Sähkökemiallinen sivelypinnoitusmenetelmä perustuu elektrolyysiin: metalli saostetaan sähkövirran avulla pinnoitettavan metallikappaleen pinnalle. Pinnoituksessa käytettävä laitteisto on helppo siirtää ja sivelypinnoitus sopiikin hyvin myös paikan päällä toteutettaviin pinnoituksiin. Valittavana on useita pinnoitevaihtoehtoja ja niiden avulla on mahdollista saada aikaan erityyppisiä ominaisuuksia.
Sivelypinnoitusta käytetään tavallisimmin korjaamaan kuluneita, kolhiintuneita tai naarmuuntuneita pintoja: Myös syöpyneitä, korroosion vahingoittamia pintoja voidaan korjata sivelypinnoitusmenetelmän avulla. Sivelypinnoitus sopii myös esimerkiksi mitta- tai koneistusvirheiden korjaamiseen.
Sivelypinnoitusmenetelmä on siis sähkökemiallinen, elektrolyysiin perustuva pinnoitusmenetelmä. Pinnoitettava kappale yhdistetään tasasuuntaajan negatiiviseen napaan katodiksi - pinnoitustyökalu puolestaan yhdistetään tasasuuntaajan positiiviseen napaan anodiksi. Pinnoitettavan kohteen pinnalle tuodaan pumpun avulla, grafiittianodin läpi, pinnoite-elektrolyytti. Grafiitin päällä oleva huokoinen materiaali eristää anodin katodista.
Pinnoitettavan kohteen eli katodin pintaan saostuva metallimäärä on suoraan verrannollinen käytettyyn sähkömäärään, joten pinnoitteen paksuutta voidaan kontrolloida ampeerituntimittarilla. Sähkövirran tiheys puolestaan vaikuttaa pinnoitenopeuteen. Allaspinnoitukseen verrattuna sivelypinnoituksessa käytettävät virrantiheydet ovat 50…100 kertaa suurempia. Pinnoitettaessa työkalu ja pinnoitettava kappale liikkuvat toisiinsa nähden ja vaadittava liikenopeus/anodi-katodi on yleensä 10…20 m/min.
Sivelypinnoitustekniikalla pinnoitettaessa työkappaletta ei upoteta pinnoitusaltaaseen. Kun sivelypinnoituksen avulla pinnoitetaan joku tietty kohta, pinnoituskohde rajataan (esimerkiksi teipillä) ja rajauksen jälkeen pinnoitettava kappale kytketään virtalähteen negatiiviseen napaan (katodiksi) ja pinnoitustyökalu positiiviseen napaan (anodiksi).
Pinnan rasvanpoisto tapahtuu sähkökemiallisesti. Ennen pinnoitusta pinta myös peitataan ja aktivoidaan esikäsittelyelektrolyyttien avulla. Tämä voi tapahtua yhdessä tai useammassa vaiheessa. Puhdistuksen ja esikäsittelyn jälkeen kappale voidaan pinnoittaa. Esikäsittelyelektrolyytit valitaan pinnoitettavan kappaleen materiaalin mukaan.
Tavallisimmin pinnoitetaan ensiksi 2…4 µm paksu tartuntakerros, jonka jälkeen on vuorossa rakenneaine. Pinnoiteaineen valintaan vaikuttavat pinnoitteelle halutut/vaaditut ominaisuudet – esimerkiksi kovuus, kulutuksen- ja korroosionkesto jne.
Kutakin pinnoitusta varten on tehty työkalu, jonka läpi pinnoite-elektrolyytti pumpataan. Kun pinnoite-elektrolyytti pumpataan päällystetyn anodin läpi, pinnoitus sujuu tasaisesti. Anodi ja katodin välinen suhteellinen liike saadaan aikaan liikuttamalla joko anodia tai pinnoitettavaa kappaletta.
Sivelypinnoitusmenetelmää käytetään, kun halutaan parantaa perusmateriaalin - pinnoitettavan kohteen – ominaisuuksia: liukuominaisuuksia, korroosionsuojaa jne. Sivelypinnoitusmenetelmää käytetään työstövirheiden korjauksessa. Virheellisesti koneistettu kappale voidaan menetelmän avulla pinnoittaa oikeisiin mittoihin – samoin kulunut osa alkuperäisiin mittoihin. Myös esimerkiksi telan pinnan kolojen paikkaus voidaan tehdä sivelypinnoitusmenetelmän avulla. Sivelypinnoitustekniikalla pinnoite saadaan yleensä suoraan vaadittuun mittaan ja toleranssiin eikä jälkiryöstöä tarvita.
Tavallisimpia sivelypinnoituksen käyttökohteita ovat siis koneistus- ja mittavirheiden korjaus sekä kulumis-, korroosio- ja muiden vaurioiden korjaus. Sivelypinnoitusmenetelmää käytetään myös naarmujen ja kolhujen korjaamisessa. Pinnoitus voidaan tehdä myös vaikeissa olosuhteissa - esimerkiksi pinnoittaa kappaleita tiiviillä, korroosiolta suojaavalta pinnoitteella. Kulutuspinnoille valmistetaan kova tai kitkaa alentava pinnoite kulumista vähentämään. Pinnoiteainevalikoima on monipuolinen ja sopiva pinnoite-elektrolyytti valitaan haluttujen/tarvittavien ominaisuuksien mukaan – pintaominaisuuksia parantamaan.
Sivelypinnoituksen avulla voidaan parantaa sähkökomponenttien ominaisuuksia. Sähköteknisissä kohteissa menetelmän avulla valmistetaan kulta-, hopea- ja tinapinnoitteita mm. kontaktipintojen pinnoitukseen. Menetelmän avulla alumiini ja kupari voidaan pinnoittaa paikallisesti kullalla tai hopealla: menetelmää käytetään esimerkiksi alumiini- ja kuparijohtimien kosketinpintojen hopeointiin ja tasavirtamoottoreiden kommutaattoripintojen ja piirikorttien kultauksessa. Anodisointielektrolyyteillä voidaan tehdä anodisointia – lähinnä paikallisissa kohteissa.
Sivelypinnoitus sopii myös esimerkiksi erilaisille sovitepinnoille, vaihdelaatikon rei’ille ja akseleille. Sivelypinnoitusta käytetään estämään ruostumattomasta teräksestä tehtyjen osien kiinnileikkautumista. Sivelypinnoituksella voidaan myös esimerkiksi pienentää muovimuottien ja -suuttimien kitkaa ja parantaa niiden korroosio-ominaisuuksia. Sivelypinnoitus sopii myös sähkökiillotukseen: elektrolyyttisesti voidaan kiillottaa ruostumatonta terästä. Elektrolyyttistä kiillotusta käytetään tavallisesti vain pienille pinnoille.
Sivelypinnoituksessa käytettävä laitteisto on helppo siirtää, joten korjaukset ja pinnoitukset voidaan tehdä paikan päällä. Näin vältytään kalliilta purku- ja asennuskustannuksilta sekä pitkiltä seisokkiajoilta: esimerkiksi teräs- ja paperitehtaiden ja kirjapainokoneiden telojen pinnoitevauriot pystytään korjaamaan ilman siirtämisiä ja uudelleen asennuksia; muoviteollisuudessa vaikkapa suuttimet ja muotit voidaan käsitellä paikan päällä.
Sivelypinnoitusmenetelmä sopii kaiken kokoisille kohteille.
Sivelypinnoitusmenetelmän käyttökohteet voidaan jakaa tuotantopinnoitukseen ja korjauspinnoitukseen. Tuotantopinnoituksella tehdään uuteen osaan korroosiosuojaus: pinnoitetaan tarvittavat reiät, liitospinnat, läpiviennit. Menetelmällä valmistettu pinnoitus on kestävämpi kuin kovakromaus. Voidaan myös pinnoittaa paikallisesti kulumiselle alttiita kohtia jne.
Uusia kappaleita ja komponentteja valmistettaessa sivelypinnoitus on käytännöllinen menetelmä, kun vain tietty osa kappaleesta halutaan pinnoittaa. Sähkökomponenttien ominaisuuksia parannetaan tekemällä pinnoitus vain siihen kohtaan, joka ottaa kontaktia. Piirikortteihin ja kosketuspintoihin tehdään paikallisia kulta-, hopea- ja tinapinnoituksia.
Sivelypinnoitusta käytetään myös korjauspinnoituksessa: kuluneiden, vaurioituneiden tai korroosiosta kärsineiden koneiden osien tai muiden kappaleiden korjaamiseen. On usein nopeampaa ja myös edullisempaa pinnoittaa kulunut osa kuin vaihtaa se uuteen. Koska sivelypinnoituksessa käytettävä laitteisto voidaan tuoda paikan päälle ja pinnoitus voidaan tehdä ilman purkamisia ja siirtämisiä, tuotantokatkos on huomattavasti lyhyempi kuin muilla menetelmillä - nikkelöinti, kromaus, … - pinnoitettaessa.
Sivelypinnoituksen käyttö korjauspinnoituksena sopii esimerkiksi paperikoneen teloille, painokoneiden sylintereille, hydraulitangoille ja pumppujen osille. Sitä voidaan käyttää myös moottorien osille, venttiileille, rullille ja koteloille sekä sähkökomponenttien kosketuspinnoille. Korroosiovaurioiden korjaukseen menetelmä sopii sekä kulutus-, tiiviste- että kontaktipinnoille
Sivelypinnoitusmenetelmällä tehty pinnoite tarttuu pinnoitettavaan kohteeseen erinomaisesti. Sivelypinnoitusmenetelmä on kylmä menetelmä (max 50°C) eli pinnoitettavaan kohteeseen ei synny muodonmuutoksia lämmön takia. Pinnoitus voidaan tehdä vain haluttuun kohtaan, rajatulle alueelle.
Menetelmän avulla voidaan tehdä myös toleranssikorjauksia: on mahdollista sekä lisätä pinnoitetta että poistaa sitä. Pinnoitettava kohde saadaan menetelmän avulla ilman koneistusta oikeaan mittaan. Ja koska pinnoitustyö on siirrettävän laitteiston ansiosta mahdollista tehdä paikan päällä, tuotannon seisokkiaika lyhenee muihin menetelmiin verrattuna.
Pinnoitettavan kohteen koko ei rajoita pinnoittamista eikä koneenosaa välttämättä tarvitse edes irrottaa. Jälkityöstöä ei tavallisesti tarvita, mutta työstettäviäkin pinnoitteita voidaan menetelmällä valmistaa. Pinnoitevalikoima on monipuolinen ja menetelmän avulla voidaan pinnoittaa melkein kaikkia metallisia pintoja.
Sivelypinnoitusmenetelmällä valmistetut pinnoitteet ovat tiiviitä ja tartunta pinnoitettavaan perusaineeseen on hyvä (200 – 400 N/mm²). Pinnoitemenetelmän avulla saadaan aikaan hyvä korroosiosuoja. Sivelypinnoituksella saadaan tarkka pinnoitepaksuus ja myös muodoiltaan monimutkaiset kohteet on mahdollista pinnoittaa menetelmän avulla.
Sivelypinnoitusmenetelmässä käytetään pinnoitusmateriaaleina tavallisimmin nikkeliä, kobolttia, kobolttikupariseosta (kovuus vastaa valurautaa), tinaa, lyijyä, hopeaa ja kultaa.
Virtasen Koneistamo Oy on termisten pinnoitusmenetelmien ja metalliruiskutuksen asiantuntija.
Virtasen Koneistamo Oy
Salorankatu 8
24240 SALO
Jukka Koivunen
Toimitusjohtaja
040 729 5795
jukka.koivunen@virtasenkoneistamo.fi
www.virtasenkoneistamo.fi
