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

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

Электрохимические композиционные покрытия.

Возрастающий уровень развития промышленности предъявляет все новые разносторонние требования к гальваническим покрытиям для придания поверхности специальных свойств, улучшения коррозионных и механических характеристик («Перспективы развития гальванотехники. Часть1»).

В случае, когда металлические покрытия не отвечают необходимым техническим требованиям, применяют композиционные покрытия, которые по своим свойствам значительно их превосходят, сохраняя основное назначение металлических покрытий.

Принцип получения электрохимических композиционных покрытий (КЭП) основан на том, что вместе с металлами из электролитов – суспензий соосаждаются дисперсионные частицы различных размеров и видов. Включаясь в покрытие, частицы существенно улучшают его эксплуатационные свойства (твердость, износостойкость, коррозионную устойчивость) и придают новые качества (антифрикционные, магнитные, каталитические).

Соосаждение дисперсной фазы может изменять свойства гальванических покрытий: механическое упрочнение покрытия, повышение антикоррозионных свойств, термостойкости, износостойкости и др. («Влияние гальванических покрытий на свойства стали»).

При этом свойства электрохимических композиционных покрытий зависят от их структуры и морфологии поверхности. Основными параметрами, влияющими на структуру и морфологию композиционного покрытия являются условия электролиза, плотность тока, характеристика дисперсной фазы (концентрация, размер, форма, дисперсность в электролите).

При включении электрического тока на покрываемой поверхности осаждается металл (первая фаза или матрица) и механически – частицы порошка (вторая фаза), которая цементируется матрицей.

Процесс осаждения электрохимических композиционных покрытий обычно проводят при непрерывном или периодическом перемешивании суспензии, при этом частицы второй фазы постоянно находятся во взвешенном состоянии. Размер частиц 0,1 – 3 мкм, количество их может быть ≈10на 1 смповерхности.

Суспензии могут быть созданы не только введением высокодисперсных частиц, но и путем химической реакции непосредственно в электролите, например, введением хлорида бария с образованием нерастворимого мелкодисперсного осадка BaSO4.

Перемешивание производят воздушным или эжекторным способом, либо с помощью механических мешалок. Кроме того, рекомендуется проводить горизонтальное покачивание катодных штанг.

Назначение дисперсных материалов заключается в придании электрохимическим композиционным покрытиям ценных свойств, не характерных для металла покрытия. Влияние их на металл может быть разнообразно.

В качестве дисперсной фазы могут использоваться порошки корунда, карбида кремния, бора, нитриды, салициды и др.

Об особенностях получения электрохимических композиционных покрытий расскажет к.т.н. Исаев Александр Валерьевич.

Исаев А.В.Возможность образования покрытий заданного состава зависит от многих условий:

природы электролита (ионный состав, pH, наличия ПАВ, природа металла и частиц), условий электролиза (величина тока, температура, скорость движения суспензии), а также природы металла и частиц.

Сравнительно легко образуются электрохимические композиционные покрытия с частицами различной природы из электролитов никелирования и железнения («Железнение и не только. Часть1»).

В настоящее время широко востребовано покрытие «сил-никель», которое наносится вторым слоем для повышения коррозионной стойкости блестящего никеля при последующем нанесении хрома.

Деталь с композиционным покрытием сил-никель.

Деталь с композиционным покрытием сил-никель.

В качестве второй фазы используется мелкодисперсный порошок каолина (силикат алюминия) или другие частицы, например, аэросил, представляющий собой порошок белого цвета диоксида кремния с размером частиц 5 – 40 нм.

Толщина сил-никелевого слоя от 1 до 3 мкм.

Классический состав одного из таких электролитов :

Сульфат никеля  250 – 300 г/л

Хлорид никеля  50 – 60 г/л

Кислота борная  25 – 40 г/л

1,4 – Бутиндиол  0,12 – 0, 2 мл/л

Каолин КРХС  1,0 – 5,0 г/л

Аэросил А-380  0,1 – 0,5 г/л

pH  2,8 – 3,4

Температура  55 – 65ºС

Катодная плотность тока 4 – 5 А/дм2.

Аноды из электролитического никеля.
Покачивание катодных штанг в горизонтальном направлении.

Труднее образуются электрохимические композиционные покрытия на основе серебра и хрома. Вероятно, это связано с тем, что при хромировании на катоде выделяется много больше водорода, чем в других электролитах.

При меднении частицы корунда соосаждаются легче из щелочных комплексных электролитов, чем из кислых. Однако, электропроводящие частицы (W, Cu, графит) соосаждаются с никелем легче при низких значениях pH.

Воздействие поверхностно-активных растворимых добавок на образование электрохимических композиционных покрытий связано с изменением поверхностного натяжения электролита.

Физические и химические свойства частиц влияют на их адгезию к катоду и зарастаемость осадком. Незначительное растворение частиц в ванне приводит к изменению ионного состава электролита.

Для стимулирования соосаждения определенных веществ с металлом и улучшения свойств электрохимических композиционных покрытий прибегают к изменению природы поверхности частиц.

Использование ультрадисперсных алмазов (УДА),   имеющих сверхмалые размеры (4 – 8 нм), с развитой удельной поверхностью 200 – 450 м2/г, эффективность которых базируется на принципах дисперсного упрочнения и усиления свойств покрытий,  открыло одно из самых перспективных направлений в создании тонкостуктурированных композиционных покрытий, обладающих лучшими качествами алмаза – твердостью, стабильностью, устойчивостью к различным агрессивным средам и многими другими.

Добавление в электролит серебрения УДА в количестве 1 – 10 г/л, позволяет повысить микротвердость и износостойкость покрытия.

Состав электролита серебрения с УДА:

Калия дицианоаргентат  74 – 92 г/л

Калий роданистый   200 – 250 г/л

Калий углекислый   20 – 40 г/л

Концентрация УДА  1 – 10 г/л

Температура 18 – 25ºС; рН = 9 – 10; Дк = 1 А/дм2;
Постоянное перемешивание.

Структура серебряного композиционного покрытия с УДА.

Структура серебряного композиционного покрытия с УДА.

Недостаток электрохимического получения  композиционных покрытий заключается в неравномерном распределении покрытий на деталях сложной конфигурации и невозможности соосаждения дисперсных материалов, не стойких к воздействию раствора электролита. Также вызывают вопросы методы анализа концентрации дисперсной фазы, добавляемой в электролит.

К преимуществам электрохимической металлизации дисперсных материалов относится экономичность, низкая температура процесса (18 – 60ºC), высокая скорость осаждения металла (1 – 20 мкм/мин и более). Существует возможность металлизации как металлических порошков, так и неметаллической поверхности после соответствующей подготовки; толщина слоя металла может быть заданной; возможна металлизация частиц как электрохимически осаждаемыми металлами, сплавами и электрохимическими композиционными покрытиями, так и многослойными покрытиями.

Получение электрохимических композиционных покрытий с заданными свойствами – перспективное направление, возможности которого в настоящее время недостаточно изучены.

New!

Похожие публикации:

Рубрика: Конструкторский отдел | Комментарии к записи Электрохимические композиционные покрытия. отключены
Страница 1 из 2412345...Последняя »