갈바노 기술에서의 티타늄

중요성

금속 도금의 전기도금 방식은 가장 널리 사용되는 방법입니다. 전기도금의 생산성과 기술 과정의 효율성을 높이기 위해 새로운 전해액을 사용하고, 온도를 높이며, 전류 밀도를 증가시킵니다. 이를 위해서는 향상된 부식 저항성 요구를 충족하는 구조 재료와 장비가 필요합니다. 기술적 지표의 개선뿐만 아니라, 장비의 사용 수명을 최대한 연장하는 것이 매우 중요하며, 이는 라이닝 및 구조 재료의 품질에 달려 있습니다. 적합한 재료가 많음에도 불구하고, 여전히 그들의 내구성과 강도에 관련한 문제는 해결되지 않았습니다. 납은 크롬과 기타 산성 전해액에서 화학적 내성이 있지만, 쉽게 기계적 손상에 노출됩니다. 만약 납 라이닝이 손상되면, 욕조의 몸체는 심한 부식에 노출됩니다.

대체 재료

산성 전해액에 내성이 있는 비닐플라스트로 라이닝된 강철 욕조는 니켈 도금, 구리 도금, 아연 도금 등의 과정에 사용됩니다. 그러나 온도가 너무 높으면 비닐플라스틱 시트가 열 팽창으로 균열이 발생할 수 있습니다. 이는 비닐플라스틱의 열 팽창 계수가 강철보다 6배 더 높기 때문입니다. 이는 특히 용접 이음부 근처에서 라이닝의 일체성을 해치며, 이후 욕조 제조 재료가 부식의 영향으로 용해되고 전해액 성분의 오염을 초래합니다. 가장 적은 양의 부식 성분(중금속 불순물)이 전해액에 들어가더라도 도금 품질이 급격히 하락할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해, 라이닝에는 고무가 사용됩니다. 그러나 고무도 빠른 노후화와 균열 때문에 효과적이지 않습니다. 또한, 라이닝과 고무화 과정은 특정 금속에 대한 낮은 접착성으로 인해 많은 비용이 듭니다. 현재 존재하는 화학적 내성을 가진 고무, 폴리염화비닐 래커 또는 테이프를 사용한 모든 절연 및 보호 기술은 서스펜션을 2~3개월 동안 사용할 수 있게 합니다. 서스펜션을 자주 교체하거나 수리하는 것은 매우 노동 집약적이고 경제적으로 이득이 되지 않습니다.

부식 저항성

타이타늄은 알칼리, 약산성 및 산성 성질의 거의 모든 전해액에 대해 부식 저항성이 뛰어나다고 알려져 있습니다. 10% H₂SO₄ 농도의 에칭 용액에서는 75°C에서 안정적이지만, 농도가 18~20%로 증가하면 급격히 부식하기 시작합니다. 만약 전해액에 질산 또는 그 염을 억제제 첨가제로 추가하면 타이타늄 부식 파괴 과정을 방지할 수 있습니다. 이 경우 금속 표면에 산화 피막이 형성되어 용해를 방지합니다. 타이타늄은 또한 수소 플루오르화산이나 붕소 플루오르화산을 포함하는 전해액에서 빠르게 부식하기 시작합니다. 다른 경우에는, 전기도금에서 보호 코팅으로 타이타늄의 사용이 매우 유망합니다.

전기도금 장비

전처리와 전기도금 코팅을 적용하기 위해 욕조, 양극 바구니, 음극 드럼, 히터 코일, 서스펜션, 열교환기, 파이프라인, 필터, 펌프 등이 사용됩니다.

타이타늄 욕조

타이타늄을 도금 욕조에 사용하면 사용 수명이 5~7배 증가합니다. 멜리토폴 엔진 공장에서 전통적인 강철 및 납 욕조 대신 VT1-0 합금으로 만들어진 세 개의 욕조가 설치되었을 때, 연장된 사용 수명과 감가상각비 감축, 전해액 비용 감소, 작업 강도 및 에너지 소비 감소 덕분에 연간 수익성을 크게 향상시킬 수 있었습니다.

전해액

구리 도금, 니켈 도금, 카드뮴 도금, 황동 도금, 아연 도금, 은 도금 과정에서 사용되는 전해액에서 타이타늄은 수소 플루오르화산과 붕소 플루오르화산 용액을 제외하고 거의 부식 파괴를 경험하지 않습니다. 또한, 플루오린 이온을 포함하는 환경과의 조합은 권장되지 않으며, 이는 양극도금 방식 사용과 전류 차단 시 부식 속도의 차이 때문입니다.

욕조 교체

탄소강으로 만든 욕조를 비닐플라스틱 또는 납으로 라이닝한 욕조에서 티타늄 욕조로 교체하는 것은 제조 프로세스를 안정화하기 위해 타당합니다. 이는 모든 생산 문제를 줄이고, 전해질의 청결을 유지하며, 코팅의 품질을 향상시키고, 무엇보다도 전해질의 온도나 산도 균형을 조절할 수 있는 가능성을 제공합니다. 티타늄 합금의 전해질 내 부식 저항성 덕분에 벽 두께를 두 배 이상 줄일 수 있습니다. 이로 인해 티타늄 욕조와 비닐플라스틱으로 라이닝 된 강철 욕조의 비용이 거의 동일하게 됩니다.

양극 바구니

니켈 도금, 아연 도금 및 구리 도금용 욕조에는 전해질, 주조 및 압연의 세 종류의 양극이 사용됩니다. 그 중 압연형 양극이 가장 널리 사용되며, 이는 용해가 가장 균일하기 때문입니다. 반면, 전해질 양극은 용해 속도가 더 빠르고 슬러지가 형성되는 경향이 있습니다.

슬러지

슬러지의 유해한 영향을 최소화하기 위해 양극은 특수 '벨팅' 또는 '염화' 백에 담기며, 이는 염산 처리 과정을 거칩니다. 이 경우 폐기물은 양극의 총 무게의 20-30%에 불과합니다. 티타늄으로 제작된 양극 바구니의 사용은 매우 전망이 밝습니다. 1959년에 '포드'사가 티타늄으로 제작된 최초의 양극 컨테이너를 개발하고 운영에 도입했습니다. 이것은 장비 유지보수에 대한 비용을 상당히 줄였고, 하루 작업 시간을 4시간 연장했습니다.

생산성

양극 바구니는 전체적인 작업 설비의 생산성을 향상시키기 위해 고안되었습니다. 또한, 컨테이너에 양극재를 추가하기 위해 욕조의 나머지 용액을 빼낼 필요가 없습니다. 양극재는 거의 완벽히 사용되어 밀도의 일관성을 유지하고 최대 효율성을 제공합니다. 1959년 이후로, 이 바구니는 사이안화 및 산성 구리 도금, 사이안화 백랍메탈 도금, 광택 니켈 도금에 사용되고 있습니다. 티타늄 바구니의 도입은 완전히 녹는 양극을 만드는 것이 가능해졌습니다.

VT1-0

멜리토폴 모터 공장에서 VT1-0 티타늄 합금 양극 바구니의 사용은 동력 장치에 사용되는 니켈 도금 부품의 연간 경제 지표를 상당히 향상시켰습니다. 이 기술 혁신의 주된 경제적 지표는 니켈 양극의 100% 사용이며, 이전에는 모든 매개체의 70%만 사용되었습니다. 또한, 새로운 양극을 설치할 때 사용했던 구리 훅의 필요성이 없어져 양극 교체 시 노동 비용이 줄어들었습니다.

비용 절감

VT1-0 합금으로 만든 티타늄 바구니는 니켈 양극의 소비를 상당히 줄이고, 전해질 수준 조정을 용이하게 했습니다. 특수 걸이용 훅이 있는 양극 바구니는 0.8-1 밀리미터 두께의 티타늄 시트로 만들어집니다. 훅의 횡단면은 낮은 열전도성과 1 A/dm 이하의 전류 밀도 지표를 기준으로 계산됩니다.

납땜

고속 납땜 동안, 티타늄 바구니는 양극 역할을 하는 과립 주석으로 사전 충전됩니다. 이러한 양극재는 전해식 납땜의 생산성을 현저히 증가시켜, 바구니에 있는 양극 전체 면적에 고르게 분포된 활성 전류 밀도를 증가시킵니다.

경제적 효과

위에서 설명한 다양한 설계의 티타늄 바구니는 니켈 도금, 납땜, 구리 도금 및 아연 도금 프로세스에서 널리 사용됩니다. 이것은 양극재의 완전 사용을 허용하여 고가의 원자재인 니켈, 주석, 구리 등을 절약할 수 있게 해줍니다. 또한, 기본 재료의 주괴, 과립, 슬래브를 사용함으로써, 롤링된 양극 대체재보다 훨씬 저렴하게 구매할 수 있습니다.

수익성

비록 열전도성이 납이나 강철보다 두 배나 낮음에도 불구하고, 티타늄은 부식과 기계적 강도가 뛰어나서 훨씬 얇은 벽의 히터 코일을 설계할 수 있는 가능성을 제공합니다. 따라서 납으로 코팅된 탄소강 및 스테인리스강 코일과 VT1-00 및 VT1-0 티타늄 브랜드의 장비 비용이 같다고 할 수 있습니다. 또한, 티타늄 합금의 사용은 유지 보수 비용을 대폭 줄여 4에서 6배로 수명을 늘릴 수 있습니다.

코일

심지어 일반적인 크롬 도금 욕조에서도 티타늄 코일은 오랫동안 지속됩니다. 자포리자의 '코뮤니스트' 공장은 크롬 도금 전해질 가열을 위한 3미터 길이, Ø 2.5 밀리미터의 티타늄 가열기를 사용합니다. 이는 오래된 7미터 길이, Ø 6 밀리미터의 납 코일을 대체했습니다. 4년 동안 이러한 유형의 장비는 귀중한 경제적 이점을 가져왔습니다. 티타늄 히터는 또한 탐보프 기계 공장의 수십 개의 자동 라인에서도 사용됩니다.

서스펜션 및 장치

티타늄은 또한 알루미늄 및 그 합금으로 만든 부품의 아노다이징을 위한 서스펜션 제작에 널리 사용됩니다. 간단한 알루미늄 프레임은 산화되고 분해되기 쉽습니다. 그것들의 평균 수명을 늘리기 위해서는 4-6주 간격으로 알칼리성 환경에 노출시켜야 합니다. 하지만 같은 환경 조건에서 티타늄 프레임은 수년이 지나도 붕괴의 흔적이 없습니다. 티타늄 서스펜션은 납땜과 아연 도금 프로세스에서도 그 장점을 증명했습니다. 이러한 시설은 부식되지 않으며, 장비 수명을 연장하고 수리 작업에 드는 비용을 줄입니다.

도구

세탁기 제조에 특화된 한 영국 회사는 알루미늄 부품의 아노다이징을 위해 60개 이상의 티타늄 도구를 사용하며, 400개 이상의 알루미늄 장비에 티타늄 팁을 사용하고 있습니다. 도금 서스펜션 수리는 매우 비용이 많이 들고 시간이 걸립니다. 티타늄 생산 요소의 사용은 이러한 수리 작업의 수를 최소화하는 데 기여합니다. 또한 티타늄은 장기간 전기전도력을 상당히 높은 수준으로 유지합니다.

청소 문제

금속 피복 전문 작업장의 생산 능력이 증가하면, 더 많은 양의 독성 성분(산 및 염)이 포함된 폐수를 처리하는 데 신경을 써야 합니다. 이들 성분은 금속 에칭 및 아노다이징 청소 과정에서 생성됩니다. 아연 도금, 구리 도금, 카드뮴 도금 욕조에는 많은 금속 알칼로이드와 독성 사이안화물이 있으며, 그 농도는 0.1 mg/l 미만이어야 하고 크롬 도금 욕조에서의 크롬 함유량도 0.5 mg/l를 초과해서는 안 됩니다.

결론

티타늄의 전기 도금 구조에서의 사용 경험은 티타늄 요소 사용의 타당성을 입증합니다. 이는 재료의 신뢰성, 품질, 수명 연장 및 경제적 이점을 포함합니다. 티타늄 장비의 사용은 진보된 회사의 지표이며, 이는 생산성 증가, 작업 강도 감소, 지원 작업 감소, 코팅 품질 향상, 전해질, 물, 전기, 증기의 절약, 생산 주기의 시간 단축, 장비의 내구성 증가, 작업 환경개선 및 생산 문화 성장을 보여줍니다.

공급업체

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