Applications du titane dans la galvanoplastie
Pertinence
La méthode de revêtement métalliquepar galvanoplastie est la plus répandue. Afin d'accroître l'intensité et l'efficacité des processus de production et de galvanoplastie, de nouveaux électrolytes, des températures plus élevées et des densités de courant plus importantes sont utilisés. Cela nécessite des matériaux de construction et des équipements qui répondent à des exigences plus élevées en matière de résistance à la corrosion. Outre l'amélioration des performances techniques, il est essentiel de maximiser la durée de vie des équipements, ce qui dépend de la qualité du revêtement et des matériaux de construction. Bien qu'il existe un grand nombre de matériaux permettant un fonctionnement sûr des équipements, des problèmes de longévité et de durabilité subsistent. Le plomb dans le chrome et d'autres électrolytes acides, bien que chimiquement résistant, est facilement détruit mécaniquement. Si le revêtement en plomb est endommagé, le corps du bain est soumis à une forte corrosion.
Matériaux alternatifs
Les bains d'acier revêtus de plastique vinylique résistant aux électrolytes acides peuvent être utilisés pour le nickelage, le cuivrage, la galvanisation
Résistance à la corrosion du titane
De tous les matériaux qui présentent un niveau élevé de résistance à la corrosion dans la plupart des électrolytes, les alliages de titane sont considérés comme les plus performants. Le titane est réputé pour sa résistance à la corrosion dans pratiquement tous les électrolytes alcalins, faiblement acides et acides. Il résiste aux solutions de décapage contenant 10 % de H2 SO4 à 75 °C, mais se corrode rapidement lorsque la concentration augmente jusqu'à 18-20 %. Si de l'acide nitrique ou ses sels sont ajoutés à l'électrolyte en tant qu'additifs inhibiteurs, la destruction corrosive du titane peut être évitée. Dans ce cas, un film d'oxyde se forme à la surface du métal, ce qui l'empêche de se dissoudre. Le titane se corrode également rapidement dans les électrolytes contenant de l'acide fluorhydrique ou hydrofluorique. Dans tous les autres cas, l'utilisation du titane comme revêtement protecteur dans la galvanoplastie semble extrêmement prometteuse.
Équipement de galvanoplastie
L'équipement de prétraitement et de revêtement par galvanoplastie comprend des bains, des paniers anodiques, des tambours cathodiques, des serpentins de chauffage, des supports, des échangeurs de chaleur, des lignes, des filtres, des pompes, etc.
Bains
Les bains de titane pour le chromage sont fabriqués en alliage BT1-0. Cette technologie est utilisée depuis longtemps par l'usine automobile Kommunar ainsi que par l'usine de production d'instruments de mesure de Zaporozhye. L'utilisation de titane dans les bains de chromage augmente leur durée de vie de cinq à sept fois. Lorsque l'usine de moteurs de Melitopol a remplacé les bains traditionnels d'acier et de plomb par trois bains d'alliage BT1-0, la durée de vie de ces bains a été multipliée par cinq ou sept.En outre, en raison de la durée de vie plus longue et des coûts d'amortissement plus faibles, des coûts d'électrolyte plus faibles et des coûts de main-d'œuvre et d'énergie réduits, les rendements annuels ont été considérablement améliorés.
Dans les électrolytes utilisés pour le cuivrage, le nickelage, le cadmiage, le laitonnage, la galvanisation et l'argenture, à l'exception des solutions d'acide fluorhydrique et d'acide fluoroboreux, le titane n'est pratiquement pas affecté par la corrosion. En outre, il n'est pas souhaitable d'utiliser le titane en combinaison avec des milieux contenant des ions fluorure en raison de la différence de vitesse de corrosion lors de l'utilisation du circuit anodique et de la coupure de courant.
Le remplacement des bains en acier au carbone revêtus de plastique vinylique ou de plomb par des bains en titane est conseillé pour stabiliser le processus de production : réduction de la fréquence des réparations courantes, maintien de la propreté de l'électrolyte, augmentation de la qualité du revêtement et, surtout, possibilité d'ajuster la température ou l'équilibre acide de l'électrolyte. La résistance à la corrosion des alliages de titane dans les électrolytes susmentionnés permet de réduire l'épaisseur des parois de plus de la moitié. Les bains de titane et les bains d'acier revêtus de vinyle sont donc pratiquement identiques en termes de coût.
Paniers d'anodes
Trois types d'anodes sont utilisés dans les bains de nickelage, de galvanisation et de cuivrage : les anodes électrolytiques, les anodes coulées et les anodes laminées. Ces dernières sont les plus utilisées car elles se dissolvent le plus uniformément, alors que les anodes électrolytiques se caractérisent par une dissolution plus intense et la formation de boues.
Afin de minimiser les effets néfastes des boues, les anodes sont placées dans des sacs spéciaux de type "ceinture" ou "chlorure" qui ont été préalablement traités à l'acide chlorhydrique. Dans ce cas, les déchets ne représentent que vingt à trente pour cent du poids total des anodes. L'utilisation de paniers d'anodes en titane est très prometteuse. Dès 1959, les premiers paniers d'anodes en titane ont été développés et mis en service par Ford. Cela a permis de réduire considérablement les coûts d'entretien et d'augmenter de quatre heures le temps d'exploitation quotidien.
Les bacs à anodes sont conçus pour augmenter la capacité globale de l'installation. En outre, il n'est pas nécessaire de vidanger le reste de la liqueur du réservoir pour y ajouter des anodes. Le matériau anodique est consommé pratiquement en totalité, ce qui permet de maintenir une densité constante et d'assurer une efficacité maximale. Depuis 1959, ils sont utilisés pour le placage de cuivre cyanuré et acide, le placage de laiton blanc cyanuré et le placage de nickel brillant. L'introduction de paniers en titane dans le processus de production domestique a permis d'obtenir une anode entièrement soluble.
BT1-0
L'utilisation de paniers d'anode en alliage de titane BT1-0 dans l'usine de moteurs de Melitopol a permis d'augmenter considérablement l'indice économique annuel dans la production de pièces nickelées utilisées dans les groupes électrogènes. Le principal indicateur de l'efficacité économique de cette innovation est l'utilisation à 100 % d'anodes en nickel, alors qu'avant la mise en œuvre de la technologie, seulement 70 % de toutes les anodes étaient utilisées. En outre, il n'est plus nécessaire d'utiliser des crochets en cuivre qui étaient auparavant utilisés pour installer de nouvelles anodes, et les coûts de main-d'œuvre pour le remplacement des anodes sont réduits.
L'usine Kommunar de Zaporozhye a réussi à éliminer un rapport de 30 % entre les recettes et la consommation totale d'anodes de nickel, qui étaient par la suite inutilisées, sur une ligne de placage automatique. Les paniers en titane fabriqués à partir de l'alliage BT1-0 ont permis de réduire considérablement la consommation d'anodes en nickel et de simplifier l'entretien du bain en ajustant le niveau d'électrolyte.
Les paniers d'anodes munis de crochets spéciaux pour les suspendre sont fabriqués à partir de feuilles de titane d'une épaisseur de 0,8 à 1 millimètre. La section transversale des crochets est calculée sur la base d'une faible capacité thermique et d'une densité de courant inférieure à 1A/dm.
Courbure
Pour le processus d'étamage à grande vitesse, on utilise des paniers en titane pré-remplis de granulés d'étain qui servent d'anode. Ce matériau anodique augmente considérablement l'efficacité de l'étamage électrolytique en augmentant la densité de courant actif qui est distribuée sur toute la surface de l'anode dans le panier.
Effet économique
Ces paniers en titane de différentes conceptions ont acquis une grande popularité dans les processus de nickelage, d'étamage, de cuivrage et de galvanisation, car ils permettent d'utiliser pleinement le matériau d'anode, ce qui permet d'économiser des matériaux d'alimentation coûteux tels que le nickel, l'étain, le cuivre, etc. En outre, il devient possible d'utiliser des lingots, des pastilles, des lingots de matériau vierge qui coûtent beaucoup moins cher que leurs équivalents en anodes laminées.
Échangeurs de chaleur
Afin d'obtenir une bonne précipitation du métal de départ, un équilibre stable de la température doit être maintenu pendant le processus de placage. Aujourd'hui, les échangeurs de chaleur et les bobines en plomb, en acier au carbone recouvert de plomb ou en acier inoxydable sont encore couramment utilisés. Le problème est qu'après seulement deux ou trois mois, ils tombent en panne en raison de l'environnement chimique agressif de l'électrolyte et de la température élevée. En cas de réparations permanentes nécessaires et de changements de réchauffeurs, un tel déséquilibre de température indésirable se produit, ce qui entraîne une augmentation des coûts d'exploitation.
L'utilisation du titane dans les équipements d'échange de chaleur est plus favorable en comparaison avec les matériaux listés ci-dessus. Cela explique la popularité croissante du titane dans la production occidentale. Par exemple, la société britannique Dean Products Incorporated produit des panneaux entièrement en titane développés en interne et utilisés pour le chauffage de l'électrolyte. La société américaine Imperial Chemical Industrial produit des bobines de titane et la société américaine Contimet produit des échangeurs de chaleur en titane pour chauffer différents types d'électrolytes (même ceux au chrome). Grâce à l'absence de produits de corrosion sur la surface externe de l'échangeur de chaleur, les taux de transfert de chaleur requis peuvent être atteints avec une réduction de la surface de chauffe pouvant aller jusqu'à 45 %, ce qui constitue un avantage incontestable.
Rentabilité
Même si sa conductivité thermique est inférieure de moitié à celle du plomb ou de l'acier, le titane offre la possibilité de construire des tubes chauffants avec des parois beaucoup plus fines, car il se distingue par sa grande résistance à la corrosion et aux contraintes mécaniques. Il s'ensuit que le prix des bobines en acier au carbone au plomb et en acier inoxydable est identique à celui des équipements en titane BT1-00 et BT1-0. En outre, l'utilisation d'alliages de titane permet de réduire considérablement les coûts d'exploitation des équipements, en augmentant la durée d'utilisation de quatre à six fois.
Même dans les bains de chromage conventionnels, les bobines de titane serviront pendant de nombreuses années. L'usine "Kommunar" de Zaporozhye utilise des bobines de titane de 3 m de long et de 2,5 mm de diamètre pour chauffer l'électrolyte pendant le chromage, en remplacement des bobines de plomb obsolètes de 7 m de long et de 6 mm de diamètre. En quatre ans de fonctionnement, ce type d'équipement a apporté des avantages économiques inestimables. Des préchauffeurs en titane sont également utilisés sur des dizaines de lignes automatiques à l'usine mécanique de Tambov.
Suspensions et attaches
Le titane est également largement utilisé dans la création de supports pour l'anodisation de pièces en aluminium et ses alliages. Les simples cadres en aluminium, par exemple, succombent rapidement à l'oxydation et commencent à se détériorer. Pour prolonger leur durée de vie moyenne au-delà de quatre à six semaines, les cadres doivent être exposés à un environnement alcalin. En revanche, les cadres en titane ne montrent aucun signe de détérioration dans des conditions d'utilisation similaires, même après des années. Les cintres en titane ont également montré leurs meilleures qualités dans les processus d'étamage et de galvanisation. Ils ne sont pas sujets à la corrosion, ce qui évite la perte de matériaux précieux, prolonge la durée de vie de la pièce et réduit les coûts de réparation.
Soudage
La fabrication de suspensions et de cadres en titane est relativement facile. La seule limite est que les joints de brasage utilisant des soudures dures et tendres sont interdits. Il est également déconseillé d'assembler les pièces à l'aide de boulons et de rivets, car ces joints peuvent se rompre lors de la transmission du courant électrique. Le soudage présente le plus haut degré de fiabilité.
Les outils
Une entreprise britannique spécialisée dans les machines à laver utilise plus de soixante outils en titane pour l'anodisation des pièces en aluminium ainsi que plus de quatre cents fixations en aluminium avec des pointes en titane dans leur arsenal technique. La réparation des pendentifs en galvanoplastie est coûteuse, prend du temps et nécessite une main-d'œuvre importante. L'utilisation d'éléments de production en titane permet de réduire ces réparations au minimum. En outre, le titane maintient la conductivité électrique à un niveau relativement élevé pendant une longue période.
Expérience d'utilisation
À Zaporozhye, à l'usine d'appareils électriques, ainsi qu'à Kommunar, les cintres en aluminium étaient auparavant utilisés dans les processus d'anodisation et d'électropolissage des pièces en aluminium. À l'époque, la durée de vie des cintres n'était que d'un mois. Après l'introduction des pendentifs en titane dans la production, cette durée a été portée à plus d'un an. Cela se traduit par un ratio de 15 cintres en titane au lieu de 816 cintres en aluminium qui doivent être utilisés pendant une année de fonctionnement.
La société britannique Aizi développe de nouvelles conceptions et fabrique des cintres en titane de complexité variable. Après des milliers de cycles, la corrosion des équipements en titane de leur production ne représente que 0,025 de la section transversale de l'ensemble du cintre.
Les entreprises allemandes Riedel, Blasberg et d'autres utilisent intensivement des cintres de différentes conceptions dans des électrolytes à base d'acide sulfurique (principalement pour l'anodisation). Les pendentifs en titane ou en aluminium avec des contacts en titane sont les plus couramment utilisés. Toutefois, les constructions entièrement en titane ont plus de succès dans les applications.
Les équipements en titane utilisés dans les systèmes de ventilation permettent également de réduire les coûts d'entretien et de réparation, d'améliorer les performances et de prolonger la durée de vie des équipements. Bien que les investissements initiaux pour l'installation d'un système de ventilation en titane soient deux à trois fois plus élevés que le coût d'un système de ventilation standard en acier, le système de ventilation en titane remplit qualitativement ses fonctions cinq à six fois plus longtemps. L'usine automobile de Zaporozhye utilise avec succès un système de ventilation en titane depuis plus d'un an.
Problèmes de nettoyage
Lorsque la capacité de production des ateliers de revêtement des métaux augmente, il est nécessaire d'accorder une plus grande attention au nettoyage des eaux usées contenant d'énormes quantités de composants toxiques (acides et leurs sels) qui se forment lors du décapage des métaux et de leurs hydroxydes lors du nettoyage des anodes. Les bains de galvanisation, de cuivrage et de cadmium contiennent de grandes quantités d'alcaloïdes métalliques et de cyanures toxiques, dont la concentration devrait être inférieure à 0,1 mg/l, tandis que la teneur en chrome des bains d'oxyde de chrome et de chrome ne devrait pas dépasser 0,5 mg/l.
Des installations de neutralisation spéciales sont utilisées pour éliminer les scories et les toxines des eaux usées. Outre les substances nocives susmentionnées, les eaux usées contiennent également une masse de composés chimiques qui affectent de manière agressive l'état du système de traitement des eaux usées lui-même et du système de drainage. Lorsque des stations d'épuration sont en cours de construction ou de rénovation, il est recommandé d'utiliser du titane pour les réservoirs de collecte, les tuyaux d'évacuation, les équipements de pompage et les vannes d'arrêt. L'utilisation de ce métal augmente l'endurance opérationnelle et prolonge la durée de vie de l'ensemble du système d'équipement.
Un tel système, d'une capacité de 10 mètres cubes, conçu pour purifier les eaux usées à forte teneur en chrome et en composés apparentés, a été construit et fonctionne avec succès depuis plusieurs années dans l'usine de transformation de Zaporozhye. Ainsi, pendant toute la durée de fonctionnement, aucun cas de destruction par corrosion n'a été constaté dans un bassin de réception et dans la canalisation d'évacuation.
Conclusions
De nombreuses expériences avec l'utilisation du titane dans les constructions galvaniques prouvent le bien-fondé des éléments en titane. Cela s'applique à la fiabilité, à la qualité, à la durabilité et à l'efficacité économique du matériau. L'utilisation du titane dans le processus de production est un indicateur de la progressivité de l'entreprise, qui suit les tendances modernes et prend soin des indicateurs de performance, en réduisant les besoins en main-d'œuvre, en réduisant les travaux de maintenance lourds pour le personnel, en augmentant la qualité du revêtement, en économisant l'électrolyte, l'eau, l'électricité et la vapeur, en raccourcissant les temps de cycle de production, en augmentant la durabilité de l'équipement, en améliorant les conditions de travail et en augmentant la culture de la production.
Achat, prix
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Pertinence
La méthode de revêtement métalliquepar galvanoplastie est la plus répandue. Afin d'augmenter l'intensité et l'efficacité des processus de production et de galvanoplastie, de nouveaux électrolytes, des températures plus élevées et des densités de courant plus importantes sont utilisés. Cela nécessite des matériaux de construction et des équipements qui répondent à des exigences plus élevées en matière de résistance à la corrosion. Outre l'amélioration des performances techniques, il est essentiel de maximiser la durée de vie des équipements, ce qui dépend de la qualité du revêtement et des matériaux de construction. Bien qu'il existe un grand nombre de matériaux permettant un fonctionnement sûr des équipements, des problèmes de longévité et de durabilité subsistent. Le plomb dans le chrome et d'autres électrolytes acides, bien que chimiquement résistant, est facilement détruit mécaniquement. Si le revêtement en plomb est endommagé, le corps du bain est soumis à une forte corrosion.
Matériaux alternatifs
Les bains d'acier revêtus de plastique vinylique résistant aux électrolytes acides peuvent être utilisés pour le nickelage, le cuivrage, la galvanisation
Résistance à la corrosion du titane
De tous les matériaux qui présentent un niveau élevé de résistance à la corrosion dans la plupart des électrolytes, les alliages de titane sont considérés comme les plus performants. Le titane est réputé pour sa résistance à la corrosion dans pratiquement tous les électrolytes alcalins, faiblement acides et acides. Il résiste aux solutions de décapage contenant 10 % de H2 SO4 à 75 °C, mais se corrode rapidement lorsque la concentration augmente jusqu'à 18-20 %. Si de l'acide nitrique ou ses sels sont ajoutés à l'électrolyte en tant qu'additifs inhibiteurs, la destruction corrosive du titane peut être évitée. Dans ce cas, un film d'oxyde se forme à la surface du métal, ce qui l'empêche de se dissoudre. Le titane se corrode également rapidement dans les électrolytes contenant de l'acide fluorhydrique ou hydrofluorique. Dans tous les autres cas, l'utilisation du titane comme revêtement protecteur dans la galvanoplastie semble extrêmement prometteuse.
Équipement de galvanoplastie
L'équipement de prétraitement et de revêtement par galvanoplastie comprend des bains, des paniers anodiques, des tambours cathodiques, des serpentins de chauffage, des supports, des échangeurs de chaleur, des lignes, des filtres, des pompes, etc.
Bains
Les bains de titane pour le chromage sont fabriqués en alliage BT1-0. Cette technologie est utilisée depuis longtemps par l'usine automobile Kommunar ainsi que par l'usine de production d'instruments de mesure de Zaporozhye. L'utilisation de titane dans les bains de chromage augmente leur durée de vie de cinq à sept fois. Lorsque l'usine de moteurs de Melitopol a remplacé les bains traditionnels d'acier et de plomb par trois bains d'alliage BT1-0, la durée de vie de ces bains a été multipliée par cinq.Outre la réduction des coûts d'amortissement, des coûts d'électrolyte, de la main-d'œuvre et de l'énergie, cela s'est traduit par une augmentation considérable des recettes annuelles.
Dans les électrolytes utilisés pour le cuivrage, le nickelage, le cadmiage, le laitonnage, la galvanisation et l'argenture, à l'exception des solutions d'acide fluorhydrique et d'acide fluoroboreux, le titane n'est pratiquement pas affecté par la corrosion. En outre, il n'est pas souhaitable d'utiliser le titane en combinaison avec des milieux contenant des ions fluorure en raison de la différence de vitesse de corrosion lors de l'utilisation du circuit anodique et de la coupure de courant.
Le remplacement des bains en acier au carbone revêtus de plastique vinylique ou de plomb par des bains en titane est conseillé pour stabiliser le processus de production : réduction de la fréquence des réparations courantes, maintien de la propreté de l'électrolyte, augmentation de la qualité du revêtement et, surtout, possibilité d'ajuster la température ou l'équilibre acide de l'électrolyte. La résistance à la corrosion des alliages de titane dans les électrolytes susmentionnés permet de réduire l'épaisseur des parois de plus de la moitié. Les bains de titane et les bains d'acier revêtus de vinyle sont donc pratiquement identiques en termes de coût.
Paniers d'anodes
Trois types d'anodes sont utilisés dans les bains de nickelage, de galvanisation et de cuivrage : les anodes électrolytiques, les anodes coulées et les anodes laminées. Ces dernières sont les plus utilisées car elles se dissolvent le plus uniformément, alors que les anodes électrolytiques se caractérisent par une dissolution plus intense et la formation de boues.
Afin de minimiser les effets néfastes des boues, les anodes sont placées dans des sacs spéciaux de type "ceinture" ou "chlorure" qui ont été préalablement traités à l'acide chlorhydrique. Dans ce cas, les déchets ne représentent que vingt à trente pour cent du poids total des anodes. L'utilisation de paniers d'anodes en titane est très prometteuse. Dès 1959, les premiers paniers d'anodes en titane ont été développés et mis en service par Ford. Cela a permis de réduire considérablement les coûts d'entretien et d'augmenter de quatre heures le temps d'exploitation quotidien.
Les bacs à anodes sont conçus pour augmenter la capacité globale de l'installation. En outre, il n'est pas nécessaire de vidanger la liqueur restante du réservoir pour y ajouter du matériau anodique. Le matériau anodique est consommé pratiquement en totalité, ce qui permet de maintenir une densité constante et d'assurer une efficacité maximale. Depuis 1959, ils sont utilisés pour le placage de cuivre cyanuré et acide, le placage de laiton blanc cyanuré et le placage de nickel brillant. L'introduction de paniers en titane dans le processus de production domestique a permis d'obtenir une anode entièrement soluble.
BT1-0
L'utilisation de paniers d'anodes en alliage de titane VT1-0 dans l'usine de moteurs de Melitopol a permis d'augmenter considérablement l'indice économique annuel dans la production de pièces nickelées utilisées dans les groupes électrogènes. Le principal indicateur de l'efficacité économique de cette innovation est l'utilisation à 100 % d'anodes de nickel, alors qu'avant la mise en œuvre de la technologie, seulement 70 % de toutes les anodes étaient utilisées. En outre, il n'est plus nécessaire d'utiliser des crochets en cuivre qui étaient auparavant utilisés pour installer de nouvelles anodes, et les coûts de main-d'œuvre pour le remplacement des anodes sont réduits.
L'usine Kommunar de Zaporozhye a réussi à éliminer un rapport de 30 % entre les revenus et la consommation totale d'anodes de nickel, qui étaient par la suite inutilisées, sur une ligne de placage automatique. Les paniers en titane fabriqués à partir de l'alliage BT1-0 ont permis de réduire considérablement la consommation d'anodes en nickel et de simplifier l'entretien du bain en ajustant le niveau d'électrolyte.
Les paniers d'anodes munis de crochets spéciaux pour les suspendre sont fabriqués à partir de feuilles de titane d'une épaisseur de 0,8 à 1 millimètre. La section transversale des crochets est calculée sur la base d'une faible capacité thermique et d'une densité de courant inférieure à 1A/dm.
Courbure
Pour le processus d'étamage à grande vitesse, on utilise des paniers en titane pré-remplis de granulés d'étain qui servent d'anode. Ce matériau anodique augmente considérablement l'efficacité de l'étamage électrolytique en augmentant la densité de courant actif qui est distribuée sur toute la surface de l'anode dans le panier.
Effet économique
Ces paniers en titane de différentes conceptions ont acquis une grande popularité dans les processus de nickelage, d'étamage, de cuivrage et de galvanisation, car ils permettent d'utiliser pleinement le matériau d'anode, ce qui permet d'économiser des matériaux d'alimentation coûteux tels que le nickel, l'étain, le cuivre, etc. En outre, il devient possible d'utiliser des lingots, des pastilles, des lingots de matériau vierge qui coûtent beaucoup moins cher que leurs équivalents en anodes laminées.
Échangeurs de chaleur
Afin d'obtenir une bonne précipitation du métal de départ, un équilibre stable de la température doit être maintenu pendant le processus de placage. Aujourd'hui, les échangeurs de chaleur et les bobines en plomb, en acier au carbone recouvert de plomb ou en acier inoxydable sont encore couramment utilisés. Le problème est qu'après seulement deux ou trois mois, ils tombent en panne en raison de l'environnement chimique agressif de l'électrolyte et de la température élevée. En cas de réparations permanentes nécessaires et de changements de réchauffeurs, un tel déséquilibre de température indésirable se produit, ce qui entraîne une augmentation des coûts d'exploitation.
L'utilisation du titane dans les équipements d'échange de chaleur est plus favorable en comparaison avec les matériaux listés ci-dessus. Cela explique la popularité croissante du titane dans la production occidentale. Par exemple, la société britannique Dean Products Incorporated produit des panneaux entièrement en titane développés en interne et utilisés pour le chauffage de l'électrolyte. La société américaine Imperial Chemical Industrial produit des bobines de titane et la société américaine Contimet produit des échangeurs de chaleur en titane pour chauffer différents types d'électrolytes (même ceux au chrome). Grâce à l'absence de produits de corrosion sur la surface externe de l'échangeur de chaleur, les taux de transfert de chaleur requis peuvent être atteints avec une réduction de la surface de chauffe pouvant aller jusqu'à 45 %, ce qui constitue un avantage incontestable.
Rentabilité
Même si sa conductivité thermique est inférieure de moitié à celle du plomb ou de l'acier, le titane offre la possibilité de construire des tubes chauffants avec des parois beaucoup plus fines, car il se distingue par sa grande résistance à la corrosion et aux contraintes mécaniques. Il s'ensuit que le prix des bobines en acier au carbone au plomb et en acier inoxydable est identique à celui des équipements en titane BT1-00 et BT1-0. En outre, l'utilisation d'alliages de titane permet de réduire considérablement les coûts d'exploitation des équipements, en augmentant la durée d'utilisation de quatre à six fois.
Même dans les bains de chromage conventionnels, les bobines de titane serviront pendant de nombreuses années. L'usine "Kommunar" de Zaporozhye utilise des bobines de titane de 3 m de long et de 2,5 mm de diamètre pour chauffer l'électrolyte pendant le chromage, en remplacement des bobines de plomb obsolètes de 7 m de long et de 6 mm de diamètre. En quatre ans de fonctionnement, ce type d'équipement a apporté des avantages économiques inestimables. Des préchauffeurs en titane sont également utilisés sur des dizaines de lignes automatiques à l'usine mécanique de Tambov.
Suspensions et attaches
Le titane est également largement utilisé dans la création de supports pour l'anodisation de pièces en aluminium et ses alliages. De simples cadres en aluminium, par exemple, succombent rapidement à l'oxydation et commencent à se détériorer. Pour prolonger leur durée de vie moyenne au-delà de quatre à six semaines, les cadres doivent être exposés à un environnement alcalin. En revanche, les cadres en titane ne montrent aucun signe de détérioration dans des conditions d'utilisation similaires, même après des années. Les cintres en titane ont également montré leurs meilleures qualités dans les processus d'étamage et de galvanisation. Ils ne sont pas sujets à la corrosion, ce qui évite la perte de leur précieux matériau, prolonge la durée de vie de la pièce et réduit les coûts de réparation.
Soudure
La fabrication de suspensions et de cadres en titane est relativement facile. La seule limite est que les joints de brasage utilisant des soudures dures et douces sont interdits. Il est également déconseillé d'assembler les pièces à l'aide de boulons et de rivets, car ces joints peuvent se rompre lors de la transmission du courant électrique. Le soudage présente le plus haut degré de fiabilité.
Les outils
Une entreprise britannique spécialisée dans les machines à laver utilise plus de soixante outils en titane pour l'anodisation des pièces en aluminium, ainsi que plus de quatre cents fixations en aluminium avec des pointes en titane dans leur arsenal technique. La réparation des pendentifs en galvanoplastie est coûteuse, prend du temps et nécessite une main-d'œuvre importante. L'utilisation d'éléments de production en titane permet de réduire ces réparations au minimum. En outre, le titane maintient la conductivité électrique à un niveau relativement élevé pendant une longue période.
Expérience d'utilisation
À Zaporozhye, à l'usine d'appareils électriques, ainsi qu'à Kommunar, les cintres en aluminium étaient auparavant utilisés dans les processus d'anodisation et d'électropolissage des pièces en aluminium. À l'époque, la durée de vie des cintres n'était que d'un mois. Après l'introduction des pendentifs en titane dans la production, cette durée a été portée à plus d'un an. Cela se traduit par un ratio de 15 cintres en titane au lieu de 816 cintres en aluminium qui doivent être utilisés pendant une année de fonctionnement.
La société britannique Aizi développe de nouvelles conceptions et fabrique des cintres en titane de complexité variable. Après des milliers de cycles, la corrosion des équipements en titane de leur production ne représente que 0,025 de la section transversale de l'ensemble du cintre.
Les entreprises allemandes Riedel, Blasberg et d'autres utilisent intensivement des cintres de différentes conceptions dans des électrolytes à base d'acide sulfurique (principalement pour l'anodisation). Les pendentifs en titane ou en aluminium avec des contacts en titane sont les plus couramment utilisés. Toutefois, les constructions entièrement en titane ont plus de succès dans les applications.
Les équipements en titane utilisés dans les systèmes de ventilation permettent également de réduire les coûts d'entretien et de réparation, d'améliorer les performances et de prolonger la durée de vie des équipements. Bien que les investissements initiaux pour l'installation d'un système de ventilation en titane soient deux à trois fois plus élevés que le coût d'un système de ventilation standard en acier, le système de ventilation en titane remplit qualitativement ses fonctions cinq à six fois plus longtemps. L'usine automobile de Zaporozhye utilise avec succès un système de ventilation en titane depuis plus d'un an.
Problèmes de nettoyage
Lorsque la capacité de production des ateliers de revêtement métallique augmente, il est nécessaire d'accorder une plus grande attention au nettoyage des eaux usées contenant d'énormes quantités de composants toxiques (acides et leurs sels) qui se forment lors du décapage des métaux et de leurs hydroxydes lors du nettoyage des anodes. Les bains de galvanisation, de cuivrage et de cadmium contiennent de grandes quantités d'alcaloïdes métalliques et de cyanures toxiques, dont la concentration devrait être inférieure à 0,1 mg/l, tandis que la teneur en chrome des bains d'oxyde de chrome et de chrome ne devrait pas dépasser 0,5 mg/l.
Des installations de neutralisation spéciales sont utilisées pour éliminer les scories et les toxines des eaux usées. Outre les substances nocives susmentionnées, les eaux usées contiennent également une masse de composés chimiques qui affectent de manière agressive l'état du système de traitement des eaux usées lui-même et du système de drainage. Lorsque des stations d'épuration sont en cours de construction ou de rénovation, il est recommandé d'utiliser du titane pour les réservoirs de collecte, les tuyaux d'évacuation, les équipements de pompage et les vannes d'arrêt. L'utilisation de ce métal augmente l'endurance opérationnelle et prolonge la durée de vie de l'ensemble du système d'équipement.
Un tel système, d'une capacité de 10 mètres cubes, conçu pour purifier les eaux usées à forte teneur en chrome et en composés apparentés, a été construit et fonctionne avec succès depuis plusieurs années dans l'usine de transformation de Zaporozhye. Ainsi, pendant toute la durée de fonctionnement, aucun cas de destruction par corrosion n'a été constaté dans un bassin de réception et dans la canalisation d'évacuation.
Conclusions
De nombreuses expériences avec l'utilisation du titane dans les constructions galvaniques prouvent le bien-fondé des éléments en titane. Cela s'applique à la fiabilité, à la qualité, à la durabilité et à l'efficacité économique du matériau. L'utilisation du titane dans le processus de production est un indicateur de la progressivité de l'entreprise, qui suit les tendances modernes et prend soin des indicateurs de performance, en réduisant les besoins en main-d'œuvre, en réduisant les travaux de maintenance lourds pour le personnel, en augmentant la qualité du revêtement, en économisant l'électrolyte, l'eau, l'électricité et la vapeur, en raccourcissant les temps de cycle de production, en augmentant la durabilité de l'équipement, en améliorant les conditions de travail et en augmentant la culture de la production.
Achat, prix
Evek GmbH vend des produits laminés en acier au meilleur prix. Il est établi en tenant compte des taux du LME (Londonmetal exchange) et dépend des caractéristiques technologiques de la production sans inclure de coûts supplémentaires. Nous fournissons une large gamme de produits en titane et en alliage de titane. Tous les lots font l'objet d'une certification de qualité afin de répondre aux exigences de la norme. Chez nous, vous pouvez acheter une variété de produits en vrac pour une production à grande échelle. Un large choix, des conseils détaillés de nos responsables, des prix raisonnables et une livraison rapide déterminent le visage de notre entreprise. Un système de remise est disponible pour les achats en gros
Pertinence
La méthode de revêtement métalliquepar galvanoplastie est la plus répandue. Afin d'augmenter l'intensité et l'efficacité des processus de production et de galvanoplastie, de nouveaux électrolytes, des températures plus élevées et des densités de courant plus importantes sont utilisés. Cela nécessite des matériaux de construction et des équipements qui répondent à des exigences plus élevées en matière de résistance à la corrosion. Outre l'amélioration des performances techniques, il est essentiel de maximiser la durée de vie des équipements, ce qui dépend de la qualité du revêtement et des matériaux de construction. Bien qu'il existe un grand nombre de matériaux permettant un fonctionnement sûr des équipements, des problèmes de longévité et de durabilité subsistent. Le plomb dans le chrome et d'autres électrolytes acides, bien que chimiquement résistant, est facilement détruit mécaniquement. Si le revêtement en plomb est endommagé, le corps du bain est soumis à une forte corrosion.
Matériaux alternatifs
Les bains d'acier revêtus de plastique vinylique résistant aux électrolytes acides peuvent être utilisés pour le nickelage, le cuivrage, la galvanisation
Résistance à la corrosion du titane
De tous les matériaux qui présentent un niveau élevé de résistance à la corrosion dans la plupart des électrolytes, les alliages de titane sont considérés comme les plus performants. Le titane est réputé pour sa résistance à la corrosion dans pratiquement tous les électrolytes alcalins, faiblement acides et acides. Il résiste aux solutions de décapage contenant 10 % de H2 SO4 à 75 °C, mais se corrode rapidement lorsque la concentration augmente jusqu'à 18-20 %. Si de l'acide nitrique ou ses sels sont ajoutés à l'électrolyte en tant qu'additifs inhibiteurs, la destruction corrosive du titane peut être évitée. Dans ce cas, un film d'oxyde se forme à la surface du métal, ce qui l'empêche de se dissoudre. Le titane se corrode également rapidement dans les électrolytes contenant de l'acide fluorhydrique ou hydrofluorique. Dans tous les autres cas, l'utilisation du titane comme revêtement protecteur dans la galvanoplastie semble extrêmement prometteuse.
Équipement de galvanoplastie
L'équipement de prétraitement et de revêtement par galvanoplastie comprend des bains, des paniers anodiques, des tambours cathodiques, des serpentins de chauffage, des supports, des échangeurs de chaleur, des lignes, des filtres, des pompes, etc.
Bains
Les bains de titane pour le chromage sont fabriqués en alliage BT1-0. Cette technologie est utilisée depuis longtemps par l'usine automobile Kommunar ainsi que par l'usine de production d'instruments de mesure de Zaporozhye. L'utilisation de titane dans les bains de chromage augmente leur durée de vie de cinq à sept fois. Lorsque l'usine de moteurs de Melitopol a remplacé les bains traditionnels d'acier et de plomb par trois bains d'alliage BT1-0, la durée de vie de ces bains a été multipliée par cinq.Outre la réduction des coûts d'amortissement, la baisse des coûts des électrolytes, de la main-d'œuvre et de l'énergie, le chiffre de production annuel a augmenté de manière substantielle.
Dans les électrolytes utilisés pour le cuivrage, le nickelage, le cadmiage, le laitonnage, la galvanisation et l'argenture, à l'exception des solutions d'acide fluorhydrique et d'acide fluoroboreux, le titane n'est pratiquement pas affecté par la corrosion. En outre, il n'est pas souhaitable d'utiliser le titane en combinaison avec des milieux contenant des ions fluorure en raison de la différence de vitesse de corrosion lors de l'utilisation du circuit anodique et de la coupure de courant.
Le remplacement des bains en acier au carbone revêtus de plastique vinylique ou de plomb par des bains en titane est conseillé pour stabiliser le processus de production : réduction de la fréquence des réparations courantes, maintien de la propreté de l'électrolyte, augmentation de la qualité du revêtement et, surtout, possibilité d'ajuster la température ou l'équilibre acide de l'électrolyte. La résistance à la corrosion des alliages de titane dans les électrolytes susmentionnés permet de réduire l'épaisseur des parois de plus de la moitié. Les bains de titane et les bains d'acier revêtus de vinyle sont donc pratiquement identiques en termes de coût.
Paniers d'anodes
Trois types d'anodes sont utilisés dans les bains de nickelage, de galvanisation et de cuivrage : les anodes électrolytiques, les anodes coulées et les anodes laminées. Ces dernières sont les plus utilisées car elles se dissolvent le plus uniformément, alors que les anodes électrolytiques se caractérisent par une dissolution plus intense et la formation de boues.
Afin de minimiser les effets néfastes des boues, les anodes sont placées dans des sacs spéciaux de type "ceinture" ou "chlorure" qui ont été préalablement traités à l'acide chlorhydrique. Dans ce cas, les déchets ne représentent que vingt à trente pour cent du poids total des anodes. L'utilisation de paniers d'anodes en titane est très prometteuse. Dès 1959, les premiers paniers d'anodes en titane ont été développés et mis en service par Ford. Cela a permis de réduire considérablement les coûts d'entretien et d'augmenter de quatre heures le temps d'exploitation quotidien.
Les bacs à anodes sont conçus pour augmenter la capacité globale de l'installation. En outre, il n'est pas nécessaire de vidanger la liqueur restante du réservoir pour y ajouter du matériau anodique. Le matériau anodique est consommé pratiquement en totalité, ce qui permet de maintenir une densité constante et d'assurer une efficacité maximale. Depuis 1959, ils sont utilisés pour le placage de cuivre cyanuré et acide, le placage de laiton blanc cyanuré et le placage de nickel brillant. L'introduction de paniers en titane dans le processus de production domestique a permis d'obtenir une anode entièrement soluble.
BT1-0
L'utilisation de paniers d'anodes en alliage de titane VT1-0 dans l'usine de moteurs de Melitopol a permis d'augmenter considérablement l'indice économique annuel dans la production de pièces nickelées utilisées dans les groupes électrogènes. Le principal indicateur de l'efficacité économique de cette innovation est l'utilisation à 100 % d'anodes de nickel, alors qu'avant la mise en œuvre de la technologie, seulement 70 % de toutes les anodes étaient utilisées. En outre, il n'est plus nécessaire d'utiliser des crochets en cuivre qui étaient auparavant utilisés pour installer de nouvelles anodes, et les coûts de main-d'œuvre pour le remplacement des anodes sont réduits.
L'usine Kommunar de Zaporozhye a réussi à éliminer un rapport de 30 % entre les recettes et la consommation totale d'anodes de nickel, qui étaient par la suite inutilisées, sur une ligne de placage automatique. Les paniers en titane fabriqués à partir de l'alliage BT1-0 ont permis de réduire considérablement la consommation d'anodes en nickel et de simplifier l'entretien du bain en ajustant le niveau d'électrolyte.
Les paniers d'anodes munis de crochets spéciaux pour les suspendre sont fabriqués à partir de feuilles de titane d'une épaisseur de 0,8 à 1 millimètre. La section transversale des crochets est calculée sur la base d'une faible capacité thermique et d'une densité de courant inférieure à 1A/dm.
Courbure
Pour le processus d'étamage à grande vitesse, on utilise des paniers en titane pré-remplis de granulés d'étain qui servent d'anode. Ce matériau anodique augmente considérablement l'efficacité de l'étamage électrolytique en augmentant la densité de courant actif qui est distribuée sur toute la surface de l'anode dans le panier.
Effet économique
Ces paniers en titane de différentes conceptions ont acquis une grande popularité dans les processus de nickelage, d'étamage, de cuivrage et de galvanisation, car ils permettent d'utiliser pleinement le matériau d'anode, ce qui permet d'économiser des matériaux d'alimentation coûteux tels que le nickel, l'étain, le cuivre, etc. En outre, il devient possible d'utiliser des lingots, des pastilles, des lingots de matériau vierge qui coûtent beaucoup moins cher que leurs équivalents en anodes laminées.
Échangeurs de chaleur
Afin d'obtenir une bonne précipitation du métal de départ, un équilibre stable de la température doit être maintenu pendant le processus de placage. Aujourd'hui, les échangeurs de chaleur et les bobines en plomb, en acier au carbone recouvert de plomb ou en acier inoxydable sont encore couramment utilisés. Le problème est qu'après seulement deux ou trois mois, ils tombent en panne en raison de l'environnement chimique agressif de l'électrolyte et de la température élevée. En cas de réparations permanentes nécessaires et de changements de réchauffeurs, un tel déséquilibre de température indésirable se produit, ce qui entraîne une augmentation des coûts d'exploitation.
L'utilisation du titane dans les équipements d'échange de chaleur est plus favorable en comparaison avec les matériaux listés ci-dessus. Cela explique la popularité croissante du titane dans la production occidentale. Par exemple, la société britannique Dean Products Incorporated produit des panneaux entièrement en titane développés en interne et utilisés pour le chauffage de l'électrolyte. La société américaine Imperial Chemical Industrial produit des bobines de titane et la société américaine Contimet produit des échangeurs de chaleur en titane pour chauffer différents types d'électrolytes (même ceux au chrome). Grâce à l'absence de produits de corrosion sur la surface externe de l'échangeur de chaleur, les taux de transfert de chaleur requis peuvent être atteints avec une réduction de la surface de chauffe pouvant aller jusqu'à 45 %, ce qui constitue un avantage incontestable.
Rentabilité
Même si sa conductivité thermique est inférieure de moitié à celle du plomb ou de l'acier, le titane offre la possibilité de construire des tubes chauffants avec des parois beaucoup plus fines, car il se distingue par sa grande résistance à la corrosion et aux contraintes mécaniques. Il en résulte une égalité de prix entre les bobines en acier au carbone plombé et en acier inoxydable et les équipements en titane BT1-00 et BT1-0. En outre, l'utilisation d'alliages de titane permet de réduire considérablement les coûts d'exploitation des équipements, en augmentant la durée d'utilisation de quatre à six fois.
Même dans les bains de chromage conventionnels, les bobines de titane serviront pendant de nombreuses années. L'usine "Kommunar" de Zaporozhye utilise des bobines de titane de 3 m de long et de 2,5 mm de diamètre pour chauffer l'électrolyte pendant le chromage, en remplacement des bobines de plomb obsolètes de 7 m de long et de 6 mm de diamètre. En quatre ans de fonctionnement, ce type d'équipement a apporté des avantages économiques inestimables. Des préchauffeurs en titane sont également utilisés sur des dizaines de lignes automatiques à l'usine mécanique de Tambov.
Suspensions et attaches
Le titane est également largement utilisé dans la création de supports pour l'anodisation de pièces en aluminium et ses alliages. De simples cadres en aluminium, par exemple, succombent rapidement à l'oxydation et commencent à se détériorer. Pour prolonger leur durée de vie moyenne au-delà de quatre à six semaines, les cadres doivent être exposés à un environnement alcalin. En revanche, les cadres en titane ne montrent aucun signe de détérioration dans des conditions d'utilisation similaires, même après des années. Les cintres en titane ont également montré leurs meilleures qualités dans les processus d'étamage et de galvanisation. Ils ne sont pas sujets à la corrosion, ce qui évite la perte de leur précieux matériau, prolonge la durée de vie de la pièce et réduit les coûts de réparation.
Soudure
La fabrication de suspensions et de cadres en titane est relativement facile. La seule limite est que les joints de brasage utilisant des soudures dures et douces sont interdits. Il est également déconseillé d'assembler les pièces à l'aide de boulons et de rivets, car ces joints peuvent se rompre lors de la transmission du courant électrique. Le soudage présente le plus haut degré de fiabilité.
Les outils
Une entreprise britannique spécialisée dans les machines à laver utilise plus de soixante outils en titane pour l'anodisation des pièces en aluminium ainsi que plus de quatre cents fixations en aluminium avec des pointes en titane dans leur arsenal technique. La réparation des pendentifs en galvanoplastie est coûteuse, prend du temps et nécessite une main-d'œuvre importante. L'utilisation d'éléments de production en titane permet de réduire ces réparations au minimum. En outre, le titane maintient la conductivité électrique à un niveau relativement élevé pendant une longue période.
Expérience d'utilisation
À Zaporozhye, dans l'usine d'appareils électriques, ainsi que dans l'usine de Kommunar, les cintres en aluminium étaient auparavant utilisés dans les processus d'anodisation et d'électropolissage des pièces en aluminium. À l'époque, la durée de vie des cintres n'était que d'un mois. Après l'introduction des pendentifs en titane dans la production, cette durée a été portée à plus d'un an. Cela se traduit par un ratio de 15 cintres en titane au lieu des 816 cintres en aluminium qui doivent être utilisés au cours d'une année de fonctionnement.
La société britannique Aizi développe de nouvelles conceptions et fabrique des cintres en titane de complexité variable. Après des milliers de cycles, la corrosion des équipements en titane de leur production ne représente que 0,025 de la section transversale de l'ensemble du cintre.
Les entreprises allemandes Riedel, Blasberg et d'autres utilisent intensivement des cintres de différentes conceptions dans des électrolytes à base d'acide sulfurique (principalement pour l'anodisation). Les pendentifs en titane ou en aluminium avec des contacts en titane sont les plus couramment utilisés. Toutefois, les constructions entièrement en titane ont plus de succès dans les applications.
Les équipements en titane utilisés dans les systèmes de ventilation permettent également de réduire les coûts d'entretien et de réparation, d'améliorer les performances et de prolonger la durée de vie des équipements. Bien que les investissements initiaux pour l'installation d'un système de ventilation en titane soient deux à trois fois plus élevés que le coût d'un système de ventilation standard en acier, le système de ventilation en titane remplit qualitativement ses fonctions cinq à six fois plus longtemps. L'usine automobile de Zaporozhye utilise avec succès un système de ventilation en titane depuis plus d'un an.
Problèmes de nettoyage
Lorsque la capacité de production des ateliers de revêtement métallique augmente, il est nécessaire d'accorder une plus grande attention au nettoyage des eaux usées contenant d'énormes quantités de composants toxiques (acides et leurs sels) qui se forment lors du décapage des métaux et de leurs hydroxydes lors du nettoyage des anodes. Les bains de galvanisation, de cuivrage et de cadmium contiennent de grandes quantités d'alcaloïdes métalliques et de cyanures toxiques, dont la concentration devrait être inférieure à 0,1 mg/l, tandis que la teneur en chrome des bains d'oxyde de chrome et de chrome ne devrait pas dépasser 0,5 mg/l.
Des installations de neutralisation spéciales sont utilisées pour éliminer les scories et les toxines des eaux usées. Outre les substances nocives susmentionnées, les eaux usées contiennent également une masse de composés chimiques qui affectent de manière agressive l'état du système de traitement des eaux usées lui-même et du système de drainage. Si des stations d'épuration sont en cours de construction ou de rénovation, il est recommandé que les réservoirs de collecte des eaux usées, les tuyaux d'évacuation, l'équipement de pompage et les vannes d'arrêt soient fabriqués en titane. L'utilisation de ce métal augmente l'endurance opérationnelle et prolonge la durée de vie de l'ensemble du système d'équipement.
Un tel système, d'une capacité de 10 mètres cubes, conçu pour purifier les eaux usées à forte teneur en chrome et en composés apparentés, a été construit et fonctionne avec succès depuis plusieurs années dans l'usine de transformation de Zaporozhye. Ainsi, pendant toute la durée de fonctionnement, aucun cas de destruction par corrosion n'a été constaté dans un bassin de réception et dans la canalisation d'évacuation.
Conclusions
De nombreuses expériences avec l'utilisation du titane dans les constructions galvaniques prouvent le bien-fondé des éléments en titane. Cela s'applique à la fiabilité, à la qualité, à la durabilité et à l'efficacité économique du matériau. L'utilisation du titane dans le processus de production est un indicateur de la progressivité de l'entreprise, qui suit les tendances modernes et prend soin des indicateurs de performance, en réduisant les besoins en main-d'œuvre, en réduisant les travaux de maintenance lourds pour le personnel, en augmentant la qualité du revêtement, en économisant l'électrolyte, l'eau, l'électricité et la vapeur, en raccourcissant les temps de cycle de production, en augmentant la durabilité de l'équipement, en améliorant les conditions de travail et en augmentant la culture de la production.
Achat, prix
Evek GmbH vend des produits laminés en acier au meilleur prix. Il est établi en tenant compte des taux du LME (Londonmetal exchange) et dépend des caractéristiques technologiques de la production sans inclure de coûts supplémentaires. Nous fournissons une large gamme de produits en titane et en alliage de titane. Tous les lots font l'objet d'une certification de qualité afin de répondre aux exigences de la norme. Chez nous, vous pouvez acheter une variété de produits en vrac pour une production à grande échelle. Un large choix, des conseils complets de la part de nos responsables, des prix raisonnables et une livraison rapide déterminent le visage de notre entreprise. Un système de remise est disponible pour les achats en gros
