Заключительные операции при цинковании

Улучшают внешний вид покрытия и значительно повышают его коррозионную стойкость, в ~2÷3 раза. Традиционно Zn-П подвергают операциям осветления и хроматирования. 1-ая проводится в растворе HNO₃ 3-5%-ном и происходит хим.стравливание несоориентированных цинковых кристаллов, благодаря чему поверхность становится более ровной и из темно-серого в светло-серой. Операция необходима, когда не было надежных блескообразующих и выравнивающих добавок для покрытия, полученного из цинкатного электролита цинкования. Затем промывают холодной, теплой водой и Zn-П приобретает равномерный светло-серый цвет и не захватывается руками. В последнее время от осветления отказываются или совмещают с последующей операцией хроматирования, которые важны и, как правило, обязательны. Здесь Zn-П обрабатывается в растворах солей хромовой кислоты, содержащей ионы . В результате химической реакции образуется хроматная пленка: . На поверхности цинка будут присутствовать ионы цинка, , , которые в той или иной степени будут гидратированы. Пленка имеет переменный состав, в нее могут входить: ZnCrO₄, (ZnO)₂CrO₄, Cr₂O₃·CrO₃·nH₂O. И такой переменный состав делает пленку разноцветной, она получается красивой по внешнему виду: желтая, зеленая, голубая, оранжевая, фиолетовая и радужная. Хроматная пассивация приводит к тому, что часть нанесенного Zn-П растворяется и съедается 1-3 мкн заложенной толщины, поэтому предварительно нужно делать запас толщины покрытия, чтобы учесть это растворение. Операцию хроматирования совмещают с осветлением: в состав содержащий соли Cr и H₂SO₄, дополнительно вводят HNO₃, состав совмещенного раствора мб:

Na₂Cr₂O₇ 25-35 г/л

HNO₃ 3-5 г/л

Na₂SO₄ 10-20 г/л

t=15-30◦C, τ=30-60 с

Все операции осветления и хроматирования кратковременны, 1 минута – максимум. Хромсодержащая пассивная пленка формируется не сразу, для ее формирования за счет гидратации требуется время. Максимальные характеристики по твердости, защитным характеристикам и гидрофобности приобретает за сутки. Эта первоначальная пленка боится перегрева, поэтому после хроматирования, промывки, сушку готового покрытия ведут при t≤50-60◦С. Первоначально защитная пленка мягкая и это плохо, если хромирование ведется насыпью. Чтобы этого избежать немного увеличивают рН раствора хроматирования до ~ 4. Твердость такой пленки увеличивается и она уверенно формируется в условиях вращения барабана. Соединения в Европе запрещены к применению. На смену операции хроматирования пришли другие, где отсутствует полностью или его количество минимально. Это операции хромитирования: в качестве исходного вещества используется и в ходе хромитирования восстанавливается до . Возможная реакция превращения: Zn+.

входят в состав пленки в различной степени гидратирования. Защитные свойства и цветовая гамма ниже, чем у хроматных, но эту хромистую пленку часто дополнительно подвергают обработке в полимерах. В частности, в пленкообразователях, характерных для ЛКП: акриловые или алкидные смолы. В результате защитные способности повышаются, для формирования полимерной пленки часто требуется повышенная температура, но это не страшно, т.к. хромитные пленки, в отличие от хроматных, перегрева не боятся. В последнее время в состав хромитных пленок и в полимерный состав рекомендуют вводить добавки некоторых веществ очень малых размеров: наночастицы оксида циркония или кремния. В случае нарушения целостности защитной пленки, эти частицы проникают в пору и закрывают поверхность. Явление называется самолечеванием. Этот же эффект характерен для обычных хроматных пленок. Открытых составов для хромитирования нет. Хромит-2А: , кислота (H₂SO₄ или HNO₃), доп.деполяризующие добавки - соли Co, ускоряющие окисление Zn.

Лекция 11: 25.11.2015

Никелирование. Целевое назначение, электролиты и их основные характеристики.

Никелирование весьма распространенный процесс, т.к. Ni-П может использоваться в качестве защитного, чаще защитно-декоративного, функционального. = -0,25 В. Но поверхность достаточно быстро пассивируется, реальный Ɛ сдвинут в «+» направлении на 200 мВ, а значит, по отношению к стальным основам Ni-П является катодным и защищает Ме- основы за счет собственной толщины и беспористости. Беспористые Ni-П получаются толщиной 25-28 микрон, а такой толстый слой дорогой, поэтому для защиты Ме-основы используют или многослойные Ni-П различного состава и структуры, или же используют многослойные покрытия, где Ni является лишь составной частью. В автомобиле- и приборостроении, бытовой технике часто используют трехслойное покрытие из 1-ого слоя Cu, затем Ni и верхнего тонкого слоя Cr. Наибольшая толщина, как правило, у 1-ого слоя Cu, он недорогой, толщина 20÷30 и более микрон. За счет этого можно уменьшить следующий слой Ni и вместо 25÷28 можно использовать 15÷18 микрон. Кроме того, в этих условиях Ni по отношению к Cu становится анодным покрытием и защищает медный подслой электрохимически. В результате такой защиты поверхность Ni со временем тускнеет и теряет блеск, декоративные свойства снижаются. Чтобы этого не было: поверх Ni осаждают тонкий, но блестящий слой Cr с толщиной до 1,5 микрон, тогда декоративные свойства покрытия сохраняются длительное время – это защитно-декоративное трехслойное покрытие.

В качестве защитного покрытия Ni используют в хим. промышленности, особенно в некоторых органических средах и практически во всех щелочных. Раньше никелированию подвергался почти весь медицинский инструмент, но такое покрытие за рубежом признано канцерогенным и его не рекомендуют применять на деталях, которые контактируют с человеческим телом.

Много Ni и его сплавов используются в качестве функциональных покрытий, т.к. покрытия достаточно твердые, износостойкие, наносятся толстым слоем, хорошо запрессовываются, являются основным компонентом многих сплавов с Ме и неМе, можно менять магнитные и отражательные свойства. Ni-П можно использовать в приборостроении в качестве подслоя под драгоценные Ме. Он является диффузионным барьером для проникновения атомов Ме-основы в верхние слои покрытия из драгоценных металлов. Толщина Ni-покрытия в зависимости от условий эксплуатации для большинства потребителей редко превышает 15÷18 микрон. Может наносится как на подвесках, так и насыпью.

Электролиты в большинстве случаев являются простыми и работают в слабокислых средах, значит им присущи свойства, характерные для простых электролитов (см. раздел цинкования). Здесь электролиты стабильны, можно работать на больших плотностях тока, Вт под 100% и мало зависит от плотности. Но РС невелика и в обычных режимах лучше покрывать простые по форме изделия. Электролиты называются по виду соли Ме и существуют: сульфатные, где основной компонент – сульфат Ni; хлоридные электролиты – хлорид Ni; борфторатные – борфторат Ni и сульфаминовые, где соль – сульфамат Ni. Самые распространенные – сульфатные, позволяют получать матовые и блестящие покрытия. Наиболее производительные BF-электролиты, т.к. растворимость соли никеля высокая 400-500 г/л, можно работать на высоких плотностях до 30 А/дм², т.е. за короткое время получать толстые покрытия. Сульфаматные электролиты дают чаще самые пластичные покрытия никелем и такие покрытия целесообразно наносить, когда требуется толстый слой или деталь подвержена изгибающим нагрузкам. BF и сульфаматные часто используются в гальванопластике для получения гальванических копий толщиной примерно несколько микрон. Хлоридные электролиты используются реже, т.к. они более дорогие, но часто их применяют в технологиях ударного никелирования при покрытиях различных Ме с пассивными пленками (нержавеющие стали). Реже используют комплексные электролиты: пирофосфатные, лимоннокислые, цитратные. Последние отличаются высокой РС, работают при нейтральных pH, дают весьма пластичные покрытия, равномерные по толщине, правда здесь небольшие рабочие j≈2 А/дм². На основе цитратных электролитов можно осадить Ni-сплавы, в том числе Ме с неМе.