Цинкование в сернокислом электролите

Цинкование в сернокислом электролите.

Детали выбраны простой формы, пластинки размером 3х2 см.

Состав цинкового сернокислого электролита:

Цинк сернокислый ZnSO₄·7H₂O -250г/л

Натрий сернокислый Na₂SO₄·10H₂O -г/л

Алюминий сернокислый Al2(SO4)3·10H₂O -40г/л

Декстрин - 10 г/л

Температура 15-35ºС

Плотность тока 2 А/дм²

PH раствора 3,4-4,2

При цинковании стальных деталей в кислом электролите чаще всего применяю электролиты с содержанием от 200 до 300 г/л сернокислого цинка. Применение электролитов с более низкой концентрацией цинка нецелесообразно, так как такие электролиты при плотностях тока 1-2 А/см² дают некачественные осадки: при малой концентрации сернокислого цинка прикатодный слой быстро обедняется ионами цинка, что вызывает повышение катодного потенциала и увеличение выделения водорода. Обогащение прикатодного слоя при этих условиях ионами ОН вызывает образование основных солей и гидратов цинка, загрязняющих осадок. В результате осадки цинка получаются неровными и пористыми, с дендритными наростами.

Более концентрированные (с содержанием ZnSO₄·7 H₂O 300 г/л) электролиты применять невыгодно в связи с большими потерями сернокислого цинка при выгрузки детали. К тому же при высоких концентрациях сернокислого цинка в электролите получаются более крупнокристаллические осадки цинка.

Применение хлористого цинка вместо сернокислого нецелесообразно, потому что значительное содержание ионов Cl^-в растворе вызывает сильное разрушение цинковых анодов, а так же самого покрытия как в процессе электролиза и после него при недостаточной отмывки оценкованых изделий от электролита.

Сернокислый натрий вводят в состав электролита для повышения его электропроводности, так как растворы сернокислого цинка отличаются сравнительно малой электропроводностью.

Не рекомендуется вводить максимально возможные количества посторонних солей для повышения его электропроводности в связи с тем, что введение избытка ионов щелочного металла натрия понижает активную концентрацию ионов цинка в прикатодном слое и затрудняет диффузию их к катоду.

Сернокислый алюминий или алюмокалиевые квасцы вводят в состав электролита для регулирования кислотности. Нейтральные растворы сернокислого цинка существовать не могут, так как при рН, равном 5,2 начинается образование гидратов цинка. Поэтому следует поддерживать концентрацию ионов водорода в цинковом электролите в таких пределах, чтобы гидролиз сернокислого цинка не возникал.

Буферное действие сернокислого алюминия основывается на том, что он находится в растворе только при условии, если концентрация водородных ионов менее 4,1. При рН≥4,1 сернокислый алюминий гидролизируется по реакции:

Al₂(SO₄)₃+6H₂O↔2Al(OH)₃+3H₂O

Признаком гидролиза Al₂(SO₄)₃ служит появление в электролите белого осадка.

Пока в растворе имеются достаточное количество сернокислого алюминия, pH электролита не будет расти выше 4,5. При повышении концентрации водородных ионов в цинковом электролите наблюдается снижение выхода по току за счет выделения водорода, ухудшается качество цинковых осадков, увеличивается расход цинковых анодов в связи с их более интенсивной химической растворимостью.

На основании этого в настоящем руководящем материале рекомендуется производить цинкование в кислых электролитах при значении рН, равном 3,4-4,2.

Декстрин вводят в состав электролита для повышения рассеивающей способности электролита и улучшения структуры цинкового покрытия. Влияние декстрина объясняет образованием коллоидного раствора, что в свою очередь, вызывает увеличение катодной поляризации. Оптимальная концентрация декстрина в электролите 8-12 г/л.

Необходимо отметить, что декстрин, выпускаемый нашей промышленностью, не всегда имеет одинаковую чистоту: попадаются партии такого декстрина, которые при введении в электролит не дает нужных результатов, а, наоборот, ухудшает качество покрытия. Поэтому рекомендуется до введения декстрина в большие объемы электролита проверить его качество в маленькой лабораторной в ванне.

Цинкование в кислых электролитах производится без подогрева электролита. Однако указания, имеющиеся в литературе относительно недопустимости нагрева кислого цинкового электролита свыше 25 ºС, практикой работы гальванических цехов заводов, находящихся в южных и центральных районах России, не подтверждаются. Кроме того, при цинковании мелких деталей в колокольных ваннах температура электролита почти выше 25 ºС, а качество осадков цинкового покрытия, получаемого в этих ваннах, хорошее.

Величена применяемой плотности тока при цинковании в кислом электролите указанного состав определяется содержанием сернокислого цинка. При цинковании без перемешивания плотность тока свыше 2 А/дм² применять не рекомендуется вследствие образования губчатого осадка по краям деталей. При перемешивании электролита воздухом плотность тока может быть повышена до 3 А/дм² и даже немного больше[Покрытия гальванические и химические]

Фосфатирование покрытий.

Фосфатирование цинковых покрытий производят обычно в тех случаях, когда детали подвергаются лакокрасочным покрытиям для обеспечения особо жестких условий эксплуатации.

Сущность процесса фосфатирования заключается в том, что при взаимодействии цинка с кислыми солями фосфорной кислоты марганца и железа образуются не растворимые фосфаты цинка и железа, образующие прочную пленку темно-серого цвета.

Фосфатирование производят погружением цинкованных деталей на 20-40 мин в один из следующих растворов (г/л):

1. Препарат Мажев 30-40

Азотнокислый цинк Zn(NO₃)₂ 30-60

Температура, ºС 85-95

2. Окись цинка ZnO 20-35

Ортофосфорная кислота H₃PO₄ 20-30

Азотистокислый натрий NaNO₂ 1.5-2.0

Температура, ºС 15-25

Следует иметь в виду, что в процессе фосфатирования в отличии от пассивирования происходит значительный съем металла (до 6-9 мкм), поэтому толщина покрытия должна быть увеличена с учетом растворения цинка на указанную величину. В. А. Ильин Цинкование кадмирование лужение и свинцевание.

Фосфатирование покрытия на цинке могут быть получены при его обработке в нагретом до 96-98ºС 3% растворе мажева. Эффективность процесса возрастает при введении указанный раствор 30-60 г/л нитрата цинка, то температуру раствора можно снизить до 18-30ºС.

Листовой металлургический цинк перед фосфотированием рекомендуется обработать в течении 5-10 мин в 10-20 % растворе азотной, серной или фосфорной кислоты и после тщательной промывки сразу же перенести в фосфатирующий раствор. Получаемые крупнокристаллические пленки достигают толщины 50-60 мкм.

Пленки меньшей толщины, но мелкокристаллические и плотные можно получить при следующим составе раствора (г/л):

Препарат мажев 30-35, цинк азотнокислый 60-65, натрий азотистокислый 3-5, общая кислотность 38-43 точки, свободная кислотность ,

5-1,5 точки, температура раствора 18-30ºС, продолжительность обработки 20-40 мин. С. Я. Грилихес Оксидные и фосфатные покрытия металлов.

Список использованной литературы.

Грипихес, С. Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов/ С. Я. Грипихес под редакцией д-ра техн. наук проф. П. М. Вячеславова. 4-е изд., испр. и доп, -Л. : Машиностроение Ленинградское отделение, 1978.-87с.