Анодные и катодные защитные покрытия уберегают металлы от коррозии. В частности, за счёт электрохимических процессов на их поверхности. В статье мы хотим обсудить, чем они отличаются друг от друга. А также разобрать на примерах, где их стоит применять.
Анодные и катодные защитные покрытия. В чём их различия?
- анодное – это такое покрытие, у которого электродный потенциал меньше, чем у нижнего металла. Анод подвергается коррозии, а значит – спасает от неё базовый материал. Защиту он оказывает даже тогда, когда на нём есть поры;
- катодное – имеет более положительный потенциал, чем у основного металла. Катод спасает анод (базовый металл) от коррозии до тех пор, пока на нём не появятся щели. Влага, попадающая в них, приводит к ржавчине. Как следствие, подобные прослойки требуют цельности и большой толщины.
Примеры анодных покрытий для железа – цинк и марганец. А вот катодными для этого металла служат: медь, олово и никель.
Химическое никелирование. Как его использовать. Химическое обезжиривание.
Сферы применения анодных покрытий
Анодные защитные покрытия, как правило, подходит для титана, сталей, железа и алюминия. Например, у нас в компании есть продукция из анодированного алюминия. Мы предлагаем и её доставку, и установку. Сюда входят:
- павильоны для бассейнов. Анодные слои наносятся на их каркасы и рельсы;
- манежи, ангары и навесы (включая торговые);
- конструкции для спортивных нужд (к примеру, хоккейные стойки);
- рекламные профили;
- перила, поручни и ограды;
- элементы окон и дверей.
Назначение катодных защит
Катодные защитные покрытия актуальны для многих металлов. В частности, для цинка, олова, алюминия, титана, меди. А также для отдельных видов стали. Что же насчёт их сфер применения, то к ним относятся:
- крупные резервуары;
- свайные фундаменты (для постройки дорог и зданий);
- арматура в конструкциях из железа и бетона;
- причалы и опоры для мостов;
- некоторые детали судов (например, их днища);
- и, ко всему прочему, трубопроводы для нефти и газа.
Источник: andraus.ru
Никелирование металлических поверхностей
Что такое никелирование это нанесение слоя никеля металла с целью предотвратить коррозию железа, в этом случае он применяется как подслой при хромировании, в химической промышленности от действия щелочных растворов и т.д.
Коррозия металлов и способы защиты от нее
Процесс никелирования в зависимости от применения может происходить в несколько этапов: удаление посторонних материалов (ржавчина, масло и т.д.), электрохимическое осаждение никеля на катоде.
В лабораторных условиях процесс осаждения производят с помощью электролиза.
Никелирование широко применяется в гальванотехнике при защитно-декоративной отделке изделий машиностроения, приборостроения, а также предметов широкого потребления. Подобное распространение никеля объясняется тем, что хотя никель и относится к числу электроотрицательных металлов (φ°Ni/Ni 2+ = —0,23 в), однако в обычных атмосферных условиях, благодаря пассивированию, он длительное время сохраняет свой блеск. В гальванической паре никель—железо он является катодным покрытием и, следовательно, может защищать железо лишь при условии отсутствия оголенных участков и пор. Поэтому необходимо получать никелевые покрытия с минимальной пористостью. Это условие может быть соблюдено при правильном ведении процесса никелирования и определенной толщине слоя никеля.
Для никелевого покрытия без подслоя на стали она колеблется в пределах 12—36 мк в зависимости от условий эксплуатации. Для уменьшения пористости на стали осаждают сначала слой меди, а затем уже слой никеля. В некоторых случаях наносят трехслойное покрытие никель — медь — никель, не требующее применения медного цианистого электролита.
В этих условиях, а также при покрытии деталей из меди и сплавов меди никелевые покрытия наносят меньшей толщины. Суммарная толщина никеля и меди при этом не должна быть меньше положенной толщины никеля. Толщина же наружного слоя никеля должна составлять не менее 50% от суммарной толщины. Никелевое покрытие хорошо полируется и может быть легко доведено до зеркального блеска.
Никелирование применяют также для защиты химической аппаратуры от действия щелочных растворов, в полиграфическом производстве для повышения поверхностной твердости и сопротивления износу гартовых стереотипов и клише, в гальванопластике, а также в качестве подслоя при хромировании. Никелирование можно осуществить как электрохимическим, так и химическим методом.
По химическому методу восстановление сульфата никеля до металла происходит с помощью гипофосфита натрия:
В качестве электролитов для никелирования можно применять сернокислые, хлористые, борфтористоводородные, сульфаминовые и другие.
Хлористый электролит дает менее светлые осадки, чем сернокислый, поэтому последний более предпочтителен. Сульфамат никеля обладает высокой растворимостью, и следовательно позволяет работать с большей плотностью тока, но более дефицитен.
При электрохимическом осаждении никеля на катоде протекает два основных процесса:
Ni 2+ + 2е → Ni
В результате разряда ионов водорода концентрация их в прикатодном слое может снизиться до значений, отвечающих образованию гидратов. Основные соли никеля существенно влияют на процесс электроосаждения никеля, его структуру и свойства.
Никель осаждается с заметной химической поляризацией.
Сернокислые никелевые электролиты
Основным компонентом никелевых электролитов является NiSO4 • 7Н2O. Для повышения электропроводности вводят сульфаты натрия, магния и аммония.
Важным компонентом кислых электролитов является, как уже отмечалось, борная кислота, препятствующая выпадению основных соединений никеля на поверхности катода. По-видимому, влияние борной кислоты не исчерпывается только буферным действием. Борная кислота образует с Ni(ОН)2 сложные комплексы типа. Ni(OH )2 • 2Н3ВО3, которые снижают скорость образования гидроокиси никеля в прикатодной зоне. Области получения качественных осадков никеля при различных рН приведены на рис. 2.
Однако следует иметь в виду, что электролиты с малой величиной рН, допуская более высокие плотности тока и, следовательно, интенсификацию процесса, чаще вызывают точечную пористость (питтинг) на осадках никеля, чем электролиты с высоким значением рН. Кроме того, имеет место сильное растворение анодов, что приводит к необходимости более частой корректировки электролита из-за неравенства катодного и анодного выходов по току (катодный выход по току значительно ниже анодного). Наконец, при использовании электролитов с низким рН блестящие никелевые покрытия можно получать только при низких температурах.
Рис. 2. Рабочие интервалы никелевых электролитов при различной кислотности. (Области выделения доброкачественных покрытий лежат между линиями с одинаковыми значениями рН.)
Наиболее легко растворяются литые аноды, но дают много шлама; катаные растворяются хуже, но равномернее. Аноды из электролитического никеля также образуют значительные количества шлама. Для предотвращения попадания шлама в электролит никелевые аноды помещают в чехлы из ткани (льняное полотно, стеклянная ткань, найлон).
Рассеивающая способность никелевых электролитов значительно выше, чем рассеивающая способность медных и цинковых кислых электролитов, но уступает рассеивающей способности цианистых электролитов.
Плотность тока 0,5—1,0 а/дм 2 . Температура электролита 18— 25° С. Выход по току 95—97%. При подогревании до 40° С и пере мешивании плотность тока может быть повышена до 2 ,5 а/дм 2 ; рН = 5,5.
Для скорого наращивания никеля рекомендуется повышение концентрации соли никеля, уменьшение концентрации или даже полное изъятие проводящих солей и замена щелочных хлоридов хлоридом никеля. Помимо того, снижается величина рН и повышается температура. Катодная плотность тока при этом может быть поднята до 10 а /дм 2 .
В настоящее время разработаны составы электролитов, которые позволяют получать непосредственно блестящие никелевые покрытия. Это позволяет сократить затраты, связанные с механической полировкой.
Для блестящего никелирования в электролит вводят добавку натриевой соли 2,6 (2,7)-дисульфонафталиновой кислоты. Электролит с дисульфонафталиновой добавкой не исключает полностью полировки; от 30 до 50% деталей обычно требуют еще доглянцовки. Поэтому наряду с дисульфонафталиновокислым натрием вводят добавки формалина и сахарина. Еще больший эффект получается от добавки пропинола.
В последние годы получили применение электролиты с добавками паратолуолсульфамида и кумарина, а также сахарина и пропинола или бутиндиола; в этих электролитах осадки получаются с высоким зеркальным блеском и практически не требуют дополнительной глянцовки, при этом повышается чистота покрываемой поверхности, так как этот электролит обладает выравнивающими свойствами. Процесс ведут при непрерывной фильтрации и перемешивании.
Никелевый электролит очень чувствителен к примесям. Так, наличие железа в электролите приводит к отслаиванию и растрескиванию покрытия. Хрупкость никелевого покрытия может появиться также при наличии в растворе некоторых органических соединений. Примесь меди и цинка вызывает образование пятнистых, полосчатых темно-серых и черных осадков никеля. Допустимая концентрация металлов-примесей в электролите следующая: 0,1 г /л Fe, 0,02 г/л Сb, 0,01 г/л Zn и 0,007 г/л Рb.
Загрязнение электролита органическими соединениями, наличие в электролите взвешенных частиц, а также отклонения от режима электролиза (по температуре и рН) могут привести к образованию точечной пористости. Точечная пористость является следствием прилипания к покрываемой поверхности пузырьков водорода.
Которое экранируют поверхность основы и не дают осаждаться в этом месте никелю. При образовании «питтинга» следует произ вести очистку раствора от железа и органических примесей и отфильтровать электролит. Рекомендуется также добавлять перекись водорода в количестве 1 см 3 (10 %-ный раствор) на 1 л электролита. «Питтинг» может быть удален при перемешивании электролита, а также путем изменения ре-жима электролиза. В последнее время в электролиты стали вводить
С пециальные антипиттинговые добавки (например, моющее средство). На изделиях, покрытых никелем, иногда наблюдается расслоение по крытия (никель от никеля). Это может происходить, если процесс электролиза кратковременно прервался, и поверхность никеля успела запассивироваться.
Специфические трудности возникают также при осаждении никеля на алюминий и его сплавы (наличие окисной пленки, электроотрицательный потенциал). Для обеспечения прочного сцепления металлов используется цинкатная обработка с последующим меднением .
Другие электролиты для никелирования
В настоящее время промышленное применение получили сульфаминовые и некоторые другие электролиты. Сульфаминовый электролит применяют за рубежом. Он позволяет вести процесс на высокоинтенсивном режиме.
Для приготовления сульфамата никеля в сульфаминовую кислоту вводят карбонат никеля:
при содержании в электролизе до 600 г/л сульфамата никеля плотность тока может быть доведена до 40 а/дм 2 .
Некоторые детали приборов (оптических и других) требуют от покрытия значительной коррозионной устойчивости в сочетании с малой отражательной способностью. Этим условиям удовлетворяют покрытий черным никелем, которые могут быть получены из электролита с добавками сульфата цинка и роданида аммония. Анализ осадка черного никеля показывает, что он содержит никель, цинк, серу, водород и кислород. Предполагается, что осадок состоит из свободных металлов — никеля и цинка, их сульфидов и гидроокисей.
Структура и механические свойства электролитического никеля
Структура и механические свойства никелевых осадков в сильной степени зависят от условий электролиза.
Для никеля характерно игольчатое строение кристаллов, расположенных своими длинными осями перпендикулярно плоскости катода . После отжига осадки имеют равноосные зерна средних размеров.
Механические характеристики никелевого осадка сильно зависят от рН электролита.
По данным А. Л. Ротиняна и Ю. П. Юсовой, микротвердость, предел прочности, относительное удлинение и другие свойства резко меняются при значении рН >5. Это объясняется образованием в катодном слое гидроокиси никеля, которая в сильной степени влияет на процесс кристаллизации, а следовательно, и на механические свойства осадков. Твердость никеля, полученного из электролитов без органических добавок, обычно колеблется в пределах 300—400 кга/мм 2 . При введении добавок для повышения блеска микротвердость возрастает до 600-700 кгс/мм 2 . Прочность на разрыв соответственно изменяется 60 до 175 кгс/мм 2.
Для никеля характерны высокие внутренние напряжения растяжения, достигающие 25—30 кгс/мм 2 .
Как уже отмечалось, защитное действие никелевых покрытий на стали снижается при наличии оголенных участков и пор. Пористость никелевых покрытий зависит не только от толщины слоя, но и от условий электроосаждения. По данным А. Л. Ротиняна, минимальная пористость никелевых покрытий достигается в сернокислом электролите без добавок проводящих солей и при повышенной температуре (45—50°С).
Статья на тему Никелирование
Похожие страницы:
ЧТО ТАКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕ Это нанесение на поверхность металлических и неметаллических изделий слоя никеля. Никелевые покрытия (толщиной, как правило, от 1—2.
ЧТО ТАКОЕ ЖЕЛЕЗНЕНИЕ Железнение — это нанесение слоя железа на поверхность металлических изделий. Дает возможность повышать поверхностную твердость и износостойкость.
ЧТО ТАКОЕ МЕДНЕНИЕ Это нанесение слоя меди на поверхность металлических изделий. Меднение осуществляется электролитическим способом. В гальваностегии медное покрытие защищает.
Меднение Что такое меднение это процесс нанесения слоя меди на металлическую поверхность, для улучшения сопротивляемости к окружающей среде или предварительный.
Что такое платинирование Нанесение на поверхность металлических изделий слоя платины. Основной способ платинирование — электроосаждение платины из фосфатных и цис-диаминодинитритных электролитов.
Константа диссоциации Так как, по теории Аррениуса, электролитическая диссоциация является обратимой реакцией, приводящей к состоянию равновесия между недиссоциированными молекулами и.
Понравилась статья поделись ей
Leave a Comment
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Источник: znaesh-kak.com