НПП Электрохимия
Гальванические покрытия и механообработка

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-922-162-66-44

Свинцовые аноды

ГОСТ 3778-98 Свинец. Технические условия.


ГОСТ 1292-81 Сплавы свинцово-сурьмянистые. Технические условия (с Изменениями №1,2,3,4)

ГОСТ 9559-89 Листы свинцовые. Технические условия.


Свинец - один из самых древних металлов, известных человечеству. Он достаточно распространен в земной коре - его содержание составляет 1,6·10−3 % по массе. Свинец чрезвычайно мягок и пластичен (режется ножом), легко плавится и, в связи с этим, его добыча и обработка не вызывают затруднений. Свинец относится к группе тяжелых металлов, имеет огромную плотность - 11,3 г/см3. При нормальных условиях свинец покрыт толстым слоем оксидов, со многими химическими реагентами образует нерастворимые соединения.


svinzovij_anod

 

Чисто свинцовые аноды выпускаются следующих марок:

Марка

Pb, >%

Максимальное содержание примесей, %

Ag

Cu

Zn

Bi

As

Sn

Sb

Fe

Mg+Ca+Na

С0

99,992

3*10-4

5*10-4

0,001

0,004

5*10-4

5*10-4

5*10‑4

0,001

0,002

С1С

99,99

0,001

0,001

0,001

0,005

0,0005

0,0005

0,001

0,001

0,001

С1

99,985

0,001

0,001

0,001

0,006

0,0005

0,0005

0,001

0,001

0,002

С2С

99,97

0,002

0,001

0,001

0,020

0,001

0,001

0,001

0,001

0,003

С2

99,95

0,002

0,001

0,001

0,030

0,002

0,002

0,005

0,002

0,010

С3

99,90

0,002

0,002

0,001

0,060

0,003

0,002

0,005

0,005

0,020

С3С

99,50

0,010

0,090

0,070

0,150

0,050

0,100

0,200

0,010

-


Свинцовые аноды являются одними из самых востребованных нерастворимых анодов в гальванике, эксплуатируясь во многих сернокислых, хромовокислых и фосфорнокислых электролитах. Реже свинец применяется в качестве растворимых анодов в процессах свинцевания и электроосаждения двух/трехкомпонентных сплавов, легированных свинцом.

Вследствие низкой механической прочности и высокой плотности имеются особенности и трудности в применении анодов из чистого свинца. Так, например, невозможно использовать чистый свинец в качестве геометрически сложных внутренних анодов ввиду их деформирования под собственным весом. Это может провоцировать короткое замыкание. Внутренние аноды из свинцовых стержней и проволоки нельзя подвергать натяжению, а, следовательно, сложно центрировать внутри изделия. Наконец, следует помнить, что даже инертные аноды подвержены износу. Например, при хромировании с использованием анодов из чистого свинца их износ составляет в среднем 0,75 мг/см2*ч. Указанную скорость растворения можно считать весьма интенсивной.

В связи с этим целесообразно применять для изготовления анодов сплавы свинца. Например, небольшие добавки сурьмы (Sb) позволяют повысить механические свойства анода за счет большей твердости сплава свинец-сурьма. Кроме того, сплав с сурьмой обладает большей химической стойкостью в кислотах, в частности - в хромовой. Так, при применении сплава ССу7, легированного 7% сурьмы, скорость разрушения анодов при хромировании снижается более, чем в 3 раза и составляет уже 0,20 мг/см2*ч, процесс их зачистки упрощается.

Рассмотрим анодный процесс, протекающий при хромировании с применением свинцовых анодов. Параллельно идут две реакции:

 

- окисление воды и выделение кислорода:


H2O - 2e → O2 + 2H+

 

- окисление ионов хрома Cr3+ до Cr(VI):

 

Cr3+ - 3e → Cr(VI)

 

Некоторая доля кислорода, образующегося на аноде реагирует с поверхностью свинца с образованием темно-коричневой пленки PbO2. Она обладает хорошей электропроводностью и механически защищает аноды от дальнейшего разрушения. Аноды, покрытые пленкой пероксида свинца, практически нерастворимы в хромовом электролите с добавкой анионов SO42-. Слой оксида свинца увеличивает перенапряжение выделения кислорода, катализируя процесс перехода Cr3+ в Cr(VI).


Однако, с течением времени диоксид свинца реагирует с хромовой кислотой с  образованием нерастворимого слоя рыхлого желтого хромата свинца, обладающего значительным сопротивлением и низкой адгезией к поверхности анода:

 

PbO2 + 2H2CrO4 → PbCrO4 + 2H2O

 

Для обеспечения дальнейшей работы электролита пленку хроматов свинца удаляют крацеванием с предварительной обработкой в щелочном растворе.


Новые свинцовые аноды следует прорабатывать на анодных штангах при постепенном увеличении анодной площади с повышением напряжения на ванне с 5 до 8В. Процесс подготовки проводят в  течение часа, что достаточно для образования плотной пленки диоксида свинца.

 

Отдельно рассмотрения стоит анодный процесс, протекающий на свинцовых анодах в сернокислых электролитах. В начале работы на анодах образуется малопроводящий фазовый слой практически нерастворимого сульфата свинца PbSO4, а по мере зарастания площади аноды пассивируются. При высокой анодной поляризации на аноде регистрируется наличие остаточных токов, что свидетельствует о протекании процессов окисления. В фазовом слое сульфата свинца образуется большое количество окисленных продуктов из соединений свинца и легирующего компонента; толщина фазового слоя растет. Кроме того, окисляются соединения двухвалентного свинца, и образуется токопроводящая фаза двуокиси свинца PbO2, на которой протекает процесс выделения кислорода. В результате чего замедляются процессы ионизации свинца и роста фазового слоя.


В сплавах, легированных сурьмой или серебром, скорость ионизации значительно замедляется, тем самым уменьшается количество поступающих в раствор катионов свинца. Легирующие элементы заметно изменяют механизм образования фазовых слоев на свинцовом аноде, что, в свою очередь, влияет на перенапряжение выделения кислорода. Так в сплаве Pb-Sb 6% сурьма легко окисляется в составе сплава, а продукты окисления оказывают деполяризующее действие на основной электродный процесс.


Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия" Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.zctc.ru преследуется по закону. Текст статьи обработан сервисом Яндекс "Оригинальные тексты"