Автоматическая линия цинкования в барабанахСтраница 4
5) Покрытие обладает прочным сцеплением с основным металлом, низким сопротивлением механическому истиранию и повышенной хрупкостью при температуре выше 250 °С и ниже минус 70 °С. покрытие обладает низкой химической стойкостью к воздействию продуктов, выделяющихся при старении органических материалов.
6) Микротвёрдость покрытия в среднем составляет 490–1180 МПа (50–120 кгс/мм2); удельное сопротивление при 18 °С составляет 5,75·10-8 Ом·м.
3.3 Выбор и обоснование типа и состава электролита для нанесения покрытия
Для цинкования применяют три типа электролитов: кислые, щелочные цианистые и щелочные нецианистые (цинкатные).
Во всех этих электролитах цинк находится в виде двухвалентных ионов.
Из кислых электролитов цинк выделяется в результате разряда на катоде двухвалентных ионов цинка:
ZnSO4 = Zn2+ + SO42-, (3.1)
Zn2+ + 2e = Zn. (3.2)
На разряд ионов цинка расходуется почти весь ток, так как выделение водорода ничтожно мало. Убыль ионов цинка из растворов компенсируется растворением анодов. Последнее протекает без выделения кислорода.
Протекание указанных электродных процессов на практике несколько нарушается из-за присутствия в электролите примесей, выделение которых наряду с выделением водорода несколько снижает катодный выход по току.
Кроме того, наряду с чисто электрохимическим растворением анодов происходит частичное химическое растворение цинка благодаря присутствию в растворе некоторого количества свободной кислоты.
Оба эти процесса – разряд посторонних катионов и химическое растворение анодов – изменяют коэффициенты использования тока на электродах и требуют периодической корректировки электролита.
Рассеивающая способность кислых электролитов весьма низкая.
Сульфатный электролит содержит (г/л):
ZnSO4·7H2O…………………………… …………………… …… 200-300
Al2(SO4)3·18H2O…………………………………………………… ………30
Na2SO4·10H2O……………………… ……….…….…………………50-100
Блескообразующая добавка…………………….………………………1-5
Процесс ведётся при 18–25 °С и при рН=3,5–4,5. Плотность тока в перемешиваемых ваннах составляет от 2 до 10 А/дм2 и выше.
Сульфатные ванны, несмотря на целый ряд преимуществ (устойчивость в работе, высокий выход металла по току, отсутствие в составе электролита ядовитых веществ), применяются главным образом для цинкования изделий простой конфигурации (листов, ленты, проволоки и т. п.)
Основным компонентом цианистых цинковых электролитов является комплексная соль Na2[Zn(CN)4]. Диссоциация этой соли происходит по уравнению
Na2[Zn(CN)4] Û 2Na+ + Zn(CN)42-. (3.3)
Таким образом, цинк в растворе находится в составе аниона.
Разряд на катоде требует значительной энергии активации; этим объясняется высокая поляризация, сопровождающая осаждение цинка из цианистых электролитов, и мелкокристаллическая структура покрытий.
Осаждение цинка из растворов цианистого комплекса, содержащих избыток свободного цианида, протекает при потенциале минус 1,7 В. Поэтому, несмотря на высокое водородное перенапряжение на цинке, выход по току цинка небольшой.
Потенциал осаждения цинка может быть снижен до минус 1,4 В введением в раствор свободной щёлочи. Одновременно снижается концентрация ионов водорода. Вход по току достигает 95–99%.
Цианистое цинкование при плотностях тока до 5-6 А/дм2. Осадки цинка получаются плотными, весьма тонкокристаллическими, а электролит обладает высокой рассеивающей способностью.
Характерная особенность анодного процесса при цинковании в цианистых электролитах заключается в склонности цинковых анодов к пассивированию и, следовательно, к уменьшению концентрации цинковой соли в ванне, что проявляется особенно заметно при недостатке в электролите свободного цианида. Этим объясняется непостоянство состава цианистого электролита.
Другой причиной является то, что цинковые аноды подвержены химическому растворению в цианистом калии и щёлочи. Это приводит к накапливанию цинка в электролите. Третья причина непостоянства состава электролита цианистых ванн – взаимодействие с углекислотой воздуха (по этой причине нельзя применять перемешивание).