ilustracnyLitinou se nazývá slitina železa s uhlíkem, která jej obsahuje více než 2,14 %. Litina se dělí podle způsobu vyloučení volného uhlíku, jehož tvar a velikost jsou určující pro její mechanické vlastnosti. Využití litiny je rozmanité.

V oblasti galvanických povrchových úprav se často setkáváme s tzv. tvárnou litinou, jejíž mechanické vlastnosti jsou srovnatelné s ocelí. V ní je grafit vyloučen v kuličkové formě, což lze rozlišit již pomocí mikroskopu. Z hlediska korozní odolnosti je na tom litina stejně jako železo nebo ocel. Vzhledem k tomu, že vznikající korozní zplodiny železa nevytvářejí bariéru proti dalšímu působení korozního prostředí, dojde postupem času k úplnému zkorodování.
Galvanické povrchové úpravy jsou pak jednou z možností, jak díl před korozí chránit.

Galvanická povrchová úprava litiny
Technologický postup galvanické povrchové úpravy lininy nijak zásadně nevybočuje z běžně používaných zvyklostí. Pokovované díly je potřebné vhodně předupravit, následuje vyloučení požadovaného kovu nebo slitiny a na závěr se aplikují následné úpravy. Vzhledem k chemickým a fyzikálním vlastnostem litiny jsou však jednotlivé dílčí kroky optimalizovány tak, aby výsledné vlastnosti ochranného povlaku odpovídaly požadavkům.

Předúpravy
Účelem předúprav je zbavit povrch pokovovaných dílů zbytků nečistot, které by mohly způsobovat vady vyloučeného galvanického povlaku. Kromě běžných nečistot ze mechanického opracování litiny (chladící kapaliny, emulze, oleje) je povrch díl znečištěn také uhlíkem a případnými zbytky tryskacích hmot, které jsou používány pro sjednocení vzhledu mechanicky neopracovávaného povrchu (ocelová drť, písek apod.). Nedostatky v kvalitě očištění povrchu se projevují ve vzhledu vyloučených povlaků, přičemž směrem k oblastem nízkých proudových hustot míra projevu narůstá.

Ponorové (horké) odmaštění
Pro ponorové odmaštění litiny jsou používány běžné odmašťovací lázně pro ocel obsahující hydroxid sodný, odmašťovací přísady a tenzidy. Zvýšená teplota (min. 70°C) a pohyb lázně použitím ejektorových trysek usnadňují odstraňování nečistot z povrchu dílů. Pozornost je potřebné věnovat výběru vhodného tenzidu, který zajistí dobrou smáčivost povrchu včetně částic uhlíku.

Moření
Mořením jsou z povrchu dílů odstraňovány korozní produkty železa, které nelze odstranit v předchozím kroku ponorového odmaštění. Pro moření se nejčastěji používá koncentrovaná kyselina chlorovodíková v ředění 1:1. Pokud to vzhledem k sortimentu dílů a technickým možnostem zařízení je možné, je doporučeno používat mořicí lázeň bez inhibitorů moření a s vhodným tenzidem. Jeho výběru je vhodné věnovat, stejně jako u ponorového odmaštění, velkou pozornost. Naše praxe nám také ukazuje, že vhodná doba moření je silně závislá na kvalitě litiny. Produkty některých sléváren jsou totiž až příliš porézní a chovají se jako houba.
Mořicí lázeň se svým velmi nízkým povrchovým napětím (nižším, než voda v oplachové kaskádě) snadno proniká do vnitřních pórů materiálu, odkud ji pak nelze 100 % odstranit. Vzlínáním k povrchu v následujících krocích technologického procesu pak může ovlivňovat jak následující elektrolytické procesy, tak i vzhled již vyloučeného zinkového nebo slitinového zinkového povlaku. Jsou nám známy i postupy, kdy díly nejsou z výše uvedených důvodů vůbec mořeny, nebo jen v časech do jedné minuty.

Ponorové (horké) odmaštění s podporou ultrazvuku
Praxe ukazuje, že zařazení tohoto kroku po moření výrazně přispívá ke zlepšení kvality finální povrchové úpravy. Důvod je zřejmý z následujících snímků:

Obr 1 Otvory vyplněné kuličkovým grafitem
Obr. 1: Otvory vyplněné kuličkovým grafitem
Obr 2 Otvory jsou čisté grafit byl odstraněn optimalizovanými předúpravami
Obr. 2: Otvory jsou čisté, grafit byl odstraněn optimalizovanými předúpravami

Působením ultrazvuku je grafit (uhlík) z povrchových dutin litiny zcela odstraněn a na povrchu zůstává pouze železo. Jeho rovnoměrné pokovení již není přítomným grafitem ovlivňováno.

Elektrolytické odmaštění
Elektrolytické odmašťování se provádí nejdříve s katodickou polarizací dílů a následně s polarizací anodickou. Při použití zdroje proudu s reverzací lze oba kroky provádět v jedné vaně. Vývin plynů z elektrolýzy vody působí na zbytkové znečištění mechanicky a napomáhá k jeho lepšímu odstranění.
Praxe ukazuje, že stejně tak jako u moření může být použitelnost této technologické operace závislá na kvalitě zpracování ve slévárně. Jsou známy případy, kdy díly mohly být odmašťovány buď pouze anodicky, nebo při podstatně snížené provozní proudové hustotě, nebo dokonce i bez proudu. Tyto stavy se však vyskytují případ od případu a mohou se vztahovat i pouze k jednotlivé šarži dodávek dílů.

Dekapování (aktivace)
Tento krok je standardním v technologickém postupu. Oxidické náběhové vrstvy železa vzniklé působením kyslíku při elektrolytickém odmašťování s anodickou polarizací dílů, případně vzniklé reakcí povrchově čistého železa se vzdušným nebo ve vodě rozpuštěným kyslíkem, je potřebné před vlastním pokovením odstranit. Jinak mohou způsobovat vady přilnavosti vylučovaných kovů.

Zinkování, slitinové pokovení povlakem zinek-nikl
Vhodnými procesy pro pokovení litinových dílů jsou:
- přímé pokovení při použití slabě kyselé zinkovací lázně
- duplexní systém pokovení při použití slabě kyselé zinkovací lázně a následně alkalické slitinové lázně zinek-nikl
- přímé pokovení při použití slabě kyselé slitinové lázně zinek-nikl

Přímé pokovení ve slabě kyselé zinkovací lázni
Pro přímé zinkování litinových dílů jsou používány výhradně slabě kyselé zinkovací lázně. Zinkování v alkalických zinkovacích lázních nepřináší dobré výsledky z důvodu špatné zabíhavosti v oblastech s nízkou proudovou hustotou, která je způsobena vývinem vodíku v důsledku sníženého proudového výtěžku. Slabě kyselé zinkovací lázně jsou všeobecně známé a není potřebné je detailně popisovat. Vylučují vysoce lesklé zinkové povlaky s dobrou vyrovnávací schopností. K dispozici jsou jak lázně obsahující kyselinu boritou, tak i lázně bez této kyseliny založené na octanové bázi. Firma Schlötter nabízí řadu slabě kyselých zinkovacích lázní, z nichž u části je systém přísad upraven speciálně pro bezproblémové pokovení litiny.

Duplexní systém pokovení litiny
Duplexní systém je založen na vyloučení mezivrstvy zinku ze slabě kyselé zinkovací lázně a následné vyloučení slitinového povlaku zinek-nikl z alkalické lázně. Tato kombinace poskytuje vysokou ochranu proti korozi. Důležité je, aby byl povrch litiny při vylučování mezivrstvy zinku i v oblastech s nízkou proudovou hustotou zcela pokoven. Nevýhodou systému je horší rozložení tlouštěk zinkové vrstvy (slabě kyselá lázeň) a skutečnost, že integrace do stávajících zařízení je problematická.

Přímé pokovení ve slabě kyselé slitinové lázni zinek-nikl
Vylučování slitinových povlaků zinek-nikl ze slabě kyselé lázně odstraňuje řadu komplikací uvedených v předchozím odstavci. Pro pokovení litinových dílů v slabě kyselé slitinové lázni zinek-nikl platí podobné podmínky jako pro lázeň zinkovací.
Vyloučený slitinový povlak obsahuje 12 až 15 % niklu. Obsah kovů v elektrolytu se udržuje ve správném poměru použitím oddělených zinkových a niklových anod.
Doporučuje se použití samostatných proudových okruhů, což znamená, že se používá pro příslušný druh anod samostatný usměrňovač. Lázeň firmy Schlötter nabízí možnost vylučování jak pololesklých, tak i vysoce lesklých slitinových povlaků. Elektrolyt se vyznačuje konstantním složením slitiny v širokém rozsahu proudových hustot a tolerance k napalování v oblastech vysokých proudových hustot je velmi vysoká.
Oproti dříve vyvinutým lázním pracuje nejnovější elektrolyt s nižší provozní koncentrací niklu, což snižuje provozní náklady. Nahrazena byla také pufrující kyselina boritá, a to již zmíněnými octany. Tato změna se také příznivě projevila na poklesu tvorby anodového kalu.

Následné úpravy
Navazující následné úpravy – pasivace, dodatečný ponor (PostDip) a utěsnění – dále zlepšují užitné vlastnosti vyloučených povlaků. K dispozici je široká řada pasivací tenkovrstvých, tlustovrstvých i barevných, obsahujících kobalt i bezkobaltových. Pokud má zákazník zájem, firma Schlötter stále nabízí i klasické chromátovací lázně jak pro zinkové, tak i pro slitinové zinkové povlaky.
Dodatečný ponor nebo utěsnění jsou k dispozici na organické, anorganické nebo směsné bázi, můžou mít definovaný součinitel tření nebo i možnost detekce UV zářením. I zde záleží jen na požadavku zákazníka.

Závěr
Kvalitní výsledek pokovení litinových dílů v zinkovacích lázních nebo slitinových lázních zinek-nikl závisí na mnoha faktorech. Důraz by měl být kladen jak na předúpravy (vzhledem ke zkušenostem z praxe především na výběr vhodného tenzidu, použití ultrazvuku po moření dílů, volba optimálních proudových poměrů při elektroodmaštění), tak i na vlastní proces vylučování kovu. Vhodná konstrukce přísad pro pokovovací lázně dokáže zajistit dobré rozložení tlouštěk kovu v rozsahu všech proudových hustot, minimalizovat tendence k napalování a zajistit dobrou oplachovatelnost dílů před následnými úpravami. Nižší celková koncentrace kovů v lázni spolu s působením tenzidických složek pak minimalizuje ztráty výnosem. Typickými zástupci výše uvedených pokovovacích lázní jsou lázně řady SLOTANIT OT a řady SLOTOLOY.

text/foto Petr Goliáš, Vladislav Vomáčka, Schlötter Galvanotechnik

Literatura
Materiály firmy SCHLÖTTER GALVANOTECHNIK, Geislingen, Německo