Sähkösinkitys

Sähkösinkitys eli elektrolyyttinen sinkitys on pintakäsittelymenetelmä teräksille. Sinkitystä käytetään parantamaan ulkonäköä, lisäämään kiiltoa, väriä ja suojaamaan terästä korroosiolta. Sinkkipinnoite on ohut ja sen kerrospaksuus on verrannollinen pinnoitteen korroosionsuojaan. Sinkin toiminta perustuu katodiseen suojaukseen eli sinkki epäjalompana metallina hapettuu ja muodostaa suojaavan emäksisen sinkkikarbonaatti eli patinakerroksen. Sinkitysmenetelmiä ovat sähkösinkityksen lisäksi kuumasinkitys, ruiskusinkitys, mekaaninen sinkitys, sherardisointi ja sinkkipölymaalaus. 

Sähkösinkittyjä esimerkkiosia ja tuotteita

Sähkösinkitystä rajoittaa mm. pinnoituslaitoksen allaskoko. Pinnoitettavan tuotteen tulee mahtua upoksiin altaaseen. Yleisesti sähkösinkityt osat ovat pieniä ja ne voivat olla monimuotoisempia kuin kuumasinkitykseen soveltuvat kappaleet. Sähkösinkitystä käytetään yleisimmin kuiviin sisätiloihin tulevien esineiden ja rakenteiden pinnoitukseen ja lisäämään korroosionsuojaa. Esimerkiksi metallilevyt ja -johdot, ruuvit voivat olla sähkösinkittyjä. Autoteollisuudessa käytetään laajasti sähkösinkitystä esimerkiksi osien rungoissa ja kiinnikkeissä.

Sähkösinkitys menetelmänä

Sähkösinkitys eli galvanointi on yleinen tapa pinnoittaa sinkillä. Puhdistetut ja esikäsitellyt kappaleet upotetaan elektrolyyttiin eli sinkkisuolaliuokseen ja kytketään katodiksi. Elektrolyyttiliuoksia on erilaisia, joilla saadaan hieman eri ominaisuuksia pintaan. Anodina toimii sinkkilevyt tai pallot, jotka ovat puhdasta sinkkiä. Sähkövirran avulla sinkki-ionit kulkeutuvat pinnoitettavan kappaleen pinnalle ja saostuvat muodostaen sinkkipinnoitteen. Sähkösinkitys voi olla puhdasta sinkkiä, sinkki-rautaseosta, jossa rautaa 0,3-1 paino-% tai sinkki-nikkeliseosta, jossa nikkeliä 12-16 paino-%. Puhdas sinkkipinnoite on yleisesti pehmeämpi kuin alla oleva materiaali. Sähkösinkitty pinta voidaan myös passivoida eri menetelmin, jolloin voidaan saada muutettua pinnan sävyä ja lisättyä kestävyyttä. Passivoinneilla voidaan saada sininen, vihreä, keltainen tai musta pinta.

Tekniset tiedot ja vertailu

Sähkösinkityksen vaihtoehtoja ovat mm. kuumasinkitys, sinkkipölymaalaus, ruiskusinkitys ja mekaaninen sinkitys sekä muut metallipinnoitteet ja korroosionestomaalaukset. Erilaisilla sinkitysmenetelmillä saadaan erilisia ominaisuuksia aikaan kuten eri asteisia korroosionsuojia sekä muita ominaisuuksia kuten erilaisia ulkonäköjä. Sähkösinkityksen etuina on mm. pinnanlaatu, ohut mittatarkka pinnoite sekä pinnan pehmeys, joka muokkautuu esimerkiksi iskussa. Taulukossa alla on vertailtu sähkösinkityksen, kuumasinkityksen ja sinkkipölymaalauksen ominaisuuksia.

*Maalausjärjestelmän mukainen

Sähkösinkitys suunnittelun ja valmistuksen kannalta

Sinkitystä valittaessa on myös otettava huomioon käyttöympäristö, ympäristövaihtelut, tuotteen vaadittu kestoikä, pinnoitteen saatavuus, kunnossapito, jälkikäsittely kuten maalauksen tarve ja kustannukset. Sähkösinkitys ei ainoana pinnoitteena sovellu vaativiin korroosion kohteisiin kuten ulos rakenteiden suojaamiseen. Mutta kuiviin sisätiloihin se soveltuu hyvin. 

Sähkösinkityksessä tulee kiinnittää huomiota esikäsittelyyn ja pinnanlaatuun, koska sähkösinkitys ei täytä pinnalta löytyviä epätasaisuuksia tai koloja vaan jäljen jäävät näkyviin. Esikäsittelyinä yleensä käytetään rasvanpoistoa, peittausta ja sähköistä rasvanpoistoa. Sähkösinkittäessä tulee suuremmille kappaleille suunnitella pinnoitettavan tuotteen ripustus, mutta pienemmät kappaleet voidaan käsitellä rummussa. Sähkösinkityksellä voidaan tehdä eri kerrospaksuuksia ja kerrospaksuus on suoraan verrannollinen korroosionkestävyyteen.  Yleisimmät ovat standardin mukaiset kerrospaksuudet, jotka ovat 3, 5, 8, 12 ja 25 µm. 

Sähkösinkityksen jälkeen tuote yleisesti passivoidaan eli kromatoidaan. Passivoinnilla estetään valkoruosteen kasvua ja parannetaan korroosionkestoa. Soveltuvia passivointeja ovat mm. väritön kromatointi, keltakromatointi, viherkromatointi, sinikromatointi ja mustakromatointi. Valittu passivointi vaikuttaa tuotteen ulkonäköön muuttamalla väriä.

Sähkösinkityksen vaatimukset ja rajoitteet

Sähkösinkitys soveltuu useimmille teräksestä valmistetuille osille. Pinnoitettavan tuotteen tulee johtaa sähköä ja mahtua sähkösinkitysaltaaseen. Valuraudat ja sintratut osat sekä muut rautapitoiset osat tulee esikäsitellä eritavoin, jotta ne voidaan sähkösinkittää. Sähkösinkityslaitokselle onkin hyvä laittaa tarkat tiedot materiaalista, jotta esikäsittely sekä pinnoitus onnistuu.

Sähkösinkityksen tekniset rajoitteet ja toleranssit

Sähkösinkitystä ei yleisesti käytetä lujateräksille, mutta nykyään sekin on mahdollista. Kovilla ja muokatuilla teräksillä voi olla taipumusta vetyhaurauteen, joten ne on hyvä lämpökäsitellä ennen pinnoitusta tai pinnoituksen jälkeen. Mittatarkkojen osien kuten ruuvit, mutterit ja vastaavien kiinnikkeiden osalta ei suositella yli 8 µm pinnoitepaksuutta. Sähkösinkityksessä voi tuotteen sisäpinnat jäädä pinnoittamatta kuten esimerkiksi putkien sisäpinnat. Myös epätasaisia pinnoitteita voi jäädä monimutkaisiin osiin ja eroa voi aiheuttaa myös anodin sijainti pinnoitusaltaassa.

Sähkösinkityksen ulkonäkö

Sähkösinkitty pinta on hopeanhohtoinen, tasainen ja se voi olla kirkas, puolikirkas tai himmeä. Sähkösinkitys myötäilee alkuperäistä pintaa, joten siistin pinnan saamiseksi on esikäsittelyyn kiinnitettävä huomiota. Naarmut, huokoisuus ja kolot jäävät näkyviin, joten tuotteen kiillotus voi olla hyvä tehdä ennen pinnoitetta. Ulkonäköön vaikuttaa myös seuraavat käsittelyt kuten passivoinnit, joilla saadaan korroosionkestoa lisättyä sekä pinnan väriä muutettua.

Sähkösinkityksen jatkokehitelmien mahdollisuudet ja rajoitteet

Sähkösinkityskylvyt voivat olla emäksisiä, happamia ja neutraaleja. Eri kylvyillä saadaan hieman eri ominaisuuksia kuten lisäkiiltoa, paksuutta tai lisäkorroosionkestoa. Sähkösinkityksen laadun varmistamiseen voidaan suorittaa testejä kuten pinnoitteen paksuudenmittaus, adheesion testaus, korroosionkestävyys ja visuaalinen tarkastus. Tyypillisiä virheitä ovat mm. vetyhauraus, sulkeumat, rakkulat, murtumat, halkeamat, palamat, pinnoittamattomat alueet tai huokoinen pinta.

Jatkokäsittelyt ja menetelmät

Sähkösinkitty pinta yleensä passivoidaan pinnoituksen jälkeen. Passivoinnilla muodostetaan ohut lisäkerros pinnoitteen päälle ja sillä mm. estetään valkoruosteen muodostuminen tuotteen pintaan, parannetaan kestävyyttä ja muutetaan tuotteen ulkonäköä. Soveltuvia kromatointi- eli passivointimenetelmiä on useita kuten väritön passivointi, keltapassivointi, viherpassivointi, sinipassivointi ja mustapassivointi. Keltapassivointia kutsutaan myös paksukalvopassivoinniksia ja sillä saadaan kullankeltainen pinta aikaan. Viherpassivoinnilla puolestaan oliivinvihreä pintakerros. Sinipassivoinnilla saadaan kiiltävä sähkönsininen pinta ja mustapassivoinnilla puolestaan saadaan kiiltävä musta pinta aikaan. Passivoinnit eli kromatoinnit saattavat sisältää kuudenarvoista kromia, jonka käyttöä on rajoitettu RoHS -direktiivissä. Passivointeja on myös saataville ilman kuudenarvoista kromia. Passivoinnin lisäksi sähkösinkitty pinta voidaan myös tiivistää, lakata tai maalata. 

Sähkösinkitty tuote kuten sinkitty kattopelti voidaan huoltaa esimerkiksi maalaamalla. Ennen maalausta pinta tulee puhdistaa huolellisesti liasta ja rasvasta hyvän tarttuvuuden takaamiseksi. 

Sähkösinkityksen kestävyys tai soveltuvuus eri olosuhteissa ja ympäristöissä

Sähkösinkitystä käytetään ensisijaisesti kuivissa sisätiloissa. Sinkityksen kerrospaksuus on suoraan verrannollinen sen korroosionkestoon. Keskiarvoltaan sinkkipinnoitteiden korroosionopeudet eri olosuteissa ovat listattu taulukkoon alle.

Piirrosmerkinnät ja määrittelyt

Sähkösinkityssä tuotteessa esimerkiksi ruuvissa voi olla merkinnät tuotteen halkaisijasta, koosta, pinnoitteesta ja standardista. Sähkösinkityksestä löytyy mm. ASTM standardeja ja ISO standardeja. Esimerkiksi ASTM standardi B633 määrittelee neljä sähkösinkitystä seuraavasti: Fe/Zn 5, Fe/Zn 8, Fe/Zn 12 and Fe/Zn 25. Numero pinnoituksen lopussa kertoo pinnoitteen paksuuden µm.  ISO 19598 standardi määrittelee esimerkiksi Fe//Zn5//Fn//Tx, joka tarkoittaa, että pinnoitus tehdään teräkselle, minimi kerrospaksuus on 5µm, mustapassivointi ja tiivistysaine on valinnainen. Sähkösinkityslaitokselle tulee laittaa tiedot pinnoitettavasta materiaalista, toivotusta esikäsittelystä, pinnoitteesta, passivoinnista ja muista mahdollisista toiveista.

Esimerkki merkinnöistä

Sähkösinkitys ISO 19598 – Fe//Zn25//An//Tx