Регион:

Электролитическое цинкование

Электролитическое цинкование

Указанный способ защиты поверхности от преждевременной коррозии является частью более общего способа нанесения покрытий на поверхность изделий - электрохимического, который трудами многих выдающихся ученых стал сначала отраслью науки, затем областью технологии. На теоретических основах нанесения покрытий мы останавливаться не будем, для этого существует как огромное количество монографий, так и превосходные учебники.

Суть процесса электрохимического нанесения покрытий (гальванического цинкования) заключается в следующем: в раствор электролита достаточно сложного состава, содержащего в качестве основного компонента осаждаемый ион, опускаются два электрода – катод и анод. На катодах крепятся обрабатываемые изделия, анодом, как правило, служит металл, который, растворяясь под действием электрического тока, компенсирует убыль данного металла вследствие осаждения последнего на изделия. Как правило, катоды делают достаточно сложной формы – это связано, прежде всего, с уменьшением трудоемкости навешивания достаточно большого количества мелких изделий, на поверхность которых нужно нанести покрытие; при этом изделия не должны касаться друг друга и не должны экранировать друг друга. В случае обработки единичных (тяжелых) конструкций возможно крепление их на проволоках, но это слишком трудоемкий процесс, и его применяют в ограниченном числе случаев. В качестве анодов могут применять прокатанные листы соответствующего металла, но поскольку от таких листов остаются отходы, все больше начинают использовать "анодные корзины", которые заполняют обрезками требуемого металла. Их изготавливают из инертного материала (титан, пластмассы), для сильнощелочных растворов применяют иногда черный металл.

Для деталей, которые невозможно закрепить на катодах (гайки, болты, шурупы и т.п.) применяют другой способ – используют колокольные ванны. Это, как правило, шестигранные чаны, поставленные под углом и вращающиеся вокруг своей оси с небольшой скоростью. На дне таких ванн укрепляют катод, затем насыпают обрабатываемые предметы. Сверху в раствор опускают анод. Контакт предметов с катодом осуществляется за счет давления со стороны изделий, а равномерность покрытия достигается за счет перемешивания изделий при вращении ванны.

Поскольку методы электрохимического нанесения покрытия являются достаточно энергоемкими, то для сравнения их используются, в основном, две характеристики:

  • рассеивающая способность(РС);
  • выход по току.

РС – это степень равномерности распределения по поверхности изделия; характеризуется  отношением максимальной толщины покрытия к ее минимальной толщине. Если, например, на глубокой части резьбы необходимая толщина покрытия по стандарту должна быть 6 мкм, то при РС = 25% максимальная толщина будет равна 24 мкм; при РС 75% максимальная толщина будет лишь 8 мкм.

Другая характеристика – выход по току – дает информацию о двух показателях. Если выход по току мал, значит больше энергии будет тратиться на создание покрытия определенной толщины; кроме того, значит, появляются дополнительные реакции, например, реакция выделения водорода, а это означает, что образовавшаяся пленка будет пористой и непрочной.

Конкретно процессы цинкования изделий осуществляются по обеим технологиям, то есть в ваннах и колоколах, при этом как в кислых, так и в щелочных растворах. Данных по России не найдено, но в США, например, на долю слабокислотного цинкования приходится около 60% всей выпускаемой продукции, а на долю бесцианидного щелочного – 35%. Разработанный еще в конце 19 века цианидный способ цинкования сейчас практически сошел на нет вследствие высокой ядовитости растворов  и  трудоемкости   и  неэкологичности   уничтожения отработанных растворов в промышленности.

Преимущества и недостатки

У каждого из методов есть свои преимущества и недостатки. Так, слабокислотное цинкование дает покрытие с высоким зеркальным блеском, выход по току может достигать 90-95%; этим методом цинкуются стали и чугуны самых различных марок. Из-за высокого выхода по току наблюдается минимальная водородная хрупкость.

Среди недостатков метода – в местах точечной сварки остается электролит, который, просачиваясь на поверхность, вызывает изменение цвета покрытия или даже коррозию детали. Другим недостатком метода является опасное увеличение хрупкости покрытия при толщине выше 10 мкм, а также неудовлетворительное распределение металла при обработке деталей сложной формы.

В отличие от слабокислотного, бесцианистое щелочное цинкование способно давать более толстое покрытие с достаточно высокой рассеивающей способностью; выход по току достаточно велик (70-75%). В то же время при цинковании этим методом требуется более высокое качество подготовки поверхности, в покрытии наблюдаются высокие внутренние напряжения.

При электролитическом цинковании важны способы поддержания качества технологических растворов в процессе производства (при малых величинах выхода по току это особенно актуально), а также способы уничтожения (утилизации) отработанных технологических растворов. Последние достаточно сложны для аммиачно-хлоридных растворов из-за процессов комплексообразования в них, поэтому наблюдается сдвиг к большему использованию калий- хлоридных технологий.

Кроме основных химикатов, участвующих в образовании покрытия, в технологические растворы добавляют органические добавки, которые в России получили название "блескообразователи", хотя их роль значительно шире, поскольку их задачи состоят не только в том, чтобы создавать блеск покрытия, но и:

  • улучшать смачиваемость поверхности;
  • способствовать удалению пузырьков водорода;
  • снимать внутренние напряжения и улучшать механические свойства покрытия.

Выбор этих добавок является скорее искусством, чем наукой, поэтому ведущие фирмы держат составы в секрете. Причем правильный подбор добавок оказывает влияние не только на качество покрытия, но и на экономические показатели процесса.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments