Кузнецова И.О., Савельев А.В., Нырков Н.П., Шувалов Д.А.
ЩЕЛОЧНОЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ Zn-Ni НА ОСНОВЕ ФОСФОРСОДЕРЖАЩЕГО ЛИГАНДА *
Аннотация:
цинк-никелевое покрытие востребовано во многих отраслях промышленности. Как правило, процесс нанесения такого покрытия осуществляется электрохимическим путем. Для электрохимического осаждения сплава цинк-никель применяются электролиты различной природы и составов. В данной работе представлено описание двух групп цинк-никелевых электролитов (комплексных и простых) и проведено их сравнение. Рассмотрены преимущества и недостатки щелочных и кислых электролитов. Предложен новый состав, позволяющий в потенциале получать более дешевые и качественные Zn-Ni покрытия по сравнению с современными аналогами
Ключевые слова:
цинк-никель, цинковое покрытие, электролиты цинкования, цинк-никелевые электролиты
Цинковое покрытие является самым распространенным покрытием для защиты от коррозии самого распространенного материала — стали. Однако не во всех условиях цинковое покрытие проявляет свое защитное действие. В морской атмосфере или в условиях высоких температур цинк защищает стальные изделия лишь механически. Для увеличения коррозионной стойкости покрытий и срока службы изделий в состав осадка вводят различные металлы. Зачастую к ним относятся металлы подгруппы железа, т. е. Со, Ni, Fe, так как такие сплавы облают наибольшей коррозионной стойкостью, чем покрытия из индивидуальных металлов [1]. Самым оптимальным легирующим элементом среди металлов этой подгруппы является никель, вследствие высокой стоимости кобальта и высокой хрупкости покрытий, состоящих из сплава цинк-железо [2]. Электролиты цинкования подразделяются на два типа: простые (кислые) и комплексные (аммоний содержащие, щелочные). Щелочное цинкование получило широкое распространение в различных областях промышленности во всем мире, благодаря высокой поляризации, рассеивающей способности и кроющей способности электролитов. Эти показатели способствуют получению качественных покрытий на сложнопрофилированных деталях. А простота состава и низкая стоимость делают щелочное цинкование выгодным и удобным в использовании. Однако цинковое покрытие является не термостойким, внешний вид самого покрытия не подходит для декоративных изделий, если в составе электролита нет блескообразователей. Внедрение в цинковое покрытие никеля увеличивает термическую и коррозионную стойкость, значительно улучшает внешний вид [3]. На основе испытаний твердости можно сделать вывод, что покрытия цинк-никель обладают твердостью выше, чем индивидуальное цинковое покрытие. Микротвердость Zn-Ni покрытия составляет примерно 350-450 кгс/мм2 , что значительно превышает микротвердость чистого цинкового покрытия - 40-110 кгс/мм2 . На основании всех этих качеств, цинк-никилиевое покрытие применяется как альтернатива покрытиям из кадмия. Катодный выход по тока составляет около 95% в кислом цинк-никелевом электролите (табл.1) при оптимальных плотностях осаждения. Соли никеля, входящие в состав электролита дешевы и широко доступны на отраслевом рынке. В процессе осаждения сплава цинк-никель возникает необходимость корректировки электролита путем добавления никелевых солей или использования никелевых анодов. Кислый электролит обеспечивает большую производительность благодаря более высокому выходу по току. Такие электролиты хорошо подходят для нанесения сплава цинкникель изделия из чугунного литья под действием постоянного тока. Однако процесс получения покрытия Zn-Ni из кислого электролита отличается определенными сложностями, что делает его менее удобным для применения в промышленных условиях. В первую очередь, растворяясь в кислой среде, цинковые аноды вызывают трудности с контролированием цинка в растворе электролита. При обеднении электролита цинком или никелем используются специальные соли. Распределение сплава при заданной плотности тока в кислом электролите зависит от типа проводящей соли и наличия в растворе комплексообразователя. Чтобы добиться состава сплава, обладающего высокой термической и коррозионной стойкостью, на обрабатываемые изделия необходимо нанести слой, на 10-15% состоящий из никеля, равномерно распределенного по поверхности детали. Сплав, в котором содержание никеля превышает 20%, не способен обеспечить катодную защиту стальной поверхности, за счет потери анодного по отношению к стали потенциала и трудности последующей пассивации [4]. Катодный выход по току щелочных процессов обычно составляет 40-60% . Но по мере эксплуатации электролита этот показатель снижается в силу скопления в ванне продуктов органического распада и карбонатов. Как правило, никель вводится в раствор посредством специальных добавок, что усложняет приготовление электролита и увеличивает их стоимость. Как уже было сказано выше, в зависимости от процентного содержания никеля в сплаве, меняется свойство покрытия. Но оптимальное содержание никеля в цинк-никелевом покрытии считается 10-15%. Предложен щелочной электролит (табл.2), как альтернатива кислому, предположительно позволяющий получать цинк-никелевое покрытие с оптимальным содержанием никеля в покрытии [5]. При этом не требующий постоянной тщательной корректировки, как существующие аналоги, более дешевый по себестоимости, по сравнению с ними же, и имеющий хорошие показатели стабильности во время работы. Предложенный электролит представлен в общем виде и имеет усредненные условия процесса для его сравнения с аналогами и получения общей картины. Требуются тщательные исследования для оптимизации всех стадий и доведения содержания Ni в составе осадка до требуемых 10-15%.
Номер журнала Вестник науки №6 (15) том 3
Ссылка для цитирования:
Кузнецова И.О., Савельев А.В., Нырков Н.П., Шувалов Д.А. ЩЕЛОЧНОЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ Zn-Ni НА ОСНОВЕ ФОСФОРСОДЕРЖАЩЕГО ЛИГАНДА // Вестник науки №6 (15) том 3. С. 382 - 388. 2019 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/1738 (дата обращения: 26.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2019. 16+