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.
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: