Кислые электролиты цинкования: Кислые электролиты цинкования | Цинковый портал – Механизм гальванического цинкования. Теория и технология

Содержание

Кислые электролиты цинкования | Цинковый портал

Кислые электролиты цинкования, чаще всего, просты по своей форме, цинк в них находится в виде гидратированного катиона Zn^(2+). Процесс разряда положительно заряженного иона цинка на катоде в кислых электролитах протекает по формуле: Zn^(2+ )+2е=Zn.

Соли кислых электролитов цинкования

Основными компонентами рабочего состава являются следующие соли цинка:
· ZnSO_4 *〖7H〗_2 O(сернокислый электролит),
· ZnCl_2(хлористый электролит цинкования),
·〖〖Zn(BF〗_4)〗_2(борфтористоводородный электролитический раствор),
· ZnSiFe_6(кремнефтористоводородный электролит).

Сульфат цинка хорошо растворяется в воде. Средняя концентрация соли в рабочем растворе находится в интервале от 150 до 300г/л. Электропроводность хлористого цинка в 2 раза выше, чем сернокислого. Хлористые электролиты используются реже, чем сульфатные, т.к.
· ZnCl_2 в чистом виде получить затруднительно,
· наличие большего количества примесей,
· большая концентрация анионов Cl приводит к быстрому растворению цинковых анодов, а также может вызвать разрушение готового цинкового покрытия и вызвать коррозию поверхностного слоя металлической основы изделия.

Фторборатные электролиты обладают более высокими технологическими характеристиками, по сравнению с хлористыми и сульфатными. У них высокая рассеивающая способность, их можно использовать при более высоких плотностях тока. Однако в промышленности они не нашли активного применения. Это объясняется

· высокой стоимостью химических составляющих,
· сложностью приготовления рабочего раствора,
· экологической вредностью соединений бора.

Содержание цинка в кислом электролите определяет скоростной режим нанесения защитного слоя. Высокая концентрация положительно заряженных ионов Zn^(2+) в рабочем растворе позволяет производить оцинковку при высоких предельно допустимых показателях плотности тока. Однако, чем выше плотность тока, тем меньше рассеивающая способность. В результате чего, поверхностное покрытие имеет неоднородную структуру, слой пористый и рыхлый.

В кислых электролитах цинкования высокий процент выхода потоку (~ 98%). Стабильность электролитического процесса обеспечивается за счет выверенного содержания солей в рабочем растворе, поэтому анодный процесс в рабочем пространстве протекает беспрепятственно. Состав некоторых электролитов дополнительно создает возможность увеличения концентрации содержания цинка за счет химической реакции растворения анодов.

Добавки для кислых электролитов цинкования

Показатели кислотности(pH) для рассматриваемых электролитов лежат в диапазоне от 4 до 5. Увеличение рН в рабочем растворе приводит к интенсивному процессу выделения водорода на поверхности катода, что снижает процент выхода по току и ухудшает качество цинкового покрытия. Повышение кислотности может создать условия, при которых происходит процесс формирования щелочного слоя в прикатодном пространстве с образованием гидроксидов цинка, что ухудшает технологические характеристики и декоративные качества цинкового слоя.

Для поддержания РН в заданном интервале в кислые электролиты вводят буферные добавки:
· сульфат алюминия, 〖 Al〗_2 〖〖(SO〗_4)〗_3 , алюминиевые квасцы с содержанием до 30 г/л (для сульфатных),
· NH_4 Cl (для хлоридных),
· H_3 BO_3 (для фторборатных),
· борную (до 30 г/л) или уксусную кислоту (от 20 до 30 г/л), или ацетат натрия.

Для улучшения технологических характеристик процесса цинкования, для повышения показателя электрической проводимости рабочих растворов, для увеличения катодного выхода по току в электролиты вводятся соли щелочных металлов: 〖(NH〗_4 )_2 SO_4, Na_2 SO_4 — для сульфатных, NaCl , NH_4 Cl — для хлоридных, NH_4 BF_4 — для фторборатных.

Добавки стимулируют увеличение катодной поляризации и рассевающей способности, что приводит к улучшению микроструктуры и качества поверхностного слоя. В результате получается цинковое покрытие, имеющее мелкозернистое строение, с блестящим серебристым оттенком.

С увеличением температурного режима свойства стимулирующих добавок (ПАВ, блескообразователей) ухудшаются. Поэтому рабочий диапазон температур кислого электролита с дополнительными ингредиентами составляет 18 — 25 градусов С, с предельно допустимой плотностью тока от 2 до 3 А/дм2 (в неперемешиваемых электролитах). Если электролитический процесс протекает без дополнительной стимуляции, то рабочая температура электролита повышается до 50 градусов С, а плотность тока — до 5 А/дм2.

Использование ультразвукового сигнала в процессе цинкования позволяет увеличить предельно допустимый интервал плотностей тока от 20 до 50 А/дм2. При этом улучшается качество покрытия (поверхностный слой имеет блестящий вид, серебристый цвет), микроструктура слоя — равномерная, мелкозернистая. Катодный выход по току составляет 95 – 100%.

Наличие вредных примесей в электролите замедляет технологический процесс, ухудшает качество цинкового покрытия. Вредными примесями для кислых электролитов являются соли металлов, имеющих больший положительный электрический потенциал, чем цинк (медь, мышьяк, сурьма, серебро, висмут, кадмий, олово и др.).

Неполадки в работе кислых электролитов цинкования и пути их устранения

Кислые электролиты используются для нанесения защитного покрытия на детали простой формы (листа, проволоки, ленты и др.). Оцинковке могут подвергаться стальные и чугунные изделия.

Состав электролитов цинкования и их режимы

Состав электролитов цинкования и их режимы

Защитные свойства цинкового покрытия определяются не его средней толщиной на всей поверхности изделий, а фактической толщиной на том или ином участке и степенью его равномерности и целостности. Поэтому основная характеристика электролита при цинковании — рассеивающая способность.

Виды электролитов

Для осаждения цинка разработано большое количество электролитов как кислых, так и щелочных. Из кислых электролитов следует отметить:

  • сернокислые и борфтористоводородные.

А из щелочных электролитов:

  • цианистые и нецианистые. К ним относятся цинкатные, пирофосфатные и аммиакатные. Последние могут иметь и слабокислую реакцию.

Основное различие между ними — это низкая рассеивающая способность кислых и высокая рассеивающая способность щелочных электролитов. Промышленное применение из кислых электролитов нашли сернокислые электролиты, из щелочных -цианистые, а также их заменители — аммиакатные.

Для цинкования используют аноды из металлического цинка в форме вальцованных пластин толщиной 5-12 мм различных размеров или сферические аноды диаметром 50 мм. Во избежание загрязнения электролита аноды необходимо помещать в чехлы из кислотостойкой ткани (стеклоткань, шерсть). Аноды следует периодически очищать травлением или щетками. Сферические аноды более целесообразны, так как имеют равномерный износ и позволяют легко регулировать глубину погружения.

Кислые электролиты имеют плохую рассеивающую способность. Кроме того, покрытия, полученные в кислых электролитах, обладают более грубой структурой и меньшей коррозионной стойкостью, чем покрытия, полученные в щелочных электролитах. В то же время кислые электролиты устойчивы, допускают применение высокой плотности тока, особенно при перемешивании и высоком (близком к 100 %) выходе цинка по току. Покрытия имеют светлый цвет, характеризуются повышенной пластичностью, прочным сцеплением с основным металлом и могут выдержать различную механическую обработку. Поэтому кислые электролиты широко используют для нанесения покрытий на малорельефные изделия, а также полуфабрикаты — листы, проволоки, полосы.

Сернокислые электролиты отличаются простотой состава, низкой стоимостью компонентов и хорошим качеством покрытий даже при больших изменениях состава электролита и режима его работы. Так, температурный режим электролита колеблется в пределах 15-30 °С, а практически сернокислые электролиты позволяют вести осаждение цинка даже при температурах около 0 °С и ниже.

Для составления сернокислого электролита требуются следующие материалы:

  1. Сернокислый цинк ZnSО4*7Н2О — белый кристаллический порошок, растворимость в воде при 20 °С — свыше 900 г/л;
  2. Сернокислый натрий Na24*10Н2О — бесцветные кристаллы, растворимость в воде при 20 °С — более 400 г/л. Вводится для повышения электропроводности электролитов;
  3. Сернокислый алюминий Аl2
    (SО4)3*18Н2О — бесцветная кристаллическая масса, растворимость в воде при 20 °С около — 50 г/л. Применяется как буферное соединение для поддержания рН на заданном уровне;
  4. Пекстрин — желтый порошок, растворимый в воде с образованием клейкого мутного раствора. Применяется для создания мелкокристалличности покрытия. Качество и эффективность добавки следует проверять, растворением отдельной пробы в опытной ванночке;

При составлении сернокислого электролита желательно каждый из компонентов растворять в отдельности в теплой воде. После отстаивания и фильтрации растворы сливают вместе в рабочую ванну цинкования. Затем электролит доливают водой до заданного уровня и проверяют величину рН, корректируя ее 2-3%-ным раствором серной кислоты или едкого натра. После этого прорабатывают электролит на случайных катодах до получения светлых и гладких покрытий и приступают к его эксплуатации.

Некоторые составы кислых электролитов представлены в табл. 5.7.

Сернокислый электролит номер 1 предназначен для деталей простой конфигурации, позволяющий получать светлые матовые покрытия. Электролит номер 2 пригоден для непрерывного цинкования проволоки или ленты, с повышением плотности тока до 8-10 А/дм2. Следует иметь ввиду, что при плотности тока более 2 А/дм2 обработку производят при перемешивании и фильтрации электролита. При введении в электролит блескообразователей типа дисульфонафталиновой кислоты покрытия (электролит номер 3) получаются очень светлые, блестящие или полублестящие.

Из кислых электролитов следует для отдельных работ рекомендовать борфтористоводородный. По стоимости компонентов он дороже сернокислого, но позволяет применять плотности тока от 10 и выше А/дм2, а насыщение водородом и, следовательно, водородная хрупкость в несколько раз ниже, чем при цинковании в других электролитах. Для электролита характерен следующий состав (г/л) и режимы:

  • цинк борфтористоводородный  280-300;
  • аммоний борфтористоводородный  28-30;
  • аммоний хлористый — 28 30;
  • солодковый корень — 0,5-1,0;
  • кислота борфтористоводородная (свободная) вводится для достижения кислотности на уровне рН — 1,4-2;
  • температура, °С — 15-25;
  • плотность тока доходит, А/дм2 — до 10;
  • температура, °С — 50-55;
  • плотность тока, А/дм2 — до 50.

Таблица 5.7. Составы и режимы работы электролитов.

Компоненты

Содержание компонентов (г/л) в электролите

1

2

3

Сернокислый цинк

200-250

400-500

200-250

Сернокислый натрий

50-100

50-100

Сернокислый алюминий

20-30

20-30

25-30

Декстрин

8-10

8-10

8-10

Борная кислота

25-30

Блескообразователь ДЦУ и У2

1,5-2,5

Температура, °С

15-30

15-30

15-30

Величина рН

3,6-4,4

4,0-4,2

Плотность тока, А/дм2

1-4

8-10

1-3

Выход по току

96-98

96-98

При указанных режимах выход по току составляет около 90 %.

Щелочные электролиты обладают хорошей рассеивающей способностью, а покрытия, полученные в этих электролитах, — более высокой коррозионной стойкостью. Однако щелочные электролиты менее устойчивы, допустимая плотность тока в них ниже, и с повышением ее заметно снижается выход цинка по току. Такие электролиты применяют для цинкования изделий сложной формы. По составу щелочные электролиты подразделяются на цианистые, аммиакатные и цинкатные.

Цианистые электролиты

Цианистые электролиты обладают высокой рассеивающей способностью и служат для цинкования изделий сложной формы в стационарных, колокольных и барабанных ваннах. Сами покрытия получаются светлыми, гладкими и отличаются мелкокристаллической структурой. В настоящее время существует несколько вариантов их составов, но все они состоят из трех обязательных компонентов: окиси цинка, цианистого натрия и едкого натра, которые сочетаются между собой в различных соотношениях, образуя сложные комплексные соединения. Кроме того, они могут отличаться различными добавками, способствующими получению светлых, блестящих или полублестящих покрытий.

Однако следует иметь в виду, что цианистые электролиты очень ядовиты, и обращаться с ними необходимо очень осторожно. Токсичность их повышается, если в электролите мало едкого натра, в результате чего образуется синильная кислота — сильнейший яд.

Для составления цианистых электролитов требуются следующие химикаты:

  • Окись цинка ZnO;
  • Цианистый натрий NaСN — белый порошок, растворимость в воде до 600 г/л. Весьма ядовит. При составлении электролитов применяется только в предварительно растворенном состоянии. Служит для получения комплексной соли Na2Zn(СN)4;
  • Едкий натр NaОН;
  • Глицерин технический — вязкая прозрачная жидкость, применяется для повышения мелкокристалличности осадков цинка;
  • Сернистый натрий Na2S — белая кристаллическая масса, легко растворимая в воде, имеет характерный запах. Вводится в электролит для осаждения тяжелых металлов — меди, свинца и железа.

При составлении электролита сухую окись цинка замешивают водой до сметанообразного состояния и затем вводят в раствор цианистого натрия. После этого приливают крепкий раствор едкого натра, доводят электролит водой до рабочего уровня и вводят добавку глицерина. Сернистый натрий добавляют в последнюю очередь и дают осесть возможному осадку тяжелых металлов, затем приступают к эксплуатации.

Составы и режимы работы наиболее применяемых электролитов приведены в табл. 5.8.

Покрытия, полученные в электролите номер 1 после осветления в 3%-ном растворе азотной кислоты и пассивирования в 5%-ном растворе хромового ангидрида, становятся блестящими и не оставляют следов от захвата руками. Электролит 2 предназначен для получения светлых матовых покрытий, создающих после пассивирования на поверхности яркую радужную пленку. Электролит 3 характеризуется высокой рассеивающей способностью и особо пригоден для колокольных и барабанных ванн.

Для замены токсичных цианистых электролитов разработаны и используются аммиакатные, аммиакатно-уротропиновые, цин-катные, пирофосфатные и другие электролиты. Они не ядовиты, просты по составу и дешевы, обладают высокой электропроводностью и хорошей рассеивающей способностью цианистых электролитов. Выход цинка по току в них значительно выше, чем в цианистых.

Наиболее высокой рассеивающей способностью, приближающейся к цианистым электролитам, отличаются аммиакатные, в частности аммиакатно-уротропиновые электролиты. Для приготовления таких электролитов необходимы следующие основные химикаты:

  • хлористый аммоний NH4Cl технический — белый кристаллический порошок, растворимость в воде — до 300 г/л. Горячий крепкий раствор хлористого аммония переводит окись цинка в растворимые комплексы;
  • окись цинка ZnO — может быть заменена сухими цилковыми белилами. Белый порошок, нерастворимый в воде, но растворимый в концентрированных растворах цианистого натрия, едкого натра, а также в горячих концентрированных растворах хлористого аммония и сернокислого аммония;
  • уксуснокислый аммоний — белый кристаллический порошок.

Таблица 5.8. Составы и режимы цианистых электролитов.

Компоненты

Содержание компонентов (г/л) в электролите

1

2

3

Окись цинка

10-20

40-45

8-10

Цианистый натрий

20-30

75-85

15-25

Едкий натр

50-70

40-60

10-25

Сернистый натрий

0,5-5,0

Глицерин

0,5-1,0

Температура, °С

15-40

15-25

15-25

Плотность тока, А/дм2

1-2

1,5-7

0,5-2

Выход по току, %

80-83

75-80

70-80

Для приготовления электролита необходимо подогреть концентрированный раствор хлористого аммония до 60-70 °С и прибавить к нему при непрерывном помешивании окись цинка или гидрат окиси цинка. После растворения соединений цинка в растворе хлористого аммония и образования комплексных солей цинка в полученный раствор вводят остальные компоненты, доводят водой до рабочего уровня и устанавливают правильную величину рН. При этом если величина рН получилась менее 7, то корректировку рН производят водным раствором аммиака, а при рН = 8,5 и выше эту величину доводят до заданной раствором уксусной кислоты. После этого электролит следует проработать на случайных катодах.

Один из таких электролитов имеет следующий состав (г/л) и режим работы:

  • окись цинка — 25-40;
  • хлористый аммоний — 200-220;
  • уксуснокислый аммоний — 80-100;
  • уротропин — 20-25, диспергатор НФ, мл/л — 6-8;
  • препарат ОС-20 — 4-5;
  • температура, °С — 20-35;
  • величина рН — 7,5-8,2;
  • плотность тока, А/дм2 — 1-3.

Следует отметить, что электролиты на основе хлористого аммония содержат агрессивный ион хлора. Поэтому промывка деталей в воде (после цинкования) должна быть тщательной, особенно для деталей со сложным профилем, глухими отверстиями и щелевыми зазорами. Пренебрежительное отношение к операции промывки может привести к ускоренной коррозии.

Основной недостаток аммиакатных электролитов — наличие в сточных водах солей аммония, которые недопустимы по требованиям санитарии (допускается не более 2,5 мг/л). В связи с этим применение аммиакатных электролитов в отличие от цинкатных сокращается.

Основу цинкатных электролитов составляют окись цинка и едкий натр. Ориентировочный состав такого электролита (г/л) и режим работы следующие:

  • окись цинка — 15-16;
  • едкий натр — 150-160;
  • полиэтиленполиамин — 1,2-1,6;
  • температура, °С — 15-25;
  • плотность тока, А/дм2 — 2,0-3,0;
  • выход по току, % — 90-95.

Электролит допускает колебания температуры с перегреванием его до 40-50 °С. Для сложнопрофилированных деталей в электролит вводится добавка фенолформальдегидной смолы. Приготовление электролита не имеет специфических особенностей.

Пирофосфатный электролит получил наименьшее распространение, но рассеивающая способность его достаточно высока. Его основу составляет пирофосфорнокислый натрий Na4Р2О7*10Н2О и фосфорнокислый аммоний двузамещенный (NН4)2НРО4. Состав электролита (г/л) и его режим работы следующие:

  • пирофосфорнокислый натрий — 180-200;
  • сернокислый цинк — 50-60;
  • фосфорнокислый аммоний двузамещенный — 16-20;
  • декстрин — 3,0-5,0;
  • температура, °С — 50-55;
  • величина рН — 8,0-8,5;
  • катодная плотность тока, А/дм2 — 1,0-3,0;

Электролит пригоден для деталей средней конфигурации.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи: comments powered by HyperComments

Состав электролитов цинкования и их режимы. Кислые электролиты цинкования



Кислые электролиты цинкования — Цинковый портал

Кислые электролиты цинкования, чаще всего, просты по своей форме, цинк в них находится в виде гидратированного катиона Zn^(2+). Процесс разряда положительно заряженного иона цинка на катоде в кислых электролитах протекает по формуле: Zn^(2+ )+2е=Zn.

Соли кислых электролитов цинкования

Основными компонентами рабочего состава являются следующие соли цинка: · ZnSO_4 *〖7H〗_2 O(сернокислый электролит), · ZnCl_2(хлористый электролит цинкования), ·〖〖Zn(BF〗_4)〗_2(борфтористоводородный электролитический раствор), · ZnSiFe_6(кремнефтористоводородный электролит).

Сульфат цинка хорошо растворяется в воде. Средняя концентрация соли в рабочем растворе находится в интервале от 150 до 300г/л. Электропроводность хлористого цинка в 2 раза выше, чем сернокислого. Хлористые электролиты используются реже, чем сульфатные, т.к. · ZnCl_2 в чистом виде получить затруднительно, · наличие большего количества примесей, · большая концентрация анионов Cl приводит к быстрому растворению цинковых анодов, а также может вызвать разрушение готового цинкового покрытия и вызвать коррозию поверхностного слоя металлической основы изделия.

Фторборатные электролиты обладают более высокими технологическими характеристиками, по сравнению с хлористыми и сульфатными. У них высокая рассеивающая способность, их можно использовать при более высоких плотностях тока. Однако в промышленности они не нашли активного применения. Это объясняется · высокой стоимостью химических составляющих, · сложностью приготовления рабочего раствора, · экологической вредностью соединений бора.

Содержание цинка в кислом электролите определяет скоростной режим нанесения защитного слоя. Высокая концентрация положительно заряженных ионов Zn^(2+) в рабочем растворе позволяет производить оцинковку при высоких предельно допустимых показателях плотности тока. Однако, чем выше плотность тока, тем меньше рассеивающая способность. В результате чего, поверхностное покрытие имеет неоднородную структуру, слой пористый и рыхлый.

В кислых электролитах цинкования высокий процент выхода потоку (~ 98%). Стабильность электролитического процесса обеспечивается за счет выверенного содержания солей в рабочем растворе, поэтому анодный процесс в рабочем пространстве протекает беспрепятственно. Состав некоторых электролитов дополнительно создает возможность увеличения концентрации содержания цинка за счет химической реакции растворения анодов.

Добавки для кислых электролитов цинкования

Показатели кислотности(pH) для рассматриваемых электролитов лежат в диапазоне от 4 до 5. Увеличение рН в рабочем растворе приводит к интенсивному процессу выделения водорода на поверхности катода, чт

Слабокислые электролиты цинкования | Цинковый портал

Слабокислые электролиты цинкования формируются на базе солей соляной или серной кислот (хлориды, сульфаты). Рабочий диапазон кислотности для слабокислых электролитов цинкования находится в пределах от 4,5 до 6,5.
Различают два основных вида слабокислых электролитов цинкования:

• аммонийные — комплексные химические растворы, содержащие соли аммония (сульфатно-аммонийные, хлоридно-аммонийные),
• безаммонийные – простые электролитические составы (хлоридные).

Безаммонийные электролиты обладают схожими технологическими параметрами с простыми кислыми электролитическими растворами цинкования. Использование специальных блескообразующих добавок приводит к росту технологических показателей слабокислых электролитов, улучшая микроструктуру поверхностного слоя и внешний вид изделия.

Слабокислые электролиты для цинкования различают по

• химическому составу,
• блескообразующим, стимулирующим добавкам.

Сравнительный анализ электролитов цинкования

Кислые простые электролиты цинкования и слабокислые электролитические растворы. Процент выхода по току для слабокислых электролитов цинкования находится в диапазоне от 95% до 98%, такой же, как и в простых кислых растворах. Показатели рассеивающей способности слабокислых цинковых растворов значительно выше, за счет дополнительного использования функциональных добавок.

Щелочные и слабокислые электролиты цинкования. Высокая рассеивающая способность щелочных электролитов (цинкатных, цианидных) обусловлена высокими показателями

• электропроводности,
• поляризуемости.

Повышение плотности тока приводит к снижению технологического параметра – выхода по току. В слабокислых электролитах этот показатель неизменен — около 98%. Поэтому толщина цинкового слоя в щелочных электролитах наиболее равномерна по всей длине детали (разница в толщине от участка ближнего к аноду до самого удаленного от него составляет 20%), у слабокислых электролитов этот показатель находится в пределах 60÷70%(коэффициент неравномерности покрытия).

Рассеивающая способность электролита обратно пропорциональна коэффициенту неравномерности покрытия:

• для щелочных электролитов — 80%,
• для слабокислых — 60%.

Низкая рассеивающая способность слабокислых электролитических растворов – результат низкой поляризуемости, т. к. изменение плотности тока не меняет показателей выхода по току.

Согласно вышеприведенному графику, в зоне низких показателях плотности тока:

• в щелочном электролите цинк осаждается в большем объеме,
• в слабокислом растворе цинкования – показатели прироста цинковой массы относительно малы.

Кривые графического изображения наглядно показывают, что для щелочного электролита цинкования разброс данных по массе прироста осадка меньше, чем в слабокислом электролитическом растворе.

В связи с тем, что выход по току у слабокислых электролитов намного выше, чем у щелочных, то показатели прироста цинкового осадка за одинаковый промежуток времени в слабокислом растворе будут выше, чем в щелочном (в 1,5 раза).

В слабокислых электролитах цинк осаждается быстрее и в большем объеме. Однако поверхностный слой различен по своей толщине, возможен вариант отсутствия цинкового покрытия в труднодоступных местах (углублениях, выемках, отверстиях). В щелочных растворах, за счет высокой рассеивающей способности, распределение цинкового осадка равномерно по всей поверхности с процинковкой труднодоступных участков.

Слабокислые и цианидные электролиты цинкования. Сравнивая электролитические растворы с экологической точки зрения, однозначный напрашивается вывод, что слабокислые электролиты опаснее цианидных. Это объясняется проблемой нейтрализации и утилизации технологических отходов производственных процессов. Цианидные соединения, получаемые после цинкования, токсичны, но вопросы их обезвреживания успешно решаются. После оцинковки деталей в слабокислых аммонийных электролитах, промывочные сточные воды содержат комплексные соединения аммония с железом, медью, хромом и др. металлами. Эти комплексы обладают прочными химическими связями и при нейтрализации сопротивляются выделению гидроксидов. Обезвреживание отходов после слабокислого процесса цинкования приводит к дополнительным затратам.

Добавки для слабокислых электролитов цинкования

Блескообразующие добавки для слабокислых электролитов цинкования – это комплексные соединения, состоящих из нескольких веществ.

Первый компонент стимулирующих добавок. Эмульгатор – поверхностно-активное вещество, легко растворимое в электролите. Компонент предназначен для

• увеличения показателей катодной поляризации,
• роста поляризуемости рабочего раствора при цинковом разряде,
• расширения рабочего интервала плотностей тока, стимулирующих создание мелкодисперсного цинкового слоя,
• создания с труднорастворимыми веществами, присутствующими в электролите, блескообразующих композиций.

Второй компонент стимулирующих добавок. Плохо растворимое в электролите вещество, образующее эмульсионную композицию с первым компонентом (неионогенным ПАВ). Второй компонент добавок – блескообразователь, производимый из ароматических альдегидов или др. веществ.
Каждый из используемых компонентов в отдельности тормозит процесс катодного осаждения цинка (эмульгатор – в большей степени). Общее взаимодействие двух компонентов в электролитическом растворе

• стимулирует катодную поляризацию,
• улучшает поляризуемость слабокислого электролита,
• увеличивает рассевающую способность.

В результате чего, получается блестящее цинковое покрытие с мелкокристаллической структурой.

Особенности выбора добавок для слабокислого электролита цинкования

1. Рост температурного режима рабочего раствора (от 35°C и выше) ухудшает

• технологические свойства эмульсионной композиции, которая становится нестабильна,
• качество получаемого покрытия.

2. Повышенное содержание эмульгатора (ПАВ) в слабокислом электролите цинкования приводит к обильному пенообразованию при непрерывном воздушном перемешивании рабочего раствора.

3. Высокая концентрация поверхностно-активных веществ в электролите создает дополнительные проблемы при нейтрализации и очистке сточных вод.

Недостатки слабокислых электролитов цинкования

1. При оцинковке деталей, имеющих сложный профиль, могут возникнуть проблемы, связанные с неравномерностью наложения цинкового покрытия (большая разбежка по толщине слоя).
2. Химическая агрессивность электролита. Загрязнение рабочего раствора ионами железа (упавшие на дно детали, коррозия незащищенных конструкций и приспособлений в рабочем пространстве технологической ванны). Следствие – ухудшение качества покрытия (дефекты покрытия – отслоение цинкового слоя, шелушение, отсутствие покрытия и др.).
3. Возможность образования щелевой коррозии после процесса цинкования на изделиях с точечносварными и заклепочными соединениями.
4. Использование в технологическом процессе специального, химически устойчивого оборудования и коррозионностойких приспособлений.

Дефекты покрытия после оцинковки деталей в слабокислых электролитах цинкования

Неполадки в работе слабокислых электролитов цинкования и пути их устранения наглядно представлены в таблице.

Области применения слабокислых электролитов цинкования

Слабокислые электролиты цинкования используются для получения блестящих и ярко-блестящих цинковых покрытий на изделиях, имеющих простую конфигурацию. Однако слабокислые электролиты цинкования обладают хорошей кроющей способностью, поэтому их активно используют при оцинковке сложнопрофильных деталей из чугуна, где рассевающая способность не так важна.

Чугун и высокоуглеродистые стали – основные материалы для нанесения цинкового покрытия из слабокислых электролитов. Благодаря использованию разнообразных стимулирующих добавок, расширяется и область применения слабокислых электролитов цинкования.

 

Гальваническое цинкование: виды и характеристики электролитов

При комнатной температуре цинк почти не реагирует с химическими элементами, при нагреве более +225°С скорость окисления критически возрастает. По мере увеличения толщины коррозионной пленки окислительные процессы замедляются. Гальваническое цинкование защищает от коррозии изделия из железа, никеля, меди и прочих металлов.

Виды и технологии цинкования

В настоящее время антикоррозионное цинкование производится несколькими способами. Конкретный метод выбирается с учетом назначения и размеров деталей и технологических возможностей предприятия и наличия оборудования.

  1. Холодное цинкование. Процесс покрытия осуществляется в результате электрохимических реакций, адгезия обеспечивается за счет молекулярного притяжения. Для защиты от коррозии поверхности покрываются специальными красками большим процентным содержанием высокодисперсного цинка. Наиболее простотой и доступный метод, имеет широкое распространение во время изготовления товаров народного потребления и металлоконструкций быстровозводимых зданий.
  2. Горячее цинкование. По частоте использования располагается на втором месте среди всех способов, а по качеству покрытия занимает лидирующие позиции. Недостатки – большие энергетические потери, вредное влияние на окружающую среду. Подготовленные детали погружаются в специальные ванны с расплавленным цинком, после выдержки вынимаются и оставляются в подвешенном состоянии для удаления излишков и остывания.
  3. Гальваническое цинкование. Технические параметры отвечают требованиям ГОСТ301-86, толщина покрытия до 30 мкм. Во время процесса цинк переходит из анода на поверхность изделия, для придания заданных свойств для покрытия применяются различные по химическому составу электролиты. Недостаток метода – сложность очистки технологических составов.
  4. Газо-термическое цинкование. Один из сложных методов, цинк расплавляется в нагретом газовом потоке и направляется на поверхность обрабатываемых деталей. Используется для обработки элементов промышленного назначения с большими линейными размерами. Осадки пористые, для увеличения защиты от коррозионных процессов требуется дополнительное покрытие слоя цинка.
  5. Термодиффузионное цинкование. Один из разновидностей горячего цинкования. Покрытие происходит за счет проникновения атомов цинка в сталь, образуется сложная структура железоцинкового сплава. Преимущества: детали обрабатываются в замкнутых пространствах, что минимизирует вредное воздействие на окружающую среду, покрытие ровное без микропор, толщина нанесения цинкового покрытия колеблется в широких пределах.


Скорость коррозии гальванического цинкования и кадмирования

На сегодняшний день для цинкования используется до 40% общей добычи металла, это наиболее используемый метод антикоррозионной защиты металлических поверхностей. В связи с тем, что потенциал цинка отрицательнее, чем имеет сталь, чугун и железо, защита происходит электрохимическим путем. При воздействии летучих продуктов синтетических смол, олиф и хлоридсодержащих углеводородов покрытия гальванического цинкования быстро разрушаются.

Используемая толщина цинкования

Для увеличения коррозионной стойкости после цинкования изделий выполняется специальная химическая дополнительная обработка в растворах хромовой или фосфорной кислоты.

Сравнительная характеристика применяемых электролитов

Для гальванического цинкования применяются простые и сложные электролиты. К первым относятся хлоридные, сульфатные, борфторидные и прочие. Ко вторым относятся аммонийные, цианидные, аминонокомплексные и цинкатные электролиты, для улучшения могут добавляться различные добавки и присадки. Цинкование гальваническое в простых электролитах происходит при довольно низкой поляризации катода, в сложных электролитах поляризация имеет значительные величины. Осадки цинкования в кислых растворах с крупнокристаллической структурой. Качество улучшается после введения различных добавок. В сложных электролитах покрытие мелкокристаллическое, плотное, имеет повышенные эксплуатационные показатели. Конкретный способ цинкования подбирается с учетом условий эксплуатации изделий и технических возможностей предприятия.

Низкие показатели рассеивающей способности простых электролитов ограничивают цинкование деталей со сложными геометрическими формами. Осаждение цинка из сложных растворов происходит при высокой рассеивающей способности, они дают равномерное покрытие на сложных поверхностях.
Кислые (простые) электролитыДля процесса требуется специальное оборудование гальванического цинкования, ванны изготавливаются из устойчивых пластиков, размеры ванн регламентируются государственными стандартами, при желании заказчика могут корректироваться с учетом особенностей производственных помещений. В зависимости от того, какие размеры и планировку имеет цех гальваники, предусматривается возможность монтажа линий или отдельных рабочих зон для гальванического цинкования.

  1. Сульфатные электролиты. Главный компонент – сульфат цинка, оптимальная концентрация не менее 200 мг/л. Для непрерывно двигающихся деталей цинкования концентрация может повышаться до 700 мг/л. Сульфатные растворы просты в работе, нетоксичны, отличаются высоким выходом по току. За счет этих показателей цинкование гальваническое в сульфатных электролитах получило широкое распространение во время обработки деталей простой конструкции. Для стабилизации кислотности в состав добавляются специальные добавки.

Режим цинкования и состав хлоридных электролитов

Первый электролит применяется для цинкования во вращающихся установках, второй для гальванического цинкования с блестящими покрытиями, третий для покрытия цинком листового проката и проволоки.

  1. Хлоридные электролиты для гальванического цинкования. Несмотря на высокую проводимость по току применяются намного реже. Причина – получить химически чистый хлорид цинка технологически трудно, а в остальных марках соли присутствует большое количество недопустимых примесей.

Режим цинкования и состав хлоридных электролитов

  1. Борфторидные электролиты цинкования. Главный компонент – борфторид свинца, для повышения показателей электропроводности добавляются соли натрия, структура поверхности улучшается за счет добавок состав ПВА. На выход по току большое влияние оказывает режим работы оборудования. Нанесение цинкового покрытия должно производиться при температуре +20°С. Масса цинка зависит от времени осаждения и концентрации раствора.

Режим цинкования и состав борфторидных электролитов.

Цианидные электролиты для гальванического цинкования
Большое влияние на качество осадков оказывает режим работы гальванических ванн. Температурные параметры электрохимических процессов контролируются автоматических, процентное содержание цинка проверяется по окончании каждой рабочей смены. Добавление в растворы органических веществ позволяет получать блестящее гальваническое цинкование. Работы на оборудовании разбиваются на отдельные этапы, соблюдение рекомендованных параметров каждого из них обеспечивает надлежащее качество покрытий.

Состав цианидных электролитов для промышленного оборудования

Раствор цианида натрия готовится отдельно при обязательном соблюдении правил техники безопасности производства работ на промышленном оборудовании. После подготовки цианида натрия в раствор небольшими порциями при постоянном перемешивании вводится гидроксид натрия. На завершающем этапе приготовления электролит разводится дистиллированной водой до получения расчетной концентрации цинка. Цинкование гальваническое в растворе производит значительно меньше примесей, при необходимости они удаляются электрохимическим путем по мере накопления.
Цинкатные электролитыПринципы гальванического цинкования в цинкатных электролитах отличаются по показателям плотности тока. Диссоциация компонентов происходит ступенчато, для осаждения необходимы высокие значения катодной поляризации. Поверхность изделия имеет губчатую структуру и темный цвет из-за микрочастиц, появляющихся за счет электрохимического растворения в щелочной среде цинковых анодов. Для устранения проблемы в раствор добавляются соединения четырехвалентного олова. Допускается в тех же целях использовать трилон Б, полиэтиленполиамин и др. Добавки дают возможность получать более полное цинкование гальваническое при увеличенных параметрах плотности тока.

Состав и режим цинкатных электролитов

  1. Хлораммонийные электролиты. За счет высокой катодной поляризации и электропроводности достигается оптимальная рассеивающая способность. Цинкование гальваническое получается гладким и блестящим, покрытия равномерные на сложных профилях. Оборудование не требует дополнительных механизмов перемешивания раствора, для стабилизации показателей кислотности используются буферные добавки. Для получения блеска во время гальванического цинкования применяются блескообразователи. В промышленности широко применяются хлораммонийно-уротропные электролиты, для депассивации анодов добавляется ацетат аммония.

Состав и режимы хлораммонийных электролитов для гальванического цинкования

  1. Аминокомплексные электролиты для гальванического цинкования. Получают за счет добавки к хлораммонийным различных органических соединений, имеют высокую поляризацию цинка. Осадки мелкокристаллические, при использовании специальных дополнительных компонентов блестящие. Оборудование для производства работ обыкновенное,

Состав электролитов для гальванического цинкования с использованием аминокомплексных соединений

  1. Пирофосфатные электролиты для гальванического цинкования. Для оборудования технологических линий применяются емкости из пластиков, подготовка деталей производится в отдельных ваннах. В результате химического взаимодействия исходных компонентов выпадает осадок пирофосфата цинка, в дальнейшем он растворяется с образованием комплексных соединений цинка.

Состав пирофосфатных электролитов для гальванического цинкования

Для повышения качества и устойчивости цинковых покрытий дополнительно может выполняться финишное осаждение верхнего слоя. Чаще всего в промышленности в этих целях используется хроматирование.

Цинкование в домашних условиях своими руками

Небольшие по размерам изделия можно цинковать своими руками. Для гальванического цинкования применяется простой кислый электролит, приготавливаемый из 200 г сернокислого цинка, 50 г сернокислого аммония, 15 г уксуснокислого натрия. Компоненты растворяются в одном литре воды, температура электролита во время нанесения цинкового покрытия 18 ÷ 25°С, плотность по току 1,5 А/дм2.

Оборудование своими руками для цинкования

1 – емкость под электролит. Можно изготовить своими руками из пластиков.

2 – аноды из цинка. Размеры должны отвечать размерам емкости, количество подбирается в зависимости от размещения обрабатываемых деталей.

3 – изделия цинкования. Размеры и количество должны учитывать технические характеристики ванны.

4 – электролит. Раствор приготавливается согласно существующих рекомендаций по химическому составу.

Толщина цинкового покрытия своими руками регулируется временем выдержки, плотностью тока и концентрацией электролита. Цинкование гальваническое должно производиться с соблюдением техники безопасности, размеры оборудования обеспечивать благоприятные параметры процесса.

Электролиты цинкования | Цинковый портал

Существует большое разнообразие электролитов для цинкования, т. к. цинк способен образовывать различные растворимые и нерастворимые соединения в щелочных и кислых средах. Реакции, при которых образуются цинковые водорастворимые соединения (в электролитах для цинкования), протекают в диапазоне кислотности (рН) от 0 до 14.

Электролиты для цинкования. Классификация и виды

Электролиты для цинкования по характеру среды делятся на
· кислые (хлоридные, сульфатные,кремнефтористоводородные , борфтористоводородные)
· слабокислые электролиты (сульфатно — аммонийные, хлоридно -аммонийные, хлоридные безаммонийные),
· слабощелочные или нейтральные (аммиакатные, пирофосфатные, аминокомплексные),
·  щелочные электролиты (цианидные, цинкатные).

Электролиты для цинкования по составу  могут быть
· простыми (к ним относятся кислые и слабокислые электролиты),
· комплексными.

В простых электролитах цинкования металл находится в виде катионов(Zn^(2+)*mH_2 O) . Механизм разряда цинка на катоде основывается на реакции присоединения к каждому иону цинка двух электронов: Zn^(2+)*mH_2 O+2¯e=Zn+mH_2 O. Двухвалентные ионы цинка разряжаются при низкой катодной поляризации (20-40 мВ). Выход по току в простых электролитах достигает 98%. Рассеивающая способность простых электролитов низкая. Структура осажденного слоя имеет неравномерное, крупнокристаллическое строение.

Комплексные электролиты цинкования характеризуются наличием в составе рабочего раствора комплексных анионов цинка: [〖Zn(CN)〗_4 ]^(2-) , [〖Zn(OH)〗_4 ]^(2-),     [〖Zn(CN)〗_4 ]^(2-). Механизм разряда ионов цинка может протекать двумя способами:

  1. [Zn〖(CN)〗_4 ]^(2- )= Zn^(2+)+ 4CN^-; Zn^(2+)+2¯e=Zn.
  2. [Zn〖(CN)〗_4 ]^(2-)+2¯e=Zn+4CN^-.

Осаждение цинка на катоде (разряд) происходит при высокой катодной поляризации. Выход по току в различных по химическому составу комплексных электролитах значительно уменьшается, по сравнению с простыми. Рассевающая способность увеличивается. Микроструктура цинкового покрытия имеет мелкозернистое строение.

Основные технологические параметры электролитов для цинкования

Основными отличительными признаками цинкования в различных электролитах являются:
· катодная поляризация – изменение разряда на катоде при изменении величины плотности тока (при высокой катодной поляризации высокая электропроводность электролита),
· поляризуемость электролита в процессе осаждения цинка (чем выше поляризуемость (потенциал) при изменении плотности тока, тем лучше рассевающая способность электролита),
· кинетика и механизм электроосаждения цинка.

На критерии поляризации и поляризуемости активное влияние оказывает не только тип электролита (простой, комплексный), но и рабочий интервал температур при цинковании, химический состав, концентрация составляющих компонентов, блескообразующие активные добавки. Самые высокие показатели поляризуемости присущи щелочным электролитам (цианидным, цинкатным).

Величина разряда комплексных ионов на катоде выше, чем катодная поляризация гидратированных ионов. Следовательно, рассеивающая способность увеличивается, структура поверхностного слоя становится равномерно мелкозернистой, плотной. Однако выход по току уменьшается. Цинк на аноде в результате гальванического процесса растворяется с образованием положительно заряженных гидратированных ионов и комплексных анионов.

Сравнительный анализ электролитов для цинкования

Цинковые соли в кислых и слабокислый электролитах хорошо растворимы в воде, поэтому анодное растворение цинка происходит легко, без затруднений и практически без выделения водорода. Процесс протекает при невысокой катодной поляризации, с высокими показателями выхода по току и скоростью осаждения, низкой рассеивающей способностью.

К основным достоинствам цинкования в кислых электролитах относятся:
· высокая производительность процесса,
· стабильность и простота,
· низкий процент наводораживания готовой продукции,
· отсутствие в процессе производства ядовитых веществ.
Используются кислые электролитические растворы для оцинковки деталей простой конфигурации (проволоки, листов, ленты, стержней, пластин).

В щелочных электролитических растворах анодно — катодные процессы затруднены. Это объясняется тем, что
· выделение цинка на катоде происходит из комплексных соединений (в щелочной среде происходит гидролиз солей цинка с образованием нерастворимого осадка, поэтому в рабочем растворе необходимы компоненты, которые способны образовывать водорастворимые соединения цинка),
· разряд цинка сопровождается выделением водорода (при увеличении плотности тока возрастает потенциал выделения цинка на катоде и возрастает скорость выделения водорода),
· в составе рабочего раствора присутствуют различные загрязнения и примеси,
· существует возможность протекания на аноде как электрохимических, так и химических реакций растворения цинка.
Все вышеперечисленные факторы уменьшают показатель выхода металла по току.

В щелочных электролитах за счет высокой катодной поляризации происходит равномерное распределение осаждаемого цинка на катодной поверхности, поэтому их используют при цинковании изделий различной геометрической формы и конфигурации. К недостаткам щелочного цинкования можно отнести следующие показатели:
· наводораживание оцинкованной поверхности, что ухудшает механические свойства изделия, уменьшает пластичность, увеличивает возможность хрупкого разрушения,
· неустойчивость химического состава,
· наличие в составе некоторых электролитов ядовитых веществ (цианидные).

При выборе типа электролита для промышленного применения учитываются:
· производительность,
· технологическая простота использования,
· возможность получения равномерного покрытия,
· толщина и структура поверхностного слоя,
· покрытие деталей различной конфигурации,
· экологические параметры.
Разнообразие электролитических составов расширяют возможности нанесения цинкового покрытия гальваническим путем.

Сульфатные электролиты цинкования | Цинковый портал

Сульфатные электролиты цинкования обладают рядом преимуществ перед другими кислыми электролитическими растворами:
• они просты в эксплуатации,
• имеют высокие процентные показатели выхода по току,
• не токсичны.

Сульфатные электролиты цинкования используются в промышленности для нанесения цинкового покрытия на изделия  простой конфигурацией (полосы, ленты, проволоки, стержни, листы).

Это объясняется тем, что у сульфатных электролитов небольшая рассеивающая способность из-за низкой катодной поляризации. Защитный слой после оцинковки (без соответствующих добавок) имеет крупнокристаллическое строение, может быть рыхлым, оттенок покрытия — темно-серый.

В сульфатных электролитах цинкования основополагающим элементом рабочего раствора является сернокислый цинк ZnSO_4 *〖7H〗_2 O. Соль хорошо растворима в воде (при температуре около 25 градусов С растворимость составляет ~ 580г/л).

Сульфатные электролиты. Технологические характеристики

Большая концентрация сульфата цинка в электролите приводит к образованию дендритов, микроструктура вновь образованного слоя имеет крупнокристаллическое строение, покрытие — пористое и губчатое. Низкое содержание соли в электролите уменьшает показатель электропроводности, что с отрицательной стороны сказывается на качестве цинкового покрытия. Оптимальное содержание сернокислого цинка в рабочем составе находится в интервале от 150г/л до 300г/л.

При увеличении температурного режима рабочего раствора до 40 (50 градусов С) на установках с непрерывным транспортным перемещением изделий (оцинковка проволоки, ленты, листов) содержание сернокислого цинка возрастает от 400г/л до700г/л. При этом резко повышается скорость формирования цинкового слоя.

Для улучшения технологических параметров рабочего раствора (электропроводности, катодной поляризации, рассевающей способности) в электролит вводят сернокислые соли:
• сульфат натрия,
• сульфат аммония,
• сульфат алюминия.

Основополагающим параметром в сульфатных электролитах является показатель кислотности (рН). В рабочем растворе он находится в диапазоне от 3,5 до 5. Увеличение кислотности создает условия для дополнительного выделения водорода на катоде, что снижает выход цинка по току. При уменьшении показателя кислотности происходит процесс защелачивания рабочего раствора с образованием оксидов, гидроксидов цинка. Слой покрытия приобретает губчатое, крупнокристаллическое строение, ухудшаются механические свойства.

Наиболее эффективной добавкой для стабилизации уровня кислотности в сернокислом электролите является сульфат алюминия при рН ˃ 4,5. При рН = 4  добавка (сульфат алюминия) распадается в результате гидролиза, образуя гидроксид алюминия. Буферная добавка служит стабилизатором, устанавливая равновесие между компонентами рабочего раствора: сульфатом алюминия, гидроксидом алюминия и серной кислотой.

Введения коллоида в кислый электролит приводит к увеличению катодной поляризации и, как следствие, рассеивающей способности. Структура, механические и декоративные свойства цинкового осадка улучшаются, увеличивается диапазон рабочих (катодных) плотностей тока.

В качестве альтернативы вместо сульфата алюминия можно использовать алюмокалиевые квасцы.

Для улучшения микроструктуры слоя в кислый электролит вводят положительно заряженные ионы поверхностно-активных веществ (ПАВ), коллоиды (декстрин, столярный клей и др.). Положительный эффект от ПАВ наблюдается при температуре от 20 градусов С и выше. 

Для улучшения декоративных свойств цинкового покрытия в электролит вводятся специальные блескообразующие добавки.

В сульфатных электролитах цинкования оптимальная  плотность тока без перемешивания рабочего раствора находится в диапазоне от 2 до 3 А/дм2, при перемешивании — до 6 А/дм2.

Составы сульфатных электролитов цинкования. Оптимальные режимы осаждения

№1. Сульфатный электролит цинкования   может использоваться для нанесения защитного покрытия на детали, проходящих оцинковку на подвесах, в барабанах, колоколах.

№2. Производится оцинковка с нанесением блестящего поверхностного слоя.

№3. Рабочий состав и технологические параметры рекомендуется применять для линий, производящих оцинковку листа и листового материала.

№4. Сернокислый электролит цинкования применяется для обработки проволоки, ленты (обеспечивают создание мелкозернистой структуры поверхностного слоя). Цвет покрытия – светло-серый.

№5. Технологический состав и режимы осаждения используются для получения блестящего декоративного покрытия.

№6. Оцинковка изделий, несложной конфигурации.

№7. Быстродействующий сульфатный электролит цинкования.

Технологический процесс можно проводить, используя ток переменной полярности. При этом плотность тока увеличивается в 2-3 раза. Выход по току составляет 96-98%. Период цинкования – 6с. Соотношение катодного цикла к анодному – 6: 1.

Приготовление сульфатных электролитов цинкования

Сульфатные электролиты цинкования очень чувствительны к загрязнению металлическими примесями, потому особое внимание необходимо уделить используемым при составлении рабочего раствора химикатам.

Все составляющие компоненты технологического раствора (исключение – декстрин, блескообразующие добавки) растворяются в специальных, отдельных емкостях при температурном режиме от 50 до 70 градусов С. Растворы отстаиваются (для удаления механических примесей, осадка), затем через фильтровальные установки заливаются в ванну цинкования. Технологический раствор доливается водой до необходимого уровня.

Декстрин растворяют в холодной воде. Затем приготовленный состав нагревают до 60 градусов С и добавляют в рабочий электролит.

Растворение дисульфонафталиновой кислоты производится в небольшом количестве воды. Нейтрализация полученного состава проводится при помощи слабо концентрированного раствора гидроксида натрия. Затем отфильтровывается. Добавляется к рабочему раствору.

Корректировка  сульфатного электролита по показателям кислотности производится серной кислотой.

Проработка свежего электролитического раствора  производится в течение 2-3 часов (напряжение  — 1,5- 2В, рН=3).  Если в электролите присутствуют специальные добавки или декстрин, проработка производится в течение 4 часов.  Результат проработки  — светло-серое, плотное цинковое покрытие.

При наличии примесей в электролите цинковый слой имеет темный, губчатый осадок. Проработка продолжается до получения необходимых технологических параметров.

Блескообразующие добавки вводятся в электролит после проработки рабочего раствора.

Неполадки в работе сульфатных электролитов цинкования и их устранение

1. Цинковый осадок имеет темно-серый цвет и носит губчатый характер. Отслаивание шелушение цинкового слоя. 

Дефекты объясняются наличием в рабочем растворе
• примесей металлов: сурьмы, меди, свинца, мышьяка;
• азотной кислоты;
• органических веществ – ацетон, скипидар и др.

Металлические примеси выводятся из электролита путем проработки подкисленного электролита (напряжение 1 – 1,2В).
Незначительная концентрация азотной кислоты, а также ее солей в электролите выводится из рабочей зоны раствора путем длительной проработки. При большом содержании азотной кислоты — сернокислый электролит подлежит замене.

Органические добавки выводятся из электролита при помощи специальных окислителей (перекись водорода). При этом рабочий раствор нагревают до 70 градусов С, с последующей выдержкой в течении 1- 2 часов. Затем сульфатный электролит прорабатывают, используя свинцовые аноды.

Примеси органического характера удаляются путем фильтрации рабочего раствора через активированный угольный порошок. Происходит процесс адсорбции. Вредные примеси удаляются.

2. Темные, крупнокристаллические осадки. Формирование дендритов. «Подгоревшее» по углам покрытие.

Причина возникновения дефекта объясняется:
• высоким уровнем кислотности в электролите,
• завышенные показатели плотности тока,
• низкая концентрация цинка в рабочем составе.

3. Неплотные, рыхлые светлые осадки цинкового покрытия.

Дефект формируются в результате низкого значения pH в электролите. Устранение проблемы — уровень кислотности довести до заданного путем корректировки рабочего раствора серной кислотой.

4. Темные, плотные осадки после оцинковки во вновь образованных электролитах.

Причина – использование некачественного декстрина.

Устранение – проработка электролита
• при низких значениях кислотности (рН = 2÷3),
• при повышенных плотностях тока,
• при непрерывном перемешивании рабочего раствора.

5. Питтинг поверхностного слоя.

Причина – прилипание водородных пузырьков к вновь формировавшемуся слою. Чаще всего возникает при наличии загрязнений (органических) в электролите и неправильном значении уровня кислотности.

Устранение –  в рабочий раствор вводится перекись водорода в концентрации 0,5÷1 мл/л.

6.Растравление металлической основы детали, накопление в рабочем растворе ионов железа.

Загрузка деталей в электролит должна производиться под током.

7.Цинковый слой имеет светлый цвет покрытия, но строение поверхности – грубое, шероховатое.

Причина возникновения связана с наличием в электролите большего количества анодного шлама и взвешенных частиц.

Устранение:
• фильтрация рабочего раствора,
• помещение цинковых анодов в специальные приспособления (чехлы).

 

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о