Разработка процесса нанесения цинковых покрытий с повышенными коррозионными свойствами

• Автор: Серов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Коррозионная стойкость цинковых покрытий и пути ее увеличе

1.1.1. Электролиты и режимы осаждения цинковых покрытий

1.1.2. Хроматная обработка цинковых покрытий

1.1.3. Легирование цинка более электроположительными метал

1.1.4 Электроосаждение покрытий сплавом цинколово

1.1.5. Фазовое строение сплава цинколово

1.2 Особенности гальванотермического нанесения покрытий

1.2.1. Способы получения поверхностных сплавов

1.2.2. Основные закономерности диффузии в твердой фазе
1.2.3. Методы исследования диффузии в твердой фазе
1.3. Общие закономерности процессов нанесения иммерсионных покрытий
1.3.1. Практическое применение иммерсионного метода нанесения покрытий Глава 2. Методики экспериментов
2.1. Приготовление электролитов
2.2. Предварительная подготовка образцов
2.3. Анализ электролитов и сплавов
2.4. Поляризационные измерения
2.5. Проведение коррозионных испытаний
2.6. Электронномикроскопические исследования осадков сплавов
2.7. Исследование распределения компонентов сплава по толщине осадка
2.8. Расчет распределения олова по толщине покрытия
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение
3.1. Исследование процесса взаимной диффузии цинка и олова
ф 3.2. Исследование процесса иммерсионного восстановления на поверхности цинковых покрытий
3.3. Исследование коррозионных свойств гальванотермического сплава цинколово
3.4. Исследование влияния технологических параметров на процесс формирования поверхностных гальванотермических сплавов цинколово
Выводы
Список литературы


Наиболее распространенными в промышленности методами повышения коррозионной стойкости цинковых покрытий является нанесение на них конверсионных хроматных и фосфатных покрытий. Однако более длительную защиту стали от коррозии обеспечивают покрытия сплавами цинка с более электроположительными металлами. Выбор электролита цинкования для применения в условиях того или иного производства должен осуществляться с учетом требуемой производительности и конфигурации покрываемых деталей. Электролиты цинкования можно условно разделить на две основные группы: простые кислые, в которых цинк находится в виде гидратированных ионов, и сложные комплексные, содержащие цинк в виде отрицательно заряженных комплексных ионов. Из простых электролитов цинкования наибольшее распространение получили сернокислые электролиты. Допустимые катодные плотности тока и выход по току, а следовательно и скорость процесса осаждения, для сернокислых электролитов выше, чем для комплексных. Однако, для этих электролитов характерна низкая рассеивающая способность, поэтому они применяются главным образом для цинкования изделий простой формы. Для цинкования деталей на подвесках или во вращательных установках применяют слабокислые электролиты на основе хлорида аммония или хлорида калия. Составы и концентрации основных компонентов этих электролитов, используемых на различных предприятиях и в разных странах, мало отличаются друг от друга. N1^ - 0-0; Н3ВО3 - 0-, а в электролите на основе хлорида калия: ХпСг - -0; КС1 - 0-0; Н3ВО3 - -. Однако такая высокая концентрация ионов аммония в электролитах вызывает существенные трудности при очистке сточных вод реагентным методом. В связи с этим в большинстве западных стран аммонийно-хлоридные электролиты цинкования признаны экологически опасными и в настоящее время практически не применяются. С другой стороны, высокая концентрация ионов хлора в калий-хлоридных электролитах приводит к быстрому износу основного и вспомогательного оборудования вследствие высокой скорости коррозии в хлоридсодержащей среде. Сравнительно недавно в отечественной промышленности был внедрен слабокислый электролит цинкования. Из состава этого электролита полностью исключены ионы аммония, а концентрация хлоридов снижена до - г/л [2]. При этом улучшаются эксплуатационные характеристики этого электролита: температурный интервал расширяется до °С, а максимально допустимые катодные плотности тока могут достигать - А/дм2. Значения pH в слабокислых электролитах цинкования, как правило, поддерживают в интервале 4,5-5,5. С этой целыо в электролиты вводят различные буферирующие добавки, из которых в настоящее время наибольшее распространение получила борная кислота. В то же время, в литературе встречаются данные о том, что более эффективными буферами в слабокислых электролитах цинкования являются соли карбоновых кислот (например, ацетат натрия) [2]. В современные слабокислые электролиты вводятся различные блескообразующие добавки [3]. Такие добавки способствуют повышению допустимых катодных плотностей тока, увеличению рассеивающей способности электролитов, а также улучшают декоративные свойства покрытий. Из комплексных электролитов наиболее широкое распространение в настоящее время получили щелочные цинкатные электролиты. Цинкатные электролиты являются наиболее дешевыми и простыми по составу. Как правило, они состоят из окиси цинка (8- г/л) и едкого натра (-0 г/л), а для получения блестящих покрытий в состав электролитов вводят специальные органические добавки [4]. Рассеивающая способность по металлу щелочных электролитов в основном зависит от концентрации цинкат-ионов и свободной щелочи в электролите, но во всех случаях превосходит рассеивающую способность слабокислых электролитов. Одним из недостатков цинкатных электролитов является сравнительно невысокий (-%) выход по току, что приводит к интенсивному выделению водорода и, как следствие, к значительному наводорожи-ванию покрытий и металла основы [5]. Также к недостаткам этих электролитов следует отнести интенсивное растворение цинковых анодов в отсутствие тока.