Гальваника из цинкового сплава - Zinc alloy electroplating

Гальваника из цинкового сплава является гальванизация процесс для коррозия защита металлических поверхностей и повышение их износостойкости.

История

Современное развитие началось в 1980-х годах с первых месторождений щелочного Zn / Fe (99,5% / 0,5%) и месторождений Zn / Ni (94% / 6%). Недавно,[когда? ] усиление требований к коррозии основных европейских автопроизводителей и Директива по автомобилям с истекшим сроком эксплуатации (запрещая использование шестивалентного хрома (CrVI) конверсионное покрытие) требовало более широкого использования щелочного Zn / Ni, содержащего от 12 до 15% Ni (Zn / Ni 86/14).[1]Только Zn / Ni (86% / 14%) является сплавом, в то время как более низкое содержание железа, кобальта и никеля приводит к совместным осаждениям. Zn / Ni (12–15%) в кислотных и щелочных электролитах наносится на гальванический слой в виде гамма-кристаллической фазы бинарной системы Zn-Ni. фазовая диаграмма.

Процессы

Защита от коррозии обеспечивается прежде всего за счет анодного растворения цинка по сравнению с железом. Цинк действует как жертвенный анод для защиты железа (стали). В то время как сталь близка к -400 мВ, в зависимости от состава сплава, гальванический цинк намного более анодный - -980 мВ. Стали защищен от коррозии катодной защитой. Легирование цинка кобальтом или никелем на уровне менее 1% оказывает минимальное влияние на потенциал; но оба сплава улучшают способность цинкового слоя образовывать хроматную пленку за счет конверсионного покрытия. Это дополнительно усиливает защиту от коррозии.

С другой стороны, Zn / Ni между 12% и 15% Ni (Zn / Ni 86/14) имеет потенциал около -680 мВ, что ближе к кадмию -640 мВ. Во время коррозии предпочтительнее воздействие цинка, а децинкование приводит к постоянному увеличению потенциала по отношению к стали. Благодаря такому механизму коррозии этот сплав обеспечивает гораздо большую защиту, чем другие сплавы.

По соображениям стоимости существующий рынок делится на щелочной Zn / Fe (99,5% / 0,5%) и щелочной Zn / Ni (86% / 14%). Использование прежних щелочных и кислых Zn / Co (99,5% / 0,5%) исчезает из спецификаций, поскольку Fe дает аналогичные результаты с меньшими экологическими проблемами. Прежний Zn / Ni (94% / 6%), который представлял собой смесь чистого цинка и кристаллографической гамма-фазы Zn / Ni (86% / 14%), был исключен из европейских спецификаций. Особое преимущество щелочного Zn / Ni (86% / 14%) заключается в отсутствии хрупкость водорода по обшивке. Было доказано[кем? ] что первое зародышеобразование на стали начинается с чистого никеля, и что этот слой наносится на 2 нм раньше, чем Zn-Ni.[2] Этот начальный слой предотвращает водород от проникновения глубоко в стали подложки, что позволяет избежать серьезных проблем, связанных с водородной хрупкостью. Ценность этого процесса и механизма инициирования весьма полезна для высокопрочной стали, инструментальные стали и другие субстраты, чувствительные к водородной хрупкости.

Был разработан новый кислотный Zn / Ni (86% / 14%), который дает более яркий осадок, но предлагает меньшее распределение металла, чем щелочная система, и без вышеупомянутого никелевого подслоя не обеспечивает такие же характеристики с точки зрения водородной хрупкости. Кроме того, все цинковые сплавы получают новый CrVI пленки свободного конверсионного покрытия, за которыми часто следует верхнее покрытие для усиления защиты от коррозии, износостойкость и контролировать коэффициент трения.

Составы для ванн

  • Состав электролита для гальваники щелочного цинк-железа 0,5% в Fe:
Электролит
ПараметрыСостав в г / л
Цинк6–20
Утюг0.05–0.4
Каустическая сода120
  • Состав электролита для покрытия кислотным цинк-кобальтом 0,5% в Co:
Электролит
ПараметрыСостав в г / л
Цинк25–40
Кобальт2–5
Общий хлористый130–180
Хлорид калия200–250
Борная кислота25
  • Состав электролита для гальваники щелочного цинк-никелевого 4-8% в Ni:
Электролит
ПараметрыСостав в г / л
Цинк7.5–10
Никель1.8–2
Каустическая сода100–120
  • Состав электролита для нанесения щелочного цинк-никелевого покрытия на 12–15% в Ni:
Электролит
ПараметрыСостав в г / л
Цинк7–12
Никель1–2.5
Каустическая сода120
  • Состав электролита для нанесения кислотного цинк-никелевого покрытия на 12–15% в Ni:
Электролит
ПараметрыСостав в г / л
Цинк30–40
Никель25–35
Общий хлорид150–230
Борная кислота25

Рекомендации

  1. ^ Европейские Директивы (На французском)
  2. ^ Duprat, J.J .; Келли, Майк; (Ковентия) (август 2010 г.). «Специализированные процессы гальваники на крепежные детали». Fastener Technology International: 56–60.

внешняя ссылка

  • Эль-Хаджами, А; Gigandet, M.P .; De Petris-Wery, M .; Catonné, J.C .; Duprat, J.J .; Thiery, L .; Pommier, N .; Раулин, Ф .; Starck, B .; Реми, П. (2007). «Характеристика тонких покрытий из сплава Zn-Ni, электроосажденных на низкоуглеродистой стали». Прикладная наука о поверхности. 254 (2): 480–489. Bibcode:2007ApSS..254..480E. Дои:10.1016 / j.apsusc.2007.06.016.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  • Поммье, Н. (Ковентия); Тиери, Л. (Ковентия); Gigandet, M.P .; Тачез, М. (1998). «Электрохимическое исследование разрушения органоминерального покрытия: измерения поляризационного сопротивления и спектроскопии электрохимического импеданса». Анна. Чим. Sci. Матер. 23 (1–2): 397–400. Дои:10.1016 / S0151-9107 (98) 80101-3.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  • Гедулд, Х. (1998). Цинкование. Завершающие публикации. ISBN  978-0904477108.