Электрогальванизация - Electrogalvanization

Электрогальванизация это процесс, в котором слой цинк связан с стали чтобы защитить от коррозия. Процесс включает гальваника, пропуская электрический ток через физиологический раствор / раствор цинка с цинк анод и стальной проводник.Цинк гальваника сохраняет доминирующее положение среди других вариантов процесса гальваники, исходя из годового объема гальваники. По данным Международной цинковой ассоциации, более 5 миллионов тонн ежегодно используются как для горячее цинкование и гальваника.^[1] В покрытие цинка был разработан в начале 20 века. В то время электролит был цианид основан. Значительное нововведение произошло в 1960-х годах, когда был введен первый электролит на основе хлорангидрида.^[2] В 1980-х годах произошло возвращение к щелочным электролитам, только на этот раз без использования цианида. Наиболее часто используемой электрооцинкованной холоднокатаной сталью является сталь SECC. По сравнению с горячим цинкованием цинкование с гальваническим покрытием обладает следующими значительными преимуществами:

Отложения меньшей толщины для достижения сопоставимых характеристик
Шире конверсионное покрытие доступность для повышения производительности и вариантов цвета
Ярче, эстетичнее, отложения

История

Цинкование была разработана и продолжает развиваться для удовлетворения самых сложных требований к защите от коррозии, температуре и износостойкости. Гальваника цинка была изобретена в 1800 году, но первые яркие осадки не были получены до начала 1930-х годов с щелочным цианидным электролитом. Намного позже, в 1966 году, использование ванн с хлорангидридом еще больше повысило яркость. Последняя современная разработка произошла в 1980-х годах, когда появилось новое поколение щелочного цинка, не содержащего цианидов. Последние директивы Европейского Союза (ELV /RoHS /WEEE )^[3] запретить производителям автомобильного, другого оригинального оборудования (OEM) и производителям электрического и электронного оборудования использовать шестивалентный хром (CrVI). Эти директивы в сочетании с повышенными требованиями производителей оборудования к рабочим характеристикам привели к увеличению использования щелочного цинка, цинковых сплавов и высокоэффективных трехвалентных продуктов. конверсионные покрытия.

Процессы

Защита от коррозии, обеспечиваемая электроосажденным цинковым слоем, в первую очередь обусловлена анодным потенциалом растворения цинка по сравнению с железом (в большинстве случаев - подложкой). Цинк действует как жертвенный анод для защиты железа (стали). Пока сталь близка к E_SCE= -400 мВ (потенциал относится к стандартному Насыщенный каломельный электрод (SCE), в зависимости от состава сплава, гальванический цинк намного более анодный с E_SCE= -980 мВ. Сталь защищена от коррозии катодной защитой. Конверсионные покрытия (шестивалентный хром (CrVI) или трехвалентный хром (CrIII) в зависимости от требований OEM) наносятся для значительного усиления защиты от коррозии путем создания дополнительного ингибирующего слоя из гидроксидов хрома и цинка. Эти оксидные пленки имеют толщину от 10 нм для самых тонких синих / прозрачных пассиватов до 4 мкм для самых толстых черных хроматов.

Кроме того, на изделия из цинка с гальваническим покрытием может быть нанесено верхнее покрытие для дальнейшего улучшения защиты от коррозии и трения.^[4]

Современные электролиты бывают как щелочными, так и кислотными:

Щелочные электролиты

Цианидные электролиты

Содержат сульфат натрия и гидроксид натрия (NaOH). Все они используют запатентованные осветлители. Цинк растворим в виде цианидного комплекса Na₂Zn (CN)₄ и как цинкат Na₂Zn (ОЙ )₄. Контроль качества таких электролитов требует регулярного анализа на Zn, NaOH и NaCN. Соотношение NaCN: Zn может варьироваться от 2 до 3 в зависимости от температуры ванны и желаемого уровня белизны осадка. В следующей таблице показаны типичные варианты цианидных электролитов, используемых для пластин при комнатной температуре:

Состав цианидной ванны
	Цинк	Едкий натр	Цианистый натрий
Низкий уровень цианида	6-10 г / л (0,8-1,3 унции / галлон)	75-90 г / л (10-12 унций / галлон)	10-20 г / л 1,3-2,7 унции / галлон)
Средний цианид	15-20 г / л (2,0-2,7 унции / галлон)	75-90 г / л (10-12 унций / галлон)	25-45 г / л (3,4-6,0 унций / галлон)
Высокий цианид	25-35 г / л (3,4-4,7 унции / галлон)	75-90 г / л (10-12 унций / галлон)	80-100 г / л (10,70-13,4 унции / галлон)

Щелочные нецианидные электролиты

Содержат цинк и гидроксид натрия. Большинство из них осветляется запатентованными добавками, аналогичными тем, которые используются в ваннах с цианидом. Добавление добавок четвертичного амина способствует улучшенному распределению металла между областями с высокой и низкой плотностью тока. В зависимости от желаемых характеристик гальваника может выбрать самое высокое содержание цинка для повышения производительности или более низкое содержание цинка для лучшей метательной способности (в областях с низкой плотностью тока) .Для идеального распределения металла металлический цинк выделяет 6-14 г / л ( 0,8-1,9 унций / галлон) и NaOH при концентрации 120 г / л (16 унций / галлон). Но для максимальной производительности содержание металлического цинка составляет 14-25 г / л (1,9-3,4 унции / галлон), а NaOH остается на уровне 120 г / л (16 унций / галлон). Щелочной бескианидный цинковый процесс содержит более низкую концентрацию металлического цинка. 6-14 г / л (0,8-1,9 унции / галлон) или более высокая концентрация металлического цинка 14-25 г / л (1,9-3,4 унции / гал) обеспечивает превосходное распределение пластин от высокой плотности тока до низкой плотности тока или метательной мощности по сравнению в любые кислотные ванны, такие как хлоридные (с низким содержанием хлорида аммония, хлорид калия / хлорид аммония) или (не содержащие хлорид аммония, хлорид калия / борная кислота) или сульфатные ванны.

Кислые электролиты

Электролиты с высокой скоростью

Предназначен для нанесения покрытия на высокой скорости на предприятиях, где кратчайшее время нанесения покрытия имеет решающее значение (например, стальной змеевик или труба со скоростью до 200 м / мин. Ванны содержат сульфат и хлорид цинка до максимального уровня растворимости. Борная кислота может использоваться в качестве pH-буфер и для уменьшения эффекта горения при высоких плотностях тока. Эти ванны содержат очень мало переработчики зерна. Если он используется, это может быть сахарин натрия.

Традиционные электролиты

Первоначально на основе хлорид аммония Сегодняшние варианты включают аммоний, калий или смешанные аммонийно-калиевые электролиты. Выбранное содержание цинка зависит от требуемой производительности и конфигурации детали. Высокое содержание цинка улучшает эффективность ванны (скорость нанесения покрытия), в то время как более низкие уровни улучшают способность ванны бросать ток при низкой плотности. Как правило, содержание металлического цинка колеблется от 20 до 50 г / л (2,7-6,7 унции / галлон). Уровень pH колеблется от 4,8 до 5,8 единиц. На следующей диаграмме показан типичный состав ванны с хлоридом калия:

Традиционный состав кислотной ванны
Параметры	Значение в г / л (унция / галлон)
Цинк	40 г / л (5,4 унции / галлон)
Общий хлорид	125 г / л (16,8 унций / галлон)
Безводный хлорид цинка	80 г / л (10,7 унций / галлон)
Хлорид калия	180 г / л (24,1 унции / галлон)
Борная кислота	25 г / л (3,4 унции / галлон)

Типичные рафинеры включают малорастворимые кетоны и альдегиды. Эти осветляющие вещества необходимо растворить в спирте или в гидротроп. Полученные молекулы осаждаются совместно с цинком, образуя слегка выровненный, очень яркий осадок. Однако было показано, что яркий осадок снижает восприимчивость к хроматам / пассивам. В результате снижается степень защиты от коррозии.

Электрогальванизация - Electrogalvanization

Содержание