Покрытие цинковое с хроматированием для чего

Покрытие цинковое с хроматированием для чего

При выборе крепёжных изделий нужно учитывать, что существует несколько видов покрытий. От того, какое используется, зависит устойчивость к коррозии и требования условиям эксплуатации крепёжного изделия. Крепёж без покрытия сейчас применяется сравнительно редко.

Кроме того, что покрытия продлевают срок эксплуатации изделий и предохраняют от коррозии, они ещё и выполняют декоративную функцию. Некоторые придают поверхности металла заданные свойства. Разновидности защитных покрытий:

• резиновые;
• порошковые;
• металлические;
• неорганические;
• пластмассовые;
• лакокрасочные;
• неметаллические.

От того, возможно ли взаимодействие между материалами самой детали и покрытия, зависят защитные свойства. По этому признаку защиту делят на электрохимическую и механическую. Если состав покрытия по отношению к материалу, из которого сделана деталь, является анодным, обеспечивается электрохимическая защита. Она не зависит от повреждений покрытия, пористости, появления задиров.

Механическая защита достигается за счёт того, что между материалом детали и окружающей средой создаётся защитный слой. Эффективность этого метода зависит от целостности покрытия.

При контакте двух металлов, обладающих неодинаковым электрическим потенциалом, возникают несколько типов коррозии. Электрохимическая — основная, и именно она причиняет наибольший ущерб. Если в месте контакта присутствует влага, образуется гальваническая пара. Металл с меньшим потенциалом постепенно, но стабильно растворяется.

Металлические антикоррозионные покрытия по отношению к защищаемому материалу могут иметь более положительный или более отрицательный потенциал. К первым относятся такие:

• золотое;
• серебряное;
• свинцовое;
• оловянное;
• никелевое;
• медное.

Эти виды покрытий называют катодными. Защита с более отрицательным потенциалом, чем у защищаемого материала, называется анодной. Разновидности таких покрытий:

• цинковое;
• хромовое;
• алюминиевое;
• магниевое.

Такие составы способны защитить от коррозии сталь, чугун и железо. Благодаря им достигается как механическая, так и электрохимическая защита. Анодное антикоррозионное покрытие защищает материал только механически, причём если есть задиры и пористость, защитный слой разрушается, а на основном материале это не отражается.

В качестве антикоррозионного покрытия чаще всего применяется цинк. Он обеспечивает анодную защиту в не агрессивных средах (атмосфера, вода), в условиях нормальной и низкой температуры. В агрессивной или имеющей высокую температуру среде потенциал увеличивается и может стать больше, чем у защищаемого материала.

Разновидности цинкового покрытия, обладающие пассивацией, — чёрный и жёлтый цинк. У второго коррозионная стойкость немного выше, но разница незначительна. Покупатели обычно делают выбор, ориентируясь на цвет крепежа, а не на антикоррозионные характеристики защитного слоя.

Цвет хроматирования цинкового покрытия

Обработка крепежа с цинковым покрытием в пассивирующем составе улучшает антикоррозионные свойства. Конверсионная плёнка приобретает различные цвета, и от этого зависят её защитные свойства. Варианты: жёлтое хроматирование (радужное), чёрное, оливковое, бесцветное.

Хроматной пассивацией, или жёлтым хроматированием называют процесс обработки в растворе, содержащем соединения хрома. В процессе образуются слои, в состав которых входят соли H2CrO4. Конверсионный слой имеет толщину около 0,5 мкм. Преимущества хроматной пассивации:

• способность восстанавливаться после незначительных механических повреждений;
• высокая коррозионная устойчивость.

Более стойкими являются цинковые покрытия с пассивацией. Испытания, проведённые по стандарту ISO 9227, показывают, что при нахождении в морском тумане покрытие выдерживает 120 часов, прежде чем наступает коррозия стали, и 72 часа до начала коррозии цинка.

Покрытия с бесцветным хроматированием или вообще без него выдерживают, соответственно, 72 и 24 часа. Таким образом, по долговечности и антикоррозионным свойствам гальванические покрытия с жёлтым хроматированием в 2,5-3 раза превосходят те, что не проходили процедуру пассивации, а также те, что подвергались бесцветному хроматированию.

Цинкование

Электрохимический процесс покрытия слоем цинка стальных и чугунных деталей и изделий для защиты от коррозии.

Цинкование – самый распространённый вид покрытия, решающий следующие задачи:
‍
— защита стальных изделий от коррозии. Толщина цинкового покрытия может составлять от 3 до 50 мкм;
— придание декоративного вида изделиям;
— увеличение срока службы металлических изделий.

Цинковое покрытие с радужным хроматированием

Обозначение: Ц.хр

Тип металла: углеродистая сталь, чугун, ЦАМ (цинк-алюминий-медь)

Общепринятые термины: цинкование с радужной пассивацией, радужное цинкование, жёлтый цинк.

Области применения: автомобилестроение, судостроительная промышленность, оборонная промышленность, железнодорожный транспорт, авиационная промышленность, машиностроение.

Цинковое покрытие с бесцветным хроматированием

Обозначение: Ц.хр.бцв, Цб, Ц.

Тип металла: углеродистая сталь, чугун, ЦАМ (цинк-алюминий-медь)

Общепринятые термины: цинкование с бесцветной пассивацией, белое цинкование, цинкование.

Области применения: автомобилестроение, судостроительная промышленность, оборонная промышленность, железнодорожный транспорт, авиационная промышленность, машиностроение.

Цинковое покрытие с фосфатированием

Обозначение:Цфос, Цфос.прм (с промасливанием)

Тип металла: углеродистая сталь, чугун, ЦАМ (цинк-алюминий-медь)

Общепринятые термины: цинкование с фосфатированием, фосфатное цинкование.

Области применения: железнодорожный транспорт, автомобилестроение, судостроительная промышленность, оборонная промышленность, авиационная промышленность, машиностроение.

Пассивация цинковых покрытий | Механизм и технология | Коррозия цинка

Цинк, по своей природе, является реакционноспособным металлом. В условиях повышенной влажности и в химически агрессивных средах цинковые покрытия довольно быстро корродируют. Это наглядно проиллюстрировано на графике ниже (рисунок 1). При коррозии неизбежно портится и внешний вид изделий.

Рисунок 1 — Зависимость скорости коррозии цинковых покрытий от рН среды.

В сухом воздухе цинковые покрытия корродируют с образованием очень тонкий пленки оксида цинка ZnO. В присутствии влаги оксид цинка превращается в гидроксид Zn(OH)2. Данные продукты рыхлые и проницаемые для окружающей среды, поэтому не препятствуют дальнейшему развитию коррозионного процесса, вплоть до коррозии основы (рисунок 2). Ситуация усугубится, если продукты будут выветриваться или смываться с поверхности цинка — тогда скорость коррозии еще больше возрастет.

Рисунок 2 — Белая и красная коррозия на оцинкованных стальных изделиях.

В дальнейшем гидроксид цинка будет реагировать с углекислым газом из воздуха, в результате чего изделия покроются неравномерно серым слоем карбоната цинка. Важным условием для протекания этой реакции является высыхание поверхности цинка. В отличие от своих прекурсоров, карбонат цинка компактен и инертен по отношению к воде, поэтому он способен приостановить коррозию. Но при этом внешний вид изделия, безусловно, испортится. Без карбоната цинка коррозия покрытия активно продолжится. Скорость коррозии цинка определяется временем воздействия коррозионной среды, температурой, наличием активаторов (хлориды и пр.).

Читайте также Цинкование и пассивация в домашних условиях.

Данный механизм коррозии цинка описывается следующими реакциями:

O2 + 2H2O + 4e = 4OH-

Zn — 2е = Zn2+ 2Zn + O2 = 2ZnO Zn + 2H2O = Zn(OH)2 + H2 ZnO + H2O = Zn(OH)2 Zn(OH)2 + CO2 = ZnCO3 + H2O 2ZnO + H2O + CO2 = 2ZnCO3•3Zn(OH)2

Таким образом, несмотря на высокую коррозионную активность металлического цинка, в средах, в которых на нем смогут образоваться инертные и компактные продукты коррозии, он будет устойчив длительное время. Как упоминалось выше, естественным путем на цинке может образовываться карбонат. Однако пассивные пленки можно создать искусственно, при этом управляя их свойствами и цветом. После операции пассивации на поверхности цинка образуется тонкая пленка продуктов, значительно тормозящих коррозионный процесс.

Нитрид титана – TiN.

Нитрид титана TiN – химическое соединение, которое получают при температуре 1200°С путем азотирования титана. Кубическая алмазоподобная структура покрытия обеспечивает ему высокую твердость, низкий коэффициент трения и оптимальную химическую стойкость. Благодаря таким качествам, TiN активно используется для упрочнения режущих инструментов, подшипников и штампов, предотвращает налипание обрабатываемого материала на инструмент.

Нержавеющая сталь после обработки нитридом титаном приобретает следующие свойства :

• устойчивость к негативным внешним влияниям;
• устойчивый к воздействию сильных кислот – серной и соляной;
• однородность цвета, долговечность;
• оптимальная отражающая способность;
• инертность к высоким температурам и агрессивным веществам;
• повышается твердость и тугоплавкость.

Кроме этого нитрид титана имеет золотой оттенок, что выгодно отличает покрытие от прочих. На сегодняшний день TiN – это самое похожее на золото соединение. Поэтому его часто используют в декоративных целях, когда необходимо добиться максимально натурального золотого цвета.

Если при напылении нитрида титана использовать большое содержания азота – получится медный цвет.

Пассивация цинковых покрытий.

Различают хроматирование, хромИтировнаие, фосфатирование и оксидирование цинка. Чаще всего применяют первые два способа. Фосфатирование имеет узкоспециализированную направленность — под окраску или под пропитку маслом. Оксидирование используют как один из вариантов декоративного чернения цинка. Все эти способы обработки создают на цинке так называемые конверсионные покрытия, которые содержат в себе не только компоненты раствора, но и ионы металла-основы.

Самыми тонкими являются хромитные пленки. Обычно они бесцетные или голубоватые, но могут демонстрировать интерференционные оттенки красного, фиолетового, синего, зеленого, слабо желтого цветов, особенно если смотреть на белом фоне. Далее, в порядке возрастания толщины, идут радужные желтые, коричневые, бронзовые, оливковые и черные тона. Физические изменения в металлической поверхности также влияют на видимый цвет покрытой поверхности.

2.1 Радужная пассивация цинка (хроматирование).

Радужная пассивная пленка является одной из наиболее часто применяемой на цинковых покрытиях (рисунок 3), наряду с бесцветной. Она имеет толщину 0,25-0,5 мкм. Радужная пассивация лучше защищает цинк от коррозии, чем бесцветная. Ее стойкость в камере солевого тумана составляет 200-300 часов. За счет наличия в радужной хроматной пленке водорастворимых соединений шестивалентного хрома она обладает важным свойством «самозалечивания» — при повреждении она способна восстанавливаться.

Рисунок 3 — Пример оцинкованной детали с радужным хроматированием.

Хроматная пленка плотная и защищает цинк от коррозии лучше, чем пленка естественных карбонатов. Соответственно, время до появления первых очагов коррозии увеличивается, потускнение покрытия идет очень медленно и равномерно, без пятен. Также на хроматированной поверхности не остается «пальцев».

Кроме этого, хроматы являются как хорошей основой под окраску, так и обладают самостоятельными декоративными свойствами.

2.1.1 Механизм хроматирования цинка.

Пассивацию цинковых покрытий, нанесенных гальваническим путем, чаще всего ведут в растворах на основе хромовой кислоты или ее солей. Поэтому такую операцию и называют хроматированием. Хроматы могут принимать участие в ряде сложных реакций, в частности в присутствии определенных добавок, давая смешанные соединения.

В растворе хромовой кислоты без посторонних анионов цинк растворяется медленно и конверсионные слои не образуются. Однако, присутствующие в растворе анионы, например сульфаты, каталитически ускоряют коррозию цинка в подкисленном хроматном растворе с образованием конверсионных пленок.

Упрощенно процесс хроматирования можно описать по стадиям:

1. Цинк растворяется (ионизируется) кислотой, выделяющийся водород реагирует с шестивалентным хромом с получением трехвалентного.

2. В слое раствора, прилегающем к покрытию, наблюдается локальное повышение рН и возрастание концентрации инов цинка.

3. Цинк и хром образуют нерастворимые и слаборастворимые соединения, т.е. конверсионную пленку. Побочные продукты реакции поступают в раствор.

Для успешного протекания реакции необходимо, чтобы первично полученный конверсионный слой был проницаем для раствора хроматирования.

Рассмотрим механизм хроматирования подробнее (рисунок 4).

Рисунок 4 — Схематичное изображение механизма хроматирования цинковых покрытий.

• Первые реакции при хроматировании имеют следующий характер:

Zn + 2H+ = Zn2+ + 2H

Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O

• Эти реакции способствую повышению рН, в результате чего становятся возможными следующие реакции:

Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3

(в дальнейшем возможна реакция 2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6H2O, которой объясняется присутствие в покрытии трехвалентного хрома)

Cr2O72- + H2O = 2CrO42- + 2H+

Zn2+ + CrO42- = ZnCrO4 (этим объясняется присутствие цинка в хроматных пленках)

Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

2Cr(OH)3 + H2CrO4 = Cr(OH)3•Cr(OH)CrO4 + H2O (хромат хрома является основой хроматной пленки)

• Считается также, что конечным продуктом реакции может быть оксид хрома:

Cr2O72- + 8H+ + 6e = Cr2O3 + 4H2O 2Zn + 6H+ + 2Cr2O72- + 2e = 2ZnCrO4 + Cr2O3 + 3H2O

В описанном механизме возможны отклонения, зависящие от состава раствора и кислотности, практически не влияющие на конечные продукты.

Радужная конверсионная пленка обладает выраженными адсорбционными свойствами, поэтому в нее может входить некоторое количество компонентов раствора.

Диапазон рН, наиболее подходящий для ионизации цинка, можно увидеть на рисунке 1. Исходя из графика оптимальным можно считать диапазон 1-4. Чем ниже рН, тем сильнее растворяется цинк и тем выше вероятность того, что раствор также окажет осветляющее действие. Скорость образования конверсионного покрытия также наиболее высока при более низких значениях рН и постепенно уменьшается с увеличением рН.

Читайте также Оцинкованные стальные трубы: виды, размеры и вес по ГОСТам, характеристики и цены, самостоятельный монтаж

2.1.2 Структура и состав радужной хроматной пленки на цинке.

Хроматная пленка имеет слоистую структуру. Нижний слой — гидроксид цинка. Выше располагается смесь гидроксидов хрома (III), цинка и их гидроксохроматов. Внешний слой сформирован соединениями шестивалентного хрома.

Свежеосажденные хроматные пленки аморфные, гелеобразные и мягкие, имеют низкую механическую прочность, нуждаются в бережном обращении. При высыхании они сжимаются и затвердевают, становятся трудно смачиваемыми и устойчивыми к воздействию водных растворов. Отверждение покрытия продолжается в течение 24 часов после высыхания.

Точный состав и структуру хроматных пленок установить довольно сложно. В дополнение к этому состав пленки варьируется в зависимости от параметров ванны и самого процесса.

Так, свойства хроматных пленок зависят от:

• Состав, концентрация и кислотность раствора хроматирования;

• Качество самого цинкового покрытия: наличие примесей, структура, степень блеска, шероховатость.

• Время закрепления на воздухе. • Длительность обработки и промывки; • Температура ванны хроматирования и промывки после нее.

Усредненый состав радужных хроматных пленок приведен в таблице ниже:

Компонент	%масс.
Хром(VI)	7-12
Хром (III)	25-30
Сера в виде сульфатов	2,0-3,5
Цинк	2,0-2,5
Натрий	0,2-0,5
Вода	15-20
Кислород	Остальное

Наиболее часто встречающееся отношение трехвалентного хрома в покрытии к шестивалентному равно 28:8.

Соединения трехвалентного хрома в пленке нерастворимы, придают ему твердость, влияют на коррозионную стойкость.

Соединения шестивалентного хрома более растворимы, оказывают определяющее влияние на коррозионную стойкость и эффект самозалечивания. Растворимость хроматов возрастает с повышением температуры внешней жидкой среды. Сухие хроматные пленки растворяются хуже, чем свежеосажденные влажные. Минимальная растворимость пленки наблюдается после хранения изделий в течение 48 часов в теплых сухих помещениях.

При пересушивании или термическом ударе хроматная пленка трескается (в отличие от пленок на основе трехвалентного хрома). Эффект растрескивания проиллюстрирован на рисунке 5. Пересушенная хроматная пленка становится полностью нерастворимой в воде.

Рисунок 5 — Микроизображения хроматной и хромитной пленки на цинке (слева) до и после термическго удара в 200о С. Справа трехмерное микроизображение трещин на хроматной пленке после термоудара.

Растрескиванием, обезвоживанием и уменьшением растворимости хроматов объясняется снижение защитной способности хроматной пассивации при нагреве выше 60о С.

2.1.3 Влияние условий осаждения хроматных пленок на их свойства.

• Пористость.

До сушки хроматные пленки пористы. Чем толще пленка, тем меньше в ней пор. Аналогично, чем выше класс чистоты обрабатываемой поверхности и чем больше блеск цинкового покрытия, тем менее пористы хроматные пленки.

Чем больше температура раствора хроматирования, тем более твердые пленки из него образуются.

• Толщина (масса).

Толщина хроматных пленок зависит от состава раствора, особенно от рН при постоянном содержании сульфатов. Чем ниже рН, тем толще пленки. Интересен эффект одновременного повышения рН и содержания сульфатов. Масса покрытия при том проходит через максимум. Толстые хроматные пленки менее износостойки, при высыхании пленок износостойкость возрастает.

Масса полученного хроматного покрытия и количество растворяющегося цинка в растворе бихромата натрия в зависимости от концентрации серной кислоты (200 г/л) приведены на рисунке 6.

Рисунок 6 — Зависимость массы хроматной пленки (1) и количества растворяющегося цинка (2) в растворе бихромата натрия (200 г/л) в зависимости от концентрации серной кислоты. Время обработки 30 секунд.

На рисунке 7 показано количество растворенного цинка и масса хроматной пленки, в зависимости от рН раствора хроматирования.

Рисунок 7 — Зависимость толщины съема цинка (1) при хроматировании и массы хроматной пленки (2) на цинке в зависимости от рН хроматирующего раствора.

На рисунке 8 показано влияние времени погружения деталей на массу хроматной пленки при различных концентрациях серной кислоты в растворе хроматирования.

Рисунок 8 — Влияние времени выдержки деталей в хроматирующем растворе на массу хроматной пленки в зависимости от количества серной кислоты.

При постоянной кислотности раствора и одинаковой концентрации сульфат-ионов толщина хроматных пленок выше, когда раствор содержит в качестве добавки трехвалентный хром. Чем выше содержание трехвалентного хрома (при постоянной концентрации сульфата), тем выше масса получаемого покрытия и тем выше скорость растворения цинка. Это связано с возможным снижением рН раствора в результате образования хромата хрома и выделения серной кислоты по реакции:

Na2Cr2O7 + Cr2(SO4)3 + 3H2O = Na2Cr2O4 + Cr2O3•CrO3 + 3H2SO4

Как уже упоминалось ранее, кислотность раствора вблизи поверхности цинка заметно снижается в процессе образования хроматного покрытия. Хотя это повышение рН является условием для образования защитного покрытия, но это же повышение рН также ингибирует дальнейшее растворение цинка и, следовательно, образование хроматного покрытия. Таким образом, более высокая буферная емкость растворов, содержащих трехвалентный хром, способствует образованию более толстых покрытий.

Правильно составленный раствор хроматирования должен поддерживать содержание трехвалентного и шестивалентного хрома в определенных пределах. Однако изменение рН может нарушить это соотношение и, таким образом привести, к плохому качеству покрытия.

С ростом температуры раствора хроматирования толщина пленок возрастает, как показано на рисунке 9. Сильное же повышение температуры, особенно выше 50о С, значительно снижает их толщину. Считается, что это связано с повышенным образованием в хроматных пленках негидратированных продуктов реакций.

Рисунок 9 — Зависимость массы хроматной пленки от времени выдержки оцинкованных деталей в растворе хроматирования при различных температурах (0-30о С).

Важнейшим фактором цвета при хроматировании является отношение шестивалентного хрома к сульфатам в растворе. Прозрачные и золотисто-желтые покрытия могут быть получены из растворов с низкими суммарными концентрациями.

• Адгезия и пластичность.

Адгезия хроматного покрытия к цинку (если соблюдены параметры техпроцесса) очень высокая, т.к. реакция его образования гетерогенная и оно включает в себя как компоненты раствора, так и компоненты основы. Хроматные пленки в достаточной степени пластичны, а трещины, полученные при их деформации восстанавливаются за счет эффекта самозалечивания.

2.1.4 Окрашивание хроматированных оцинкованных поверхностей.

Хроматные пленки обладают важными свойствами, делающими их пригодными для использования в качестве подложек под окрашивание: • Повышают адгезию красок (уступают в этом отношении фосфатным основам). • Уменьшают расход. Низкая толщина и пористость хроматных пленок приводит к чрезвычайно малому поглощению лаков или других органических материалов. Это дает определенные экономические преимущества перед фосфатными основами. • Хроматные покрытия ингибируют коррозию основного металла и тем самым продлевают долговечность органического покрытия. Хроматное покрытие защищает основной металл от агрессивных веществ, которые могут проникать через поры в органическое покрытие. • Хроматные покрытия предотвращают нежелательные реакции между компонентами лакокрасочного покрытия и металлом подложки.

Читайте также Рулонная оцинкованная сталь с полимерным покрытием

Из-за своего студенистого и аморфного характера хроматные покрытия не влияют ни на внешний вид, ни на текстуру, а также не вызывают механического загрязнения или меления нанесенного лакокрасочного покрытия. Перед покраской оцинкованные хроматированные изделия можно хранить в течение длительного времени без какой-либо опасности поглощения водяного пара (они гидрофобны), что может привести к растрескиванию или отслаиванию нанесенных лакокрасочных покрытий.

Особенности процесса хроматирования и свойства покрытий

Общей проблемой хроматирования, за исключением использования растворов не содержащих хроматов (вариант С) является проблема очистки сточных вод и экологической безопасности. Кроме того, использование концентрированных растворов может привести к растворению тонких пленок цинкового или кадмиевого покрытия в углубленных местах изделий. Следует также учитывать, что при нагреве свыше 600С защитные свойства хроматных пленок снижается. Общим свойством хроматных пленок является также их низкая стойкость к истиранию и средняя или низкая пластичность.

Преимущества хроматных пленок кроме очевидного увеличения защитных свойств покрытий является способность восстановления небольших повреждений покрытия со временем («самозалечивание» хроматной пленки). Для резьбовых деталей, подвергнутых хроматированию преимуществом является их легкая «свинчиваемость».

Гальванические производства предлагают услуги хроматирования с использованием специальных добавок и составов, позволяющих получить, например, пленки цвета хаки. Детали с такими покрытиями используются в военной технике. Или пленки глубокого черного цвета, которые обладают повышенной коррозионной защитой и позволяют заменять химическое оксидирование металлических поверхностей.

Другие виды хромсодержащей пассивации цинка.

Кроме радужных (желтых), существуют также бесцветные, оливковые и черные хроматные пленки (рисунок 10).

Рисунок 10 — Внешний вид хроматной пленки: бесцветная, черная, радужная, оливковая.

Они отличаются не только внешним видом, но и коррозионной стойкостью.

• Бесцветное хромитирование цинковых покрытий применяется для эксплуатации в мягких условиях, например, в сухих отапливаемых помещениях. Бесцветные пленки обладают наименьшей толщиной и наименьшей коррозионной устойчивостью. Такие пленки хорошо сочетаются с блестящими цинковыми покрытиями.

Оливковое хроматирование используют в случае, когда необходимо обеспечить наибольшую коррозионную устойчивость изделий. Оливковые пленки обладают наибольшей толщиной и наилучшими защитными характеристиками.

Черные хроматные пленки используют в качестве защитно-декоративного покрытия.

Сравнение внешнего вида различных хроматных пленок после коррозии дано на рисунке 11.

Рисунок 11 — Внешний вид оцинкованных пластин с различными видами пассивации после 7 суток в 3% растворе хлорида натрия.

Область выше красной линии — солевая атмосфера, ниже линии — область солевого раствора 3% хлорида натрия. Время воздействия — 7 суток. Видно, что наименьшее коррозионное воздействие было произведено на радужную и оливковую хроматную пленку пленку. При этом бесцветное хромитирование показало наихудший результат. Черная хроматная пленка показала достойный результат благодаря промасливанию.

В таблице ниже приведена сравнительная характеристика цинковых покрытий с различными видами хроматирования:

Тип хроматирования	Толщина пленки, мкм	Содержание Cr(VI), мг/м2	Стойкость в 5% солевом тумане, часов
Бесцветное	0.025-0.08	10-30	20-80
Желтое (радужное)	0.25-0.5	80-220	200-300
Оливковое	1.0-1.5	300-360	400-450
Черное без промасливания	0.25-1.0	80-400	20-60

Следует также отметить, что соединения шестивалентного хрома, которые присутствуют в хроматных пленках, весьма токсичны. Поэтому в качестве альтернатив хроматированию цинковых покрытий предлагаются защитные хромИтные пленки на основе относительно безвредного трехвалентного хрома, а также фосфаты. В настоящее время, несмотря на все успехи в развитии хромИтных конверсионных покрытий на цинке, они еще не стали полноценной заменой хроматных. Это связано в первую очередь с отсутствием эффекта «самозалечивания». Из-за этого наиболее уязвимыми частями хромИтированных изделий являются острые кромки, резьбы, щелевые зазоры и т.п.

ХромИтные растворы содержать соль трехвалентного хрома кобальта, никеля, а также фториды и нитраты. В основном хромИтировнаие бесцветно, но сегодня существуют и радужные композиции.

Пассивация фосфатированием.

4.1 Общие сведения и механизм фосфатирования цинка.

Фосфатирование цинковых покрытий заключается в том, что оцинкованная поверхность покрывается кристаллическим или аморфным слоем фосфатов после погружения в фосфорсодержащий раствор. Суть процесса схожа с фосфатированием стали.

Основным компонентом такого раствора обычно являются первичные фосфаты железа, цинка или марганца (далее обозначаются как Me).

Фосфатное покрытие в основном состоит из третичных фосфатов. Его образование обусловлено повышением концентрации катионов Me в прикатодном слое вследствие реакции растворения основы. Результатом этого является повышение рН на катодных участках и превышение предела растворимости фосфатов. На границе металл/раствор химическое равновесие растворенной соли смещается в сторону образования вторичных и третичных солей, нерастворимых в этой среде, которые в конечном счете и формируют осадок.

Т.е. фосфатирование — это топохимическая реакция электрохимической природы, при которой коррозийное растворение металла-основы происходит на микроанодах, тогда как разряд ионов водорода с последующим осаждением нерастворимых фосфатов происходят на микрокатодах. При этом состояние равновесия в объеме раствора не нарушается, так как реакционные участки ограничены поверхностью металла, а образующаяся в ходе реакций фосфорная кислота практически компенсирует потери израсходованной кислоты. Следовательно, концентрация ионов водорода в основной массе раствора изменяется незначительно.

Осаждение вторичных или третичных фосфатов происходит в определенных пределах рН, которые специфичны для основного катиона в растворе и зависят от концентрации этого катиона и Н2PО4- — иона. По мере роста рН фосфаты будут выпадать в осадок в следующем порядке: Fe3+, Zn2+, Mn2+ и Fe2+.

При рабочей температуре происходит образование нерастворимых фосфатов. Ионы водорода нейтрализуются при растворении цинка в фосфорной кислоте:

Zn + 2H+ = Zn2+ + H2

Одновременно может происходить прямая реакция между основным металлом и первичными фосфатами:

Zn + Me(H2PO4)2 = MeHPO4 + ZnHPO4 + H2

Zn + Me(H2PO4)2 = MeZn(HPO4)2 + H2

Первичные фосфаты железа, цинка и марганца легко растворимы, в отличие от вторичных и третичных, за исключением цинка.

Радужное хроматирование цинковых покрытий Unichrome YL 22

Концентрация Unichrome YL 22 (BG) в рабочем растворе может быть в диапазоне от 5 до 10 мл/л в зависимости от характеристики установки. При пониженной концентрации потребуется более продолжительное погружение, а при повышенной – более короткое, в то время как другие параметры остаются без изменений.

При работе с Unichrome YL 22, тщательно соблюдайте правила безопасности работы с хромовой кислотой !

Paбочие параметры

Teмпература	22 °C (18 — 25 °C)
pH	1,4 (1,3 – 1,5) Измерение — рН-метром или лакмусовой бумагой. Корректировка с HNO3.
Плотность	Не используется для контроля раствора.
Продолжительность погружения	30 с (15 — 60 с), в зависимости от концентрации раствора

Эксплуатация процесса

Контроль содержания Cr(VI)

Содержание шестивалентного хрома в свежеприготовленном растворе с 7,5 мл/л Unichrome YL 22 (BG) состоит из:

1,4 г/л в пересчете на ионы Cr6+2,7 г/л в пересчете на CrO3.
7,5 мл/л в пересчете на Unichrome YL 22 (BG).

Содержание ионов Cr6+ в растворе надо периодически анализировать. Подходящие методы анализа – в конце настоящей ТИ.
Содержание ионов Cr6+ корректируют добавлением Unichrome YL 22 (BG). Добавление 1 мл/л Unichrome YL 22 (BG) повышает содержание ионов Cr6+ на примерно 0,19 г/л.

Контроль значения pH

После добавлений Unichrome YL 22 (BG) необходимо проверить значение pH и откорректировать его, если нужно. Это делают, применяя HNO3 и доводя значение рН до 1,4.

Указания по применению

После осаждения покрытия цинка, перед хроматированием, необходимо провести активирование цинкового покрытия 0,5 %-ным (по объёму) раствором азотной кислоты.

• При повышенной концентрации, более высокой температуре и пониженном значении pH продолжительность погружения укорачивается.
• При более низкой концентрации, более низкой рабочей температуре и повышенном значении pH продолжительность погружения удлиняется.

Обработка сточных вод

Обработку промывочных вод и концентратов надо проводить соблюдая правила и методы обработки, применяемые для стоков, содержащих Cr(VI).

Значение рН доводят до 2,0 – 2,5 и восстановливают Cr (VI) до (III) добавлением гидросульфита натрия. Затем раствор подщелачивают добавлением извести до значения pH 8,5 – 9,5, при этом тяжелые металлы выпадают в форме гидроксидов.

Для улучшения хлопьеобразования рекомендуют добавлять подходящий флокулянт (мы рекомендуем полиакриламид анионный с молярной массой 4 – 6 млн.).

При работе необходимо соблюдать установленные местные нормы выбросов опасных загрязнителей, а также общие правила безопасности работы с опасными веществами!

Aналитические инструкции

Определение концентрации ионов Cr6+ в Unichrome YL 22

Док.-№: 01-4040-20

Нужны реагенты*

• Калий иодистый (ч.д.а.)
• Серная кислота, 2,5 M (5 N) (140 мл/л H2SO4, плотность -1,84 г/cм3)
• Крахмальный раствор, 1%
• Титровальный раствор тиосульфата натрия, 0,1 M (0,1 N) (24,818 г/л Na2S2O3 ´ 5 H2O)

Процедура

• 10,0 мл** пробы при помощи мерной пипетки помещают в стакан Эрленмейера емкостью 250 мл, доводят до примерно 100 мл объема деионизированной водой.
  Добавляют
• 1 г калия иодистого (порошок) и
• 20 мл 2.5 M серной кислоты. Закрывают крышкой
• стакан и оставляют на отстаивание в темноте на прим. 5 мин. Tитруют с
• 0.1 M титровальным раствором тиосульфата натрия, пока цвет раствора станет светло коричневым.
• Добавляют несколько капель крахмального раствора и продолжают титрование, пока цвет раствора из темно синего станет зеленым.
• Количество (мл) израсходованного на титрование раствора тиосульфата натрия множат на 0,173*** , а полученный результат — концентрация ионов Cr6+ (г/л) в растворе.

ВАЖНО: При работе необходимо соблюдать установленные местные предельные нормы выбросов опасных загрязнителей, а также общие правила работы с опасными веществами!

*	Если не оговорено по другому, все реагенты класса ч.д.а.
**	Объемы, данные с точностью до одной десятой доли, всегда измеряют при помощи мерной пипетки.
***	Для удобства при расчетах, коэффициент титровального раствора допускается равным 1,000, поэтому в расчетах примеров он не учитывается.

Определение концентрации ионов Cr3+ в растворе Unichrome YL 22

Версия: 3
Док.-№: 01-4040-18

Необходимые реагенты:*

• Калий иодистый (ч.д.а.)
• Серная кислота, 2,5 M (5 N) (140 мл/л H2SO4, плотность — 1,84 г/cм3)
• Крахмальный раствор, 1%
• Титровальный раствор тиосульфата натрия, 0,1 M (0.1 N) (24,818 г/л Na2S2O3 ´ 5 H2O)
• Раствор гидроксида натрия, 5 M (5 N) (200 г/л NaOH)
• Перекись водорода, 30 %

Процедура

• 10,0 мл** пробы при помощи пипетки помещают в стакан Эрленмейера емкостью 250 мл и перемешивают с
• 10 мл раствора гидроксида натрия, 5 M и с
• 10 мл перекиси водорода,30 %. Добавляют примерно
• 100 мл деионизированной воды, добавляют несколько крошек пемзы,
• закрывают стакан воронкой.
• Раствор кипятят примерно 20 минут (перекись водорода должен вывариться полностью).
• Раствор оставляют на охлаждение до комнатной температуры, добавляют
• 1 г калия иодистого (порошок) и
• 20 мл 2.5 M серной кислоты. Тогда оставляют
• закрытый стакан Эрленмейера на отстаивание в темноте на примерно 5 минут. Tитруют с
• 0.1 M титровальным раствором тиосульфата натрия, пока цвет раствора станет светло коричневым.
• Добавляют несколько капель крахмального раствора и продолжают титрование, пока цвет раствора из темно синего станет зеленым.

ВАЖНО: При работе соблюдайте установленные менстные нормы выбросов опасных загрязнителей, а также общие правила безопасности работы с опасными веществами !

*	Если не оговорено по другому, все реагенты класса ч.д.а.
**	Объемы, данные с точностью до десятой доли, всегда измеряют при помощи мерной пипетки.
***	Для удобста при расчетах, коэффициент титровального раствора допускается равным 1,000 , поэтому в расчетах примеров не учитывается.

Комплексное оснащение химической продукцией, реактивами высокой очистки и лабораторным оборудованием.

Источник https://enersb.ru/cinkovye-pokrytiya/pokrytie-cinkovoe-s-hromatirovaniem-dlya-chego/

Источник https://ugreaktiv-galvanika.ru/unichromeyl22