ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЦИНКОВАНИЕ

Главная → Цинкование гальваническое

 

zinkovanie_radujnoe


--> Заказать ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЦИНКОВАНИЕ с радужным хроматированием

--> Заказать ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЦИНКОВАНИЕ с бесцветным хромИтированием

--> Заказать ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЦИНКОВАНИЕ с оливковым хроматированием (хаки)

--> Заказать ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЦИНКОВАНИЕ с черным хроматированием

--> Заказать ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЦИНКОВАНИЕ с фосфатированием под лакокрасочные покрытия (ЛКП, под окраску)

 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЦИНКОВЫХ ПОКРЫТИЯХ (ОЦИНКОВКЕ).

Цинк представляет собой металл светло-серого цвета с голубоватым оттенком. В холодном состоянии цинк хрупок, а при температуре 100-150°С весьма пластичен, хорошо гнется и легко прокатывается в листы и фольгу толщиной до сотых долей миллиметра. При температуре свыше 250°С вновь становится хрупким и легко превращается в порошок. Цинк можно паять используя активные флюсы, например, ZnCl2. Температура плавления цинка составляет 419,5°С, а плотность 7,133 г/см3.   Цинк обладает средней твердостью, которая в значительной мере зависит от способа его получения и чистоты. Твердость цинковых покрытий колеблется от 0,4 до 2,0 ГПа.


В сухом воздухе при комнатной температуре цинк почти не окисляется, однако начиная с температуры 225°С, скорость его окисления быстро возрастает. Во влажном воздухе и в пресной воде, особенно в присутствии СО2 и SO2, цинк быстро разрушается даже при комнатной температуре, покрываясь поверхностной пленкой основных гидрокарбонатов. По мере накопления на поверхности продуктов коррозии и частичного заполнения ими пор скорость коррозии цинка уменьшается, и пленка служит дополнительной защитой. В горячей воде может начаться язвенная коррозия цинка с образованием белых чашеобразных отложений вокруг газовых пузырей.


При сильном нагревании на воздухе, особенно при наличии СО2, цинк сгорает, образуя оксид цинка. Цинк легко растворяется в растворах сильных кислот с образованием соответствующих солей и водорода. При взаимодействии с разбавленными кислотами НСl и H2SO4 выделяется водород:


Zn + 2Н+ -› Zn2+ + Н2


а с HNO3 - оксиды азота. Растворы сильных щелочей окисляют цинк с образованием растворимых в воде цинкатов. Химически чистый цинк, в отличие от загрязненного примесями других металлов, растворяется в кислотах и щелочах медленно. Это происходит вследствие того, что водород, который при этой реакции должен выделяться, имеет на цинке высокое перенапряжение.


Цинкование является наиболее распространенным способом металлизации железа для защиты его от атмосферной коррозии. На эти цели расходуется приблизительно 40 % мировой добычи цинка.


Широкое распространение цинкования объясняется анодным характером защиты. Потенциал цинка (- 0,763 В) отрицательнее потенциала черных металлов: стали, железа, чугуна, поэтому цинк защищает их от коррозии электрохимическим путем. Защитные свойства покрытий сохраняются даже при малой толщине слоя, а также при наличии пор и обнаженных участков. Известны многочисленные примеры протекторного действия цинка на оголенные участки стали, например, обрезанные края оцинкованного железа, поперечное сечение проволоки, непокрытая резьба гайки, если она навинчена на оцинкованный винт, и т. п. Анодный характер защиты стали цинковым покрытием в некоторых случаях может замениться катодным, и тогда коррозия происходит весьма интенсивно. Подобное влияние наблюдается при воздействии горячей воды при температуре выше 70°С (котельные установки, автоклавы).


Цинковое покрытие обладает низкой химической стойкостью при воздействии летучих продуктов, выделяющихся при старении таких органических материалов, какими являются синтетические смолы, олифы, хлорированные углеводороды. Покрытия легко разрушаются, если они находятся в контакте или в закрытом объеме со свежеокрашенными или промасленными деталями.


Особенно значительна скорость коррозии цинка в атмосфере промышленного города и в тропиках.


Большое влияние на скорость коррозии цинка оказывает величина рН среды. В интервале рН 7-12 цинк практически не растворяется. Скорость коррозии цинка возрастает при отклонении от указанных значений.


Защитное действие цинкового покрытия определяется в первую очередь его толщиной, которая устанавливается в зависимости от условий эксплуатации изделий и равномерности осаждения. В таблице приведены рекомендуемые в промышленности толщины цинковых покрытий.


Таблица 1 - Толщина цинкового покрытия


Характеристика условий эксплуатации


Толщина, мкм

Обозначение покрытия по

ГОСТ 9761-61

Эксплуатация в отапливаемых и вентилируемых помещения температура воздуха 25±10оС, и влажности 65±15%

6-9

Ц.6

Эксплуатация под навесом и в неотапливаемых помещениях; отсутствие воздействия атмосферных осадков; атмосфера загрязнена небольшим количеством промышленных газов; температура воздуха от -60 до +60оС, относительная влажность 95±3%

15-18

Ц.15.х.р.

Эксплуатация на открытом воздухе; воздействие атмосферных осадков, туманов; атмосфера загрязнена промышленными газами, пылью; температура среды от -60 до +80оС, относительная влажность 95±3%

24-30

Ц.24.х.р.

Эксплуатация в особых условиях

36-42

Ц.36.х.р.

Примечание. Х.р. - хроматная обработка покрытия


Защитные свойства цинкового покрытия могут быть значительно увеличены различными способами, наиболее распространенными из которых являются:

1) образование на поверхности цинка хроматных пленок посредством химической обработки оцинкованных деталей в растворах, содержащих хромовую кислоту или ее соли; подобная операция называется пассивированием или хроматированием;

2) образование на цинке фосфатных пленок в резуль­тате обработки деталей в растворах, содержащих соли фосфорной кислоты;

3) нанесение дополнительных лакокрасочных покрытий, при этом лучшие результаты получаются, если лакокрасочной операции предшествует фосфатирование.


Качество  цинковых покрытий во многом определяется характером применяемого электролита.


2. ЭЛЕКТРОЛИТЫ ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЦИНКОВАНИЯ.

Электролиты для цинкования можно разделить на две основные группы: простые кислые (сульфатные, хлоридные, борфтористоводородные), в которых цинк находится в виде гидротированных ионов, и сложные комплексные, в которых цинк присутствует в виде комплексных ионов, заряженных отрицательно или положительно. Из комплексных электролитов известны цианидные, цинкатные, аммиакатные, пирофосфатные и другие.


От природы и состава электролитов зависят качество осадков на катоде и скорость процесса осаждения. Так как качество осадков и скорость процесса в значительной степени определяются характером и степенью изменения катодных потенциалов, то для сравнительной оценки электролитов цинкования (как и других видов покрытий металлами) лучше всего исходить из относительного расположения поляризационных кривых. Чем выше катодная поляризация, тем более мелкозернистые и равномерные по толщине осадки на катоде.


Сравнение поляризационных кривых показывает, что наименьшая поляризация характерна для процесса цинкования в сульфатном электролите, наибольшая - в цианидном и близком к нему цинкатном. В первом случае повышение плотности тока почти не сопровождается изменением выхода металла по току, в отличие от щелочных растворов, в особенности цианидных, где выход по току с ростом плотности тока уменьшается. Поэтому кислые электролиты пригодны для цинкования деталей простой конфигурации, ленты, проволоки. Они допускают применение больших плотностей тока, чем цианидные и, следовательно, отличаются большей скоростью наращивания покрытий. Осаждение цинка из сложных электролитов протекает при высокой рассеивающей способности, поэтому эти электролиты дают не только мелкозернистые, но и равномерные покрытия на деталях, как простой, так и сложной формы.


Перенапряжение водорода на цинке достигает значительной величины: при катодной плотности тока 1 А/дм2 оно равно 0,75 В, а при 3 А/дм2 - приближается к 1 В. В связи с этим катодный выход по току цинка в простых электролитах достигает 96-98 %; следовательно, на катоде происходит преимущественный разряд ионов цинка.


При нанесении покрытий в сложных электролитах происходит совместное выделение цинка и водорода. Скорость выделения водорода увеличивается по мере возрастания плотности тока, так как при этом возрастает потенциал выделения цинка. Выделение водорода приводит к значительному наводороживанию изделий, что ухудшает их механические свойства - уменьшается пластичность и увеличивается склонность стали к хрупкому разрушению. Поэтому в электролитах с низким выходом по току не допускается нанесение цинка на детали, изготовленные с пределом прочности 1400 МПа и более.


2.1 Простые кислые электролиты цинкования.

Эти электролиты нашли наиболее широкое применение в промышленности. Использование их позволяет осаждать цинк с высокой скоростью. Кислые электролиты стабильны в работе, высокопроизводительны, сравнительно дешевы.


Удовлетворительные по внешнему виду осадки цинка можно получать из простых кислых электролитов, содержащих только соль цинка и небольшое количество серной кислоты. Однако на практике для улучшения качества покрытия к раствору соли цинка обычно добавляют поверхностно-активные вещества, а также соли щелочных металлов и вещества, сообщающие буферные свойства электролиту.


Концентрация цинка выбирается в зависимости от требуемой скорости процесса. Чем больше концентрация цинка в растворе, тем выше допустимая плотность тока, но тем менее равномерны по толщине осадки цинка. Для цинкования деталей могут применяться растворы с концентрацией соли цинка от 20-30 до 700-800 г/л. Высококонцентрированные электролиты применяют на непрерывных агрегатах цинкования полосы, проволоки и труб.


Практически применяют электролиты цинко­вания с рН = 4-5, так как при большой кислотности раствора вы­ход по току на катоде сильно снижается вследствие выделения водорода, а выход по току на аноде возрастает за счет химиче­ского растворения цинка. Нейтральные цинковые растворы также не пригодны для цинкования, поскольку в результате выделения водорода и подщелачивания среды у катода образуются гидрооки­си, загрязняющие осадок и ухудшающие качество покрытия.


Для поддержания рН около 4,5 в электролит вводят буферные добавки - уксусную, чаще борную кислоту (20-30 г/л). Вместо уксусной кислоты целесообразно вводить ацетат натрия, который после прибавления серной кислоты дает эквивалентное количество слабодиссоциированной уксусной кислоты. Хорошими буферными свойствами обладает электролит, содержащий около 30 г/л сульфата алюминия или алюмокалиевых квасцов. В при­сутствии солей алюминия при рН=4,5 повышается катодная поляризация и осадки цинка получаются светлыми, полублестящими мелкозернистой структуры. Буферные свойства сульфата алюминия основаны на том, что при рН=4-4,5 он подвергается гидролизу с образованием H2SO4

 

Al2(SO4)3 + 6Н2O ↔ 2Аl(ОН)3 + 3H2SO4


К сульфатному электролиту цинкования добавляют иногда со­ли других, не выделяющихся на катоде, металлов, например, суль­фаты или хлориды натрия и аммония (до 2 г-экв/л и более), глав­ным образом для увеличения электропроводности растворов. При добавлении сульфатов повышается катодная по­ляризация, что способствует улучшению распределения металла по поверхности катода.


В случаях, когда к внешнему виду, коррозионной стойкости, макро- и микрораспределению цинкового покрытия предъявляются повышенные требования, в кис­лые электролиты вводят многокомпонентные органические блескообразователи, содержащие добавки для повышения рассеивающей, кроющей и выравнивающей способности, скорости осаждения цинкового покрытия и его блеска. Су­ществуют блескообразователи, которые позволяют полу­чать на деталях средней конфигурации из кислых электро­литов достаточно равномерные по толщине и выравниваю­щие микропрофиль поверхности блестящие цинковые покрытия при высоких плотностях тока (до 10 А/дм2). В качестве добавок к кислым электролитам цинкования широко применяют декстрин, глюкозу, желатин, столярный клей, фенолы, глицерин и другие.


Вредными примесями в кислых цинковых электролитах явля­ются соли более электроположительных, чем цинк, металлов, например, соли меди (0,01 г/л), мышьяка (0,001-0,005 г/л), сурьмы (0,001-0,01 г/л), свинца, все соли азотной кислоты и некоторые органические вещества (скипидар, ацетон, клей) и др. В присутствии малых количеств (доли грамма на литр) электроположительных металлов в кислом цинковом электролите на катоде образуются губчатые осадки, вследствие выделения этих металлов на предельном диффузионном токе.


Свинец, присутствующий в сульфатном электролите цинкова­ния, в отсутствие хлоридов и декстрина не влияет на качество осадков цинка вследствие малой растворимости сульфата свинца, которая в нейтральной водной среде составляет примерно 0,01 г/л (считая на металл).


В сульфатном электролите, содержащем добавки декстрина, и в электролитах, содержащих хлор-ион, осадок цинка на катоде темнеет уже при концентрации свинца около 0,05 г/л, а при концентрации 0,3 г/л и выше на поверхности катода образуется губчатый осадок черного цвета.


Олово при концентрации до 0,3 г/л не оказывает влияния на внешний вид цинкового покрытия. С увеличением содержания оло­ва до 1 г/л при плотности тока около 100 А/м2 катодные осадки цинка становятся темными, рыхлыми, что объясняется восстанов­лением ионов олова на предельном диффузионном токе. Железо оказывает большое влияние на качество осадков цинка в элект­ролитах с органическими добавками.


Для удаления примесей электроположительных металлов пред­варительно подкисленный электролит прорабатывают постоянным током при низкой плотности тока.


В присутствии нитратов на катоде образуются губ­чатые осадки, включающие гидроокись цинка, образование которой объясняется восстановлением NO3- до аммиака и гидроксиламина и подщелачиванием в связи с этим прикатодного слоя. Губка устраняется только при сильном подкислении электролита, кото­рое при небольших плотностях тока вызывает значительное сни­жение выхода по току.


Для удаления вредных органических примесей применяют в за­висимости от природы этих примесей проработку электролита по­стоянным током со свинцовыми анодами (при отсутствии в рас­творе хлор-иона) при ia=500-1000 А/м2, обработку перекисью марганца, активированным углем и т.п.


Соли железа удаляют в виде гидроокиси Fe(OH)3 после ней­трализации раствора бикарбонатом натрия и добавления переки­си водорода или персульфата щелочных металлов при нагревании до 70-100°С. После отстаивания осадка Fe(OH)3 раствор декан­тируют или фильтруют.


Температура кислых электролитов поддерживается обычно в пределах 18-25 °С. При электролизе с высокими плотностями то­ка (>5·102 А/м2) в электролитах, не содержащих органические добавки (например, при цинковании проволоки, ленты, листов), температуру повышают до 50 °С.


Плотности тока на катоде в неперемешиваемых электролитах составляют не выше 200-300 А/м2. При перемешивании элект­ролита сжатым воздухом допустимый верхний предел плотности тока может быть значительно увеличен в зависимости от состава и температуры электролита, вида покрываемых изделий (детали, проволока, лента, листы).


Значительно увеличиваются допустимые плотности тока (до 200-500 А/м2) и улучшается декоративный вид осадков цинка при электролизе с применением ультразвука. Катодные вы­ходы по току колеблются в пределах 95-100% в зависимости от рН, t и iK.


Аноды для цинкования в кислых электролитах изготавливают, как правило, из чистого электролитического цинка (99,8-99,9% Zn), который может содержать не более 0,03% свинца, 0,02% кад­мия, 0,002% меди, 0,04% железа и 0,001% олова. Во всех кислых электролитах цинковые аноды растворяются с высо­ким выходом по току, который при рН-1-2 составляет более 100% вследствие коррозии. Во избежание загрязнения электролита анодным шламом цинковые аноды следует заключать в чехлы из фильтровальной ткани или хлорина. Рекомендует­ся применять цинк, содержащий 0,05-0,2% магния и 0,25-1% кальция. Аноды из такого цинка в меньшей степени образуют шлам и растворяются с малым выходом по току, благодаря чему электролит более устойчивый. В последнее время получи­ли распространение литые аноды разных конфигураций: в виде шариков, цилиндриков и др., которые загружают в сетчатые кор­зины из титана. Применение анодов такой формы позволяет пол­нее использовать металл и сократить его расход по сравнению с пластинчатыми анодами.


Примерные составы и режим работы кислых электролитов при­ведены в таблице ниже.


При катодной плотности тока более 200 А/м2 все электролиты нужно перемешивать сжатым возду­хом, очищенным от пыли и масла, и фильтровать непрерывно или периодически. Электролит 2 рекомендуют для получения блестящих цинковых по­крытий на изделиях простой конфигурации при соотношении анодной и катод­ной поверхности Sa : SK = 2 : 1.


Таблица 2 - Составы кислых электролитов для цинкования (в г/л) и условия электролиза

Компоненты электролитов

Состав электролитов

1

2

3

4

5

6

7

ZnSO4·7H2O

215

200-250

140

70-100

450-700

ZnCl2

200-250

Zn(BF4)2

250-300

Al2(SO4)3·18H2O

30

25-30

25-30

Na2SO4·10H2O

50-100

70

NH4Cl

200-250

250-300

NH4BF4

25-30

CH3COONH4

30-40

NaCl

25

H3BO3

25-30

10-15

Декстрин

10

8-10

Диспергатор НФ

50-100мл/л

ДЦУ

0,5-1

2

У-2

1-1,5

ОП-10

8-10

Тиокарбомид

2-3

pH

3,8-4,5

4-4,2

2

3,5-5

3-4,5

3,5-4,5

3,8-5

t, oC

18-25

15-30

20

18-25

20

40-50

18-65

iк, А/дм2·10-2

0,5-2

1-3

2

1-3

до 4-5

10-300

10-100


Электролит 3 дает блестящие осадки цинка при концентрации ДЦУ не менее 4 г/л. Электролит 6 рекомендуют применять при интенсив­ном перемешивании сжатым воздухом и непрерывном перетекании (с фильтро­ванием) для цинкования листов, движущихся (непрерывно) проволоки и ленты.


Чем меньше диаметр проволоки и ширина ленты, тем больше допустимая плотность тока. Электролит 7 применяют для тех же целей, что и электролит 6, но при меньших допустимых плотностях тока.


Таким образом, не смотря на все положительные стороны кислых электролитов, а, именно, стабильность в работе, высокую производительность, относительную дешевизну, малое наводораживание стальных деталей, они имеют и ряд недостатков, основным из которых является низкая рассеивающая способность. Однако за последние годы в связи с повышением требований к экологической безопасности технологических процессов вообще, и гальванических в частности, были преложены электролиты на основе хлористого цинка с блескообразующими добавками как более перспективные для получения блестящих цинковых покрытий.    


2.2 Слабокислые электролиты цинкования на основе хлорида цинка.

В особую группу выделяют слабокислые электролиты цинкования на основе хлорида цинка. Эти электролиты характеризуются высокой электропроводностью (в два раза выше сульфатных) и интенсивностью процесса. Водород выделяется в незначительных количествах, т.е. малая наводороживаемость деталей, а, значит, не возникает водородная хрупкость. Однако наличие хлоридов в электролите вызывает интенсивную коррозию оборудования, поэтому ванны, бортовые отсосы, фильтры, насосы, запорную арматуру и другое вспомогательное оборудование, соприкасающееся с электролитом, изготавливают из коррозионно - стойких материалов. Для этих целей широко применяются полипропилен, поливинилхлорид, фторопласт и ряд других конструкционных пластмасс. Кроме того, остатки хлоридов в порах цинкового покрытия могут способствовать усилению коррозии покрытия, поэтому промывка деталей должна быть организована очень хорошо.


Цинковые покрытия, получаемые из слабокислых электролитов, имеют маленькие внутренние напряжения, что уменьшает склонность покрытия к разрушению.


В связи с указанными особенностями слабокислые электролиты рекомендуют применять для цинкования мелких деталей в барабанах и в конвейерных установках. Некоторые составы слабокислых электролитов приведены в таблице 3.


Таблица 3 - Состав (г/л) слабокислых электролитов цинкования и режим работы.


Компоненты



Электролит 1


Электролит 2


Электролит 3

ZnCl2

60-120

20-70

100-120

КСl(NaCl)

180-230

200-250

200-230

H3BO3

15-30

15-30

-

NH4Cl

-

-

20-25

Лимеда НЦ-10

30-70

20-70

-

Лимеда НЦ-20

2,5-5,0

2,5-10

-

iк, А/дм2

0,5-5,0

0,5-1,5

50

t, °С

15-30

15-30

40-60

pH

4,5-6

4,5-5,8

3-4


В практике цинкования листовой стали и проволоки применяют электролит 3. Однако большим минусом этого электролита является высокая  концентрация ионов аммония, что значительно затрудняет очистку сточных вод гальванических производств. Электролит 2 предназначен для нанесения цинка во вращательных установках. Его рекомендуют периодически (не реже одного раза в сутки) фильтровать. Для цинкования деталей с использованием электролита 1 необходимо перемешивание сжатым воздухом и постоянная фильтрация для удаления механических загрязнений. Последнее вызвано тем, что на местах осаждения загрязнений на поверхности цинка происходит возрастание локальной плотности тока, сопровождающееся интенсивным ростом в этом месте дендритов. Поэтому чем выше плотность тока, тем более тщательной должна быть очистка электролита.


В настоящее время разработан новый электролит слабокислого цинкования, в который вводят в качестве буферной добавки ацетат натрия вместо токсичного вещества борной кислоты. Данный электролит обладает всеми достоинствами электролитов, указанных в таблице 3, однако более экологичен.


3. КОМПЛЕКСНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЦИНКОВАНИЯ

3.1 Цианистые электролиты

В цианистых электролитах цинк находится в виде комплексных анионов Zn(CN)42-и Zn(OH)42-. Осаждение цинка происходит по схеме:


Zn(CN)42- + 2е -->Zn + 4CN-


Благодаря высокой рассеивающей способности и стабильности в работе катодный выход по току в цианистых электролитах достигает 50-80%. Широкое применение цианистым электролитам нашли в промышленности для цинкования изделий сложной формы.


Помимо цианистых соединений цинка (Na2[Zn(CN)4], Na[Zn(CN)3]), образующихся при взаимодействии окиси цинка и цианистого натрия, в электролите образуется цинкат натрия. Реакции:

 

2ZnO + 4NaCN = Na2Zn(CN)4 + Na2ZnO2

ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O


Относительное количество цианистой соли цинка и цинката натрия зависит от количества цианистого натрия и едкого натра в электролите. Осаждение цинка происходит из двух соединениях одновременно. Избыточное количество цианидов необходимо для увеличения рассеивающей способности, в то же время увеличение содержания цианидов влечет за собой снижение катодного выхода по току. Едкий натр вводится в электролит для расширения интервала рабочих плотностей тока, повышение электропроводности, а также для предотвращения образования синильной кислоты.


Глицерин вводится для улучшения структуры покрытия и получения полублестящих осадков цинка. Назначение сульфида натрия состоит в осаждении в виде нерастворимых сульфидов катионов тяжелых металлов, случайно попадающих  в электролит.


Таблица 4 - Состав электролитов и режимов цинкования  (для матовых покрытий)

Компоненты и режим работы

Номер электролита

1

2

3

Компоненты г/л


Окись цинка

20-45

8-10

20-30

Цианистый калий

-

-

60-80

Цианистый натрий

50-120

18-20

-

Едкий натр

50-100

60-80

-

Едкое кали

-

-

75-110

Сернистый калий

0,5-5,0

-

3-7

Глицерин

3-5

-

3-5

Метатитанат калия

-

-

0,7-1,0

Режим работы


Температура электролита, ºС

15-20

15-25

15-25

Плотность тока, А/дм2:


Без перемешивания

1,0-3,0

0,5-2,5

1,0-3,0

При перемешивании

До 8,0

-

До 4

Выход по току, %

60-80

70-85

70-90


Электролит 1 предназначен для покрытия деталей на подвесах. Электролит 2 обладает рядом преимуществ. Он отличается хорошей кроющей способностью, меньшей чувствительностью к примесям тяжелых металлов, требует меньших затрат на обработку сточных вод.


3.2 Аммиакатные электролиты

С целью замены токсичных цианистых электролитов и снижения затрат на обезвреживание сточных вод, содержащих цианиды, в промышленности получили большое распространение аммиакатные электролиты, в которых цинк находится в виде комплексного катиона типа Zn(NH3)n(H2O)m2+.


Аммиакатные соединения цинка получаются при взаимодействии окиси цинка с аммонийными солями по реакции:


ZnO + 2NH4Cl = Zn(NH3)2Cl2 + H2O


Хорошая рассеивающая способность электролита, близкая к рассеивающей способности цианистых электролитов обуславливается также их высокой электропроводностью. Удельная электропроводность аммиакатных электролитов на 30-40% выше, чем у цианистых. Повышенная электропроводность электролита играет важную роль при покрытии деталей в колоколах или барабанах, так как достигается возможность ведения процесса при напряжении 5 В. Аммиакатные электролиты практически безвредны для рабочих, обслуживающих ванны, стабильны в работе и легко корректируются.


Аммиакатные электролиты имеют ряд технических преимуществ:

- С их помощью легче покрываются чугуны

- Тонкостенные и термообработанные детали не подвергаются наводораживанию вследствие высокого выхода по току


В состав электролитов вводят буферные соединения для стабилизации величины рН в катодной зоне. В качестве буферных соединений используют борную кислоту или уксуснокислые соли. Величина рН электролитов оказывает большое влияние на рассеивающую способность и структуру покрытий. По мере увеличения рН рассеивающая способность улучшается. В отличие от цианистых, аммиакатные электролиты менее чувствительные к попаданию в них органических примесей, а так как они слабощелочные или почти нейтральные, то не разрушают изоляционные материалы, наносимые на подвески или на поверхность покрываемых деталей.


Таблица 5 - Состав и режим работы электролитов для матовых покрытий

Компоненты и режим работы

Номер электролита

1

2

3

4

Компоненты, г/л


Окись цинка

10-20

40-60

35-40

-

Сернокислый цинк

-

-

-

80-100

Хлористый аммоний

200-300

240-250

200-220

200-250

Борная кислота

25-30

-

-

-

Уротропин

-

40-60

20-25

-

Аммиак водный 25%-ный

-

100-120

-

-

Мездровый клей

1-2

2-4

-

-

Препарат ОС-20

-

-

4-5

-

Диспергатор НФ, мл/л

-

-

6-8

17-35

Режим работы


рН

5,9-6,5

8,0-8,4

7,8-8,2

3,5-4,5

Температура, ºС

15-25

15-25

15-25

18-25

Плотность тока, А/дм2

0,5-1,0

1,0-2,0

2,0-3,0

3,0-5,0

Выход по току, %

95-98

96-98

94-98

-


Электролит 1 дешевле и проще по составу, рекомендуется для покрытия деталей с простым профилем и деталей в колокольных и барабанных ваннах. Электролит 2 обладает наибольшей рассеивающей способностью и рекомендуется для покрытия сложногопрофиля. Электролит 4 применяется только для покрытия мелких деталей в барабанах и колоколах, так как в стационарных ваннах происходит интенсивное растворение анодов и обильное шламообразование.


3.3 Цинкатные электролиты

Цинкатные электролиты, как и аммиакатные, применяются для замены цианистых электролитов. Основным недостатком аммиакатных электролитов является неизбежное наличие солей аммония в сточных водах, что является недопустимым по современным требованиям санитарии. В цинкатных электролитах цинк находится в виде комплексных анионов ZnO22-, Zn(OH)42-, образующихся при растворении окиси цинка или гидрата окиси цинка в избытке едкого натра.


Высокая рассеивающая способность цинкатных электролитов обусловливается хорошей электропроводностью электролита. Существенное влияние на повышение рассеивающей способности оказывает снижение выхода по току с увеличением плотности тока. ПАВ, сорбируясь на катодной поверхности, снижают перенапряжение водорода и этим способствуют увеличению количества выделяющегося водорода при повышенных плотностях тока.


Таблица 6 - Состав и режим работы цинкатных электролитов.

Компоненты и режим работы

Номер электролита

1

2

3

Компоненты, г/л (мл/л)


Окись цинка, г/л

10-17

12-15

12-15

Едкий натр, г/л

90-120

100-120

80-100

Лимеда НБЦ-О, мл/л

9-11

-

-

Лимеда НБЦ-К, мл/л

9-11

-

-

ПЭПА, г/л

-

2-4

-

Триэтаноламин, мл/л

-

-

20-30

Тиомочевина, г/л

-

0,5

-

Полиэпоксиамин, мл/л

-

-

1,5-2,5

п-Диметиламинобензальдегид, г/л

-

-

0,2-0,3

Режим работы


Температура, ºС

20-30

18-25

18-25

Плотность тока, А/дм2


Без перемешивания

1-4

1-2

1-4

При перемешивании

-

-

5-6


Электролит 1 и 3 обеспечивает получение блестящих покрытий цинком. Электролит 2 позволяет получать светлые полублестящие осадки цинка.


3.4 Пирофосфатные электролиты

Для замены токсичных цианистых электролитов рекомендованы также пирофосфатные электролиты, в которых цинк находится в виде пирофосфатного комплекса аниона [Zn(P2O7)2]6-.


Пирофосфатные электролиты сравнительно безвредные, устойчивы в работе и характеризуются высокой рассеивающей способностью. Однако, вследствие плохой растворимости пирофосфатов цинка, особенно натриевых солей, процесс ведется с обязательным подогревом электролита при относительно низких значениях плотности тока. Цинковые аноды также плохо растворяются в пирофосфатном электролите из-за образования трудно растворимых пленок на поверхности. Помимо пирофосфатов в состав электролитов вводят фосфаты с целью придания электролиту буферных свойств. С целью придания блеска покрытию в электролит вводят добавки органические: сахарин, ванилин, фурфурол. Катодный выход по току 65-90%, причем резкое снижение происходит при увеличении плотности тока до 2,5 А/дм2.


Таблица 7 - Состав и режим работы пирофосфатных электролитов

Компоненты и режим работы

Номер электролита

1

2

Компоненты, г/л


Сульфат цинка

50-90

60-70

Пирофосфат калия

250-350

300-330

Сульфат аммония

15-20

-

Двухзамещенный фосфат аммония

-

45-55

Хлористый аммоний

20-50

-

Декстрин

1-3

-

Мездровый клей

3-5

-

Сульфаниловая кислота

-

0,1-0,5

Режим работы


рН

7,5-8,5

8,5-9,0

Плотность тока (А/дм2) при:


t =18-20ºC

2,0-3,5

1-2

t = 45-50ºC

5,0-5,5

2-5

Анодная плотность тока, А/дм2

0,7-1,2

0,5-1,0

Выход по току, %

85-95

83-92


Электролит 2 - электролит блестящего цинкования, характеризуемый наибольшей способностью и рекомендуемый для покрытия сложно рельефных деталей.


Хроматирование цинковых покрытий


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"

Яндекс.Метрика