Хлористоаммонийные и аммиакатные электролиты цинкования

В последнее время стали применяться наиболее широко, т.к. они просты по составу, недорогие, обладают хорошей РС, работают в широком диапазоне рН, могут работать на повышенных плотностях тока и Вт может быть почти 100%. Значит, отсутствует наводораживание поверхности и покрытия. Для таких электролитов создано большое количество разнообразных блескообразующих добавок, причем полученные покрытия могут подвергаться различным видам доп.обработки и операции термообработки не нужны. Электролиты делятся в зависимости от рН на слабокислые 4,3-6,8 и слабощелочные 7,5-9. Первые обычно называют хлористоаммонийными, т.к. в них требуется значительное количество NH₄Cl, как на построение комплекса, так и на создания нужной электропроводности. Слабощелочные чаще называют аммиакатными, т.к. в них преимущественно присутствуют различные аммиакатные цинковые комплексы. Электролит готовят путем растворения ZnO в NH₄Cl:

Zn+2NH₄Cl→

+ NH₄Cl→+HCl,

+ NH₄Cl→+HCl,

Для щелочной среды формирование комплексов путем добавления NH₃:

+2NH₄Cl→Cl]+2H₂O,

Меняя количество лиганда можно менять прочность комплексов и поляризационные характеристики. Максимальная РС там, где прочность комплексов наиболее высокая, но с ростом плотности тока быстрее будет снижаться Вт, т.е. большая плотность тока пойдет на выделение Н₂. Это невыгодно, поэтому в слабощелочных электролитах стараются работать на невысоких j<3 А/дм², Вт>85%. В слабокислых электролитах комплексы не столь прочные, РС там ниже, но ее увеличивают за счет избыточного количества хлорида аммония, который начинает работать как электропроводящая добавка. Кроме того, улучшить РС и качество покрытия в таких электролитах можно путем введения добавок ПАВ и блескообразователей. Слабокислые растворы ввиду малой прочности комплекса как простые кислые, Zn разряжается как из аммонийного комплекса с минимальным количеством аммиака, так и из простых гидратированных ионов. Разряд этих веществ идет легко, значит можно ожидать высокий Вт=95-98% и можно работать на высоких j=6-8 А/дм², анодный процесс слабокислых растворов не затруднен, идет активное растворение анодов с Вт=100%, но при наличии слабокислой среды и хороших лигандов аноды склонны к интенсивной коррозии и с учетом этого =120% - это плохо. Т.е. электролит пересыщается по ионам цинка. Лиганда может не хватить на образование комплекса, снизится качество и РС, особенно коррозионные процессы усиливаются с ростом температуры, в том числе за счет выделяющегося джоулева тепла. Поэтому такие ванны принудительно охлаждают при повышении температуры. В слабощелочных электролитах проблема коррозии отсутствует, но при повышении рН, аноды могут пассивироваться за счет образования труднорастворимых оксидных пленок. Нужно вводить добавки депассиваторов – ацетат аммония C₂H₃O₂NH₄, NH₄CNS. Слабощелочные электролиты не требуют введения буферных добавок, т.к. при увеличении рН преимущественно образовываются не аммиакатные, а цинкатные комплексы, что неплохо. В слабокислых требуется введение буферных добавок и часто вводят борную кислоту, чтобы рН прикатодной области не сместилось в зону образования Zn(OH)₂ – нерастворимого гидроксида. Нейтральные электролиты цинкования здесь не используют, т.к. не смотря на высокую растворимость NH₄Cl, здесь минимальная растворимость ZnO и надежного комплексообразования добиться нельзя. Часто для повышения РС как в кислых, так и слабощелочных электролитах дополнительно в их состав вводят уротропин. Он образует достаточно прочный комплекс с ионами Zn в средах, близких к нейтральным. Пример: ZnO 22-25 г/л

NH₄Cl 150-200 г/л

C₆H₁₂N₄ 80-100 г/л

H₃BO₃ 10-25 г/л

рН=7,6÷8,3, j=1÷5 А/дм², t=20÷50◦

Уротропин также вводят в состав слабокислых электролитов. В этих условиях повышается поляризуемость и улучшается в хлористоаммонийных РС. Аналогично уротропину действуют спец.соли Ликонда SR-A, SR-B:

ZnCl₂ 40-120 г/л

NH₄Cl 180-200 г/л

Ликонда SR-A 30-70 г/л

Ликонда SR-B 3-5 г/л

рН=4,5÷6, j=05,÷5 А/дм², t=15÷30◦

Для создания устойчивых значений рН вводят H₃BO₃ 15-25 г/л. В слабокислых электролитах взамен солей Ликонда предложены блескообразующие и улучшающие добавки типа ЦКН, ЛГ, Экомет. Хлористоаммонийные электролиты широко используются для нанесения покрытия на ответственные детали в насыпном виде во вращающихся барабанах и колоколах, можно работать на интенсивных режимах, не боясь наводораживания детали. ! При использовании любого электролита цинкования в случае нанесения покрытия насыпью, рабочая плотность тока выбирается в пределах от плотности тока рекомендованной для данных электролитов при покрытии детали на подвесах.!