. A kromátréteg porozitását az alapfém és a vizsgáló oldat kémiai reakciójának eredményeként létrejött elszíneződés mértékével lehet vizsgálni. A kromátréteg összetételének mennyiségi és minőségi vizsgálatára a szokásos analitikai módszereket alkalmazhatják. Nagyon fontos a kromátréteg korrózióállóságának vizsgálata, amely végbemehet utókezelés

nélkül, de pl. lakkozással utókezelt mintadarabok felhasználásával; gyorsított eljárással különféle klímakamrában. II.273 Egyéb szervetlen rétegek II.2731 Kémiai oxidálás A természetben előforduló fémek felületén – a környezet vegyi és hőhatásaira – főleg oxidokból, hidroxidokból álló vegyületréteg képződik. Ez a kémiailag – termodinamikailag – stabilisabb állapotú réteg azonban egyáltalán nem, vagy csak részben védőhatású, aminek oka, pl. a laza szerkezet, rossz tapadása az alapfémre stb Kémiai stabilitásuk miatt, lényegesen kedvezőbbek a mesterségesen előállított rétegek, ezért védőhatásuk is jobban érvényesül. Az ipari fémeken létesített kémiai oxidrétegek vastagsága kicsi – általában 1 µm alatti, legfeljebb 3-5 µm -, így az oxidképzéssel járó méretváltozás az alkatrészek szerelhetősége, cserélhetősége és a működési feltételek által megkövetelt mérettűrés

szempontjából gyakorlatilag elhanyagolható. A vékony és többnyire pórusos szerkezetük miatt mérsékelt korrózióállóságú kémiai oxidrétegeket vízgőzben tömítik ill. olajozással vagy festéssel utókezelik. II.27311 Vas és ötvözeteinek kémiai oxidálása A vas és ötvözeteinek felületén kémiai eljárással igen tömör, főtömegében magnetitréteg képződik, amely jól tapad az alapfémhez, viszonylag kemény és kopásálló. Rétegtömege – az alkalmazott eljárástól függően – 1-7 g/m², vastagsága 0,1-2 µm. Színe az alapanyag minőségétől, a felületi megmunkálástól, simaságtól és az alkalmazott eljárástól függően kékes-barnás-feketés árnyalatú, ezért ezeket a kémiai oxidálóeljárásokat inkább a fémszínezéshez sorolják. A vas és ötvözeteinek kémiai oxidálását az üzemi gyakorlatban leggyakrabban nátriumnitrátot és/vagy nátrium-nitritet tartalmazó tömény lúgoldatban végzik. Korszerű

fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 286 PHARE HU-0008-02-01-0062 Az eljárás nem alkalmas erősen ötvözött acélok, pl. 5 % feletti króm-nikkel-tartalmú szerszámacélok, lágy- és keményforrasztott munkadarabok, más fémmel összeszerelt vagy bevont alkatrészek kezelésére. Az oxidáláshoz elsősorban az ötvözetlen vagy gyengén ötvözött szerszámacélokat használják. A széntartalom növelésével a feketítés hőmérséklete és időtartama csökken. Edzett acélok, temper- és szürkeöntvények ugyancsak oxidálhatók lúgos oldatban, ha megfelelő felületelőkészítést kaptak. A gyakorlatban számos oldatösszetétel terjedt el, amely oxidációt gyorsító adalékokat, pl. kromátokat, klorátokat, valamint egyéb adalékokat pl. karbamidot, foszfátokat stb tartalmaznak. Az oldatot használat előtt üzemi hőmérsékleten vasforgáccsal 5-8 órán át be kell járatni. A korrózióállóság növelésére a kémiai

oxidréteg tulajdonságainak, pl. kopásállóságának javítására a feketítést nemcsak egy, hanem több lépésben is elvégezhetik. Az egyes lépések között hideg vizes öblítés szükséges. A feketítésre kerülő munkadarabok felületének gyakorlatilag fémtisztának kell lennie. A nagyobb méretű munkadarabokat feketítés előtt célszerű előmelegíteni. A művelet után alapos hideg, majd melegvizes öblítés, szárítás, végül a felhasználásnak megfelelő utókezelés, pl. olajozás következik A kétlépéses eljárással már az erősen ötvözött rozsdamentes acélok is feketíthetők. Először 150-170°C-on több órán át tömény nátrium-hidroxid oldatban a felületről kioldják a krómot. A második lépésben 300 g/l nátrium-hidroxidot és 50 g/l nátrium-nitrátot tartalmazó oldatban 110°C-on 20-30 perc alatt már fekete magnetitréteg képződik a felületen. A lúgos oxidálást olyan fűthető és hőszigetelt acélkádban kell végezni,

amelyen peremelszívás, valamint fedél is van. Az esetleges habzás miatt a kádat csak félig szabad feltölteni az oldattal. II.27312 Alumínium és ötvözeteinek kémiai oxidálása Az alumínium és ötvözetein oxidrétegeket kémiai eljárással, forró vízben vagy vízgőzben, valamint oxidáló hatású szervetlen vegyületek vizes oldatában állítanak elő. Az ún. BŐHMITEZÉS-kor a munkadarabokat forrásponton lévő ionmentesített vízbe vagy vízgőzbe helyezik. A fémtiszta alumínium felületén – a hőmérséklettől és a kezelési időtől függően – 0,5-1,5 µm vastagságú tömör, finom szerkezetű, pórusszegény böhmitréteg képződik. Az MBV-eljárással (módosított Bauer-Vogel) előállított oxidréteg színe a beépült króm(III)oxid mennyisége szerint szürke vagy sötétszürke. A réteg színét az alapfém minősége itt is befolyásolja. A savas oldatokban végzett oxidáló-eljárások közül a legismertebb az amerikai ALODINE –

és az angol ALOCHROME-eljárás. Mindkettő az ún kromát-foszfát-eljáráshoz sorolható, amely azt jelenti, hogy a réteg létrehozásában az oldat alkotói közül jelentős mértékben a króm(VI)-oxid és a foszforsav vesz részt. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 287 PHARE HU-0008-02-01-0062 A képződött réteg szempontjából igen fontos a fluorid-ion és a króm(VI)-oxid aránya, amely 0,18-0,36 között a legmegfelelőbb. A képződött réteg vastagsága 2,5-5 µm, ami kb. 5-10 g/dm² rétegtömegnek felel meg Az oxidréteg színe zöldes. A kedvező feltételek mellett képződött oxidrétegek jól tapadnak az alapfémre. Utólagos művelettel nem színezhetők, mivel porozitásuk csekély. Az Alodine és Alochrome oxidrétegek legfontosabb alkalmazási területe a szerves bevonatok tapadásának elősegítése. A megfelelő minőségű oxidréteg kialakításához a munkadarabok kifogástalan zsírtalanítása,

oxidmentesítése, valamint alapos vizes öblítése szükséges. Számos eljárás ismert ezeken kívül is, gyakorlati jelentőségük azonban egyre csekélyebb. II.27313 Fémszínezés A fémszínező eljárásokkal a fémek és fémbevonatok színét lehet módosítani vagy megváltoztatni. Célja legtöbb esetben a díszítő kikészítés Az eljárások között kémiai és elektrokémiai módszerek ismeretesek, de az utóbbiaknak kevés gyakorlati alkalmazásuk van. Fontos az alapfém kifogástalan előkészítése. Azonos szint csak az azonos állapotú alapanyagokon lehet előállítani, azonos összetétel esetén is más a réteg színe öntvénynél és fémbevonatnál. A fémszínezést általában mártóeljárással végzik, amely műveletet alapos folyó vizes, iontalanított meleg vizes öblítés, végül szárítás követ. A díszítő hatás növelésére rongykorongos fényesítést is alkalmazhatnak. A szín védése céljából a munkadarabokat színtelen

lakkréteggel vonják be. Vas és ötvözeteinek színezése A legrégebbi eljárás a futtatási szín kialakítása vasfelületen. Szénacéloknál ez a következő hőmérsékleten következik be: világossárga 225oC; sárga 235oC; sárgásbarna 245oC; barnától vörösesbarnáig 258oC; bíborvörös 270oC; barnásvörös 280oC; kék 295oC; sötétkék 315oC. Réz és ötvözeteinek színezése A leggyakrabban alkalmazott fém és fémbevonat, amelyet színezni szoktak. 5-10 g/l-es kénmáj-oldat (kálium-poliszulfidok) szobahőmérsékleten vagy 60-70oC-on néhány perc alatt színez. A szín először vörösesbarna, aztán barna és 4-5 perc után kékesfekete Szobahőmérsékleten érhető el a barnás-fekete szín, ha 1 liter vízben 10 g kénmájat és 10 g ammónium-kloridot oldanak fel és a munkadarabokat belemártják. A hőmérséklet növelésével a színezés folyamata gyorsítható. Mélyfekete színű lesz a rézfelület, ha 100oC-ra melegített 50 g/l-es

nátrium-hidroxid oldathoz 10g porított dikálium-peroxo-diszulfátot adnak, és kb. 5 perc időtartamra a színezni kívánt munkadarabokat belemártják. A sárgaréz színezésére a leggyakrabban használt oldatösszetétel: 1 l 25%-os ammóniumhidroxid oldat, amelyben 200 g triréz-dikarbonát-dihidroxid (bázisos réz-karbonát) van. Az oldat hőmérséklete 30-40oC, a fémfelületen fekete vagy kékesfekete szín képződik. Az egyenletes szín eléréshez bizonyos cinkmennyiség oldatba jutása előnyös. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 288 PHARE HU-0008-02-01-0062 Alumínium és ötvözeteinek színezése Az anódos oxidréteg színezhetősége, valamint a színes oxidréteg előállításának lehetősége csökkentette az alumínium hagyományos régi színezését. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 289 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.274 A nemfémes szervetlen bevonatok/rétegek

hatályban lévő szabványai Hivatkozási szám Szabványcím MSZ 18097-1:1984 Fémek, ötvözetek, fémes és nemfémes szervetlen bevonatok vizsgálata. Korrózióállóság semleges sósködben (NSS-módszer) MSZ 18097-2:1984 Fémek, ötvözetek, fémes és nemfémes szervetlen bevonatok vizsgálata. Korrózióállóság savas sósködben (ASS-módszer) MSZ 18097-3:1984 Fémek, ötvözetek, fémes és nemfémes szervetlen bevonatok vizsgálata. Korrózióállóság réz-kloridos savas sósködben (CASS-módszer) MSZ 18098:1986 Fémes és szervetlen nemfémes bevonatok vizsgálata. A bevonatvastagság meghatározása roncsolásos módszerekkel MSZ 6578-1:1984 Nemfémes szervetlen bevonatok követelményei. Cink-foszfát-rétegek MSZ 6578-3:1985 Nemfémes szervetlen bevonatok követelményei. Kromátrétegek cink-, kadmium- és alumíniumfelületen MSZ 6579-1:1984 Nemfémes szervetlen bevonatok vizsgálata. Cink-foszfát-rétegek MSZ 6579-4:1985 Nemfémes szervetlen

bevonatok vizsgálata. Cink-, kadmium- és alumíniumfelületen kialakított kromátrétegek vizsgálata MSZ EN 12476:2000 Angol nyelvű! Fémek konverziós foszfátbevonatai. A követelmények meghatározásának módszere MSZ EN 12487:2000 Angol nyelvű! Fémek korrózióvédelme. Öblített és nem öblített konverziós kromátbevonatok alumíniumon és alumíniumötvözeteken MSZ EN 12508:2000 Angol nyelvű! Fém és ötvözetek korrózióvédelme. Felületkezelés, fémes és más szervetlen bevonatok Szakszótár MSZ EN 13143:2003 Angol nyelvű! Fémes és más szervetlen bevonatok. A porozitásra vonatkozó fogalommeghatározások és megállapodások MSZ EN 13144:2003 Angol nyelvű! Fémes és más szervetlen bevonatok. A tapadás mennyiségi mérése szakítóvizsgálattal Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 290 PHARE HU-0008-02-01-0062 MSZ EN ISO 10111:2002 Angol nyelvű! Fém- és egyéb szervetlen bevonatok. A

felületegységre eső tömeg meghatározása A gravimetriás és a vegyelemzéses módszerek áttekintése (ISO 10111:2000) MSZ EN ISO 10289:2001 Angol nyelvű! Az alapfém fémes és más szervetlen bevonatainak korróziós vizsgálata. Korróziós vizsgálatoknak alávetett vizsgálati próbatestek és kész termékek értékelése (ISO 10289:1999) MSZ EN ISO 1463:1999 Fémes és oxidbevonatok. A bevonat vastagságának mérése Mikroszkópos módszer (ISO 1463:1982) MSZ EN ISO 16348:2003 Angol nyelvű! Fémes és más szervetlen bevonatok. A külső megjelenésre vonatkozó fogalommeghatározások és megállapodások (ISO 16348:2003) MSZ EN ISO 2064:2001 Angol nyelvű! Fémes és más szervetlen bevonatok. A vastagságmérésre vonatkozó fogalommeghatározások és megállapodások (ISO 2064:1996) MSZ EN ISO 3543:2001 Angol nyelvű! Fémes és nemfémes bevonatok. A bevonatvastagság mérése béta-visszaszóródásos módszerrel (ISO 3543:2000) MSZ EN ISO 3613:2001

Angol nyelvű! Konverziós kromátbevonatok cinken, kadmiumon, alumínium-cink és cink-alumínium öntvényen. Vizsgálati módszerek (ISO 3613:2000) MSZ EN ISO 3882:2003 Angol nyelvű! Fémes és más szervetlen bevonatok. A vastagságmérési módszerek áttekintése (ISO 3882:2003) MSZ EN ISO 3892:2001 Angol nyelvű! Fémek konverziós bevonatai. A felületegységre eső bevonat tömegének meghatározása Gravimetrikus módszerek (ISO 3892:1980) MSZ EN ISO 4516:2002 Angol nyelvű! Fémes és egyéb szervetlen bevonatok. Mikrokeménységmérés Vickers és Knoop szerint (ISO 4516:2002) MSZ EN ISO 4536:1999 Fémes és szervetlen bevonatok fém alapfelületeken. Sós csepp korróziós vizsgálat (SD-vizsgálat) (ISO 4536:1985) MSZ EN ISO 4541:1998 Fémes és más szervetlen bevonatok. Corrodkote korróziós vizsgálat (CORR-próba) (ISO 4541:1978) MSZ EN ISO 4543:1999 Fémes és más szervetlen bevonatok. Tárolási körülményekre alkalmazható korróziós vizsgálatok

általános szabályai (ISO 4543:1981) MSZ EN ISO 6988:1998 Fémes és más szervetlen bevonatok. Vizsgálat kén-dioxiddal páralecsapódás közben (ISO 6988:1985) Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 291 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.28 MINŐSÉGBIZTOSÍTÁS A GALVANIZÁLÁS FOLYAMATÁBAN A következőkben a minőségbiztosítás általános előírásaiból csak a galvanizálásra vonatkozó legfontosabb utasítások kerülnek ismertetésre, melyek segítségével, betartásával/betartatásával a követelményeknek megfelelő galvánbevonatot lehet készíteni. II.281 Beszerzés A termeléshez szükséges alapanyagokat, vegyszereket, segédanyagokat, felszereléseket, stb. vagy a Galvanizáló üzem saját maga szerzi be, vagy azok egy részét a beszállító partnerek biztosítják. A hatékony beszerzés érdekében az igényelt vegyszerekre, anyagokra, felszerelésekre és alkatrészekre vonatkozó követelményeket a

beszerzési dokumentumokban (megrendelésekben, szerződésekben) egyértelműen meg kell fogalmazni. Annak érdekében, hogy az adott galvanizáló üzem szolgáltatásai kifogástalanak legyenek, a beszállítókat rendszeresen minősíteni kell, minősítésükről nyilvántartást kell vezetni. A beszállítók, alvállalkozók kiválasztásánál és minősítésénél az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: - a szállított anyag/vegyszer/berendezés, illetve az igénybevett szolgáltatás minősége, - a beszállító, alvállalkozó minőségirányítási rendszerének fejlettsége. II.282 Raktározás A vegyszerek és műszaki anyagok beszállítása tételes kiszereléssel (egyenként vagy gyűjtő csomagolással) történik, kezelését, tárolását elkülönítetten, jelölve kell megoldani. A gyártói-forgalmazói beszállítások, beszerzések során a Galvanizáló üzemben az alábbi anyagkategóriák raktározásáról kell gondoskodni: 1. alapanyagok (pl

anódok); 2. segédanyagok (pl kötözőszerek, üres göngyölegek) valamint műszaki anyagok (felületkezelő berendezések tartozékai, az üzem működéséhez kapcsolódó eszközök karbantartásának tartozékai); 3. nyersáru (felületkezelésre beszállított munkadarabok, alkatrészek); 4. készáru (már galvanizált munkadarabok); 5. selejt anyagok (galvanizálási selejt); 6. veszélyes anyagok, -készítmények (galvanizáláshoz illetve a vegyszergyártáshoz használt alap vegyszerek: oldatok, sók, adalékok illetve a gyártott készítmények) valamint veszélyes hulladékok. A fenti kategóriák tárolására külön-külön, felirattal vagy más azonosítással ellátott tárolóhelyet/tároló területet/raktárat kell kialakítani, amelyben csak az előírt felületkezelésre váró-, ill. elkészült munkadarabokat, vegyi anyagokat vagy berendezéseket lehet tárolni A tároló területeken és raktárban a nyersáruként, felületkezelésre beszállított

munkadarabok részére megfelelő (száraz, por- és vegyszergőzöktől mentes) tárolási körülményeket kell biztosítani. Hasonlóan vonatkozik ez a selejt anyagokra is Fokozottan kell ügyelni a már felületkezelt munkadarabok (készáru) tárolására, hogy azok galvánbevonata a tárolás alatt ne sérülhessen. A veszélyes vegyi anyagok, készítmények egy része - melynek fizikai tulajdonságai azt megengedik –, jól zárhatóan, de külterületen tárolhatók. Egyéb esetekben figyelembe kell Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 292 PHARE HU-0008-02-01-0062 venni azt, hogy az adott vegyi anyag milyen előírt hőmérsékleti határokon belül és mennyi ideig tárolható, annak minőségi romlása nélkül (szavatossági idő). A mérgező vegyi anyagok/készítmények, veszélyes hulladékok tárolására, felhasználására külön előírást kell készíteni. A segédanyagokat, a felületkezelő berendezések

tartozékait az erre rendszeresített, felirattal ellátott polcokon, tároló állványokon szabad csak elhelyezni. Külön, száraz pormentes helyiségben kell tárolni az olyan ellenőrző, mérő- vagy vizsgálóberendezéseket, mérőeszközöket, amelyek hitelesítettek vagy kalibráltak, hogy azok az adott mérési feladatra alkalmasak maradjanak. Valamennyi, a különböző módon tárolt anyagféleségekről, munkadarabokról, vegyi anyagokról, berendezésekről, ellenőrző mérő és vizsgálóberendezésekről, mérőeszközökről naprakészen nyilvántartást kell vezetni. A tárolás során esetleg károsodott munkadarabok kezelését a minőségirányítási eljárás szerint kell végezni. II.283 Állagmegőrzés, tárolás, csomagolás A Galvanizáló üzemben a Megrendelő által beszállított munkadaraboknak a kötelező gondosság elve alapján kell részesülniük a felületkezelési szolgáltatásban, azaz ezek kezelése és mintavételezése ugyanolyan

gondossággal kell hogy történjen a Galvanizáló üzem részéről, mint a saját beszerzésű anyagoké, készülékeké, a más célú felhasználást éppen úgy meg kell akadályozni, mint saját esetben. Amennyiben a Megrendelő által beszállított munkadarabok minősége nem megfelelő és ez a tény a felületkezelés után derül ki, a Galvanizáló üzem vezetőjének kell eljárnia az ügyben megfelelő Minőségirányítási eljárásban foglaltak szerint. A Galvanizáló üzemben biztosítani kell az ott tárolt, jelöléssel ellátott raktározott munkadarabok nyilvántartását, azonosíthatóságát, és a további technológiai azonosítások nyomon követhetőségét. Ezért a galvanizálásra kerülő munkadarabok termékkísérő jegyének az alábbi adatokat kell tartalmaznia: - Megrendelő és/vagy Beszállító megnevezése, székhelye/telephelye, telefonszáma, szállítólevél száma, a beszállítás időpontja; a munkadarab azonosítói (megnevezés,

rajzszám, db-szám, alapanyag minősége, stb.) az igényelt galvanizálási művelet előírása, rétegvastagsága, utókezelése, hivatkozott szabványszáma stb. A felületkezelési tevékenység jellegéből adódóan az állagmegőrzés a technológia elengedhetetlen része, az erre vonatkozó előírásokat a Raktározási leírásnak tartalmaznia kell. A csomagolást a Megrendelővel történt megállapodás, illetve a szerződés követelményeinek megfelelően, az előre kialakított módszer szerint kell végezni. Ennek során a Megrendelővel – lehetőleg még a szerződésben -, meg kell állapodni a csomagolás módjáról. Az esetek nagy többségében a tárolás és a visszaküldés például a Megrendelő által beküldött ládákban történhet. Kiszállításra az ellenőrzésen átesett galvanizált munkadarabok akkor kerülhetnek, ha azokat ellátták a jóváhagyott szállítólevéllel, Minőségi bizonyítvánnyal, készpénzfizetési vagy Korszerű

fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 293 PHARE HU-0008-02-01-0062 átutalási számlával. Az elkészült munkadarab szállítására a szerződés szerinti fél biztosítja a szállítóeszközt. II.284 Felületkezelés (galvanizálás) A galvanizálási szolgáltatás folyamatában az előírt technológiai utasítások betartása, és ennek dolgozói- valamint vezetői szintű ellenőrzése biztosítja a minőségromlás megakadályozását. A felületkezelési folyamat sajátosságait figyelembe véve kiemelten kell kezelni: - a munkadarabok keveredésének megakadályozását; - az előírt technológiai paraméterek betartását; - a biztonságos anyagmozgatást; - az azonosító jelölés alkalmazását. II.2841 Műveleti utasítás A galvanizálási folyamathoz tartozó műveleti utasításoknak az alábbiakat kell tartalmaznia: - az elektrolit készítéséhez szükséges anyagokat (minőségi jellemzőket is!); - az elektrolit összetételét

és készítésének leírását (mit, milyen sorrendben hogyan kell hozzáadni az oldathoz, stb., az egyes összetevő koncentrációja milyen „tól-ig” határok között lehet és melyik ezek között az optimális); - az üzemeltetés adatait (oldatösszetételt, hőmérsékletet, műveleti időt, áramviszonyokat, az anód anyagát, szerszámozási utasításokat, stb.); - az elektrolit ellenőrzését (analitikai ellenőrzésre vonatkozó utasításokat és az oldat összetételére, az adalékokra vonatkozó pótlási leírásokat); - munkavédelmi előírásokat, egyéni védőfelszerelések használatát. A műveleti utasítás mellékletében célszerű még a műhely helyszínrajzát is megadni, melyen az egyes technológiai kádak számozása és elhelyezkedése jelölve van. A részletes leírás mellett célszerű a technológia sorrendjét folyamatábra alakjában is elkészíteni (az egyes műveletek jellemzőivel), melyet esetleg az adott technológiánál ki lehet

függeszteni (pl. a falra rögzíteni). A műveleti utasításnak mindig tartalmaznia kell (pl. lábjegyzet formájában) ki készítette, ki hagyta jóvá, mikor, hányadik változat illetve hányadik módosítás az adott példány. II.2842 Elemzési ütemterv, ellenőrzési utasítás, mérési jegyzőkönyv A felületkezelő oldatok elemzési ütemtervének tartalmaznia kell: - melyik oldatra vonatkozik, pl. nikkelező elektrolit; fel kell írni a vizsgálandó oldat pontos (fantázia nevét) is; - meg kell határozni, hogy melyik oldatot milyen gyakorisággal kell elemezni, pl. a lúgos zsírtalanító oldatot hetente egyszer. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 294 PHARE HU-0008-02-01-0062 A galvanizáló oldatok ellenőrzési utasítása tartalmazza: - mire vonatkozik, pl. galvanikus fényes nikkelezéshez előkészítés; - hol van az ellenőrzés pontos helye: pl. galvanizáló automata sor I műhely, 3kád; - ki végzi az

ellenőrzést; - mi az ellenőrzés gyakorisága: például az oldat elemzési ütemtervében előírtak szerint, - mi a vizsgálandó oldat megnevezése, pl. Sósavas pác; - melyek az oldat vizsgálandó jellemzői, például sósav-tartalom; - melyek az előírt követelmények: pl. 50-80 g/l; - melyek a vizsgáló eszközök, pl. laboratóriumi eszközök A laboratóriumi mérési jegyzőkönyvnek a következőket kell tartalmaznia: - a vizsgált oldat/elektrolit pontos megnevezését, pontos helyét (üzemrész, kádszám); - az ellenőrzött jellemző megnevezését és értékét, - az előírt értéktől való eltérést külön is jelezni kell az üzemnek, Pl. Ha a mért érték az előírt határérték alatt van, akkor (X); Ha a mért érték az előírt határérték felett van, akkor (!) jellel hívja fel a laboráns az üzem figyelmét Az illetékes üzemi vezetőnek intézkednie kell a szükséges korrekció elvégzéséről. Az üzemnek be kell vezetni a mérési

jegyzőkönyvbe a végzett beavatkozást és azt aláírással igazolni is kell. II.285 Mérőeszközök kezelése A Galvanizáló üzemben csak olyan ellenőrző, mérő- vagy vizsgálóberendezéseket, mérőeszközöket használhatnak, amelyek hitelesítettek vagy kalibráltak és az adott mérési feladatra alkalmasak. Külön jelölni kell azt, amelyek csak tájékoztató mérésre alkalmasak Amennyiben Megrendelő (vevő) igényli a vizsgáló eszközök technikai és vizsgálati adatainak a megadását, akkor azokat szükség szerint rendelkezésre kell bocsátani. Az előírásoknak megfelelően: - meg kell határozni az elvégzendő méréseket, a mérések megkívánt pontosságát, illetve ki kell választani a megfelelő pontosságú vizsgáló eszközt. Ha pontatlanságot észlelnek, ki kell vonni a mérőeszközt a használatból, javítás után csak az újbóli hitelesítés illetve kalibrálási művelet után szabad használni; - gondoskodni kell a vizsgáló

eszközök nyilvántartásáról, szükség szerinti hitelesítéséről, kalibrálásáról és/vagy ellenőrzéséről, nemzetközileg vagy nemzetileg elismert etalonokkal való érvényes kapcsolatukról; - szabályozni kell a vizsgáló eszközök felügyeletének módszerét, menetét, gyakoriságát, az elfogadási kritériumokat, valamint - nem megfelelő eredmények esetén - a szükséges intézkedést; - jelöléssel biztosítani kell, hogy a vizsgálóeszközök alkalmassági állapota azonosítható legyen; - felül kell vizsgálni a korábbi vizsgálati eredmények érvényességét, ha észlelik, hogy a vizsgálóeszköz kikerült az igazoltan megfelelő állapotból; Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 295 PHARE HU-0008-02-01-0062 - a kezelés, tárolás során meg kell óvni a vizsgálóeszközöket az olyan beavatkozásoktól, amelyek érvénytelenítik a hitelesített, illetve kalibrált állapotot. II.286 A selejt

kezelése A galvanizálás során keletkezett selejtek egy része javítható. Ezek a „KÜLÖN KEZELENDŐ” feliratú lehetőleg eltérő színű címkével ellátott selejtek. Ezeket az anyagokat Selejtjegyzőkönyvvel kell ellátni, amit a Termékkísérő jegyhez kell csatolni. A Galvanizáló vezetőjének szúrópróbaszerűen át kell vizsgálni a javítható selejteket és a talált nem javítható selejteket el kell különíteni NEM MEGFELELŐ TERMÉK (lehetőleg ezt is eltérő színes) címkével ellátva, és mint visszajavíthatatlan selejtet külön kell tárolni. A Megrendelővel való megbeszélés alkalmával telefonon időpontot kell egyeztetni, és közös megoldásra kell törekedni. Az egyeztetés eseményét az Ügyfél kérdőíven kell rögzíteni Az anyagi és erkölcsi vonzatát az ügynek a Megrendelő ügyfél és a Galvanizáló üzemvezető határozza meg közös megegyezéssel: - korlátozottan használható vagy; - nem az eredeti célnak megfelelően

használható fel vagy; - hulladékként megsemmisítendő jóváhagyással. II.287 Minőségi bizonyítvány A Galvanizáló üzem által kiállított Minőségi bizonyítványnak az alábbi adatokat kell tartalmaznia: - megrendelő neve és címe; - galvanizált munkadarab megnevezése, rajzszáma vagy egyéb azonosítója; - elvégzett galvanizálási művelet milyensége; - mért rétegvastagság, a méréshez felhasznált műszer megnevezése; - a hivatkozási szabványszám, vagy szerződésszám; - aláírás, dátum II.288 A galvanizálással kapcsolatos hazai és nemzetközi előírások II.2881 Az ICS (szabványok nemzetközi osztályozása) Az ICS-t (a szabványok nemzetközi osztályozását) az ISO (a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet) dolgozta ki abból a célból, hogy megkönnyítse a kommunikációt és az információcserét a szabványosítás területén. Ezen belül az ICS célja, hogy szerkezetül szolgáljon a nemzetközi, a regionális és a nemzeti

szabványok, valamint más hasonló dokumentumok katalógusaihoz, és alapja legyen a nemzetközi, a regionális és a nemzeti szabványok rendelési rendszerének. Alkalmazható továbbá szabványok és hasonló dokumentumok osztályozására is adatbázisokban, könyvtárakban stb. Az ICS megkönnyíti az információs és rendezőeszközök, mint például a jegyzékek, a válogatások, a bibliográfiák, a mágnesszalagokon és optikai eszközökön levő adatbázisok összehangolását, ily módon elősegíti a nemzetközi, a regionális és a nemzeti szabványok, valamint más hasonló dokumentumok terjesztését. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 296 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.2882 Az ICS felépítése és szabályai Az ICS háromszintű, hierarchikus osztályozás. Az 1. szint a szabványosítási tevékenység 40 szakterületét öleli fel, ezek között megtalálható, pl. a matematika, természettudományok, környezet,

egészségvédelem, de ide tartoznak a közúti járművek, a vegyipar, a kohászat, a festék- és színezékipar is. A szakterületek közül a felületkezelés szempontjából a legfontosabb a gyártástechnika. Mindegyik szakterületnek két számjegyű szakjelzete van, így pl. a 25 Gyártástechnika A szakterületek csoportokra vannak felosztva (2. szint) Egy-egy csoport szakjelzete a szakterület szakjelzetéből és a csoport három számjegyű csoportszámából áll. Ezeket pont választja el egymástól. Például a gyártástechnikához tartoznak, pl szerszámgépek, a forgács nélküli megmunkálás berendezései, a hegesztés, keményforrasztás és lágyforrasztás, de ide tartozik a hőkezelés és a felületvédelem is. Ez utóbbi csoport száma: 25220 Felületkezelés A csoportok többsége alcsoportokra (3.szint) van felosztva Egy-egy alcsoport szakjelzete a szakterület szakjelzetéből, a csoport szakjelzetéből és az alcsoport kétjegyű számából áll.

Ezeket pont választja el egymástól. Például a 25220 Felületkezeléshez az alábbi alcsoportok tartoznak: 25.220 Felületkezelés 25.22001 Felületkezelés és -bevonás általában 25.22010 Felület-előkészítés 25.22020 Felületkezelés 25.22040 Fémbevonatok 25.22050 Zománcbevonatok 25.22060 Szerves bevonatok 25.22099 Egyéb kezelések és bevonások Azok a szabványok, amelyek tárgyuk szerint két vagy több csoportba vagy alcsoportba is tartozhatnak, az ICS-osztályozásban minden olyan csoportban vagy alcsoportban szerepelnek, amelybe besorolhatók. Ez megkönnyíti a szabványok témakörök szerinti keresését Az ilyen szabványokon mindegyik besorolás szerinti szakjelzet fel van tüntetve. A szakjelzeteket pontosvessző választja el egymástól. Az ICS alkalmazóinak nem szabad megváltoztatniuk az ICS-osztályozásban levő szakjelzeteket, mert a változtatások korlátoznák az információcsere lehetőségét. Az egyes fenti alcsoportokhoz mindig az adott

időszakra érvényes szabványokat lehet megtalálni, amennyiben az Interneten keresik meg a www.mszthu oldalon, és ezen belül erre a ICS keresésre kérdeznek rá a szabványkatalógus részben. Például a „2522010 Felületelőkészítés” ICS szakcsoportba tartozó szabványok közül néhányat az alábbi táblázat mutat be. Mint látható, jelölve vannak azok a szabványok, melyek érvényesek illetve azok is, amelyeknek csak a címe van meg magyarul, de maga a szabvány angol nyelvű. Külön van még jelölve az is, amelyiket visszavonták. 297 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Hivatkozási szám Szabványcím 14. MSZ EN ISO 8502-6:2000 MSZ EN ISO 16. 8504-1:2001 Angol nyelvű! 25. MSZ EN ISO 11126-1:2000 Részletek Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Vizsgálatok a felületi tisztaság értékelésére. 6 rész: Az oldható

szennyezőanyagok leoldása az elemzéshez. Bresle-féle módszer (ISO 85026:1995) Részletek Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Felület-előkészítési módszerek 1 rész: Alapelvek (ISO 8504-1:2000) Részletek Acélfelületek előkészítése festékek és hasonló termékek felhordása előtt. Nemfémes szemcseszóró anyagok műszaki előírásai. 1 rész: Általános bevezetés és csoportosítás (ISO 11126-1:1993, beleértve az 1997. évi 1. és 2 műszaki helyesbítést) Részletek A 25.22040 Fémbevonatok csoportban megtalálható, pl MSZ EN Fémek korrózióvédelme. Galvánbevonatok Az általános 2. 1403:2000 követelmények előírásának módszere Részletek Ha rákattintunk a Részletekre, az alábbi oldal jelenik meg, melyből a szabványra vonatkozó legfontosabb információkat tudhatjuk meg, de ahhoz hogy részleteiben is megismerhessük, a szabványt meg kell vásárolni. Dokumentumnév 111189

Hivatkozási szám MSZ EN 1403:2000 Cím Fémek korrózióvédelme. Galvánbevonatok Az általános követelmények előírásának módszere Angol Cím Corrosion protection of metals. Electrodeposited coatings Method of specifying general requirements Formátum (A fájl mérete: 102619 byte) Jóváhagyás napja 2000.1114 Meghirdetés napja 2000.1201 Visszavonás napja Oldalszám 12 oldal; F kategória Ár Netto: 1890.- Ft Brutto: papír formátum esetén (15% ÁFA): 2174.- Ft elektronikus (PDF) formátum esetén (25% ÁFA): 2362.- Ft Műszaki Bizottság MSZT/MB 907 Nyelv Európai direktíva magyar Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 298 PHARE HU-0008-02-01-0062 ICS 25.22040 Fémbevonatok Források Idt EN 1403:1998 Elődök / Előzmények Módosítások SZK-közlemények Utódok / Következmények Minden egyes szakterület előadója – a legfontosabb szabványokat -, amelyek azonban már nem kötelezőek, ismerteti.

MELLÉKLETEK I. A FELHASZNÁLÁSRA KERÜLŐ VESZÉLYES ANYAGOK ÉS VESZÉLYES KÉSZÍTMÉNYEK KEZELÉSÉNEK RENDJE Veszélyes anyagok és készítmények beszerzése Az ÁNTSZ megfelelő, Budapesten a kerületi, más esetben a városi Intézetének bejelentett és jóváhagyással aláírt veszélyes anyagokon és készítményeken kívül más veszélyes anyagot, csak 30 napos előzetes bejelentés és az engedélyt követően szabad beszerezni ill. felhasználni Az alkalmazás feltétele, hogy a magyar nyelvű biztonságtechnikai adatlap rendelkezésre álljon. Veszélyes anyagok és készítmények szállítása A veszélyes anyagot csak a megfelelő engedéllyel rendelkező és hatósági vizsgát tett szállító szállíthat. A szállítóeszköznek rendelkeznie kell a veszélyes anyag szállítására alkalmas engedéllyel is, valamint a kármentesítésre alkalmas eszközökkel és anyagokkal. A veszélyes anyagok és készítmények átvételével üzemen belül is csak olyan

18 éven felüli dolgozót lehet megbízni, akit a veszélyes anyag szállításával kapcsolatos teendőkről, baleset esetén a szükséges munka- és egészségvédelmi, valamint környezetvédelmi intézkedésekről kioktattak. A veszélyes anyagok és készítmények üzemen belüli szállításánál, ha az, járművön történik, biztosítani kell a kárfelszámoláshoz szükséges eszközöket, semlegesítő anyagokat is. Az anyagokat csak olyan, vegyi összetételének és halmazállapotának megfelelő csomagolóanyagban szabad szállítani, amelyből szállítás közben szét nem szóródhat, ki nem ömölhet, és el nem párologhat. A folyékony anyaggal töltött törékeny tárolóedényt erős, kitömött burkolatba úgy kell elhelyezni, hogy törés esetén a folyadékot a kitömő anyag teljesen felszívja. A kitömő anyagokat úgy kell megválasztani, hogy a kitömő anyag, a baleset esetén a kiömlő anyaggal érintkezve ne keletkezzen mérgező füst vagy

gáz. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 299 PHARE HU-0008-02-01-0062 Egyszerre csak egyfajta veszélyes anyag és készítmény szállítható, illetve szakembernek kell eldönteni, hogy különböző anyagok szállíthatók-e együtt. A szállítás közben törés vagy más ok folytán kiömlött vagy szétszóródott anyag méregtelenítéséről, megsemmisítéséről (közömbösítéséről) a szállító azonnal köteles gondoskodni. Szükség esetén az illetékes hatóságokat (rendőrség, tűzoltóság, mentők, környezetvédők), valamint a Galvanizáló üzem vezetését azonnal értesíteni kell. Veszélyes anyagok és készítmények tárolása A nagyon mérgező hatású veszélyes anyagokat külön, csak erre a célra létesített helyen szabad tárolni. A laboratóriumi mennyiségű anyagokat erősfalú és biztonsági zárral ellátott méregszekrényben, az üzemi mennyiségeket kizárólag erre a célra szolgáló,

minden oldalról erős fallal körülzárt, szellőztethető, megfelelő megvilágítással és biztonsági zárral ellátott helyiségben ill. elzárhatóan körülkerített rakterületen, anyagonként elkülönítve és jelölve kell tárolni. A méregraktár ajtajának külső falát szembetűnő módon, szabványos "MÉREG" felirattal és HALÁLFEJ jelzéssel kell ellátni. Amennyiben a tárolt anyagok között maró vagy rákkeltő hatású anyag is van, a méregtárolón a "MARÓ" és/vagy "RÁKKELTŐ" feliratot, illetve jelzést is el kell helyezni. A méregraktárt használaton kívül zárva kell tartani. A biztonsági zár kulcsát az üzem felelős vezetője vagy az általa megbízott személy köteles őrizni és a zárat csak az ő jelenlétében szabad felnyitni. A méregraktárban a veszélyes anyagokon kívül már árut elhelyezni, illetve tárolni tilos. A méregraktárban a veszélyes anyagokat csak eredeti csomagolóanyagban szabad

tárolni, amely annak szétszóródását megakadályozza. A méregraktárba csak az üzem felelős vezetője vagy az általa, a veszélyes anyagok kezelésével megbízott szakképzett személy nyúlhat be, illetőleg léphet be. A méregraktárt állandóan szennyeződésmentesen (tisztán) kell tartani. A méregraktárba mérget berakni, kiadni, egy személynek tilos, mindig legalább két személynek kell jelen lenni. A veszélyes anyagok, készítmények beérkezésével és kiadásával kapcsolatos nyilvántartást naprakészen kell vezetni. Ha a készleten lévő, vagy szállítás közben a veszélyes anyagból vagy készítményből bármilyen kis mennyiség eltűnik, hiányzik, azt azonnal jelenteni kell az ÁNTSZ megfelelő Intézetének, bűncselekmény esetén a Rendőrségnek. Más gazdálkodó egységnek veszélyes, mérgező anyagot vagy készítményt átadni csak abban az esetben szabad, ha az illető egységnek az átadásra kerülő anyagra és/vagy készítményre

bejelentése, valamint tevékenységre vonatkozóan érvényes telepengedélye van. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 300 PHARE HU-0008-02-01-0062 A felhasználásra vonatkozó általános előírások A galvanizálóban, a hozzá tartozó vegyszer- és méregraktárak, szennyvízkezelő, valamint a vegyszer bekeverő területén idegeneknek tartózkodni tilos! Az előírt technológiákban rögzítetteknek megfelelő körülmények között, az egyes veszélyes anyag vagy készítmény felhasználását, csak 18 éven felüli és a félévenként kötelező foglalkozás-egészségügyi vizsgálatnak megfelelt dolgozó végezheti. Az üzemben csak az oda beosztott, munkavédelmi oktatásban részesített és az adott munkavégzésre kioktatott dolgozók dolgozhatnak. Az üzem dolgozóit belépéskor, hosszabb betegség után, áthelyezés esetén és rendszeresen legalább félévenként munkavédelmi oktatásban kell részesíteni. Az

oktatás elvégzéséért és a nyilvántartásért a művezető a felelős. A munkába állítás előtt az Üzem vezetőjének meg kell győződnie arról, hogy a dolgozó a szükséges munkavédelmi ismereteket elsajátította-e. A veszélyes anyagok, készítmények feldolgozásához, kezeléséhez, méréséhez és adagolásához szükséges eszközöket és tisztítóeszközöket használat után meg kell tisztítani és a méregraktárba, ill. méregszekrénybe kell elzárni Ezeket az eszközöket más célra felhasználni szigorúan tilos! A biztonságos munkavégzéshez az alábbi, előírt védőfelszereléseket a munkáltató biztosítja, melyek rendszeres tisztításáról, valamint a munkavégzést követően a fürdési, tisztálkodási lehetőségről is gondoskodik. Az öltözőkben a szennyes ruhákhoz és a tiszta ruhákhoz minden dolgozónak külön szekrényt kell biztosítani. Ha a védőruházat veszélyes vegyi anyaggal szennyeződik, azt azonnal le kell

cserélni. Ezért a dolgozóknak mindig kell, hogy legyen tartalék tiszta védőruhája. Az előírt egyéni védőeszközök használata kötelező. Munkavégzés csak az elszívás, frisslevegős légbefúvás és a szennyvízkezelő üzemképes állapotában történhet. Bármelyik rendszer meghibásodása esetében a munkát azonnal le kell állítani! Elektromos kapcsolókhoz, szabályozókhoz csak száraz, tiszta kézzel szabad hozzányúlni. Elektromos javítást, átkötést, szerelést csak villanyszerelő szakmunkás végezhet az üzemben. A futómacskás emelő-berendezések javítását csak engedéllyel rendelkező szakember végezheti. Az emelő-berendezésen lévő galvanizáló forgó dobokat túlterhelni nem szabad Bármilyen meghibásodás esetén az emelő-berendezést azonnal le kell állítani! Biztonságos munkavégzés csak a javítást követően történhet. Maró, mérgező veszélyes anyagokban, készítményekben (nátrium-hidroxid, különböző

zsírtalanító készítmények) kezet vagy ruhát mosni tilos! Az üzemben használt oldatokba és öblítővizekbe védőkesztyű nélkül belenyúlni tilos. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 301 PHARE HU-0008-02-01-0062 A veszélyes anyagok és készítményeket tartalmazó oldatok, galvánelektrolitok összeállítását, vizsgálatát és javítását csak az azzal megbízott, szakképzett és kioktatott dolgozó végezheti. Az egyes oldatokra vonatkozó javításokat az üzemnaplóban naprakészen kell vezetni! A veszélyes anyagokból és készítményekből csak az azonnali felhasználásra előírt és kimért mennyiségeket lehet az üzemben tárolni. Használaton kívül ill. műszak végeztével az erősen párolgó savakat, valamint a lúgos anyagokat tartalmazó berendezéseket, kádakat le kell fedni. Az üzemben a veszélyekre figyelmeztető táblákat kell elhelyezni! Az üzemben mindig rendet kell tartani. Műszak

végén az oldatokba, öblítőkbe beesett munkadarabokat ki kell szedni, a padozatot fel kell locsolni. A műszak végén a művezető köteles ellenőrizni az elzárt gáz- és vízcsapokat, az üzem, a laboratórium áramtalanítását és bezárását. Az üzemben lévő elsősegélynyújtó hely felszereléséről, szükséges feltöltéséről a művezető köteles gondoskodni. Az elsősegélynyújtó helyen az esetleges személyi sérülés esetén szükséges közömbösítő vegyszereknek mindig hozzáférhetőeknek kell lenni. A vegyszerek üvegén fel kell tüntetni, mely esetekben és hogyan kell azokat használni! A felhasznált veszélyes anyagok és készítmények nyilvántartását el kell elvégezni. E mellett a Biztonsági adatlapot mindig el kell helyezni. A technológiákban felhasznált vegyszerekről havi bontásban összesítést kell készíteni. Hulladékkezelés, ártalmatlanítás A galvanizálás tömény oldatait nem szabad közvetlenül a

szennyvízkezelő rendszerbe engedni, hanem külön – címkével ellátott – külön erre a célra rendszeresített tárolóedénybe kell gyűjteni. A por alakban lévő kiszóródott, majd összegyűjtött terméket – címkével ellátott – külön erre a célra rendszeresített tárolóedénybe kell rakni és a kiürült, vízzel kimosott és semlegesített, kitisztított tárolóedényekkel együtt, veszélyes hulladékként kell elszállíttatni. Az elhasználódott tömény elektrolitokat külön, címkével ellátott tárolóedényben kell gyűjteni, és veszélyes hulladékként kell elszállíttatni. A veszélyes hulladékokat, és az annak minősülő, a veszélyes anyaggal, készítménnyel szennyezett egyéni védőeszközöket (pl. légzésvédőket), a vonatkozó előírásoknak megfelelően kell nyilvántartani. 302 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 Elsősegélynyújtás Ha mérgezés

gyanúja áll fenn, a mérgezett személyt azonnal friss levegőre kell vinni, kényelmes fekvő helyzetbe helyezni, szoros ruházatát meglazítani, elszennyeződött ruhadarabját eltávolítani, a szennyezett bőrfelületet letörölni, aztán bő vízzel lemosni, a sérült lehűlését megakadályozni, szükség esetén mesterséges légzést, hánytatást alkalmazni, sürgősen értesíteni az orvost, vagy ha lehetséges, a sérültet kell az orvoshoz szállítani. A veszélyes anyagok és készítmények biztonsági adatlapján megtalálható elsősegélynyújtási előírásokat mindig figyelembe kell venni. Az általános előírásokat az alábbi táblázat tartalmazza: MI ELLEN ? MIT ? Lúg - bőrön 3 %-os bórsavat (vagy ecetsavat vagy citromsavat) - szájba, gyomorba kerülve Tejet - szembe kerülve Sav - bőrön - szájba, gyomorba kerülve - szembe kerülve Sav-gőzök Tiszta vizet 10 g/l-es szódabikarbóna oldatot Tejet Tiszta vizet 5 %-os szódabikarbóna

oldatot HOGYAN ? Először a híg bórsavval, majd bőséges tiszta vízzel lemosni. Tejjel kiöblíteni a szájat. Hánytatás tilos ! 10-15 percig tiszta vízzel öblíteni majd orvoshoz vinni. A kénsavat először száraz ruhával letörölni. Szódabikarbónás oldattal majd bő vízzel mosni. Tejjel kiöblíteni a szájat. Hánytatás tilos ! Bőséges öblítés után orvoshoz vinni. Melegített szódabikarbóna oldatot belélegeztetni. Cianidok 0,2 %-os kálium-permanganátot híg kálium-permanganát oldattal öblíteni, illetve itatni és erős feketét itatni. Veszélyes anyagok és készítmények, műszaki berendezések kockázatértékelése A Galvanizáló üzemben felhasznált veszélyes anyagok és készítmények, valamint műszaki berendezések kockázatértékelését el kell végezni, ha szükséges, a hibák kijavítására Intézkedési tervet kell készíteni. A Galvanizáló üzemek egy részében rákkeltő anyagok is találhatók, mint pl. a különféle

króm(VI)-tartalmú kromátozó szerek, a króm-elektrolit stb., melyekről, az ezekkel kapcsolatos veszélyekről, a biztonságos munkavégzés feltételeiről a dolgozókat rendszeresen Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 303 PHARE HU-0008-02-01-0062 tájékoztatni kell. A rákkeltő anyagokkal való munkavégzés tehát fokozott gondosságot igényel a dolgozóktól. A dolgozók foglalkozás-egészségügyi alkalmassági-, valamint az évenkénti felülvizsgálatát, a rákkeltő anyagok expozíciós koncentráció-mérését évente el kell végeztetni. A dolgozók rákkeltő anyaggal történő foglalkozások időtartamáról nyilvántartást kell vezetni. Galvanizáló üzemekben használatos legfontosabb alapanyag veszélyességi jellemzői A felületkezelésben felhasználásra kerülő néhány veszélyes anyag főbb veszélyességi jellemzőit külön táblázat mutatja be. Korszerű fémipari felületkezelési és

hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 II. A VESZÉLYES ANYAGOK VESZÉLYEIRE, KOCKÁZATAIRA UTALÓ R MONDATOK R1 R2 Száraz állapotban robbanásveszélyes. Ütés, súrlódás, tűz vagy más gyújtóforrás robbanást okozhat. R3 Ütés, súrlódás, tűz vagy egyéb gyújtóforrás rendkívüli mértékben növeli a robbanásveszélyt. Nagyon érzékeny, robbanásveszélyes fémvegyületeket képez. Hő hatására robbanhat. Levegővel érintkezve vagy anélkül is robbanásveszélyes. Tüzet okozhat. Éghető anyaggal érintkezve tüzet okozhat. Éghető anyaggal érintkezve robbanásveszélyes. Kevésbé tűzveszélyes Tűzveszélyes. Fokozottan tűzveszélyes. Vízzel hevesen reagál. Vízzel érintkezve fokozottan tűzveszélyes gázok képződnek. Oxidáló anyaggal érintkezve robbanásveszélyes. Levegőn öngyulladó. A használat során robbanásveszélyes/tűzveszélyes gáz-levegő elegy keletkezhet. Robbanásveszélyes peroxidokat képezhet.

Belélegezve ártalmas. R4 R5 R6 R7 R8 R9 R 10 R 11 R 12 R 14 R 15 R 16 R 17 R 18 R 19 R 20 R 21 R 22 R 23 R 24 R 25 R 26 R 27 R 28 R 29 R 30 R 31 R 32 R 33 R 34 R 35 R 36 R 37 R 38 R 39 R 40 R 41 R 42 R 43 R 44 Bőrrel érintkezve ártalmas. Lenyelve ártalmas. Belélegezve mérgező (toxikus). Bőrrel érintkezve mérgező (toxikus). Lenyelve mérgező (toxikus). Belélegezve nagyon mérgező (toxikus). Bőrrel érintkezve nagyon mérgező (toxikus). Lenyelve nagyon mérgező (toxikus). Vízzel érintkezve mérgező gázok képződnek. A használat során tűzveszélyessé válik. Savval érintkezve mérgező gázok képződnek. Savval érintkezve nagyon mérgező gázok képződnek. A halmozódó (kumulatív) hatások miatt veszélyes. Égési sérülést okoz. Súlyos égési sérülést okoz. Szemizgató hatású. Izgatja a légutakat. Bőrizgató hatású. Nagyon súlyos és maradandó egészségkárosodást okozhat. Maradandó egészségkárosodást okozhat. Súlyos

szemkárosodást okozhat. Belélegezve túlérzékenységet okozhat (szenzibilizáló hatású lehet). Bőrrel érintkezve túlérzékenységet okozhat (szenzibilizáló hatású lehet). Zárt térben hő hatására robbanhat. 304 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 R 45 R 46 R 48 R 49 R 50 R 51 R 52 R 53 R 54 R 55 R 56 R 57 R 58 R 59 R 60 R 61 R 62 R 63 R 64 R 65 R 66 R 67 Rákot okozhat (karcinogén hatású lehet). Öröklődő genetikai károsodást okozhat (mutagén hatású lehet). Hosszú időn át hatva súlyos egészségkárosodást okozhat. Belélegezve rákot okozhat (karcinogén hatású lehet). Nagyon mérgező a vízi szervezetekre. Mérgező a vízi szervezetekre. Ártalmas a vízi szervezetekre. A vízi környezetben hosszantartó károsodást okozhat. Mérgező a növényvilágra. Mérgező az állatvilágra. Mérgező a talaj szervezeteire. Mérgező a méhekre. A környezetben hosszantartó

károsodást okozhat. Veszélyes az ózonrétegre. A fertilitást (fogamzóképességet vagy nemzőképességet) károsíthatja. A születendő gyermekre ártalmas lehet. A fertilitásra (fogamzóképességre vagy nemzőképességre) ártalmas lehet. A születendő gyermeket károsíthatja. Szoptatott újszülöttet és csecsemőt károsíthatja. Lenyelve ártalmas, aspiráció (idegen anyagnak a légutakba beszívása) esetén tüdőkárosodást okozhat. Ismételt expozíció a bőr kiszáradását vagy megrepedezését okozhatja. Gőzök álmosságot vagy szédülést okozhatnak. ÖSSZETETT R MONDATOK R 14/15 R 15/29 R 20/21 R 20/22 R 21/22 R 20/21/22 R 23/24 R 24/25 R 23/25 R 23/24/25 R 26/27 R 26/28 R 26/27/28 R 27/28 R 36/37 R 36/38 R 37/38 R 36/37/38 Vízzel hevesen reagál és közben fokozottan tűzveszélyes gázok képződnek. Vízzel érintkezve fokozottan tűzveszélyes és mérgező gázok képződnek. Belélegezve és bőrrel érintkezve ártalmas. Belélegezve és

lenyelve ártalmas. Bőrrel érintkezve és lenyelve ártalmas. Belélegezve, bőrrel érintkezve és lenyelve ártalmas. Belélegezve és bőrrel érintkezve mérgező. Bőrrel érintkezve és lenyelve mérgező. Belélegezve és lenyelve mérgező. Belélegezve, bőrrel érintkezve és lenyelve mérgező. Belélegezve és bőrrel érintkezve nagyon mérgező. Belélegezve és lenyelve nagyon mérgező. Belélegezve, bőrrel érintkezve és lenyelve nagyon mérgező. Bőrrel érintkezve és lenyelve nagyon mérgező. Szemizgató hatású, izgatja a légutakat. Szem- és bőrizgató hatású. Bőrizgató hatású, izgatja a légutakat. Szem- és bőrizgató hatású, izgatja a légutakat. 305 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 R 39/23 R 39/24 R 39/25 R 39/23/24 R 39/23/25 R 39/24/25 R 39/23/24/25 R 39/26 R 39/26/27 R 39/27 R 39/28 R 39/26/28 R 39/27/28 R 39/26/27/28 R 40/20 R 40/21 R 40/22 R 40/20/21 R 40/20/22 R

40/21/22 R 40/20/21/22 R 42/43 R 48/20 R 48/21 R 48/22 R 48/20/21 Belélegezve mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Bőrrel érintkezve mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Lenyelve mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve és bőrrel érintkezve mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve és lenyelve mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Bőrrel érintkezve és lenyelve mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve, bőrrel érintkezve és lenyelve mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve nagyon mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve és bőrrel érintkezve nagyon mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Bőrrel érintkezve nagyon mérgező: nagyon súlyos,

maradandó egészségkárosodást okozhat. Lenyelve nagyon mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve és lenyelve nagyon mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Bőrrel érintkezve és lenyelve nagyon mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve, bőrrel érintkezve, lenyelve nagyon mérgező: nagyon súlyos, maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve ártalmas: maradandó egészségkárosodást okozhat. Bőrrel érintkezve ártalmas: maradandó egészségkárosodást okozhat. Lenyelve ártalmas: maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve és bőrrel érintkezve ártalmas: maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve és lenyelve ártalmas: maradandó egészségkárosodást okozhat. Bőrrel érintkezve és lenyelve ártalmas: maradandó egészségkárosodást okozhat. Belélegezve, bőrrel érintkezve, lenyelve ártalmas: maradandó

egészségkárosodást okozhat. Belélegezve és bőrrel érintkezve túlérzékenységet okozhat (szenzibilizáció). Hosszabb időn át belélegezve ártalmas: súlyos egészségkárosodást okozhat. Hosszabb időn át bőrrel érintkezve ártalmas: súlyos egészségkárosodást okozhat. Szájon keresztül hosszabb időn át a szervezetbe jutva ártalmas: súlyos egészségkárosodást okozhat. Hosszabb időn át belélegezve és bőrrel érintkezve ártalmas: súlyos egészségkárosodást okozhat. 306 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 R 48/20/22 R 48/21/22 R 48/20/21/22 R 48/23 R 48/24 R 48/25 R 48/23/24 R 48/23/25 R 48/24/25 R 48/23/24/25 R 50/53 R 51/53 R 52/53 Hosszabb időn át belélegezve és szájon át a szervezetbe jutva ártalmas: súlyos egészségkárosodást okozhat. Hosszabb időn át bőrrel érintkezve és szájon át a szervezetbe jutva ártalmas: súlyos egészségkárosodást okozhat.

Hosszabb időn át belélegezve, bőrön és szájon keresztül a szervezetbe jutva ártalmas: súlyos egészségkárosodást okozhat. Hosszabb időn át belélegezve mérgező: súlyos egészségkárosodást okozhat. Hosszabb időn át bőrrel érintkezve mérgező: súlyos egészségkárosodást okozhat. Szájon keresztül hosszabb időn át a szervezetbe jutva mérgező: súlyos egészségkárosodást okozhat. Hosszabb időn át belélegezve és bőrön keresztül a szervezetbe jutva mérgező: súlyos egészségkárosodást okozhat. Hosszabb időn át belélegezve és szájon keresztül a szervezetbe jutva mérgező: súlyos egészségkárosodást okozhat. Bőrön és szájon keresztül hosszabb időn át a szervezetbe jutva mérgező: súlyos egészségkárosodást okozhat. Hosszabb időn át belélegezve, bőrön és szájon keresztül a szervezetbe jutva mérgező: súlyos egészségkárosodást okozhat. Nagyon mérgező a vízi szervezetekre, a vízi környezetben hosszantartó

károsodást okozhat. Mérgező a vízi szervezetekre, a vízi környezetben hosszantartó károsodást okozhat. Ártalmas a vízi szervezetekre, a vízi környezetben hosszantartó károsodást okozhat. 307 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 308 PHARE HU-0008-02-01-0062 A VESZÉLYES ANYAGOK BIZTONSÁGOS HASZNÁLATÁRA UTALÓ MONDATOK Elzárva tartandó. S1 Gyermekek kezébe nem kerülhet. S2 Hűvös helyen tartandó. S3 Lakóterülettől távol tartandó. S4 . alatt tartandó (a folyadékot a gyártó határozza meg) S5 . alatt tartandó (az inert gázt a gyártó határozza meg) S6 Az edényzet légmentesen lezárva tartandó. S7 Az edényzet szárazon tartandó. S8 Az edényzet jól szellőztethető helyen tartandó. S9 A tartályt nem szabad légmentesen lezárni. S 12 Élelmiszertől, italtól és takarmánytól távol tartandó. S 13 .-tól/-től távol tartandó [az összeférhetetlen anyago(ka)t a gyártó S 14 határozza meg].

Hőhatástól távol tartandó. S 15 Gyújtóforrástól távol tartandó - Tilos a dohányzás. S 16 Éghető anyagoktól távol tartandó. S 17 Az edényzetet óvatosan kell kezelni és kinyitni. S 18 Használat közben enni, inni nem szabad. S 20 Használat közben tilos a dohányzás. S 21 Az anyag porát nem szabad belélegezni. S 22 A keletkező gázt/füstöt/gőzt/permetet nem szabad belélegezni (a S 23 gyártó határozza meg). A bőrrel való érintkezés kerülendő. S 24 Kerülni kell a szembejutást. S 25 Ha szembe jut, bő vízzel azonnal ki kell mosni és orvoshoz kell S 26 fordulni. A szennyezett ruhát azonnal le kell vetni/venni. S 27 Ha az anyag a bőrre kerül, .-val/vel bőven azonnal le kell mosni (az S 28 anyagot a gyártó határozza meg). Csatornába engedni nem szabad. S 29 Soha nem szabad vízzel keverni. S 30 A sztatikus feltöltődés ellen védekezni kell. S 33 Az anyagot és az edényzetét megfelelő módon ártalmatlanítani kell. S 35 Megfelelő

védőruházatot kell viselni. S 36 Megfelelő védőkesztyűt kell viselni. S 37 Ha a szellőzés elégtelen, megfelelő légzőkészüléket kell használni. S 38 Szem-/arcvédőt kell viselni. S 39 A padlót és a beszennyeződött tárgyakat .-val/-vel kell tisztítani (az S 40 anyagot a gyártó határozza meg). Robbanás vagy tűz esetén a keletkező gázokat nem szabad S 41 belélegezni. Füst-/permetképződés esetén megfelelő légzésvédőt kell viselni S 42 (típusát a gyártó adja meg). Tűz esetén .-val/-vel oltandó (az anyagot a gyártó határozza meg) S 43 Ha a víz használata fokozza a veszélyt, "Víz használata tilos" mondatot is hozzá kell tenni. Baleset vagy rosszullét esetén azonnal orvost kell hívni. Ha S 45 lehetséges, a címkét meg kell mutatni. S Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 S 46 S 47 S 48 S 49 S 50 S 51 S 52 S 53 S 56 S 57 S 59 S 60 S 61 S 62 S 63 S 64

Lenyelése esetén azonnal orvoshoz kell fordulni, az edényt/csomagolóburkolatot és a címkét az orvosnak meg kell mutatni. . C feletti hőmérsékleten nem tárolható (a gyártó határozza meg) .-val/-vel nedvesen tartandó (az anyagot a gyártó határozza meg) Csak az eredeti edényzetben tárolható. .val/-vel nem keverhető (az anyagot a gyártó határozza meg) Csak jól szellőztetett helyen használható. Nagy felületű, tartózkodásra alkalmas helyiségekben nem használható. Kerülni kell az expozíciót, - használatához külön utasítás szükséges. Az anyagot és edényzetét veszélyes-, vagy speciális hulladék gyűjtőhelyre kell vinni. A környezetszennyezés elkerülésére megfelelő edényzetet kell használni. A hulladékanyag visszanyeréséhez/újrahasznosításához a gyártótól/forgalmazótól kell tájékoztatást kérni. Az anyagot és/vagy edényzetét veszélyes hulladékként kell ártalmatlanítani. Kerülni kell az anyag környezetbe

jutását. Speciális adatokat kell kérni/Biztonsági adatlap. Lenyelés esetén hánytatni tilos: azonnal orvoshoz kell fordulni és megmutatni az edényzetet vagy a címkét. Belégzés miatt bekövetkező baleset esetén a sérültet friss levegőre kell vinni és biztosítani számára a nyugalmat. Lenyelés esetén a szájat vízzel öblítjük ki (csak abban az esetben ha a sérült nem eszméletlen). ÖSSZETETT S MONDATOK S 1/2 S 3/7 S 3/9/14 S 3/9/49 S 3/9/14/49 S 3/14 S 7/8 S 7/9 S 7/47 S 20/21 S 24/25 S 27/28 Elzárva és gyermekek számára hozzáférhetetlen helyen tartandó. Az edényzet jól lezárva, hűvös helyen tartandó. Hűvös, jól szellőztethető helyen, .-tól/-től távol tartandó [az összeférhetetlen anyag(oka)t a gyártó határozza meg]. Hűvös, jól szellőztethető helyen, csak az eredeti edényben tárolható. Hűvös, jól szellőztethető helyen, .-tól/-től távol, csak az eredeti edényzetben tárolható [az összeférhetetlen anyag(oka)t a

gyártó határozza meg]. Hűvös helyen, .-tól/-től távol tartandó [az összeférhetetlen anyag(oka)t a gyártó határozza meg]. Az edényzet légmentesen lezárva, szárazon tartandó. Az edényzet légmentesen lezárva és jól szellőztethető helyen tartandó. Az edényzet légmentesen lezárva . C hőmérsékletet nem meghaladó helyen tárolható (a hőmérsékletet a gyártó határozza meg). A használat közben enni, inni és dohányozni nem szabad. Kerülni kell a bőrrel való érintkezést és a szembejutást. Ha az anyag a bőrre jut, a szennyezett ruhát rögtön le kell vetni és a bőrt kellő mennyiségű .- val/-vel azonnal le kell mosni (az anyagot a gyártó határozza meg). 309 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 S 29/35 S 29/56 S 36/37 S 36/39 S 37/39 S 36/37/39 S 47/49 Csatornába engedni nem szabad. Az anyagot és edényzetét megfelelő módon ártalmatlanítani kell. Csatornába

engedni nem szabad, az anyagot és az edényzetét a veszélyes- vagy speciális hulladékgyűjtő helyre kell vinni. Megfelelő védőruházatot és védőkesztyűt kell viselni. Megfelelő védőruházatot és szem-/arcvédőt kell viselni. Megfelelő védőkesztyűt és arc-/szemvédőt kell viselni. Megfelelő védőruházatot, védőkesztyűt és szem-/arcvédőt kell viselni. . C hőmérsékleten, csak az eredeti edényzetben tárolható (a hőmérsékletet a gyártó határozza meg). 310 311 Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 III. VESZÉLYSZIMBÓLUMOK E Robbanásveszélyes O Égést tápláló, oxidáló F+ Fokozottan tűzveszélyes F Tűzveszélyes T+ Nagyon mérgező T Mérgező Xn Ártalmas C Maró Xi Irritatív Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek PHARE HU-0008-02-01-0062 N Környezeti veszély 312 Korszerű fémipari felületkezelési és

hulladékgazdálkodási módszerek 313 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.3 AZ ALUMÍNIUM ELOXÁLÁSA I.31 Az alumínium tulajdonságai I.311 Az alumínium általános tulajdonságai és főbb felhasználási területei Az alumínium anyagok kedvező tulajdonságaik következtében széles körben elterjedtek, s bár meglehetősen drága fém, számos helyen alkalmazásuk gazdaságos, sőt nélkülözhetetlen. A kedvező tulajdonságok közül kiemelendő az, hogy az alumínium sűrűsége a fémek között igen alacsonynak tekinthető (2,7 g/cm3), egyes ötvözeteinek szilárdsága megközelíti a szabványos szerkezeti acélok szilárdságát, rugalmassága igen nagy, szívóssága alacsony hőmérsékleten sem csökken, azaz nem ridegedik, megmunkálhatósága igen könnyű, alakíthatósága, forgácsolása, hengerlése kis energiával egyszerűen megvalósítható. Az előzőeken túl – s ez alkalmazásának egyik legfontosabb indítéka – az alumíniumból készített tárgyak,

alkatrészek korrózióval szembeni ellenálló képessége hagyományos ismereteink és tapasztalataink szerint igen jó. Ezen megállapítás magyarázatával és korlátaival a későbbiekben részletesen fogunk foglalkozni. Természetesen a felsorolt kedvező tulajdonságok mellett, esetenként azokkal teljes összhangban, egyes felhasználási területek szempontjából hátrányos tulajdonságokat is megemlíthetünk, így elsősorban magas árát, a könnyű megmunkálhatóság egyben azt is jelenti, hogy a felületi keménysége kicsi, s így kopásállósága alacsony, s az előzőekben kiemelt jó korrózióállóság is csak korlátozott mértékben igaz. A felhasználási területeket illetően a járműipar, az építészet, a csomagolóanyag gyártás, a villamosipar, a háztartási eszközök előállítása, s egyes vegyipari és élelmiszeripari berendezések emelhetők ki. A II31 táblázat az egyes felhasználási területek szempontjából fontos tulajdonságokat

foglalja össze Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 314 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.31 táblázat Az alumínium felhasználás szempontjából fontos tulajdonságai I.312 Az alumínium korróziós tulajdonságai Az alumínium mint elem, illetve mint fém a periódusos rendszer harmadik oszlopában található, rendszáma 13, atomtömege kerekítve 27. Kémiai tulajdonságait tekintve egyike a legreakcióképesebb fémeknek, a tiszta alumínium szinte pillanatok alatt kölcsönhatásba kerül környezetével, s felületén a környezet oxigénjével, nedvességével reakcióba lépve, alumínium-oxidot tartalmazó vegyület képződik. A reakció annyira heves és gyors, hogy esetenként külön gondot jelent a tiszta alumínium felületi tulajdonságainak tudományos vizsgálata, mivel a gyakorlatban már nem az alumínium, hanem az alumínium-oxid felületi réteg az, amit vizsgálnánk. Ez a reakció, illetve folyamat, tulajdonképpen a

klasszikus értelmezés szerint egy korróziós folyamatnak tekinthető, hiszen a felületen játszódik le, a környezeti hatások eredményeként, s az adott anyag felületének kémiai megváltozását eredményezi. Ezzel szemben áll az a tapasztalat, miszerint az alumínium anyagok általában igen jó korrózióállóságúak, számos felhasználási területen a korrózió elleni védelem nélkül igen sokáig, mindenféle korróziós károsodás nélkül alkalmazhatók. Ezen ellentmondást éppen a fent említett folyamat eredményeként létrejövő felületi oxidréteg védőhatása oldja fel, hiszen bár az alumínium mint szó volt róla igen reakcióképes, de az ezen reakció eredményeként képződő alumínium-oxid réteg egyrészt korróziós szempontból általában a környezeti hatásokkal szemben igen ellenálló, másrészt meg- Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 315 PHARE HU-0008-02-01-0062 felelő körülmények

között ez az oxidréteg pórusmentesen képződik, így a réteg kialakulása után a külső környezet már „nem fér hozzá” a reakcióképes alumíniumhoz. Korábban általános volt, s ma is él még az a vélemény, hogy az alumínium egyik legkedvezőbb tulajdonsága, hogy a korrózióval szemben ellenálló, sőt, korrózió elleni védelemre nincs is szükség, hiszen az alumínium „nem rozsdásodik”. Mint láttuk, ezen megállapítás alapját az képezi, hogy a felületen ki tud alakulni egy pórusmentes védőréteg, s ennek köszönhető az alapfém igen jó ellenálló képessége a környezeti hatásokkal szemben. Ugyanakkor a gyakorlati életben számos esetben találkozhatunk a különböző felhasználási területeken az alumínium különböző formában megjelenő korróziós károsodásával, korróziós jelenségeivel, ezért ezt a kérdést alaposabban meg kell vizsgálnunk. A spontán létrejövő felületi oxidréteg, az ún. természetes oxidréteg,

vagy természetes oxidhártya egy igen vékony 0,01 – 1 µm vastagságú réteg, amely tehát kedvező esetben teljesen pórusmentes, és a lúgos kémhatású környezetet kivéve igen sok környezeti hatással szemben ellenálló. A jelzett igen kis vastagság alapjában véve még nem jelenthet problémát, mivel az esetleges mechanikai sérülése esetén a „szabadba kerülő” fém-alumíniumon is azonnal ki tud alakulni a természetes oxidréteg, tehát a korróziós folyamat a sérülés helyén is leáll. Korróziós szempontból a veszély abban van, hogy a természetes oxidréteg kialakulását számos tényező megakadályozhatja, vagy gátolhatja, illetve belső vagy külső körülmények hatásaként a képződő oxidhártya nem teljesen folytonos, azaz pórusok, folytonossági hiányok vannak rajta, s ezen keresztül igen komoly korróziós folyamatok megindulására van lehetőség. Belső okként elsősorban az alumínium anyag milyenségét kell figyelembe venni.

Ahogy minden más anyagnál is, így az alumíniumnál is a gyakorlati életben maga a megnevezés, hogy alumínium, az egy gyűjtő fogalom, hiszen ezen fogalom alatt számos ötvözet megfér, azaz igen sokféle alumínium anyag létezik. A különböző tulajdonságok javítására, módosítására számos ötvözet készül, amelyek különböző minőségű és mennyiségű ötvöző anyagot tartalmaznak, s még ezen belül is számos variációt jelent az, hogy az adott anyag milyen állapotú, milyen hőkezelést kapott, milyen szövetszerkezetű. Akkor, amikor a gyakorlati életben alumínium anyagokról beszélünk, igen ritkán fordul elő, hogy ténylegesen tiszta alumíniumról lenne szó, a mindennapi életben különböző összetételű és állapotú anyagokat alkalmazunk. Az összetétel és az állapot igen komoly hatással van arra, hogy a korróziós szempontból fontos védőréteg milyen módon tud kialakulni, egyes ötvözők még javíthatják is a védőréteg

kialakulását, azonban a legtöbb esetben az ötvözők gyengítik a védőréteg, s így az alumínium termék korróziós ellenálló képességét. A II32 táblázatban a kismennyiségű ötvözőknek a kohóalumínium tulajdonságaira gyakorolt hatását mutatjuk be. Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 316 PHARE HU-0008-02-01-0062 II.32 táblázat Az ötvözők hatása az alumínium tulajdonságaira Az magasan ötvözött anyagoknál általánosan megállapítható, hogy a nagy ötvöző-tartalom a természetes védőréteg kialakulása ellen hat, s az ilyen, különben igen kedvező más tulajdonságokat felmutató, pl. az igen nagy szilárdságú ötvözetek korrózióállósága gyengébb, mint a tiszta, vagy kissé övözött anyagoké. Bár korrózióállósági tulajdonságokat tekintve talán a legnagyobb jelentőségű az ötvözet öszszetétele, de igen nagy szerepet játszik az adott félgyártmány típusa is. Egészen

más jelenségeket tapasztalhatunk a sajtolt, a hengerelt, az öntött és a kovácsolt anyagok felületén Ugyancsak komoly befolyásoló tényező a hőkezelés, illetve a hőkezeléssel létrehozott szövetszerke- Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 317 PHARE HU-0008-02-01-0062 zet. A hőkezelés hatása a korrózióállóságra leginkább az ötvözetek esetén jelentkezik Az ötvözet lehet egyfázisú homogén, de lehet többfázisú heterogén is. Korrózióállóság szempontjából a legkedvezőbb a homogén szövetszerkezet, általában mérsékelten kényes a nemesített diszperz kiválásos szerkezet. Legkedvezőtlenebb a heterogén állapot, amikor a szemcsehatár menti kiválások, vagy önálló kiválások találhatók az elegykristályban. Mivel a korróziós folyamatok értelemszerűen mindig a fém felületéről indulnak el, a korróziós folyamatokat a felület mindennemű inhomogenitása módosítja. Nagyon

veszélyes, mert az inhomogenitások miatt bekövetkező korrózió helyi általában korrózió, ami adott ponton igen mélyreható bemaródást, lyukadást jelenthet. Sok esetben a por, homok, stb szennyeződések lerakódása is korrózióhoz vezethet. A durva felületen a szennyeződés jobban megtapadhat, a lyukakban a nedvesség tovább a felületen marad, így az egyenetlen durva felület felgyorsítja a korróziós folyamatot. Az alumínium anyagokon bekövetkező korrózió megjelenési formáit illetően a következő csoportok különböztethetők meg: - egyenletes korrózió, lyukkorrózió, kristályközi korrózió, réteges korrózió, feszültségi korrózió, galván korrózió. Az egyenletes korrózió esetén az alumínium korrózióval szembeni ellenállásának a gyakorlatban elfogadott fokozatait a II.33 táblázat tartalmazza II.33 táblázat Az alumínium egyenletes korróziójának mértéke Bár az előzőekben az alumínium számos korróziós

jelenségéről tettünk említést, vissza kell térnünk a fejezet bevezetőjében megfogalmazott állításhoz, miszerint az alumínium anyagok egyik alkalmazhatóságának egyik legkedvezőbb tulajdonságaként korábban kiváló korrózióállóságát jelölték meg. Ez az állítás - a természetes oxidréteg spontán kialakulásának köszönhetően – sok esetben ma is igaz Amennyiben van lehetőség ezen természetes oxidréteg kialakulására, s sérülés esetén a sérült helyen való új oxidréteg képződésre – itt elsősorban az atmoszférikus körülmények közötti Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 318 PHARE HU-0008-02-01-0062 alkalmazásról beszélünk – akkor a gyakorlatban valóban igen jó korrózióállóságot tapasztalhatunk. Olyan felhasználási területeken, ahol van lehetőség a szellőzésre, a felületre jutó nedvesség gyors eltávozására, számottevő korróziós károsodás nélkül

évtizedekig használhatók alumíniumból készült szerkezetek. Ellenben ahol nincs lehetőség a felületi nedvesség elpárolgására, ahol a felületi szennyeződések tartósan a felületen tudnak maradni, ott a korróziós folyamatok beindulásával számolni kell. A fentiekben említett korábbi, kedvező korróziós tulajdonságokat illető megjegyzéssel kapcsolatban azt is meg kell jegyeznünk, hogy az elmúlt évtizedekben általánosságban nőtt a levegő szennyezettsége, s emiatt a gyakorlati felhasználás során nőtt azon komponensek szerepe, amelyek megakadályozva a természetes védő oxidréteg kialakulását az alumínium anyagok korrózióval szemben tapasztalt ellenálló képességét csökkentik. Ugyancsak itt kell megjegyeznünk, hogy a korábban igen tisztának, s így korróziós hatás szempontjából veszélytelenebbnek ítélt ún. vidéki atmoszféra az elmúlt években alapvető változáson ment keresztül A kemikáliákkal történő

növényvédelem és műtrágyázás elterjedése már eleve nagy mennyiségű olyan anyag jelenlétét feltételezi, amelyek az alumínium anyaggal érintkezve egyrészt a védőréteg kialakulását gátolják, másrészt vegyi tulajdonságaik következtében megtámadják az alumíniumot, s ezen tényező hatását minőségileg megváltoztatta az a gyakorlat, hogy a kemikáliák jelentős részét a levegőből, helikopterről, vagy repülőgépről szórják le. A földfelszínre kerülő vegyi anyagok nem válogatnak, s így a különben nem veszélyeztetett alumínium anyagok felületére is lerakódnak, s a nedvességgel együtt igen agresszív korróziós ágenst képeznek. Ezért esetenként az alumínium anyagok „vidéki” felhasználás során nagyobb korróziós hatásnak vannak kitéve, mint a különböző környezetvédelmi előírásokkal és intézkedésekkel „védett” városi, ipari atmoszférán. II.32 Az alumínium felületkezelése II.321 Az alumínium

felületkezelésének okai Az alumínium anyagok előző fejezetben összefoglalt korróziós tulajdonságai, s a korrózióval szembeni veszélyeztetettségük alapos indokot jelent, hogy a korrózióval szembeni védelemmel foglalkozzunk. Az alumínium felületkezelésének alapvetően négy célja lehet: - korrózióvédelem, dekoratívabb megjelenés biztosítása, az előző két tényező együttes igénye, műszaki követelmények. A korrózióvédelem indokoltsága tehát az előzőek szerint alapos lehet. Azon kívül, hogy a környezeti hatások fokozott korróziós veszélyt jelentenek, figyelembe kell azt is venni, hogy az igen pozitív tulajdonságú természetes oxidréteg vastagsága igen kicsi, s bár ahogy jeleztük, a réteg optimális esetben pórusmentes, de kis vastagsága miatt a mechanikai igénybevételnek, pl. koptató hatásnak, alig tud ellenállni Igaz, hogy sérülése esetén képződhet új védőréteg, de ez a körülmények esetleges változása

miatt nem mindig következik be. A mesterségesen létrehozott védőréteg vastagsága minden esetben lényegesen nagyobb, így azok védőhatása is jelentősen meghaladja a természetes oxidréteg védőhatását. A dekoratív megjelenés, azaz az esztétikai tulajdonságok javítása több irányban játszik szerepet. Azzal, hogy a felületet korrózió elleni védőbevonattal látjuk el, már az előkezeléssel is általában egyenletesebb, folt, szennyeződés-mentesebb felületet hozunk létre, s ez a korrózió Korszerű fémipari felületkezelési és hulladékgazdálkodási módszerek 319 PHARE HU-0008-02-01-0062 és az annak legkisebb mértékű bekövetkeztekor is fellépő foltosodás kiküszöbölésével igen jelentősen javítja a tárgyak dekoratív megjelenését. Ezen túl azonban kifejezetten a dekoratív megjelenést javító számos eljárás kerül alkalmazásra. A felület előkezeléssel lehet a félgyártmány előállításakor kedvezőtlen

megjelenésű felületeket egyenletessé, matt selyemfényűvé, vagy fényes, tükrözővé alakítani, természetesen ezen megjelenés stabilizálása az előkezelést követő tényleges felületkezelő művelet feladata. A galvanizálás az esetek túlnyomó részében kifejezetten a felületi dekoratív megjelenést hivatott biztosítani. Az anódos oxidrétegek színezése, azaz színes anódos oxidréteg kialakítása ugyancsak a dekoratív megjelenést szolgálja, ahogy a szerves bevonatok többsége is színes, azaz esztétikai igényeket is kielégít. Az előző felsorolásból érzékelhető, hogy a harmadik ok, azaz a korrozióállóság fokozása a dekoratív megjelenés biztosítása mellett, általában valóban együtt jelentkezik. Külön kell beszélnünk a negyedik célról, azaz a műszaki követelmények kielégítéséről. Itt többféle követelmény jöhet szóba, talán a leginkább jellemző a felület kopásállóságának növelése. Maga az alumínium

fém igen lágy – ez például a megmunkálhatóságnál kifejezetten előny – ezért igen sérülékeny. Ezen a tulajdonságon az igen vékony természetes oxidréteg nem változtat. Hogy az alumíniumból készült alkatrészek, berendezések ellenálljanak a koptató hatásnak, valamilyen felületkezelő eljárással az alapfémnél kopásállóbb felületet kell kialakítanunk E célt szinte valamennyi felületkezelő eljárás kielégíti, az alapfémnél szinte mindig keményebb, kopásállóbb réteget kapunk. Az igazán műszaki követelménynek tekinthető fokozott kopásállóság, amely egymáson elmozduló gépalkatrészek, vagy koptatásnak erősen kitett alumíniumból készült berendezéseknél jön szóba, megfelelő felületkezeléssel – általában az ún. kemény anódos oxidációval - megoldható Itt kell megjegyezni, hogy a kémény oxidréteg iránti igény, azaz az, hogy a felület a kezeletlen alumíniumnál lényegesen kopásállóbb legyen, általában

a hagyományos anódos oxidáló eljárásokkal is kielégíthető. Az előbb említett igazi kemény oxidrétegre csak valóban műszaki koptató igénybevétel esetén van szükség. Ezen megállapítás alátámasztására a II34 táblázatban egy kis összehasonlítást adunk az alumínium anyagok és az anódos oxidrétegek keménységével kapcsolatban. II.34 táblázat Felületi keménység értékei (a