W motoryzacji mamy do czynienia z wieloma powłokami, których zadaniem jest nie tylko ochrona antykorozyjna, ale również dbanie o wygląd zewnętrzny pojazdów. Współczesny samochód przykuwa uwagę nie tylko kolorem, który potrafi być oszałamiający, ale także różnego typu dodatkami. Do tych elementów stosuje się chrom, ale także cynk czy nikiel. 

I tutaj pojawia się wiele pytań, m.in. o to, czym charakteryzuje się dana powłoka i proces jej tworzenia. Jak wiemy, lakier przykuwa uwagę, a drobne elementy pokryte warstwą chromu czy niklu przyciągają, by skupić się na detalach.

Czym jest galwanizacja?
Zacznijmy od określenia tego, czym jest galwanizacja. Jeśli poznamy przebieg tego procesu, będziemy bezbłędnie poruszać się w świecie metali nakładanych za pomocą prądu. Galwanotechnika to wszechstronna i skuteczna metoda nakładania powłoki ochronnej nie tylko na elementy stalowe, ale również te wykonane z tworzywa sztucznego. Nazwa galwanizacja pochodzi od fizyka Luigiego Galvaniego, który pierwszy objaśnił działanie elektryczności galwanicznej. Zakłada się, że złocenie przedmiotów metodą galwanotechniki było znane już w starożytności. Galwanizacja jest procesem wykorzystującym zjawiska elektrochemiczne towarzyszące przepływowi prądu między elektrodami umieszczonymi w kąpieli galwanicznej. Gdy energia elektryczna przepływa przez obwód, elektrolit rozszczepia niektóre atomy metalu, które są następnie osadzane w cienkiej warstwie na elemencie. Najczęściej galwanizacja odnosi się do praktycznego wykonywania trwale przylegających cienkich powłok metalicznych poprzez osadzanie metalu na innym (np. chromowanie, cynkowanie, niklowanie, złocenie). 
Ogólnie rzecz biorąc, rozróżnia się galwanizację funkcjonalną i dekoracyjną. Ta ostatnia służy do upiększania przedmiotów i musi mieć w tym celu pewne minimalne właściwości techniczne. Przykłady galwanizacji dekoracyjnej obejmują powlekanie tworzyw sztucznych, chromowanie elementów mebli czy motocykli. Galwanizacja funkcjonalna służy do ochrony przed korozją, przykładem są elementy karoserii. Ciekawostką jest to, że produkcja optycznych nośników danych (CD/DVD) również jest oparta na technologii galwanizacji.

Cynkowanie
Warto chwilę zatrzymać się przy galwanizacji funkcjonalnej, czyli cynkowaniu. Jest to metoda znacznie tańsza niż stosowanie stali z domieszkami odpowiadającymi właściwościom antykorozyjnym. Możemy wyróżnić kilka rodzajów cynkowania. Jako pierwsze wyróżnia się cynkowanie ogniowe metodą wsadową. Przygotowane przedmioty są galwanizowane przez zanurzenie w stopionym cynku. Powierzchnia pracy jest całkowicie pokryta, tworzy jednolitą powłokę warstw cynku i stopu cynk-żelazo, których grubość jest określana głównie przez masę ocynkowanej stali. Ta metoda ma przewagę nad innymi, ponieważ stopiony cynk w kąpieli galwanicznej pokrywa narożniki, uszczelnia krawędzie, szwy i nity oraz przenika wgłębienia, aby zapewnić całkowitą ochronę obszarów, które są potencjalnymi punktami korozji w innych systemach powłok. Odmianą cynkowania ogniowego jest metoda cynkowania ciągłego wykorzystywana do powlekania powłok blach stalowych, rur czy drutów. Proces ten pozwala na dokładną kontrolę grubości powłoki, dając w efekcie szeroką gamę produktów odpowiadających różnym wymaganiom.
Ostatnią metodą cynkowania jest natrysk termiczny. To proces natryskiwania częściowo stopionego cynku, innych metali lub ich stopów na wytworzone przedmioty. W większości przypadków natryskiwanie termiczne jest droższe niż cynkowanie zanurzeniowe na partię w równoważnej sekcji, ale procesy te są komplementarne i stosowane łącznie w dużych konstrukcjach.

Chromowanie
Galwanizację ozdobną, czyli m.in. chromowanie, wszyscy kojarzymy z metodą nanoszenia warstwy chromu. Chromowanie stosuje się w celu zwiększenia odporności na zużycie, poprawienia właściwości termicznych lub dla ozdoby. Ta metoda elektrolityczna jest realizowana w wannach wypełnionych roztworami soli chromu podgrzanymi do kilkudziesięciu stopni Celsjusza, w których zanurza się przedmiot przeznaczony do pokrycia.
Wyróżnimy trzy podstawowe podłoża, które spotyka się w motoryzacji. Pierwszym z nich jest stal. W tym przypadku proces zaczyna się od przygotowania elementu, następnie przechodzimy do nałożenia warstwy miedzi, niklu, a na końcu chromu. Dzięki temu zyskujemy idealną powierzchnię chromowaną. Aby uzyskać perfekcyjną powierzchnię, warstwa miedziana jest polerowana, a następnie nakładane są kolejne.
Na pewno zadajecie sobie pytanie, a co w przypadku, jak chciałbym mieć powierzchnię tylko miedzianą albo niklowaną satynową, to czy wówczas zmniejszam liczbę powłok? Dokładnie tak. Wystarczy ograniczyć się do warstwy, która będzie ostateczną. Warstwy są cienkie, ale można przedłużyć proces nakładania, uzyskując grubszą powłokę. Pamiętajmy jednak, że w przypadku mniejszych elementów i większej ilości zakamarków osadzanie może przynieść nieestetyczny efekt, ponieważ następuje nierównomierne rozłożenie się warstwy metalicznej.

Galwanotechnika
Wielu z nas zastanawia się zapewne, czy można galwanizować plastiki? Odpowiedź brzmi: tak, ale nie wszystkie. Plastiki mają różną strukturę polimerową, z racji czego mogą nie nadawać się do zastosowania w kąpielach galwanicznych. W przemyśle motoryzacyjnym używamy materiałów wykonanych głównie z ABS-u (terpolimeru akrylonitrylo-butadieno-styrenowego) czy PC (poliwęglan). Taka galwanizacja jest znacznie trudniejsza ze względu na to, że materiał jest wymagający, ponieważ często tworzą się ładunki elektrostatyczne, wpływające na jakość powstałej powłoki (dlatego przed chromowaniem stosuje się wygrzewanie elementów plastikowych).
W skrócie: cały proces można ograniczyć do obróbki wstępnej, gdzie następuje wytrawianie elementu, aby powstały odpowiednie pory, dzięki którym uzyskamy trwałą powłokę. Stosujemy pallad, który dzięki swojej aktywności daje zaczątki naszej nowej dekoracyjnej warstwie. Pierwszą warstwą na plastikowym elemencie jest miedź, która pozwala na nakładanie kolejnych powłok. Co ważne, im gładsza będzie ta warstwa, tym lepszy efekt końcowy. Następnie czas na nikiel. W wielu sytuacjach na tym kończy się proces nadawania połysku powierzchni. Ale nikiel ma wiele obliczy: mat, połysk, a nawet popękana struktura. Nikiel popękany stosujemy na elementach zewnętrznych. Dzięki niemu chrom tworzy strukturę, która zapobiega powstawaniu widocznej korozji. Ostatnią warstwą – najcieńszą – jest chrom, który daje charakterystyczny metaliczny połysk.

Aluminium
Ostatnim rodzajem galwanizacji ozdobnej jest galwanizowanie materiału coraz części wykorzystywanego w motoryzacji, czyli aluminium. Dzięki swojej strukturze i wadze jest niezbędny ze względu na lekkość konstrukcji, a co za tym idzie – na zużycie paliwa. W tym przypadku po polerowaniu elementu jako pierwsze wykorzystujemy kąpiele miedziane, które dają gładką powierzchnię, a klasycznie ostatnią warstwą jest kąpiel niklowo-chromowa, dająca efekt końcowy.
Na pewno nie spodziewacie się, ile testów musi przejść dany element w samochodzie, chromów też się to tyczy, wymienię tylko te podstawowe: pomiar grubości wykonywany jest zazwyczaj za pomocą promieniowania, szok termiczny, który polega na umieszczeniu elementu w różnych temperaturach, komora CASS, czyli kąpiel w mgle solankowej przeprowadzana przez kilka dni czy test przyczepności.

Zmiany…
Na koniec chciałbym poruszyć temat zmian, jakie następują w galwanizacji, a są one związane z chromem. W galwanotechnice do niedawna używano chromu (VI), ale w kwietniu 2013 roku został on uznany za substancję szkodliwą. Nawet niewielkie ilości chromu na VI stopniu utlenienia mają działanie szkodliwe dla zdrowia człowieka. Od 21 września 2017 r. zastosowanie chromu (VI) wymaga zezwolenia, dlatego firmy zaczęły rozglądać się za nowym rozwiązaniem, dzięki temu stworzono metodę stosowania Cr (III).
Chrom na trzecim stopniu utlenienia to najnowsza technologia w galwanotechnice. Nadaje on więcej blasku i pokrywa detale lepiej niż chrom (VI). Kąpiele w chromie (III) mają także inną ważną zaletę – są zdecydowanie bardziej przyjazne środowisku. Niestety, aby zachować trwałość, elementy należy pokrywać dodatkowo specjalną warstwą ochronną.

Krzysztof Trawczyński
Multichem