Гальваническое цинкование

06

мая

Новости
Гальваническое цинкование
Гальваническое цинкование


При гальваническом цинковании проволоки в покрытии не образуются, как при горячем цинковании, промежуточные хрупкие железоцинковые слои. Поэтому слой цинкового покрытия отличается высокой степенью чистоты, обладает хорошей эластичностью и повышенной сцепляемостью с основным металлом. Гальваническое цинкование не влияет на механические свойства проволоки. Такому цинкованию преимущественно подвергают проволоку повышенной й высокой прочности, которую не удается цинковать горячим способом из-за очень высоких потерь прочностных и пластических свойств.

При электролитическом цинковании проволоки применяются главным образом сернокислые, щелочные цинкатные, щелочные цианистые, аммиакатные, борофтористоводородные электролиты, кремнефтористоводородные и др.

Сернокислые цинковые электролиты просты по составу, отличаются стабильной работой и высоким выходом металла по току, близким к теоретическому. Однако эти электролиты обладают низкой рассеивающей способностью и непригодны для покрытия изделий со сложной конфигурацией. Борофтористоводородные электролиты более сложны по составу и стоят дороже, но они имеют некоторые преимущества перед сернокислыми. Работать на них можно при более высоких плотностях тока (у них несколько больше рассеивающая способность и т.д.).

Аммиакатные электролиты содержат цинк в виде комплексной соли. Их рассеивающая способность выше, чем у кислых и щелочных нецианистых электролитов.

Щелочные цинкатные электролиты просты по составу и неядовиты, отличаются хорошим выходом по току и большой стабильностью в работе. Но осадки цинка в них крупнозернистые, катодная плотность при электролизе меньше, чем у цианистых.

Щелочные цианистые электролиты отличаются высокой рассеивающей способностью, это позволяет покрывать в них изделия со сложной конфигурацией. Осадок в этих электролитах отличается мелкозернистостью. Но эти электролиты ядовиты, имеют меньший выход металла по току, менее устойчивы, требуют более частой корректировки.

Сернокислые электролиты благодаря своей простоте получили наибольшее распространение в проволочном производстве, в настоящее время они — единственные, при-меняемые в этом производстве. В сернокислых электролитах основой является сернокислый цинк. При содержании в электролите только этой соли получены достаточно удовлетворительные результаты. Растворимость в воде этой соли очень высока. Применяют обычно концентрированные растворы сернокислого цинка.

Активная кислотность и концентрация водородных ионов при цинковании в кислых электролитах должны быть строго определенными. Повышенное содержание кислоты в цинковом электролите резко снижает выход металла по току и ухудшает качество осадка. Избыток кислоты, кроме того, приводит к излишнему расходу цинковых анодов за счет их химического растворения. Слабые растворы применять не рекомендуется, так как уже при обычно применяемых средних плотностях тока они дают плохие осадки.

Обычно для цинкования применяют электролиты, кислотность которых (pH) соответствует 3,0—4,5.

Буферными добавками, способствующими поддерживанию постоянной величины pH электролита, могут быть сернокислый алюминий, алюминиевые квасцы, уксуснокислый натрий и борная кислота. Для цинковых электролитов; имеющих склонность к защелачиванию (вследствие того, что анодный выход по току больше катодного), присутствие в электролите буферных добавок особенно важно. Чаще всего применяют сульфаты алюминия.

С целью повышения электропроводности электролита, а также увеличения рассеивающей способности и улучшения структуры покрытий в цинковый электролит вводят сернокислый натрий. При повышении его концентрации в электролите наблюдается рост катодной поляризации.

Для некоторого увеличения рассеивающей способности кислого цинкового электролита и улучшения структуры осадка, а также для улучшения его внешнего вида в кислый цинковый электролит вводят специальные добавки. К таким добавкам относят дисульфонафталиновую кислоту, декстрин, клей и пр.

Сернокислые электролиты для цинкования делятся на две основные группы:

1) электролиты, работающие при обычных средних плотностях тока;

2) электролиты, допускающие применение очень высоких плотностей тока для быстрого покрытия таких изделий, как листы, лента, проволока. Цинкование проволоки должно проводиться с такой скоростью, чтобы электролитический процесс мог конкурировать с горячим.

Основные условия для очень быстрого процесса электролитического цинкования следующие: перемешивание электролита сжатым воздухом, высокая концентрация сернокислого цинка и повышенная температура. В данном случае перемешивание производится посредством вдувания сжатого воздуха в электролит под проволоку. Перемешивание сжатым воздухом обусловливает хорошие качества осадка и высокий выход по току. Рекомендуется пропускать за 1 мин 0,5—1 л воздуха на 1 л электролита.

Для проволоки В. И. Лайнер и Н. Т. Кудрявцев рекомендуют следующий состав электролита и режим цинкования:

Гальваническое цинкование






Последующие опыты показали, что вместо борной кислоты лучше вводить в электролит сернокислый алюминий (~30 г/л) или алюминиевые квасцы (~50 г/л). При этом осадки получаются более светлыми, с серебристым оттенком.

Температура ванны влияет как на величину затраты электроэнергии, так и на качество осадка. Ее не рекомендуется поднимать выше 60 °С, так как качество покрытия ухудшается — становится матовым и темным. Поверхность анодов должна быть в несколько раз больше поверхности катодов для уменьшения сопротивления ванны и улучшения равномерности покрытия. Для предохранения электролита от загрязнения анодным шламом рекомендуется заключать аноды в чехлы из сукна или фильтровальной ткани.

Рекомендуется непрерывное фильтрование электролита. Скорость фильтрования должна соответствовать приблизительно 3—5 кратному обмену в час.

При указанных условиях осадки цинка на проволоке получаются гладкими, светлыми, мелкозернистыми, нехрупкими, плотными и прочно пристающими к поверхности основного металла.

Однако в заводской практике используют следующие электролит и режим цинкования:

Гальваническое цинкование






При цинковании применяют аноды из чистого электролитного цинка (99,85—99,9 % Zn), содержащего не более 0,02—0,03 % РЬ. Литые аноды образуют шлама больше, чем прокатанные. Аноды из сплава Zn+Al+Hg (0,5 Al, 0,3 % Hg) наиболее устойчивы против действия цинкового электролита.

Отложение темных и губчатых осадков может быть вызвано присутствием в электролите меди, свинца, сурьмы, мышьяка, азотной кислоты и некоторых органических веществ: ацетона, скипидара и др. Органические примеси могут вызвать шелушение осадков.

Кислый электролит приготавливают таким образом. В горячей воде растворяют нужное количество солей. Из приготовленных растворов отстаиванием отделяют осадок, затем осветленный раствор сливают в рабочую ванну и устанавливают соответствующую величину pH электролита. В свежеприготовленный электролит необходимо добавить небольшое количество серной кислоты. Электролит перед пуском в эксплуатацию следует предварительно проработать при рН = 3 и напряжении 1,5—2 В в течение 3—4 ч. Если по истечении этого времени на катоде будут выделяться темные и губчатые осадки, проработку следует продлить до получения качественных осадков.

Цинкование проволоки гальваническим способом может производиться на готовом размере, на патентированной и на отожженной заготовке, на проволоке промежуточного размера (на подтяжке). Большим преимуществом гальванического цинкования является то, что при этом не образуется хрупкий промежуточный слой FeZn7 между поверхностью изделия и металлическим покрытием, а толщину слоя цинка можно легко регулировать.

Цинкование проволоки готового размера. Гальваническому цинкованию преимущественно подвергается проволока повышенной и высокой прочности, которую не удается оцинковать горячим способом ввиду очень высоких потерь прочностных и пластических свойств (например, проволока повышенной и высокой прочности, изготовленная из стали с высоким содержанием углерода). На рис. 1 представлена схема установки для гальванического цинкования.

Цинкование патентированной и отожженной проволоки. Иногда бывает необходимо получить проволоку высокой и особо высокой прочности из высокоуглеродистого металла, тогда прибегают к гальваническому цинкованию патентированной проволоки. В последнее время начинают применять установки гальванического цинкования проволоки в общем непрерывном потоке.

Цинкование на промежуточном размере. Проволока на подтяжке цинкуется, если необходимо обеспечить ее смазку при дальнейшем волочении на более тонкий размер. Проволока в этом случае при протяжке истощает запас пластических свойств, и поэтому необходима дополнительная смазка.

Гальваническое цинкованиеРис. 1. Установка горизонтального типа для электролитического цинкования проволоки:

1 — размоточное устройство;
2 — ванна для обезжиривания;
3 — аппарат для горячей промывки;
4 — ванна для травления;
5 — приспособление для очистки проволоки песком;
6 — аппарат для холодной промывки;
7 — ванна для цинкования;
8 намоточный аппарат;
9 — электродвигатель;
10 — редуктор




Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 1 дней со дня публикации.