Трехвалентная пассивация цинковых покрытий
Мир Гальваники 01.08.2019
Ответов 1
Просмотров 172

Каков наиболее оптимальный способ продлить срок службы ванны и повысить качество трехвалентной пассивации цинковых покрытий?

Мир Гальваники

Одним из наиболее значимых событий в металлообрабатывающей промышленности за последние 20 лет можно считать разработку и применение трехвалентной пассивации для цинковых покрытий. Эти разработки позволили покрытчикам прекратить использование токсичных конверсионных покрытий на основе шестивалентного хрома и, тем самым, защитить здоровье всех, кто занимается обработкой и транспортировкой оцинкованных деталей. Кроме того, применение трехвалентной пассивации оказало положительное влияние на окружающую среду. Следующая информация касается вопросов, связанных с процессом голубой тонкопленочной пассивации электроосажденных цинковых покрытий.

 

Пассивирующие растворы на основе трехвалентного хрома, как правило, кислотные и в большинстве рабочих ситуаций работают при значениях pH от 1,6 до 2,2. Поэтому в процессе пассивации и цинк, и железо будут растворяться в пассивирующем растворе и их концентрация в пассивирующем растворе будет повышаться. Цинк поступает с поверхности покрытых деталей, железо - с участков без покрытия (например, глухие отверстия, трубчатые детали или детали, упавшие с подвесок и выпавшие из барабанов). Цинковое покрытие на этих пропущенных деталях со временем растворяется в кислом пассивирующем растворе, после чего происходит растворение железа с самих деталей. Повышение концентрации, как железа, так и цинка может привести к пожелтению деталей. Однако механизм пожелтения для цинка и железа различен. Комплекс трехвалентного хрома и цинка образуется в качественной пассивирующей пленке. Это дает блестящее голубое покрытие. По мере увеличения концентрации железа в пассивирующем растворе образуется комплекс цинк-железо-хром III желто-коричневого цвета. Это конкурирующие реакции, и интенсивность желтого цвета будет зависеть от концентрации железа. Как правило, предельная концентрация железа составляет 300 - 1000 мг/л. Поскольку это конкурирующие реакции, концентрация железа может уменьшаться с повышением концентрации хрома в пассивирующем растворе, что предотвратит пожелтение конверсионного покрытия.

 

Также необходимо учитывать повышение содержания цинка. Высокий уровень цинка, может быть, допустим, до тех пор, пока это не приведет к пожелтению. Для трехвалентной пассивации допустима концентрация цинка выше 10 г/л. Как упоминалось выше, комплекс хром III-цинк обеспечивает хорошую пассивирующую пленку. Цинк служит катализатором в процессе осаждения. Поэтому, если концентрация хрома III в ванне высока, то возможно образование слишком толстого хромового покрытия, что приведет к окрашиванию в желтый цвет. Насущной проблемой для продления срока службы этих пассивирующих растворов является разработка рациональной стратегии, обеспечивающей контроль количества растворенных металлов в ванне.

 

Поскольку допускается более высокое содержание цинка, данная стратегия должна быть направлена на контроль количества растворенного железа в пассивирующем растворе. Один из простейших способов продлить срок службы ванны - это хранение пассивирующего раствора без деталей. Следует ежедневно выполнять периодическую очистку раствора (магнитную) для удаления деталей, упавших с подвесок или выпавших из барабанов. Кроме того, добавление ингибиторов железа в пассивирующий раствор эффективно предотвращает растворение железа с открытых стальных поверхностей, препятствуя воздействию кислоты на поверхность. Низкая равновесная концентрация железа может быть достигнута путем использования ингибиторов, благодаря которым растворенное железо будет удаляться за счет уноса раствора.

 

Для пассивирующих растворов, в которых концентрация железа уже повышена и детали приобрели желтизну, следует рассмотреть добавление органических кислот. Они действуют как слабые комплексообразующие агенты, тем самым препятствуя соосаждению железа в пассивирующем слое. Следует избегать добавления слишком большого количества кислоты, поскольку это может ускорить растворение железа. В зависимости от используемой кислоты можно рассчитать необходимое количественное соотношение между железом и кислотой, чтобы эффективно предотвратить пожелтение. При использовании ингибитора и органической кислоты покрытчику следует получить рекомендации у поставщика пассивирующего состава.

 

При надлежащей корректировке ванны и продуманной стратегии контроля содержания железа количество цинка в пассивирующем растворе не должно представлять серьезных проблем с изменением цвета. Замену пассивирующего раствора следует выполнять, руководствуясь здравым смыслом и приобретенным опытом.

 

Также не следует забывать об органических загрязнениях из органических включений, присутствующих в блескообразователях, которые используются как при кислотном, так и при щелочном цинковании. Поскольку в большинстве ванн цинкования используются органические блескообразователи, эти вещества будут соосаждаться в цинковом покрытии и растворяться в кислом пассивирующем растворе. Самое простое решение - применять предварительную кислотную обработку окунанием и промывку перед пассивацией. Неорганические кислоты (обычно азотная кислота низкой концентрации) следует использовать после нанесения покрытия и перед пассивирующим раствором. Кислые растворы предварительного окунания необходимо регулярно менять. Использование запатентованных органических составов для предварительного окунания также эффективно помогает продлить срок службы ванны и улучшить общее качество готовых деталей.

 

Роджер Совински - вице-президент по технологиям компании Asterion. www.asterionstc.com