Регион:

Характеристика электролитов цинкования

Характеристика электролитов цинкования

Электролитическое выделение цинка на катодной поверхности может осуществляться из растворов различных соединений, в которых цинк находится как в виде простых катионов, так и в виде комплексных катионов и анионов.

Стандартный потенциал цинка равен 0,76 В, в электролитах для цинкования потенциал выделения цинка более отрицателен (от - 0,8 В для кислых электролитов и до - 1,25 В для цианистых).

Потенциал выделения водорода во всех электролитах цинкования более положителен и это должно препятствовать разряду цинка на катоде, однако вследствие большого перенапряжения водорода на цинке его потенциал становится более электроотрицательным и цинк выделяется на катоде с достаточно высоким выходом по току.

Для осаждения цинковых покрытий в гальванических цехах применяют различные электролиты: кислые, цианистые, аммиакатные, цинкатные и др., отличающиеся своими свойствами, качеством цинковых покрытий, условиями электролиза.

Основной характеристикой электролита является его рассеивающая способность, т.е. свойство электролита образовывать равномерные по толщине покрытия на катоде сложной формы.

Рассеивающая способность, как показали исследования свойств различных по составу электролитов, зависит от катодной поляризации, т.е. отклонения потенциала катода от равновесного значения по мере увеличения плотности тока. Чем больше катодная поляризация, тем выше рассеивающая способность электролита.

Катодная поляризация в электролитах цинкования

Рис. 1. Катодная поляризация в электролитах цинкования: 1 - сульфатном, 2 - аммиакатном, 3 - цианистом, 4 - цинкатном.

На рис. 1 приведены кривые катодной поляризации для наиболее распространенных электролитов. Из рисунка видно, что наибольшая катодная поляризация наблюдается в цианистом электролите, в котором получаются наиболее равномерные покрытия на сложно профилированных деталях.

Катодная поляризация влияет также и на структуру покрытия - мелкозернистые покрытия получаются обычно в электролитах с более значительной катодной поляризацией.

Увеличение электропроводности электролитов также способствует улучшению их рассеивающей способности, что характерно для цинкатных электролитов. Существенное значение для рассеивающей способности имеет характер изменения выхода по току с ростом плотности тока. В том случае, когда выход по току значительно падает с увеличением плотности тока, рассеивающая способность улучшается.

Зависимость выхода по току от плотности тока в электролитах цинкования

Рис. 2. Зависимость выхода по току от плотности тока в электролитах цинкования: 1 - борфтористоводродном, 2 - аммиакатном, 3 - цианистом, 4 - пирофосфатном.

На рис. 2 представлены графики зависимости выхода по току от плотности тока для тех же электролитов. Из рисунка видно, что хорошая рассеивающая способность цианистых электролитов обусловлена также характером зависимости выхода по току от плотности тока.

Во всех электролитах для цинкования цинк двухвалентен и его электрохимический эквивалент равен 1,22 г/(А·ч). В соответствии с законом Фарадея толщина покрытия δ, осаждаемого за 1 ч (Т), при плотности тока 1 A/дм2 (Dк) и выходе по току 100% (Ƞ) составит: δ = DкСȠT/y = 1 · 1,22 · 100 · 1/7,1 = 17,2 мкм.

Плотность цинка в расчетной формуле принята равной 7,1 г/см3 , это значение соответствует плотности металлургического цинка. Плотность электролитического цинка в зависимости от его структуры может несколько отличаться от этой величины, поэтому иногда наблюдаются различия между расчетной толщиной покрытия и толщиной, измеренной с помощью металлографических шлифов или другими методами.

Скорость осаждения цинка в зависимости от катодной плотности тока при различных выходах по току определяют по табл. 2.

Таблица 2. Скорость осаждения цинка (мкм/ч) в зависимости от выхода по току.

Плотность тока Dк, А/дм2

Выход по току, %

70

75

80

85

90

95

100

1

12,0

12,9

13,8

14,6

15,5

16,4

17,2

2

24,0

25,8

27,6

29,2

31,0

32,6

34,4

3

36,0

38,7

41,3

43,8

46,5

49,2

51,6

4

48,0

51,6

55,2

56,4

62,0

65,6

68,8

5

60,0

64,5

69,0

73,0

77,5

82,0

86,0

6

72,0

77,4

82,6

87,8

93,0

98,1

103,2

7

84,0

90,3

96,1

102,3

108,3

114,8

120,4

8

96,0

103,2

110,4

112,8

124,0

131,2

137,6

9

108,0

116,1

123,9

131,5

139,5

147,6

154,8

10

120,0

129,0

138,0

146,0

155,0

164,0

172,0

Различие в электролитах цинкования выражается также и в том, что различные типы электролитов требуют применения различных способов подготовки поверхности. Так, при покрытии в аммиакатных электролитах необходима более тщательная очистка деталей от жировых загрязнений, чем в щелочных цианистых растворах.

Аммиакатно-хлоридные электролиты более агрессивны по отношению к оборудованию и вызывают коррозию стальных ванн при попадании раствора на стенки ванн. Более существенное различие в применении электролитов цинкования было установлено за последние годы в части антикоррозионных свойств покрытий, полученных из различных ванн.

Так, при испытаниях непассивированных цинковых покрытий во влажной атмосфере наиболее стойкими оказались покрытия, полученные в стандартном цианистом электролите, менее стойкими были покрытия, полученные в малоцианистых и щелочных цинкатных электролитах, хуже всех вели себя покрытия из кислых электролитов. Коррозия цинка в виде белых точек продуктов разрушения появлялась раньше и в большем количестве, чем во всех предыдущих случаях.

Устойчивость пассивированных цинковых покрытий к действию сернистого газа (SO2) также зависит от характера применяемого электролита: наибольшей устойчивостью обладают покрытия, полученные из цианистого электролита, а наименьшей - в случае использования кислого хлоридного электролита.

Такое различие в поведении покрытий объясняется их структурными особенностями. В то же время проведенными испытаниями не установлено четкого различия в защите стальных изделий от коррозии при использовании электролитов различного типа и с этой точки зрения не представляется возможным отдать явное предпочтение какому-то одному из применяемых электролитов.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments