Сульфатные электролиты цинкования

Простые слабокислые электролиты. В основе используют - 200-250 г/л. Большую концентрацию брать нельзя, т.к. быстро достигается ПР в прианодном пространстве, и анод может закрываться солевой пленкой; меньшую не берут, т.к. могут возникнуть диффузионные ограничения с предельной плотностью тока.

Вторым компонентом является электропроводящая добавка: Na₂SO₄ 50-100 г/л. В ее присутствии снижается напряжение на ванне и энергозатраты, увеличивается РС электролита.

Рабочее рН=3,8-4,5. Если использовать больше, то в прикатодном пространстве быстрее достигается рН гидратообразования Zn(OH)₂, который включается в покрытие. При меньших рН ускоряется побочный процесс выделения Н₂, снижается Вт для основного процесса. Кроме того, в сильно кислых средах ускоряется коррозия цинковых анодов. Чтобы держать рН в нужном интервале требуются буферные добавки, лучшая – Al₂(SO₄)₃ 20-40 г/л: . В ходе катодного процесса происходит подщелачивание. В результате образованная кислота нейтрализует подщелачивание, стабилизируя рН, а равновесие сдвигается в сторону образования . при таких рН образует коллоидные частицы, которые могут блокировать растущие кристаллы Zn-П, частично его размельчая. Если использовать такой состав электролита, то получаются светло-серые, матовые Zn-П. Для получения блестящих вводят спец.добавки – блескообразователи: декстрин, обычный столярный клей, старый – натриевая соль дисульфонафталиновой кислоты. В их присутствии увеличиваются поляризация и поляризуемость, улучшается качество и РС.

Аноды: в цинковании, когда Вт большой, используют растворимые цинковые аноды, работающие с Вт=100% и часто даже выше за счет коррозионного разрушения анодного материала, особенно в условиях бездействия ванны. Коррозионное разрушение можно снизить, повысив на Zn при коррозии. Для этого в состав Zn рекомендуется вводить добавки Al или Hg. В последнее время от этого отказываются и чтобы уберечь аноды от коррозии – вынимают из нерабочей ванны. может быть велика, но ее держат равной катодной, ~ в 2 раза меньше нее.

Режимы процесса: сульфатное цинкование ведут на небольших плотностях тока, где достигается хорошая РС и j=1-2 A/дм². Повысить плотность тока можно ~ в 2 раза при использовании воздушного перемешивания, который увеличивает и . Данные электролиты с целью интенсификации не греют, иначе понизится и без того малая и сильно разрушаются аноды. При цинковании стальных основ в таких электролитах возникает проблема нанесения 1-ого слоя. Если процесс вести при обычных плотностях тока, то покрытие садится пятнами или вообще не садится и весь ток на выделение H₂, поэтому для предотвращения – процесс начинают с толчка тока в 3-4 раза больше нормального режима. В этом случае стальная поверхность закрывается тонким слоем Zn, а на нем намного выше, чем на Fe, значит побочный процесс, который исходя из потенциалов, должен идти в 1-ую очередь, сильно затормозится и весь ток пойдет на основной процесс осаждения Ме. На основе сульфатного электролита создан электролит для покрытия на интенсивных режимах: концентрации соли Zn увеличена ~1,5-2 раза, используется та же самая электропроводящая добавка, но электролит закислен H₂SO₄. Обычно в этих условиях Вт снижается и работать с хорошим Вт можно лишь при повышенной температуре до 40◦С и высоких j=15-30 A/дм². Данный процесс рекомендуют для нанесения покрытия на плоские и листовые детали. Разновидностью кислых электролитов является хлоридный:

ZnCl₂ 80-100 г/л

KCl 180-220 г/л

H₃BO₃ 20-30 г/л,

Данный электролит позволяет получать весьма равномерные по толщине покрытия. Его можно греть до t=40-50◦C, рН=5,5-5,9, j=2-4 A/дм². Электролит хорош тем, что совместим со многими блескообразующими добавками: отечественными (ЛГ-50-А, ЛГ-50) и зарубежными «Лимеда НЦ». Получаются блестящее Zn-П, которое хорошо пассивируется в различных составах, причем пассивацию можно сделать бесцветной, голубой, желто-фиолетовой. Другое направление в кислых электролитах - использование более эффективных буферных добавок. Для хлоридных или сульфатных электролитов хороша лимонная кислота. Обычно считается, что она не лиганд для ионов Zn, а как буферная добавка работает весьма надежно. По мере подщелачивания прикатодной области, лимонная кислота частично нейтрализуется с образованием коллоидных частиц, которые начинают работать как ПАВ, сильно размельчая кристаллы. В закисленных средах из-за буферных свойств лимонной кислоты рабочая плотность тока может вырасти до 20-30 A/дм². Остальные компоненты аналогичны сульфатному. >100%, мб высокой: 8-10 A/дм². Такой электролит применяют для плоских, листовых поверхностей.

Комплексные электролиты: цинкатные электролиты цинкования.

Распространены и просты по составу: ZnO 10-12 г/л, NaOH 100-120 г/л, [Zn(OH.

Данный электролит имеет концентрационные ограничения катодного процесса, что подтверждается наличием предельного тока недиффузионного характера на поляризационных кривых:

Наличие связано с появлением продуктов промежуточного восстановления ионов Zn, в том числе одновалентного Zn, который в щелочной среде может менять стадии разряда, в результате покрытие становится микрошероховатым, игольчатым и серым. Это связано с тем, что продукты неполного восстановления меняют текстуру роста покрытия (не перпендикуляр, а наклонная). Концентрационные ограничения ведут к преимущественному росту кристаллов в направлении роста к аноду, появляются микроиглы. Для улучшения качества вводят ПАВ или окислители. Самым безобидным является олово: Na₂SnO₃. является слабым окислителем: Zn + → . В присутствии ионов олова неориентированные игольчатые кристаллы преимущественно подрастворяются и поверхность становится более ровная и светлая. Эффективнее – спец.добавки ПАВ: полиэтиленполиамид, тогда практически отсутствует, а поляризация сильно возрастает. Но такая добавка, как и многие органические амины, признана канцерогенной и удалена из производства. Взамен применяются НБЦ-О, вводится в исходный состав, и НБЦ-К для корректировки несколько мл на литр. Электролиты цинкатного цинкования могут работать при 20◦С и рабочая плотность тока не выше 4 А/дм², но могут при 40-50◦С и вырастет в 2 раза. В цинкатном цинковании понижается с ростом плотности тока и при 4 А/дм² Вт=70% и меньше. Если использовать растворимые цинковые аноды с Вт=100%, то электролит будет пересыщаться по ионам Zn. Условия комплексоообразования нарушатся, появятся свободные ионы Zn и качество улучшится.