Здравствуйте, дорогие друзья и коллеги!

Приветствую Вас на своем блоге. Здесь каждый для себя найдет  много нового и интересного. Надеюсь на плодотворное  сотрудничество.

Галина Королева.

Рубрика: Новости | 6 комментариев

Выбор электролита цинкования. Часть 2.

Характеристика кислых электролитов цинкования.

Простые кислые электролиты цинкования представляют собой чаще всего,  подкисленные растворы солей цинка (см.«Процесс цинкования»). Получаемые осадки имеют крупнокристаллическую структуру, и низкую рассеивающую способность, хотя введение в состав электролита ПАВ позволяет улучшить внешний вид покрытия.

Вопрос повышения рассеивающей способности электролита цинкования решается применением слабокислых  растворов, работающих в диапазоне pH = 4,5 – 6,0.

Слабокислые электролиты применяют для нанесения покрытий на детали из обычных малоуглеродистых сталей, а также из чугуна и закаленных высокоуглеродистых сталей.

Существует два принципиально различных типа слабокислых электролитов цинкования: электролиты, содержащие в своем составе соединения аммония и безаммонийные электролиты.  Безаммонийные хлоридные электролиты цинкования аналогичны простым кислым электролитам, но обладают лучшими технологическими характеристиками за счет применения эффективных блескообразующих добавок.

Наиболее оптимальный электролит состава, г/л:

Сернокислый цинк 7-ми водный  120 – 140

Хлористый аммоний                     240 – 280

Борная кислота                             20 – 30

Диспергатор НФ                            70 – 80

Тиомочевина                                 10 – 15

T = 15 – 30ºС

Дк = 0,5 – 5 А/дм2

рН = 4,5 – 6,0

Скорость осаждения 0,12 – 0, 76 мкм/мин.
Перемешивание электролита движением катодных штанг.

При использовании электролита цинкования во вращательных установках содержание сернокислого цинка необходимо уменьшить до 85 г/л, рабочую плотность тока установить 0,5 А/дм2.

Современные блескообразующие добавки к слабокислым электролитам цинкования представляют собой композицию, состоящую из двух веществ: первый – эмульгатор, а второй – блескообразователь из ряда ароматических альдегидов. Только совокупность действия обоих компонентов позволяет получать блестящие мелкокристаллические осадки цинка.

Состав электролита блестящего цинкования, г/л:

Хлористый цинк    50 – 100

Хлористый аммоний  180 – 220

Борная кислота    15 – 25

Блескообразователи:

«Экомет – Ц32А»  35 – 50 мл/л

«Экомет – Ц32Б»   2 – 3 мл/л

Плотность тока во вращательных установках 0,5 – 2,0 А/дм2,

на подвесках  1,0 – 2,5 А/дм2 (при интенсивном перемешивании);

температура 18 – 30ºС

Цинковое покрытие из слабокислого электролита

Цинковое покрытие из слабокислого электролита

Подготовка поверхности при нанесении покрытия на детали из закаленных сталей представляет большие трудности. Чтобы избежать длительного травления и наводораживания стали (см.«Влияние гальванических покрытий на свойства стали»), загрязнения такого рода должны удаляться механически, например, пескоструйной очисткой, крацеванием, шлифованием.

Электрохимическое  обезжиривание должно выполняться только на аноде, если травление неизбежно, то проводить его кратковременным погружением в 10%-ый раствор соляной кислоты. После нанесения цинкового покрытия детали должны быть подвергнуты обезводораживанию.

Мелкие детали голтуют в барабанах с песком или другим абразивным наполнителем, обезжиривают в щелочном растворе, активируют и цинкуют.

Причины получения некачественных покрытий:

  • Плохое сцепление с основой, шелушение покрытия. Причина – некачественная подготовка поверхности; загрязнение электролита тяжелыми металлами. Необходимо проработать электролит цинкования на гофрированных катодах.
  • Темное покрытие. Причина – загрязнение электролита цинкования примесями ионов тяжелых металлов; недостаток блескообразователей. Повести очистку электролита цинкования, откорректировать добавки.
  • Питтинг. Причина – загрязнение органическими примесями; недостатоное перемешивание. Откорректировать содержание блескообразующих добавок.
  • Шероховатое покрытие. Причина – Завышена плотность тока; занижена концентрация цинка; наличие в электролите цинкования механических загрязнений. Снизить плотность тока, откорректировать электролит по цинку, отфильтровать.
  • Хрупкие осадки. Причина – Завышена плотность тока; наличие органических загрязнений в электролите. Снизить плотность тока, провести очистку электролита.
  • Образование белой пленки на аноде. Причина – Пассивация анодов вследствие их малой площади. Активировать аноды в 5%-ном растворе HCl, увеличить площадь анодов.

Снятие дефектных покрытий:

Снятие дефектных покрытий осуществляется в 5 – 10 %-ном растворе соляной кислоты с последующей промывкой в воде и нейтрализацией в 2 – 5% -ном щелочном  растворе. Детали после снятия покрытия  рекомендуется покрыть повторно в течение 2 – 3 часов из-за опасности их ржавления.

Гарантией получения качественного цинкового покрытия является проведение тщательной подготовки поверхности (см. «Обезжиривание поверхности») и соблюдение технологических режимов процесса осаждения.

По вопросам разработки технологии гальванического цинкования обращайтесь к нам!

New!

Похожие публикации:

 

Рубрика: В помощь технологам | Комментарии к записи Выбор электролита цинкования. Часть 2. отключены

День Химика — 2017!

Уважаемые друзья и коллеги! 

Поздравляю Вас с профессиональным праздником – Днем Химика!

Желаю Вам с каждым днём открывать для себя новый мир чудес, не бояться экспериментировать,  уверенно двигаться к поставленным целям!

 Успехов Вам в освоении новых технологий!

Будьте счастливы!


Королева Галина Владимировна.

Рубрика: Новости | Комментарии к записи День Химика — 2017! отключены

Выбор электролита цинкования. Часть 1.

Характеристика щелочных электролитов цинкования.

Гальваническое цинкование в настоящее время является широко распространенным способом для защиты от коррозии и применяется во всех областях промышленности, как наиболее рациональный и экономичный способ цинкования, позволяющий в широком диапазоне регулировать толщину и свойства осажденного слоя цинка.

Существуют различные методы нанесения цинка – погружение в расплав, диффузионный, механический, гальванический или нанесение цинконаполненных составов, но  ни один из способов не является универсальным (см.«Процесс цинкования»). Все они в какой-то мере взаимно дополняют друг друга и позволяют решать разнообразные технические задачи.

Гальваническое цинкование рекомендуется проводить с целью:

  • защиты от атмосферной коррозии изделий, которые эксплуатируются в наружной атмосфере различных климатических регионов, в атмосфере промышленных районов, в закрытых помещениях с умеренной влажностью;
  • улучшения внешнего вида;
  • предотвращения контактной коррозии в соединениях деталей из черных металлов с деталями из алюминия и его сплавов;
  • для защиты от коррозии резьбовых соединений.

Гальваническое цинкование не рекомендуется:

  • для высоко нагруженных пружин;
  • для деталей, работающих при температуре свыше 250oС;
  • для деталей, работающих длительное время во влажной и жаркой среде;
  • для деталей, эксплуатирующихся в пресной горячей воде (более 60oС);
  • в морском приборостроении, когда из-за продуктов коррозии цинка возникает опасность короткого замыкания в электрических схемах (см.«Влияние гальванических покрытий на свойства стали. Часть 1»).

Благодаря своим амфотерным свойствам цинк может образовывать водорастворимые соединения в широком диапазоне pH: от <1 до >14. Следовательно, создаются условия, при которых гальваническое цинкование возможно осуществлять из электролитов в широком диапазоне pH.

Условно можно выделить следующие основные типы электролитов гальванического цинкования:

  • Кислые – к ним относятся простые кислые электролиты (сульфатные, хлоридные, борфторидные) и смешанные (сульфатно-хлоридные);
  • Слабокислые – хлоридные аммонийные, сульфатные аммонийные и хлоридные безаммонийные;
  • Нейтральные и слабощелочные –аммиакатные, амминокомплексные и пирофосфатные;
  • Щелочные электролиты – цианидные и цинкатные.

Принципиальное различие между ними заключается в катодной поляризации при электроосаждении и механизме разряда цинка. В простых электролитах гальванического цинкования ионы цинка разряжаются при низкой катодной поляризации, поэтому получаемые осадки имеют крупнокристаллическую структуру.

Слабокислые электролиты гальванического цинкования могут быть простыми (безаммонийные) и комплексными (содержащие соли аммония).

Нейтральные и щелочные электролиты – комплексные. В комплексных электролитах цинк находится в виде комплексных катионов, катодная поляризация высокая, поэтому осаждаются мелкокристаллические покрытия.

Цинковое покрытие из щелочных электролитов

Цинковое покрытие из щелочных электролитов.

Наиболее распространенными долгие годы были цианидные электролиты, которые с равным успехом могут применяться  для гальванического цинкования деталей на подвесках и в насыпном виде в барабанах и колоколах. Из  цианидных  электролитов даже при отсутствии блескообразующих добавок получаются мелкокристаллические покрытия  хорошего качества – пластичные, светлые, полублестящие, равномерно распределенные по покрываемой поверхности. Добавление в цианидные электролиты блескообразующих добавок позволяет получать блестящие покрытия в широком диапазоне плотностей тока.

Состав цианистого электролита цинкования, г/л:

Цинк (мет.)  30 – 40

Цианид натрия  75 – 120

Едкий натрий  75 – 90

Натрия сульфид  0,01 – 0,1

Температура 20 – 35oС

Катодная плотность тока до 5 А/дм2

Скорость осаждения до 0,8 мкм/мин.

К недостаткам цианидных электролитов можно отнести:

– нестабильность состава вследствие окисления цианидов на стальных поверхностях анодных корзин, которые используются с цинковыми анодами;

– карбонизация цианида и щелочи;

– высокая токсичность цианидов;

– высокая стоимость обезвреживания сточных вод.

Особое место в ряду комплексных электролитов гальванического  цинкования занимают щелочные цинкатные электролиты. Они просты по составу и состоят из двух основных компонентов: оксида цинка и щелочи. Введение в состав цинкатных электролитов функциональных и блескообразующих добавок в количестве 0,5 – 2 г/л, позволило повысить  полязизацию разряда цинка, приближая характеристики цинкатных электролитов к цианидным.

По концентрации основных компонентов – цинка и щелочи «классическим» можно считать электролит, содержащий 10 г/л цинка, 100 г/л щелочи + блескообразователь.

При таком соотношении цинка и щелочи (10 : 100) электролит универсален и приемлем для нанесения покрытий на подвесках при плотности тока 2 – 5 А/дм2 и в барабанах (колоколах) – 1,0 – 1,5 А/дм2.

Рабочую температуру в цинкатных электролитах рекомендуется поддерживать в пределах 20 – 30oС. Повышенная температура приводит к ухудшению блеска покрытия.

Немаловажное значение применения  цинкатных электролитов имеет упрощенная очистка сточных вод, (см. «Как сделать гальванику безопасной?») поскольку цинкатный комплекс при выносе электролита с деталями в ванну промывки при понижении pH<12,5 разрушается с выпадением осадка гидроксида  цинка.

Щелочные цинкатные электролиты не рекомендуются для гальванического цинкования чугуна и высокоуглеродистых закаленных сталей.

Вопросы выбора кислых электролитов цинкования будут рассмотрены в следующих публикациях.

По вопросам разработки технологии гальванического цинкования обращайтесь к нам!

New!

Похожие публикации:

Рубрика: В помощь технологам | Комментарии к записи Выбор электролита цинкования. Часть 1. отключены

С Новым 2017 годом!

Пусть наступающий год принесет благополучие и успех, подарит новые блестящие идеи и поможет воплотить их в жизнь. Пусть в семьях всегда будет радость и взаимопонимание.

Желаю Вам профессионального роста, оптимизма и веры в себя!

Будьте счастливы!

Королева Галина Владимировна.

 

Рубрика: Новости | Комментарии к записи С Новым 2017 годом! отключены

Получение гальванических покрытий.

Нанесение гальванических покрытий представляет собой электрохимический процесс, при котором происходит осаждение слоя металла на поверхности изделия. В качестве электролита используется раствор солей наносимого металла (см. «Процесс цинкования»). Само изделие является катодом, анод – металлическая пластина.

Аноды применяются 2-х видов – растворимые и нерастворимые.

При прохождении тока через электролит соли металла распадаются на ионы. Положительно заряженные ионы металла направляются к катоду, в результате чего происходит электроосаждение металла:

Men+ + ne → M

Параллельно на катоде идет реакция выделения водорода, который образуется из дипольных молекул воды, находящихся в водных растворах.

На аноде протекает реакция растворения анода:

M – ne →  Men+

Если анод – нерастворимый, то  происходит выделение кислорода
в кислой среде по реакции:   2H2O – 4e → O2 + 4H+
в щелочной среде:   4OH – 4e → O2 + 2H2O

Очень важно для получения качественных гальванических покрытий правильно выбрать материал анода и его величину, чтобы металл при растворении не нарушал концентрацию компонентов в электролите, то есть уменьшить возможность протекания побочных процессов.

При электроосаждении металлов одной из главных характеристик, определяющих правильность технологического процесса и качество осаждения гальванического покрытия, является их структура. Осадки при электроосаждении должны быть мелкозернистыми, плотными, гладкими, равномерными по толщине. Такие гальванические покрытия  обладают меньшей пористостью, и, следовательно, лучше защищают металл от коррозии.

Гальваническое покрытие мелкокристаллическое.

Гальваническое покрытие мелкокристаллическое.

Величина зерна осадка определяется соотношением скоростей образования кристаллических зародышей и роста уже образовавшихся кристаллов. Чем больше вероятность образования зародышей, тем меньше размеры зерен осадка.

С уменьшением концентрации  ионов выделяемого металла скорость образования новых зародышей возрастает, и осадок получается более мелкозернистым. Но при разбавлении электролита снижается предельная плотность тока, при которой получаются качественные покрытия, поэтому необходимо сохранить в электролите общую высокую концентрацию соли. Для этого металл связывают в слабо диссоциированный комплексный анион, например, дицианоаргентатный,   аммиакатный комплекс, пирофосфатный  и т.д.  Тогда гальванические покрытия  получаются плотные, мелкокристаллические (см.«Как выбрать электролит меднения?»).

Для увеличения электропроводности в электролиты вводят добавки, которые не участвуют в катодном процессе, но являются переносчиками электричества. В кислые электролиты добавляют кислоты с одноименным анионом основной соли, в щелочных – гидроксиды натрия или калия. Эти добавки не должны изменять кислотность раствора, поэтому для регулирования pH вводят буферные добавки. Чаще всего применяют борную кислоту, ацетат натрия, уксусную кислоту (см. «Никелирование»).

В целом процесс осаждения гальванического покрытия довольно сложный и, чтобы получить качественное покрытие, необходимо соблюдать режим осаждения и концентрации всех компонентов раствора, тогда электролит будет служить годами.

По вопросам разработки и внедрения технологий гальванических покрытий обращайтесь к нам!

New!

Похожие публикации:

Рубрика: Советы молодым специалистам | Комментарии к записи Получение гальванических покрытий. отключены
Страница 1 из 2412345...Последняя »