Kodune tsinkimisprotsess
Kui oma eelmises postituses kirjeldasin oma esimest rooste eemaldamise kogemust kasutades selleks elektrolüüsi, siis sellega algaja keemiku katsetused ei lõppenud ja uues postituses räägin järgmisest elektrolüüsi rakendusvõimalusest, milleks on elektrokeemiline katmine e. galvaniseerimine.
Täpsemalt sellest, kuidas koduste vahenditega metalldetail tsingikihiga katta saavutamaks parama korrosiooni- ja kulumiskindluse ning, mis salata, ka ilusam pind/viimistlus.
Võrreldes kuumtsinkimisega, kus detail kastetakse vedela tsingi sisse (~460°C juures) on elektrokeemiliselt pealekantud tsingikiht õhem (70-100 µm vs 3-12 µm), mis võib sõltuvalt olukorrast olla hea ja oodatud tulemus või siis halb ja mittepiisav. Õhem kiht tähendab küll kehvemad kaitset korrosiooni ja kulumise vastu, kuid et tsingitud detaili mõõtmed ei muutu protsessi käigus märkimisväärselt, ei vaja detail täiendavat viimistlust (üle puurimist, -keermestamist). Samuti on sel moel tsinki peale kandes hõlpsam katta osasid, mis ei tohiks tsingikihti saada, sest tsinkimine ei toimu suurel temperatuuril, mis kattematerjali rikkuda võiks. Endale sobivat tsinkimise meetodit valides tasuks arvestada ka sellega, kuumtsingitud pinnale nakkub värv halvasti.
Lühidalt
- Elektrokeemilist katmist kasutatakse peamiselt objekti pinnaomaduste muutmiseks – parandamaks kulumiskindlust, korrosioonitõrjeks ning liikuvate osade määrdeks
- Lihtne ja soodne ise teostada
- Ei sobi suurte detailide katmiseks
- Pole nii vastupidav kui kuumtsinkimine (vajadusel tuleks üle värvida)
- Sarnast protsessi saab kasutad vasetamiseks, nikeldamiseks, kuldamiseks jm
Kirjeldatud moel tsinkimine ja tegelikult ka vasetamine ning nikeldamine on suures pildis äärmiselt sarnane rooste eemaldamisele – On mingi lahus, lahusesse on uputatud anood ja katood ning alalisvoolu toimel käivitub protsess, kus detaililt A eraldub osakesi, mis sadestuvad detailil B (Elektrokeemilist katmise üldist kirjeldust saab lugeda vikipeedist)
Siinkohal oleks minust ilus ära mainida, et minu esimene katsetus ei tulnud kindlasti ideaalne, kuid mind saatis piisav edu ja usun protsessi pisut “peenhäälestades” on võimalik saada väga hea tulemus. Lõpptulemus sõltus suuresti eeltööst ja sellest, kui roostevabaks detail sai. Pisemad roostetäpid endale tsingikihti ei haara ja paistavad välja.
Vajalikud vahendid (minu set-up)
- Alalisvoolu allikas 1,5-4 V ja piisavalt ampreid.
- Elektrivoolu mitte juhtiv anum, kuhu tsingitav detail sisse mahuks.
- Vasktraati, millega detailid lahusesse riputada.
- Puhta tsingi tükk st 100% tsink. Õnnestus oma varudest midagi leida. Veebikaubamajadest koheselt head toormaterjali leida ei õnnestunud, sest enamik asju mida tsingi pähe müüakse on tegelikult lihtsalt tsingitud. Sobivaim valik poodidest, paistis olevat autopoodides müüdavad löödavad veljeraskused (väidetavalt puhas tsink). Hiina netiavarustesse piiludes on sobiv märksõnaad “zinc Plate”, “zinc Anode”, “100% zinc”.
- 30% äädikat toidupoest
- Epsom soola ehk magneesiumsulfaati. Leitav looduskaupasid müüdavatest poodidest. Saab kasutada ka tavalist keedusoola, kuid seda kasutades on elektrolüüsi üheks saaduseks kloor gaasilisel kujul, mis on mürgine!
- Tsinksulfaati ZnSO4*H2O (aga saab ka ilma) – Leitav looduspoodidest.
- Lauasuhkrut, mis toimib lahuses ligandina ja hoolitseb selle eest, et ei moodustuks “liiga suuri” tsingi kristalle, mis moodustuks metallile ladestudes ebatasase ja mati pinna.
- Destilleeritud- või kraanivett.
- Akvaariumi aeraator, et lahus elektrolüüsi ajal ringleks (soovituslik)
Retsept
Internetis erinvaid allikaid uurides paistis igal sepal oma retsept olevat ja täpseid suhtarvusid soovitada ei julge.
Parima tulemuse saamiseks tuleb asi mõned korrad läbi teha jälgides sidendeid ja hinnates väljundit.
Minu retsept:
- 170ml äädikat 30% + 830ml vett (Kokku 1 liiter)
- 100g/l keedusoola (Soovituslik on epsom sool!)
- 120g/l suhrut
- 40g/l tsinksulfaati
Suurema anuma korral koguseid muidugi vastavalt suurendada.
Lahuse temperatuur vahemikus 20-25°C (toatemperatuuril) ja voolutihedus vahemikus 0,01 – 0,06 A/cm2 @ 1,5-4 V. Siinjuures jällegi eksisin mina netitarkade soovituste vastu ja kasutasin seda, mis kodust parajasti võtta oli st. 4,5V 300mA adapterit kõikide detailide puhul.
Tööprotsess
- Vala anumasse äädikas, aseta sellesse tsingitükk ja lase sellel 12-24h seista. Äädika ja tsingi reageerides tekib sinna tsinkatsetaat ja eraldub vesinik. Protsessist annab aimu mullitamine. Tsingitüki äädikas hoidmine pole vajalik, kui kasutad ka tsinksulfaati;
- Sega kokku äädikas, vesi, soolad ja suhkur. Sega lahust kuniks soolad ja suhkur on täielikult lahustunud. Lahustumist kiirendab soe, peaaegu kuum vesi;
- Pane veeanuma küljele tsingitükk (anood). Tsingitüki ots peaks anumast niipalju välja paistma, et sellel külge saaks hiljem ühendada vooluallika plussjuhtme. Protsess on effektiivsem, kui lahusesse on asetatud mitu omavahel traadiga sillatud anoodi, mis anumasse asetatud selliselt, et nad ümbritsevad tsingitavat detaili;
- Paiguta anuma kohale puit- või metallitükk, kuhu külge tsingidatav detail riputada;
- Enne detaili lahusesse riputamist, peaks see olema täielikult puhastatud roostest, õlist, värvist, porist jm;
Kui detaili pind on kare (n. kui detail on eelnevalt liivapritsiga puhastatud), siis tuleb arvestada, et ka tsingitud pind jääb kare. Vajadusel tuleks pind eelnevalt lihvida, poleerida vm; - Rooste täielikuks eemaldamiseks soovitatakse tsingitav detail eelnevalt vesinikkloriidhappega puhastada, kuid seda pole ülemäära lihtne poelettidelt leida (loe: pakiautomaati tellida). Eks sellel on omad põhjused.
- Riputa kaetav detail (katood) vasktraadiga lahusesse selliselt, et ta oleks üleni lahuses, kuid ei puudutaks põhja ja ei puudutaks anoodi;
- Ühenda vooluallika miinusjuhe tsingitava detailiga st katoodiga ja plussjuhe anoodiga (anuma äärses oleva tsingitükk);
- Ühenda vooluallikas vooluvõrku;
- Peaksid kiirelt nägema, et metallile hakkab tekkima hall ja tuhm tsingikiht. Soovitatav on teha mitu 10-15 minutilist tsinkimise tsüklit. Tsüklite vahel tasuks tekkinud tsingikihti terasvillaga lihvida;
- Lase protsessil toimuda 10-15 minutit. Eemalda vooluallikas võrgust ja võta detail lahusest välja;
- Läikiva pinnaviimistluse samiseks poleeri detail terasvillaga.
Ja lõpetuseks üks poolikult tsingitud tükk, milega katsetan tsingikihi kestvust garaažitingimustes. Nähtav roostes osa oli eelnevalt täielikult roostevaba. Mutri üks tahk on pildistamise eelselt terasvillaga puhastatud. Ülejäänud tsingikihti pole sel moel töödeldud.
