ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролитическое цинкование и кадмирование из "Прикладная электрохимия Издание 3" Из металлов подгруппы цинка 2п, Сс1, Нд) наиболее широко в гальванотехнике используют цинк, в меньщей степени — кадмий. Область применения кадмиевых и цинковых покрытий в значительной степени определяется защитными и физико-механическими свойствами цинка и кадмия. Основной областью использования цинковых и кадмиевых покрытий является защита стальных деталей от коррозии. Несмотря на относительно высокий нормальный потенциал —0,76 В, металлический цинк является довольно коррозионностойким в атмосферных условиях. Так как потенциал цинка имеет более отрицательное значение, чем потенциал железа, то при контакте цинка с железом и наличии влаги образуется гальванический элемент, в котором железо служит катодом. Таким образом, покрытие цинком защищает сталь не только механически, но и электрохимически. В случае повреждения цинкового покрытия на небольшом участке железо корродировать не будет. [c.280] Ограничениями в использовании кадмия является его высокая стоимость и дефицитность. В последние годы на ряде производств ограничено применение кадмиевых покрытий (вплоть до полного их исключения) вследствие высокой токсичности соединений кадмия. Поскольку кадмиевые покрытия более стойки в среде, содержащей ионы хлора, кадмирование используют для защиты черных и цветных металлов, соприкасающихся с морской водой, растворами солей. Кадмий более пластичный металл, чем цинк, поэтому кадмирование используется для защиты наиболее ответственных резьбовых изделий. Однако в последнее время все шире используют и цинковые покрытия. Б промышленных условиях для создания электрохимической защиты предпочитают цинковые покрытия. Цинкованию подвергают не только готовые изделия, но и стальные листы, ленту. Цинковое покрытие часто применяют для защиты от коррозии водопроводных труб и запасных емкостей. В мягкой воде цинковое покрытие защищает сталь хуже, чем в жесткой. В горячей непроточной воде (свыше 70 °С) цинковое покрытие не обеспечивает надежной защиты стали от коррозии, так как в этих условиях цинк защищает сталь лишь механически. [c.281] Цинковое покрытие хорошо защищает стальные изделия от коррозионного воздействия бензина и серосодержащих жидкостей. При этом цинковое покрытие эффективнее, чем кадмиевое или свинцовое. [c.281] При действии газообразного аммиака, фенола, уксусной кислоты и формальдегида цинк менее устойчив, чем кадмий. [c.281] Цинк и кадмий относятся к металлам, которые выделяются из растворов простых солей с небольшим перенапряжением, образуя крупнокристаллические осадки. Применяемые в промышленности электролиты цинкования и кадмирования принято делить на простые кислые электролиты сернокислые, солянокислые и борфтористоводородные растворы, в которых цинк и кадмий находятся в виде гидратированных ионов, и сложные комплексные, в которых оба металла присутствуют в виде отрицательных (анионы) или положительных (катионы) ионов. К комплексным электролитам относятся щелочноцианидные, аммиакат-ные, пирофосфатные и другие. На рис. 3.17 и 3.18 приведены поляризационные кривые некоторых, используемых на практике электролитов цинкования и кадмирования. Из рисунка видно, что наибольщая поляризация характерна для цианидных электролитов, наименьшая — для сернокислых. [c.281] Борфтористоводородные электролиты могут работать при значительно больших плотностях тока, чем сернокислые электролиты. Их используют при непрерывном цинковании проволоки и ленты. Одной из причин высокой допустимой плотности тока является высокая буферная емкость борфтористоводородных электролитов. [c.282] Вследствие карбонизации цианидные электролиты менее устойчивы по составу, чем кислые, и требуют частой корректировки. [c.283] Серьезным недостатком цианидных электролитов цинкования (без специальных добавок) является значительное наводо-роживание стальных деталей, что приводит к резкому ухудшению механических свойств деталей после покрытия уменьшается пластичность, увеличивается хрупкость. [c.283] Большинство других комплексных электролитов цинкования рассматривается в основном с точки зрения возможности замены токсичных цианидных электролитов, а также возможности улучшения распределения металла на поверхности катода по сравнению с простыми кислыми электролитами. [c.283] В связи с этим в последние годы активно разрабатываются новые щелочные цинкатные электролиты. Аналогичных электролитов кадмирования не существует, так как кадмий практически не растворяется в щелочах и не образует подобно цинку соответствующих комплексных ионов в заметных количествах. [c.283] Катодная поляризация в цинкатных электролитах без специальных добавок ПАВ сравнительно невелика, поэтому хорошие компактные осадки можно получать лишь в присутствии небольшого количества других металлов (5п, РЬ, Н ). Однако допустимые катодные плотности тока тоже очень небольшие (100 А/и-), вследствие чего такие электролиты распространения не получили. [c.283] Достоинствами цинкатных электролитов является нетоксич-ность и отсутствие коррозионной активности, простота состава и приготовления электролита. [c.284] В пирофосфатных электролитах металл входит в состав комплексных анионов преимущественно типа М(Р207)2 . Катодная поляризация в пирофосфатных электролитах выражена резче (см. рис. 3.17 и 3.18), чем в кислых электролитах, особенно при кадмировании, благодаря чему осадки на катоде получаются из пирофосфатных электролитов более равномерными по толщине слоя. Этому способствует также снижение выхода металла по току при повышении плотности тока. [c.284] Характерной особенностью поведения анодов в пирофосфатных электролитах является склонность их к пассивированию, которая проявляется тем сильнее, чем ниже концентрация свободного пирофосфата калия или натрия и температура электролита. [c.284] В аммиакатных электролитах цинк и кадмий присутствуют в виде аммиачного комплексного катиона M(NHз) +. Восстановление этих ионов протекает при более отрицательном потенциале, чем восстановление простых гидратированных ионов, однако при повышении плотности тока катодный потенциал изменяется не так резко (см. рис. 3.17 и 3.18), как в цианидных и пирофосфатных электролитах. [c.284] В последние годы получили распространение алшонийхло-ридные электролиты, которые готовят из сульфата или оксида цинка и хлорида аммония. Эти электролиты в присутствии ПАВ могут успешно заменять сернокислые, а в некоторых случаях и цианидные электролиты. [c.284] Выход металла по току близок к теоретическому и мало изменяется при повышении плотности тока в допустимых пределах (150 А/м2). Осадки хорошего качества выделяются из этих электролитов в присутствии определенных органических добавок. По рассеивающей способности аммиакатные электролиты лучше кислых (без специальных добавок), но уступают цианид-ным. Аноды в аммиакатных электролитах растворяются в интервале рабочих плотностей тока (равных катодным) с высоким выходом по току. [c.284] Кислые электролиты. Из кислых электролитов наибольшее распространение получили сернокислые, так как в хлористых растворах цинковые аноды сильно разрушаются, а борфтористоводородные растворы сложны в приготовлении, более дороги и токсичны. [c.285] Для цинкования деталей на подвесках или в насыпном виде в колоколах и в барабанах обычно применяют растворы, содержащие 80—160 г/л ZnS04. Цинкование проволоки и ленты на конвейерной установке при высоких плотностях тока 5—30 кА/м ведут из раствора с более высокой концентрацией цинка (до 700 г/л). [c.285] Вернуться к основной статье