Коррозионная стойкость цинковых покрытий в присутствии наноалмазных добавок

Главная » Литература » Тезисы » Коррозионная стойкость цинковых покрытий в присутствии наноалмазных добавок
Автор: Буркат Г.К., Османова Э.Д.
Год издания: 2016

СПбГТИ(ТУ), Санкт-Петербург

Несмотря на широкое распространение покрытий в промышленности (до 40% всех гальванических покрытий приходится на процесс цинкования) исследования по применению наноуглеродных добавок в этом процессе не так много.

Применение цинка связано с сочетанием стойкости к окружающей среде ( его стандартный потенциал – 0,76 В значительно отрицательнее потенциала железа – 0,40 В и следовательно являясь по отношению к нему анодом, цинк осуществляет электрохимическую защиту) и дешевизны неорганических соединений цинка [1,2].

Повышающиеся требования к таким осадкам привели к созданию композиционных электрохимических покрытий.

Включение в покрытие наночастиц является барьерами на пути микротрещин, дефектов и дислокаций покрытий, что приводит к упрочнению материала и повышению корозионной стойкости. На практике цинковые покрытия получают из целого ряда электролитов, лучшими показателями коррозии обладает щелочной электролит цинкования. Если требуются высокие выхода по току, меньшие внутренние напряжения покрытия и более быстрое наращивание толщины покрытия простого изделия, то можно использовать хлоридный электролит в присутствии наноалмазных добавок, т.к. результаты экспериментов показали улучшения физико-химических свойств покрытия. Для осаждения качественных покрытий из слабокислых электролитов предложено множество добавок, которые нашли применение в промышленности. Блескообразующие добавки к слабокислым электролитам чаще всего представляют собой композицию, состоящую, как минимум, из двух веществ. В данной работе использовалась двухкомпонентная добавка из Нижегородской области, г. Дзержинск ООО «Химсинтез» - ЛГ-50. Здесь первый компонент – ЛГ-50А – это растворимое в электролите неионогенное ПАВ (эмульгатор), которое увеличивает катодную поляризацию и поляризуемость при разряде цинка. Второй компонент – ЛГ-50Б – это блескообразователь, который  стабилизируется первым компонентом.

Наноалмазы являются композиционными добавками нового поколения. Они лишены многих недостатков прежних добавок. Они легко регенерируются, анализируются и являются экологически безвредными [3,4].

Для исследования влияния наноалмазных добавок на процесс цинкования в слабокислом хлоридном электролите использовался электролит следующего состава:

KCl………………..150 г/л                ЛГ-50Б…………..0,5 мл/л 

ZnCl2……………….60 г/л                 t……………….20 – 25 0С

CH3COONa………..25 г/л                рН……………………5,45

ЛГ-50А…………..30 мл/л

В качестве наноалмазной добавки использовалась добавка ДНА-ТАН. В данной работе использовался новый электролит слабокислого цинкования, в который вводили в качестве буферной добавки ацетат натрия вместо токсичного вещества борной кислоты. Данный электролит обладает всеми достоинствами слабокислых электролитов, однако, более экологичен.

Данные, представленные в таблице 1 и на рисунке 1, показывают, что токи коррозии в 3% растворе NaCl снижаются практически в 1,5 раза на покрытиях, полученных при плотности тока 2 А/дм2 и почти в 3 раза при плотности тока 1 А/дм2 в присутствии 5 г/л наноалмазных добавок, в сравнении с покрытием совсем без добавок. Это говорит о положительном влиянии наноалмазных добавок.

 Коррозионная стойкость цинковых покрытий

При сравнении кривых зависимости плотности токов коррозии от плотности токов электролиза можно сделать вывод, что в присутствии блескообразующей добавки ЛГ-50 плотность тока коррозии резко возрастает, в сравнении с кривой без добавок, пик наблюдается при 1 А/дм2. Далее при добавлении наноалмазных добавок ДНА-ТАН пик значений токов коррозии несколько снижается, причем с увеличением концентрации ДНА-ТАН эти значения значительно снижаются. Это говорит о положительном влиянии наноалмазных добавок на цинковое покрытие, т.е. повышение коррозионной стойкости.

Испытания, проведенные в камере соляного тумана, подтвердили улучшение коррозионной стойкости образцов в присутствии наноалмазной добавки ДНА-ТАН, что согласуется с данными токов коррозии.

При исследовании других физических свойств цинка – микротвердости, также происходит повышение ее на 20 % в присутствии 0,5 г/л добавки ДНА-ТАН, что указывает на влияние этой добавки на структуру покрытий.

Литература:

  1. Грихлес, С.Я. Электролитические и химические покрытия. Теория и практика. / С.Я. Грихлес, К.И.Тихонов. – Л.: Химия, 1990. – 288 с.: ил.
  2. Дасоян, М.А. Технология электрохимических покрытий. / М.А. Дасоян, И.Я. Пальмская, Е.В.Сахарова. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. – 391 с.: ил.
  3. Долматов, В.Ю. Детонационные наноалмазы. Получение, свойства, применение. – СПб.: НПО «Профессионал», 2011. – 536 с.: ил., цв. вкл.
  4. Долматов, В.Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза как основа нового класса композиционных металл-алмазных гальванических покрытий // Сверхтвердые материалы. / В.Ю.Долматов, Г.К. Буркат. – 2000. - № 1.