Российское общество гальванотехников
и специалистов в области обработки поверхности

Гальванотехника и обработка поверхности №3-4 за 2023
Содержание
журналов:

Подписка >>
Выпуск № 3-4 за 2023 год
* * *Компания Evess® — Российский производитель современного гальванического и инженерно-экологического оборудования

перейти в каталог...
Каталог производителей и продукции для гальваники
Материалы и химикаты
для гальванопокрытий
» цинкование » хромирование » меднение » никелирование » оловянирование » кадмирование » драгметаллами » для электроники
Конверсионные пк
» оксидирование » фосфатирование » хроматирование » хромитирование Анодирование
Нанесение покрытий на:
» титан и его сплавы » алюминий и его сплавы » ЦАМ » магний и его сплавы » нержавейку Гальванопластика Нанесение покрытий на
изделия заказчика
Оборудование и приборы
» гальванические линии » ванны из пластика » вентиляция » фильтры, насосы, ТЭНы » выпрямители » измерительные приборы » ячейки Хулла Проектирование и реконструкция
гальванических производств
Решение экологических проблем Автоматизация процессов
Покрытия сплавами
» на основе меди » на основе никеля » на основе олова » на основе цинка
Хим. покрытия
» золотые » медные » никелевые Подготовка поверхности Аноды

Литература

Тезисы докладов

БЛЕСТЯЩЕЕ ЦИНКОВАНИЕ С ДОБАВКОЙ ГЕК-2

Конарев А.А., Ефимов К.М.

Институт эколого-технологических проблем,

117638, г. Москва, ул. Криворожская, д. 33 , тел./факс: (095)318-60-78

 

Одним из самых доступных и дешевых способов защиты железных и стальных конструкций от коррозии являются широко распространенная технология гальванического цинкования. Для получения блестящих цинковых покрытий использовали щелочные цианистые электролиты с органическими добавками, обеспечивающими образование мелкокристаллические и равномерные по толщине осадка металла в широком интервале плотностей тока с высоким выходом по току. Существенным недостатком цианистых электролитов является опасность производства, связанная с выделением в атмосферу цианистого водорода, что создает экологическую опасность производства.

Для замены ядовитых щелочно-цианистых растворов разработаны пирофосфатные, хлоридо-аммиакатные, аминокомплексные и цинкатные электролиты. Самыми близкими к цианистым электролитам по производительности и качеству осадков оказались цинкатные электролиты, но решающим условием получения полублестящих и блестящих покрытий является применение специальных добавок – органических веществ и их композиций. Эти добавки оказывают сильное влияние на ход процесса электроосаждения цинка и качество получаемого осадка.

В последнее время для щелочного нецианистого цинкования предлагается целый ряд блескообразующих органических добавок. Однако многие добавки обеспечивают лишь полублестящие покрытия цинком, а их декоративный вид улучшается за счет осветления осадка в разбавленном растворе азотной кислоты. Кроме того, большинство блескообразующих добавок эффективно работает в сравнительно концентрированных растворах щелочи (≥ 100 г/л), что делает электролит агрессивным и создает экологически опасную обстановку в производственном помещении, в особенности, при протекании электролиза с большим объемом электролита. Следует отметить, что для получения блестящего цинкового покрытия в качестве добавок нередко рекомендуются очень токсичные органические вещества, в частности, гексаметилендиамин [1].

Нами разработана технология щелочного бесцианистого цинкования с использованием полимерной блескооборазующей добавки ГЕК-2, которая позволяет получать высококачественные блестящие покрытия в электролите с концентрацией гидроксида натрия 50-70 г/л.

Для сравнительной оценки влияния добавки ГЕК-2 и добавок (ЦКН-01 полиэтиленполиамин, «ИНЕЙ»), традиционно используемых в процессе щелочного цинкования, на процесс электровосстановления цинка в щелочном растворе использован полярографический метод исследования (рис.).

На полярограмме цинката натрия наблюдается диффузионная волна
1/2 = - 1,74B) со спадом тока, обусловленного, по-видимому, анионной природой восстанавливающейся частицы - Zn(OH)42-. Спад тока на полярографической кривой не регистрируется при концентрации ZnO менее 8,0г/л в 1,75 н растворе гидроксида натрия. При потенциале электрода - 2,7 В (н. к. э.) торможение электровосстановления цинката натрия отсутствует, и предельный ток достигает своего начального значения.

На скорость необратимых электрохимических реакций с участием анионов должно существенно сказываться влияние строения двойного электрического слоя. Это влияние сводится как к изменению y1 – потенциала, определяющего приэлектродную концентрацию анионов, так и к изменению эффективного скачка потенциала между поверхностью электрода и разряжающейся частицей. Влияние строения двойного электрического слоя на электровосстановление цинката натрия исследовали путем изменения ионной силы раствора. Если восстанавливающаяся частица имеет анионный характер, то увеличение ионной силы раствора, приводящей к изменению y1 – потенциала в положительную сторону, должно увеличивать приэлектродную концентрацию анионов. Действительно, спад тока на полярографической кривой восстановления Na2Zn(OH)4 уменьшается с ростом концентрации фонового электролита и концентрации посторонних катионов как неорганической, так и органической природы. Эффективность действия последних на электровосстановление цинката натрия определяется длиной алкильной цепи. Так, при добавлении незначительных количеств катионов тетрабутиламмония (2·10-3м) в раствор Na2Zn(OH)4 наблюдается возрастание скорости процесса и на полярограмме спад тока практически устраняется, а Е1/2 при этом сдвигается в область более электроотрицательных значений в результате их адсорбции на поверхности ртутного электрода. Катионы тетраметиламмония не влияют на спад тока, но с увеличением их концентрации снижается предельный ток волны восстановления цинката натрия и, вероятно, это связано с блокировкой поверхности электрода посторонними катионами[2].

Полярограммы цинката натрия на фоне раствора NaOH в присутствии добавок: полиэтиленполиамин, «ГЕК-2», «ИНЕЙ»

Рис. Полярограммы Na2Zn(OH)4 на фоне 1,75н раствора NaOH в присутствии добавок с концентрацией 7,0 мл/л: 1- без добавки; 2-полиэтиленполиамин; 3- ЦКН-01; 4- ГЕК-2; 5-«ИНЕЙ». Концентрация ZnO 10 г/л (в расчете на металл).

 

Из полученных результатов следует, что торможение процесса электровосстановления цинката натрия, проявляющееся на полярографической кривой в виде спада тока, вызван десорбцией анионов цинката натрия с отрицательно заряженной поверхности электрода.

Из рис. видно, что все исследованные блескообразующие добавки устраняют торможение реакции электровосстановления Na2Zn(OH)4, но при этом по-разному сдвигают процесс в катодную область. Так, в присутствии полиэтиленполиамина, ЦКН-01, ГЕК-2 и «ИНЕЙ» Е½ восстановления цинката натрия принимают значения соответственно –1,87B, -1,97B, -2,05B и –2,21B (н. к. э.). C наибольшей катодной поляризацией протекает электровосстановление цинката натрия с добавками «ИНЕЙ» и ГЕК-2. Однако полярограмма с добавкой ГЕК-2 отличается меньшим наклоном кривой по сравнению с исследованными добавками и, вероятно, это связано с образованием комплекса анионов Zn (OH)4-2 с катионами полимерией добавки ГЕК-2 и для его разряда требуется большая поляризуемость электрода.

Результаты исследования влияния плотности тока на выход цинка по току в щелочном электролите с добавкой ГЕК-2 приведены в таблице.

Таблица

Влияние плотности тока на выход цинка по току и скорость осаждения цинка.

Температура 20 – 22°С

Состав электролота,г/лПлотность тока,А/дм21,01,52,03.04.0
СZn=10,0
СNaOH=70,0
СГЕК-2=7,0мл/л
ВТ, %95,589,583,570,064,2
Скорость осаждения, мкм/мин0,330,400,470,600,73

 

Из табл. видно, что выход цинка по току в щелочном электролите с добавкой ГЕК-2 c увеличением плотности тока сильно снижается, а электрохимическое восстановление цинка протекает при высокой катодной поляризации (рис.). Эти два фактора приводят к образованию блестящих и равномерных по толщине осадков цинка. Для получения блестящих цинковых покрытий рекомендуется электролит следующего состава (г/л): ZnO – 4,0 – 10,0 (в расчете на металл), NaOH – 50 – 70, добавка ГЕК-2 – 7 – 8 мл/л. Температура электролита 15 – 40 °С и катодная плотность тока 1,0 - 1,5 А/дм2.

Разработанная технология блестящего цинкования с добавкой ГЕК-2 успешно апробирована в производственных условиях в ваннах барабанного, колокольного и подвесочного типа объемом электролита 60 – 1500 л на различных предприятиях, в частности, ОАО «Электроаппарат» (г. Курск), ОАО «Электроагрегат» (г. Курск), Долгопрудненское научно-производственное предприятие (Московская обл.), ООО «Северин» (Московская обл.) и др.. В результате промышленной эксплуатации щелочного электролита с блескообразующей добавкой ГЕК-2 достигается высокое качество цинковых покрытий (блеск, равномерность, пластичность), а небольшой расход и нетоксичность компонентов электролита значительно повышают экономичность процесса цинкования и улучшают его экологию по сравнению с процессами на основе цинкатных электролитов.

Литература

1. Читнаев Е. Л. Патент РФ № 2120501, 1999.

2. Федорович Н.В., Cтенина Е. В.-В кн.: Итоги науки и техники. Электрохимия т.17. 1981, c. 3-42.

 

Экономичные реагенты для цинкования, никелирования, меднения, хромирования, кадмирования, фосфатирования. Красители для алюминия в широком ассортименте. Доставка по России. Гальванические линии: настройка, запуск процессов. Технологическое сопровождение. База химической продукции «Югреактив».
Курсы повышения квалификации
в 2024 году
«Вопросы – ответы»
Приборы для определения толщины гальванических покрытий
Анодирование в хромовой кислоте
Никелевый заусенец на латуни
Избыток натрия в электролите и защелачивание прикатодного слоя при никелировании
Тёмно-серые полосы при никелировании
Расслоение пластин анода НПА-1
НПП «СЭМ.М»
Рекомендуемые книги по гальванике и гальванотехнике
Оксидирование алюминия и его сплавов. Скопинцев В.Д. (2015)
Никелирование. Мамаев В.И., Кудрявцев В.Н. (2014)
Сборник практических материалов для работников гальванических цехов (2012)
Цинкование. Техника и технология. Окулов В.В. (2008)
Фосфатирование. Григорян Н.С., Акимова Е.Ф., Ваграмян Т.А. (2008)
Электролитическое хромирование. Солодкова Л.Н., Кудрявцев В.Н. (2007)
Промывные операции в гальваническом производстве. Виноградов С.С. (2007)
Организация гальванического производства. Оборудование, расчёт производства, нормирование. Виноградов С.С. Изд. 2-е, под редакцией проф. В.Н. Кудрявцева (2005)
Экологически безопасное гальваническое производство. Виноградов С.С. Изд. 2-е, под ред. проф. В.Н. Кудрявцева (2002)
Тезисы докладов конференции «Покрытия и обработка поверхности» – 2015, 2014, 2013
Книги по гальванике (скачать)

Rambler's Top100

© Российское общество гальванотехников – www.galvanicrus.ru, 2007—2023. Контакты.