Среди различных способов металлопокрытий наиболее распространен гальванический. Повышение эффективности производства и интенсификации технологических процессов гальванопокрытий обеспечивается применением новых электролитов, повышением температуры и увеличением плотности тока, что предъявляет повышенные требования к конструкционным материалам для оборудования, применяемого в гальванотехнике. Наряду с улучшением технических характеристик большое значение имеет увеличение срока службы различных видов оборудования. Это зависит, в первую очередь, от качества конструкционных и футеровочных материалов.

Несмотря на довольно обширный перечень материалов, применяемых для защиты оборудования, проблема стойкости и долговечности гальванического оборудования все еще не решена окончательно. Свинец, обладая химической стойкостью в хромовых и других кислых электролитах, имеет весьма милую механическую прочность. При повреждениях свинцовой футеровки корпус ванн интенсивно   корродирует.

При никелировании, цинковании, меднении и других процессах применяют стальные ванны, футерованные винипластом, химически стойким в кислых электролитах. Однако при повышенной температуре процесса листы винипласта растрескиваются вследствие температурного расширения (коэффициент теплового расширения винипласта в 6 раз больше коэффициента теплового расширения стали), целостность футеровки нарушается (особенно в местах сварки), что приводит к коррозионному растворению материала ванны и загрязнению им электролита. Даже незначительное количество продуктов коррозии в электролите (примеси тяжелых металлов) резко ухудшает качество покрытия. Использование резины для футеровки малоэффективно, так как она бистро стареет и растрескивается. Технология футеровки и гуммирования резиной весьма трудоемка из-за плохой адгезии к некоторым металлам. Применение всех существующих способов защиты и изоляции подвесок химически стойкой резиной, перхлорвиниловым лаком или лентой позволяет использовать подвески в течение двух-трех месяцев. Частые замены и ремонты подвесок трудоемки и неэкономичны.

Проблему выбора материала для оборудования, обладающего высокой коррозионной стойкостью в большинстве электролитов, удается решить с применением титановых сплавов.

Титан обладает высокой коррозионной стойкостью почти во всех электролитах*: кислых, слабокислых, щелочных. В травильных растворах с содержанием серной кислоты до 10% при температуре около 75°С он достаточно устойчив; в растворах, содержащих 18—20%-ную серную кислоту,—усиленно корродирует. Однако предотвратить коррозионное растворение титана можно добавлением в электролит ингибирующих добавок в виде азотной кислоты или ее солей. Снижение коррозии объясняется тем, что на поверхности титана образуется пленка окислов, которая препятствует растворению   металла.
В электролитах, содержащих борфтористоводородную или фтористоводородную кислоту, титан интенсивно корродирует. В остальных случаях использование титана в гальванотехнике весьма перспективно, так как позволяет создать оборудование, обладающее высокой коррозионной стойкостью.
В гальванических цехах для предварительной обработки изделий и нанесения на них покрытий применяют ванны, катодные барабаны, анодные корзины, подвески, нагревательные змеевики и теплообменники, насосы, фильтры, трубопроводы и т. д.
Ванны. Титановые ванны для хромирования, изготовленные из сплава ВТ1-0, в течение длительного времени эксплуатируются на запорожском автомобильном заводе «Коммунар» и Запорожском заводе измерительных приборов. Срок службы титановых ванн для хромирования увеличивается в 5—7 раз. Внедрение трех ванн из сплава ВТ1-0 вместо ванн из стали со свинцом на Мелитопольском моторостроительном заводе позволило получить отличный годовой экономический эффект, который был получен за счет увеличения срока службы ванн, уменьшения амортизационных отчислений, расхода электролита и трудовых затрат по обслуживанию ванн.

В электролитах, применяемых при никелировании, меднении, кадмированни, цинковании, латунировании, серебрении, титан практически не подвергается коррозионному растворению, за исключением растворов, содержащих борфтористоводородную или фтористоводородную кислоту. Не рекомендуется применять титан в средах, содержащих ионы фтора, так как скорость коррозии при отключенном токе составляет 8 мм/год, л при подключении к анодной схеме — более Ж) мм/год.

В электролитах, содержащих борфтористоводородную или фтористоводородную кислоту, титан интенсивно корродирует. В остальных случаях использование титана в гальванотехнике весьма перспективно, так как позволяет создать оборудование, обладающее высокой коррозионной стойкостью.

В гальванических цехах для предварительной обработки изделий и нанесения на них покрытий применяют ванны, катодные барабаны, анодные корзины, подвески, нагревательные змеевики и теплообменники, насосы, фильтры, трубопроводы и т. д.

Ванны. Титановые ванны для хромирования, изготовленные из сплава ВТ1-0, в течение длительного времени эксплуатируются на запорожском автомобильном заводе «Коммунар» и Запорожском заводе измерительных приборов. Срок службы титановых ванн для хромирования увеличивается в 5—7 раз. Внедрение трех ванн из сплава ВТ1-0 вместо ванн из стали со свинцом на Мелитопольском моторостроительном заводе позволило получить отличный годовой экономический эффект, который был получен за счет увеличения срока службы ванн, уменьшения амортизационных отчислений, расхода электролита и трудовых затрат по обслуживанию ванн.

В электролитах, применяемых при никелировании, меднении, кадмированни, цинковании, латунировании, серебрении, титан практически не подвергается коррозионному растворению, за исключением растворов, содержащих борфтористоводородную или фтористоводородную кислоту. Не рекомендуется применять титан в средах, содержащих ионы фтора, так как скорость коррозии при отключенном токе составляет 8 мм/год, л при подключении к анодной схеме — более Ж) мм/год. Во всех остальных случаях замена ванн из углеродистой стали, футерованной свинцом или винипластом, титановыми целесообразна, так как позволяет стабилизировать технологический процесс за счет резкого сокращения текущих ремонтов, поддерживать чистоту электролита, повышать качество покрытия, а главное — дает возможность при необходимости изменять режим увеличения температуры процесса или кислотности электролита.

Коррозионная стойкость титановых сплавов в указанных электролитах позволяет уменьшить толщину стенки в два раза и более. Поэтому стоимость титановых и стальных футерованных винипластом ванн практически одинакова.

Анодные корзины. В ваннах для никелирования, меднения, цинкования применяют аноды трех видов: вальцованные, литые и электролитические. В основном используют вальцованные аноды, так как их растворение протекает равномерно по всей поверхности, в то время как электролитические аноды растворяются более интенсивно с образованием большого количества шлама.

Для предотвращения вредного действия шлама аноды устанавливают в ванны в мешках из «хлорида» или «бельтинга», обработанных раствором соляной кислоты. При таком способе установки отходы составляют 20—30% веса анодов. Использование титана для изготовления анодных коррозии весьма перспективно. Так, фирма «Форд» еще в 1959г. разработала и успешно применила I новые конструкции анодных контейнеров из титана. Это позволило снизить эксплуатационные расходы на уход за анодами, увеличить продолжительность работы установки на 4ч в день. 

 
Использование анодных корзин из титана повышает производительность установки, добавление анодного материала в контейнеры не требует выпуска раствора из ванны, анодный материал практически расходуется полностью, обеспечивается постоянная плотность и увеличивается эффективная площадь анода. Анодные контейнеры успешно применяют с 1959 г. при цианистом и кислом меднении, цианистом белом латунировании и блестящем пикелировании. Внедрение титановых корзин в отечественной практике никелировый анод полного растворения.

Годовой   экономический   эффект от применения анодных корзин из титанового сплава ВТ1-0 на Мелитопольском моторном заводе при никелировании деталей силовых агрегатов составил не плохой процент экономии на 1 т внедренного титана. Основное условие экономии — 100%-ное использование никелевых анодов, в то время как до внедрения корзин расходовалось только 70% анодов. Кроме того, отпала необходимость использования медных крюков для установки анодов и сократились трудовые затраты по их обслуживанию.

На автоматической линии гальванических процессов запорожского завода «Коммунар» в электролитах никелирования доходы составляли свыше 30% общего потребления никелевых Анодов, которые в дальнейшем не использовали. Применение корзин из титана ВТ1-0 позволило резко сократить расход никелевых анодов и упростить обслуживание гальванических ванн во время корректировок электролита.

Анодные корзины с крючками для подвешивания изготавливают из листового титана толщиной 0,8—1 мм. При расчете поперечного сечения крючков, учитывая низкую электропроводность, плотность тока принимается не выше 1А/дм

Для высокоскоростного лужения применяют титановые корзины, заполненные гранулированным оловом, которое служит анодным материалом. Внедрение такого вида анодов позволяет увеличить производительность электролитического лужения за счет применения большой плотности тока и равномерного его распределения по всей анодной площади  корзины.

Широкое использование анодных корзин из титана различной конструкции при никелировании, меднении, лужении, цинковании дает возможность использовать весь анодный материал и значительно экономить дефицитные металлы: никель, медь, олово и другие, а также в качестве анодного материала применять первичный металл в виде чушек, слитков, гранул, стоимость которых значительно ниже прокатанных анодов.

Теплообменники. Поддержание стабильного температурного режима в гальванических процессах — важнейшее условие получения качественного осадки металла. Применяемые в настоящее время змеевики и нагреватели из нержавеющей стали, свинца и освинцованной углеродистой стали через два-три месяца выходят из строя, подвергаясь агрессивному воздействию электролита при повышенной температуре. Частые замены и ремонты нагревателей нарушают температурный режим и ведут к дополнительным эксплуатационным расходам на их обслуживание.

Значительные технические и экономические преимущества дает использование титана для теплообменной аппаратуры. Многие зарубежные фирмы освоили выпуск подогревателей из титана. Фирма «Дин Продакти Инк» (Англия) разработала и приступила к выпуску цельнотитановых панелей для нагрева электролита. Фирма «Империал Кемикэл Индастриэл» (США) изготавливает змеевики из титана. Акционерное общество «Контимет» (США) освоило производство титановых теплообменников для подогрева различных электролитов, в том числе и хромовых. Преимущество таких теплообменников состоит в том, что в связи G отсутствием продуктов коррозии на поверхности теплообменника поверхность нагрева может быть уменьшена на45% G сохранением необходимой теплопередачи.

Несмотря на то, что теплопроводность титана вдвое меньше, чем свинца и стали, его высокая коррозионная стойкость и механическая прочность позволяют применять более тонкостенные трубы для нагревателей. Поэтому стоимость змеевиков  из титановых сплавов марок ВТ1-0, ВТ1-00, нержавеющей стили и освинцованной углеродистой одинакова. Эксплуатационные расходы значительно сокращаются, срок службы увеличивается в 4—6 раз.

В стандартных ваннах хромирования легкие титановые змеевики служат в течение многих лет. На запорожском автомобильном заводе «Коммунар» для подогрева электролита хромировании применяют титановые подогреватели длиной 3 м из труб диаметром 2,5 мм взамен семиметровых свинцовых змеевиков диаметром 6 мм. Эксплуатация их в Течение четырех лет показала высокую технико-экономическую эффективность. В настоящее время десятки автоматических линий металлопокрытий, выпускаемые Тамбовским механическим заводом, снабжены титановыми подогревателями.

Подвески и приспособления. Титан широко применяют при изготовлении подвесок для анодирования деталей из алюминия и алюминиевых сплавов. Обычные рамы из алюминия быстро окисляются н требуют травлении щелочью. Средний срок службы их составляет 4—6 недель. На раме из титана после двух лет эксплуатации в тех же условиях следов коррозии не обнаружено.

Изготовление рам и подвесок из титана не представляет трудностей. Единственное ограничение — нельзя применять соединения пайкой мягкими и твердыми припоями. Наиболее надежно сварное соединение. Применение болтовых или заклепочных соединений также нежелательно из-за плохого электрического контакта в местах соединений.

Английская фирма по производству стиральных машин применяет свыше 60 титановых приспособлений для анодирования алюминиевых деталей, а также более 400 алюминиевых приспособлений с титановыми наконечниками. Ремонт гальванических подвесок весьма трудоемок и длителен. При использовании титановых подвесок таких трудностей не возникает, так как титан длительное время сохраняет хороший электрический контакт.

Фирма «Айци» (Англия) разрабатывает и поставляет подвески из титана различных конструкции. Коррозия металла после 1000 циклов составляет менее 0,025 ветчины сечения подвески.

Успешно применяют титановые подвески при горячем цинковании и лужении. Титановые подвески не корродируют, в результате чего резко сокращаются потери металла, увеличивается срок службы подвесок и сокращаются затраты па обслуживание.

На запорожском автомобильном заводе «Коммунар» и Запорожском электроаппаратном заводе в процессе анодирования и при электрополирировании деталей из алюминия и его сплавов применяли алюминиевые подвески, срок службы которых составлял полмесяца. В результате замены алюминиевых подвесок титановыми срок службы увеличился до одного года и более. Для работы в течение одного года требовалось 816 алюминиевых подвесок, а титановых всего 15.

Фирмы ФРГ «Бласберг», «Ридел» и другие широко используют 'плановые подвески различной конструкции в электролитах /сернокислой основой, главным образом, при анодировании. Фирмы применяют цельнотитановые подвески и алюминиевые с титановыми контактами. В практике анодирования алюминиевых деталей предпочтительны   цельнотитановые  подвески.

Применение оборудования из титана для вентиляционной системы позволяет снизить эксплуатационные расходы, улучшить условия работы, избежать частых и трудоемких ремонтов. На Запорожском автомобильном заводе в течение года надежно работает вентиляционная система из титана от ванн хромирования. Первоначальные затраты на титановое вентиляционное оборудование в 2—3 раза выше по сравнению со стальным, но срок службы титанового вентиляционного оборудования в 5-6 раз больше.

При увеличении производственной мощности цехов металлопокрытий необходимо уделять особое внимание очистке сточных вод, в которых содержится большое количество токсичных веществ (кислот и солей металлов), образующихся при травлении тяжелых и легких металлов, гидроокисей металлов, получаемых в процессе очистки анодов и др. Сточные воды после ванн цинкования, кадмирования, меднения и других содержат алкалоиды этих металлов и высокотоксичные соединения цианидов, концентрация которых не должна превышать 0,1 мг/л. Растворы хромовых и хромовокислых ванн также весьма токсичны (допустимое содержание хрома 0,5  мг/л).

Сточные воды от твердых частиц шлама и токсичных веществ очищают на нейтрализационной установке. Кроме токсичных веществ, в сточных водах содержится большое количество элементов, которые интенсивно разрушают оборудование и систему слива. При проектировании вновь строящихся станций нейтрализации целесообразно емкости для улавливания отработанных растворов, трубопроводы для слива, перекачивающее оборудование, запорную арматуру изготовлять из титана, что обеспечит надежность эксплуатации   установок.

На Запорожском трансформаторном заводе построена и успешно работает в течение полутора лет установка из титана емкостью 10 м3 для нейтрализации хромсодержащих и кислотных сточных вод. Все сливные трубопроводы к ваннам улавливания также выполнены из титана. За время эксплуатации следов коррозии не обнаружено.

Опыт применения титана как конструкционного материала для гальванического оборудования в СССР и за рубежом доказывает технико-экономическую целесообразность его использования. Анализ проведенных расчетов экономической эффективности от внедрения   титанового оборудования  в различных процессах   гальвано техники показывает.

Применение титановых сплавов для оборудования процессов гальванотехники вызвано требованиями технического прогресса, их интенсификацией и способствует увеличению производительности труда, снижению трудоемкости работ и уменьшению количества обслуживающего персонала, повышению качества покрытия, ликвидации технологических переделок и уменьшению браки, экономии расхода электролита, электроэнергии, пара, воды, сокращению длительности, производственного цикла, увеличению долговечности оборудования, улучшению условий труда и повышению культуры производства.