Электрогальванизация - Electrogalvanization

Электрогальванизация қабаты болатын процесс мырыш байланыстырылған болат қорғау үшін коррозия. Процесс қамтиды электрлік қаптау, а-мен тұзды / мырыш ерітіндісі арқылы электр тогын өткізу мырыш анод және болат өткізгіш.Мырыш электрлік қаптау Жыл сайынғы электропластталған тоннажға негізделген басқа электрлік процестердің нұсқалары арасында басым позицияны сақтайды. Халықаралық мырыш қауымдастығының мәліметтері бойынша, жылына екеуіне де 5 миллионнан астам тонна қолданылады ыстық мырыштау және электрлік қаптау.[1] The қаптау мырыш 20 ғасырдың басында дамыды. Сол кезде электролит болды цианид негізделген. 1960 ж. Алғашқы қышқыл хлориді негізіндегі электролиттің енгізілуімен айтарлықтай жаңалық болды.[2] 1980 жылдары сілтілі электролиттерге қайта оралу байқалды, тек осы жолы, цианид қолданбай. Электрогальванизацияланған суықтай илектелген болат - бұл SECC болаты. Гальванизациямен салыстырғанда электролизирленген мырыш келесі маңызды артықшылықтарды ұсынады:

  • Салыстырмалы өнімділікке жету үшін қалыңдығы төмен шөгінділер
  • Кеңірек конверсиялық жабын өнімділік пен түс опцияларының жоғарылауы үшін қол жетімділік
  • Жарқын, эстетикалық тартымды, депозиттер

Тарих

Мырышпен қаптау ең күрделі коррозиядан қорғау, температура және тозуға төзімділік талаптарын қанағаттандыру үшін әзірленді және дамып келеді. Мырыштың электролиздеуі 1800 жылы ойлап табылған, бірақ алғашқы жарқын шөгінділер 1930 жылдардың басына дейін сілтілі цианидті электролитпен алынған емес. Көп ұзамай, 1966 жылы, қышқылды хлоридті ванналарды пайдалану жарықтығын одан әрі жақсартады. Ең жаңа заманауи даму 1980 жылдары болды, жаңа сілтілі, цианидсіз мырыш. Соңғы Еуропалық Одақтың директивалары (ELV /RoHS /WEEE )[3] автомобильдерді, басқа жабдықтарды (OEM) және электрлік және электрондық жабдықтарды өндірушілерді пайдалануға тыйым салыңыз алты валентті хром (CrVI). Бұл директивалар OEM-ге қойылатын талаптардың жоғарылауымен байланысты сілтілі мырыш, мырыш қорытпаларын және жоғары валентті үш валентті құмарлықты қолданудың артуына әкелді конверсиялық жабындар.

Процестер

Электродозды мырыш қабаты коррозиядан қорғауы, ең алдымен, мырыштың темірге қарсы анодтық потенциалды еруіне байланысты (көп жағдайда субстрат). Мырыш темірді (болатты) қорғауға арналған құрбандық анодының рөлін атқарады. Болат Е-ге жақынМКК= -400 мВ (потенциал стандартты білдіреді) Қаныққан каломельді электрод (SCE), қорытпаның құрамына байланысты, электролатталған мырыш Е-мен анодтық боладыМКК= -980 мВ. Болат коррозиядан катодты қорғаныс арқылы сақталады. Конверсиялық жабындар (OEM талаптарына байланысты алты валентті хром (CrVI) немесе үш валентті хром (CrIII)) хром мен мырыш гидроксидтерінің қосымша ингибирлеуші ​​қабатын салу арқылы коррозиядан қорғауды күрт күшейту үшін қолданылады. Бұл оксидті қабықшалардың қалыңдығы ең жұқа көк / мөлдір пассиваттар үшін 10 нм-ден ең қалың қара хромат үшін 4 мк дейін.

Сонымен қатар, мырышпен қапталған электролизден жасалған бұйымдар коррозиядан қорғау мен үйкеліс күшін одан әрі жақсарту үшін беткі қабатты ала алады.[4]

Қазіргі электролиттер сілтілі және қышқылды:

Сілтілік электролиттер

Цианидті электролиттер

Құрамында натрий сульфаты және натрий гидроксиді (NaOH) бар. Олардың барлығы меншікті жарқырату агенттерін пайдаланады. Мырыш Na цианиді кешені ретінде ериді2Zn (CN)4 және цинкат ретінде Na2Zn (OH )4. Мұндай электролиттердің сапасын бақылау Zn, NaOH және NaCN жүйелі талдауын қажет етеді. NaCN: Zn қатынасы ваннаның температурасына және қалаған жарықтық деңгейіне байланысты 2 мен 3 аралығында өзгеруі мүмкін. Төмендегі кестеде бөлме температурасында тақтайшаға арналған цианидті электролиттің типтік нұсқалары көрсетілген:

Цианидті ваннаның құрамы
МырышНатрий гидроксидіНатрий цианиді
Төмен цианид6-10 г / л (0,8-1,3 унция / гал)75-90 г / л (10-12 унц / гал)10-20 г / л 1.3-2.7 унц / гал)
Ортаңғы цианид15-20 г / л (2,0-2,7 унц / гал)75-90 г / л (10-12 унц / гал)25-45 г / л (3.4-6.0 унц / гал)
Жоғары цианид25-35 г / л (3.4-4.7 унц / гал)75-90 г / л (10-12 унц / гал)80-100 г / л (10.70-13.4 унц / гал)

Цианидті емес сілтілі электролиттер

Құрамында мырыш және натрий гидроксиді бар. Олардың көпшілігін цианидті ванналарда қолданылатын ұқсас қоспа агенттері жылтыратады. Төрттік амин қоспаларының қосылуы токтың тығыздығы жоғары және төмен аудандар арасында металдың жақсаруын жақсартады. Қажетті өнімділікке байланысты электроплейтер мырыштың ең жоғары құрамын таңдай алады немесе жақсы лақтыру қуаты үшін мырыштың төмен мөлшерін таңдай алады (төмен тығыздықтағы аудандарға). Металлдың тамаша таралуы үшін Zn металы 6-14 г / л аралығында өзгереді ( 0,8-1,9 унс / гал) және NaOH 120 г / л (16 унс / гал). Бірақ ең жоғары өнімділік үшін Zn металы 14-25 г / л (1,9-3,4 унс / гал) аралығында, ал NaOH 120 г / л (16 унс / гал) деңгейінде қалады. Алкалин цианидсіз мырыш процесінде концентрациясы төмен мырыш металының концентрациясы бар 6-14 г / л (0,8-1,9 унс / гал) немесе одан жоғары мырыш металының концентрациясы 14-25 г / л (1,9-3,4 унс / гал) жоғары плиталардың таралуын жоғары ток тығыздығынан төмен ток тығыздығына немесе салыстыру кезінде лақтыру қуатын қамтамасыз етеді. хлорид негізіндегі кез-келген қышқыл ванналарға (төмен аммоний хлориді, хлорлы калий / аммоний хлориді) - немесе (аммоний емес хлорид, калий хлориді / бор қышқылы) немесе сульфат ванналарына.

Қышқыл электролиттер

Жоғары жылдамдықтағы электролиттер

Ең қысқа қаптау уақыты өте маңызды зауыттарда жоғары жылдамдықпен қаптауға арналған (мысалы, болат катушка немесе құбыр 200 м / мин дейін жүреді. Ванналарда мырыш сульфаты мен хлоридтің ерігіштігі максималды деңгейге дейін бар. Бор қышқылы ретінде пайдаланылуы мүмкін рН буфері және жоғары ток тығыздығында жану әсерін азайту үшін, бұл ванналарда өте аз астық тазартқыштар. Егер біреу қолданылса, бұл натрий сахарині болуы мүмкін.

Дәстүрлі электролиттер

Бастапқыда негізделген аммоний хлориді, бүгінгі таңда аммоний, калий немесе аралас аммоний / калий электролиттері бар. Таңдалған мырыш құрамы қажетті өнімділікке және бөлшектердің конфигурациясына байланысты. Жоғары мырыш ваннаның тиімділігін арттырады (қаптау жылдамдығы), ал төменгі деңгейлер ваннаның төмен ток тығыздығына лақтыру қабілетін жақсартады. Әдетте Zn металының деңгейі 20-дан 50 г / л-ге дейін өзгереді (2,7-6,7 унс / гал). РН 4,8 мен 5,8 бірлік аралығында өзгереді. Төмендегі кестеде калий хлориді бар ваннаның әдеттегі құрамы көрсетілген:

Ваннаның дәстүрлі құрамы
ПараметрлерГ / л (унция / гал) мәні
Мырыш40 г / л (5,4 унц / гал)
Жалпы хлорид125 г / л (16,8 унц / гал)
Сусыз мырыш хлориді80 г / л (10,7 унс / гал)
Калий хлориді180 г / л (24,1 унц / гал)
Бор қышқылы25 г / л (3.4 унц / гал)

 

Әдеттегі астық тазартқыштарға аз еритіндер жатады кетондар және альдегидтер. Бұл ағартқыш агенттерді алкогольде немесе құрамында еріту керек гидротроп. Нәтижесінде пайда болған молекулалар мырышпен бірге тұндырылып, аздап деңгейлес, өте жарқын шөгінді алады. Сонымен қатар, жарқын шөгінді хроматты / пассивті қабылдауды төмендететіні көрсетілген. Нәтижесінде коррозиядан қорғаудың төмендеуі мүмкін.

Әдебиеттер тізімі

Сілтемелер

  1. ^ «Мұрағатталған көшірме». Архивтелген түпнұсқа 2011-10-02. Алынған 2011-10-11.CS1 maint: тақырып ретінде мұрағатталған көшірме (сілтеме)
  2. ^ «Espacenet - түпнұсқа құжат».
  3. ^ «Автокөліктердің өмірінің ақыры - қалдықтар - қоршаған орта - Еуропалық комиссия».
  4. ^ http://www.nasf.org/staticcontent/Duprat%20Paper.pdf[тұрақты өлі сілтеме ]

Дереккөздер

  • Дж. Дупрат (Ковентя ), Майк Келли (Ковентя), «Бекіткіштерде электрлік қаптауға арналған арнайы процестер», Fasteners Technology International, тамыз, 2010, б. 56-60
  • Л.Тиери, Ф.Раулин: «Мырыш пен мырыш қорытпасындағы үш валентті пассивтердің жетістіктері», Galvanotechnik 98 (4) (2007) 862-869
  • Заманауи электролиздеу, 5-ші шығарылым
  • Х.Гедульд, «Мырышпен қаптау», Аяқталатын басылымдар, 1988 ж
  • Эль-Хаджами, М.П. Джигандет, М.Де Петрис-Вери, Дж.К. Катонне, Дж. Дупрат, Л. Тиери, Н. Поммье, Ф. Раулин, Б. Старк, П. Реми: «Төмен көміртекті болатқа электродопозиттелген жұқа Zn-Ni қорытпалы жабындарының сипаттамасы», Қолданбалы беттік ғылымдар, 254, (2007) 480-489
  • Н.Поммье, Л.Тиери, М.П. Гигандет, М. Тачез: «Органоминералды жабынның ыдырауын электрохимиялық зерттеу: поляризацияға төзімділік және электрохимиялық импеданс спектроскопиясының өлшемдері», Анн. Хим. Ғылыми. Мат, 1998, 23, 397-400
  • К.Войциковский, «Коррозияға қарсы тестілеудің жаңа жетістіктері: теориясы, әдістері мен стандарттары», Сурфин процедуралары 2010, Гранд-Рапидс, МИ, сессия 7
  • А. Хименес, «Электрлік процесстердің мембраналық технологиясы», Сурфин өндірісі 2010, Гранд Рапидс, МИ, 4-сессия