Цинковые аноды что это
Применение цинковых анодов и их свойства
В металлургической отрасли понятие «анод» применяется для обозначения состава, предназначенного для того, чтобы нанести металл на поверхность практически любого материала. Цинковые аноды используются в самых разных процессах гальваники, микроэлектроники и для оцинковки элементов, выполненных из стали. В последнем случае используется электролитный метод. Использование цинковых анодов считается наиболее эффективным и простым способом в борьбе с коррозией металла.
Кстати, аноды цинковые можно приобрести по невысокой цене в компании «Цветной Металлопрокат», которая специализируется на продаже цветного металлопроката в городе Санкт-Петербург, как оптом, так и в розницу.
Стоит отметить, что аноды, изготовленные из цинка, производятся в двух основных формах: в качестве пластин (основное сырье – листовой цинк), использующихся в малых промышленных организациях, и в виде шариков (сфер).
Как мы уже выше отмечали, цинковые аноды необходимы для многих отраслей экономики. Их стоимость напрямую зависит от того, насколько чистым был металл, используемый во время изготовления анодов. Ведь чем чище материал, тем качественнее окажется покрытие, а наладка производства будет осуществляться точнее. В результате предприятие сможет значительно сэкономить на выпуске продукции.
Цинковые аноды производятся в трех видах: горячекатаные, литые и холоднокатаные. Лучше всего использовать изделия, созданные из следующих марок металлов – ЦВ и Ц0, так как они содержат в себе минимальное число посторонних примесей и элементов.
Цинковые аноды что это
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДAPT СОЮЗА ССР
Дата введения 1992-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством металлургии СССР
Ю.М.Лейбов, канд. техн. наук; В.В.Гузеева
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 06.05.91 N 634
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
Настоящий стандарт распространяется на горячекатаные аноды, применяемые для оцинкования деталей гальваническим способом.
Требования пп.1.1, 1.2, 1.3.1, 1.4, 1.5, 4.1 и разд.2 и 3 являются обязательными.
1.ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Аноды изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.
Аноды изготовляют из цинка марок Ц0, Ц1С и Ц1 с химическим составом по ГОСТ 3640.
1.2. Основные параметры и размеры
1.2.1. Размеры и предельные отклонения по толщине, ширине и длине анодов должны соответствовать требованиям, приведенным в табл.1.
Примечание. Теоретическая масса анодов приведена в приложении.
1.2.2. Аноды изготовляют кратными 25 мм по ширине и 50 мм по длине в пределах, приведенных в табл.1.
1.2.3. В партии допускается до 10% анодов с предельными отклонениями по длине и ширине ±10%.
Условные обозначения проставляются по схеме:
Вместо отсутствующих данных ставится знак X.
Пример условного обозначения анода, размером 10х200х450 мм, из цинка марки Ц0:
Анод ГПРХХ 10х200х450 Ц0 ГОСТ 1180-91
1.3.1. Обязательное исполнение
1.3.1.1. Толщина, ширина и длина анодов и предельные отклонения по ним должны соответствовать приведенным в п.1.2.1.
1.3.1.2. Поверхность анодов должна быть свободной от загрязнений, затрудняющих визуальный осмотр. На поверхности не допускаются дефекты, выводящие аноды при контрольной зачистке за предельные отклонения по толщине.
Допускается волнистость анодов.
1.3.1.3. Аноды должны быть ровно обрезаны. Косина реза не должна выводить аноды за предельные отклонения по ширине и длине.
Допускаются аноды с двумя необрезанными кромками.
Допускаются трещины по кромкам в пределах допуска по ширине.
1.3.2. Исполнение по требованию потребителя
1.3.2.1. В партии допускается другое количество анодов с предельными отклонениями по ширине и длине ±10%, отличающееся от приведенного в п.1.2.3.
1.3.2.2. Требования к качеству поверхности устанавливают по образцам, утвержденным в установленном порядке.
1.3.3. Исполнение по согласованию потребителя и изготовителя
1.3.3.1. Аноды могут быть изготовлены промежуточных толщин с предельными отклонениями для следующей большей толщины, приведенными в табл.1.
1.3.3.2. Аноды могут быть изготовлены с предельными отклонениями по толщине, отличающимися от приведенной в табл.1.
1.3.3.3. Аноды могут быть изготовлены шириной и длиной, отличающейся от приведенных в табл.1.
1.3.3.4. Аноды могут быть изготовлены с кратностью по ширине и длине, отличающейся от приведенной в п.1.2.2.
1.3.3.5. Аноды могут быть изготовлены из цинка с химическим составом, отличающимся от приведенного в п.1.3.1.
1.4.1. На каждом аноде должны быть выбиты или нанесены краской, не смываемой водой:
товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;
1.4.2. Транспортная маркировка должна производиться по ГОСТ 14192 с нанесением дополнительно номера партии.
1.4.3. На каждом грузовом месте должны быть нанесены:
товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;
Цинковые аноды: характеристика, цинкование
Цинковые аноды используются для создания защитного покрытия поверхности металлических изделий. В придании деталям покрытия из цинка рекомендуется использовать только те аноды, которые были выпущены способом горячей катки, а литую продукцию при этом не применять.
Для изготовления цинковых анодов применяют цинк различных марок – Ц0, Ц1, Ц1С, однако производитель вправе использовать и другие разновидности цинка, если заказчик даст на это свое согласие. Производство цинковых анодов не допускает наличия дефектов на их поверхности, однако умеренная волнистость не должна вызывать нареканий у покупателей. Транспортировка цинковых анодов может осуществляться на различных грузовых машинах, при этом наличие специальной упаковки не требуется.
Хранить эти изделия цветного металлопроката можно только в закрытых помещениях, где будут обеспечены условия по изоляции, а влага и активные химические вещества не смогут туда проникнуть. Крупнейший в мире пакет анодов, подлежащий перевозке, имел массу в 1250 кг.
Особенности цинкования
Для цинкования используются электролиты двух типов: щелочные (с цианидами и др.) и кислые (с сульфатами и др.). Для кислых электролитов свойственен 100%-ный выход цинка. Если необходимо провести цинкование несложных деталей, проводов и лент, то можно воспользоваться фтороборатными электролитами цинкования.
Среди возможных дефектов цинкования могут быть медленное нарастание покрытия, снижение содержания цинка и наоборот. Для их устранения в первом случае необходимо зачистить аноды металлической щеткой и увеличить их площадь, а в двух других – увеличить и уменьшить количество анодов соответственно.
Аноды цинковые Ц0 востребованы в области машиностроения. В целом эта продукция используется в сфере металлургической промышленности, так как методом гальваники на поверхность металлических деталей с помощью анодов наносится защитный цинковый слой, обеспечивающий устойчивость изделия к коррозии.
Цинковые аноды выпускаются в сферической форме, а также в виде листов. Для их производства применяются методы проката и литья. Купить эту продукцию вы можете, воспользовавшись услугами нашей компании. Мы предлагаем только оптимальные цены на весь цветной металлопрокат.
Цинковые аноды для гальваники
Цинкование является самым распространенным защитным покрытием в промышленности.
Поэтому и цинковые аноды являются одними из самых ходовых в гальванотехнике. Они выпускаются как в виде пластин, так и насыпью: сферами, полусферами и цилиндрами. Ввиду того, что при цинковании аноды весьма склонны к пассивации при высоких анодных плотностях тока, применение насыпных анодов в титановых корзинах более выгодно (их удельная площадь выше). Кроме этого, при работе насыпных анодов не образуется анодных остатков («обсосков»).
По маркам выделяют следующие основные виды цинковых анодов:
Максимальное содержание примесей, %
Существуют как более загрязненные марки, не применяемые в гальванике, так и более чистые, которые также не дают значительного выигрыша, но повышают себестоимость цинкового покрытия.
Растворение цинковых анодов происходит в несколько стадий и носит сложный кинетический характер. Среди осложняющих факторов, затрудняющих описание данного процесса, можно выделить:
— Одновременное протекание химического и электрохимического растворения цинка;
— Замедленная диффузия продуктов растворения из прианодного пространства в объем электролита;
— Образование новых фаз;
— Массоперенос в твердой фазе.
ОДЭ объясняется несколькими теориями:
1. Непосредственное взаимодействие воды с цинком;
2. Непосредственное взаимодействие воды с частицами цинка, выкрошившимися из анода;
Скорость растворения цинковых анодов зависит от потенциала и от концентрации щелочи (рисунок 1), в то же время концентрация ионов цинка никак не влияет на нее.
Рассмотрим механизм растворения цинковых анодов более подробно по стадиям:
1. Отрыв электрона от металлического цинка, присоединение гидроксид-аниона:
2. Разряд адсорбированной частицы, дальнейшее взаимодействие с гидроксид-ионами:
По мнению некоторых авторов возможна реакция диспропорционирования (по аналогии с растворением медных анодов):
3. Переход комплекса [Zn(OH)4] 2- адс в раствор (замедленная диффузия). Параллельно может идти разложение комплекса за счет пересыщения приэлектродного пространства:
одновременно может идти реакция разряда:
или реакция отрыва воды:
Реакции а, б, в приводят к пассивации цинковых анодов.
Кроме этого, возможна четвертая реакция, вносящая вклад в пассивацию цинка:
При благоприятных условиях пассивная пленка растворяется по реакциям:
В полностью же пассивном состоянии на цинковом аноде идет выделение кислорода.
Возможно также частично пассивное состояние, в котором одновременно протекают процессы и растворения цинка и выделения кислорода.
В целом можно сказать, что наилучшими цинковыми анодами являются те, которые растворяются равномерно, имеют малое количество примесей, хуже пассивируются при высоких анодных плотностях тока, а также не выкрашиваются при растворении (т.е. имеющие однородную мелкокристаллическую структуру)
Поведение анодов в различных электролитах цинкования
Дополнение к статье Харламова В.И. «Особенности проведения анодного процесса в различных электролитах цинкования»
В статье профессора Харламова В.И. достаточно подробно освещен вопрос о характере поведения цинковых анодов в кислых и щелочных электролитах цинкования, химизм растворения цинка и возникающих при этом проблемах, что нечасто встречается в литературе. Цеховые технологи обычно уделяют анодному процессу не самое первостепенное внимание.
В дополнение к изложенным в ответе соображениям считаю целесообразным изложить некоторые практические советы по организации анодного процесса при цинковании, основанные на многолетнем личном опыте.
Типы анодов.
Пластинчатые аноды.
Листовые аноды пригодны для кислых и щелочных электролитов и обычно применяют при небольших масштабах производства. Существенным недостатком пластинчатых анодов является необходимость прикручивать к каждому аноду металлический контактный крюк для подвешивания анода в ванну. Поэтому необходимо правильно выбрать металл для крючка и болта.
Для щелочных электролитов анодный крюк и болт следует делать из обычной малоуглеродистой стали. Стальные болт и крюк не будут корродировать в щелочном электролите и могут использоваться многократно.
Для кислых электролитов лучше всего использовать крюк и болт из титана. В этом случае не будет проблем с коррозией этого узла. Однако титан не всегда есть под рукой. Можно применять латунные/медные крюки и болты, но при этом необходимо поднять болтовое соединение крюка с анодом выше уровня электролита на 50-70 мм во избежание его растворения. Иногда применяют защитные короба из полипропилена для анодных штанг. Их задача предотвращать попадание коррозионно-активного электролита на медную (латунную) оснастку.
Вообще желательно, чтобы любое болтовое соединение крюка с анодом не соприкасалось с электролитом.
Характер растворения пластинчатых анодов показан на рис. 1.
Из рис. 1 очевидно, что по мере срабатывания (растворения) анода, его размеры и площадь уменьшаются, что отрицательно сказывается на анодном процессе (см. ответ Харламова В.И.) и равномерности цинкового покрытия, особенно в слабокислых электролитах, рассеивающая способность которых и так невелика. Анод в состоянии «С» (рис.1) должен быть заменен на новый. Оставшийся, так называемый, «обсосок» анода во избежание потерь цинка может быть использован в анодной корзине, которая должна быть предусмотрена в оснащении ванны цинкования.
Насыпные (контейнерные) аноды.
Лучшим решением анодных проблем при цинковании является применение насыпных (контейнерных) анодов. Анодным материалом в этом случае служат литые сферические или полусферические цинковые шары диаметром 50мм. На рис.2 показаны основные типы контейнеров для сферических анодов.
В анодных корзинах цинковые шары по мере их растворения проваливаются в нижнюю часть корзины, освобождая место для добавления сверху новых шаров. Таким образом, в отличие от пластинчатых анодов, в нижней части корзины всегда есть достаточно анодного металла для обеспечения равномерности осаждения покрытия на катоде. В корзинах цинк срабатывается практически без отходов.
Следует также отметить, что активная поверхность насыпных анодов может быть существенно больше по сравнению с пластинчатыми анодами. Это позволяет соответственно увеличивать токовую нагрузку, не опасаясь пассивирования анодов и тем самым форсировать катодный процесс.
Для щелочных электролитов цинкования анодные корзины изготавливаются из обычной малоуглеродистой стали, которая абсолютно устойчива в щелочных электролитах. Ни в коем случае нельзя делать анодные корзины из нержавеющей стали или других металлов. Стальные анодные корзины, кроме удержания растворимых цинковых шаров, выполняют функцию нерастворимого анода, что несколько сдерживает избыточное растворение цинка при электролизе. Стальные корзины при этом могут служить без замены много лет.
Полотняные мешки для улавливания анодного шлама в щелочных электролитах цинкования не применяются. Неизбежно образующийся при цинковании анодный шлам и прочие механические загрязнения удаляют из электролита посредством непрерывной фильтрации последнего со скоростью не менее 1 объема в час. Для фильтрации следует применять полипропиленовую ткань в виде сменных мешков из расчета 0,5-1м2 фильтрующей поверхности на 1м3 электролита. Фильтровальные мешки можно использовать многократно, подвергая периодической очистке (стирке). Конструкция фильтра может бытьлюбая. В настоящее время на российском рынке работают несколько фирм, продающих фильтровальные системы для самых различных процессов и растворов [1].
При нормальной загрузке ванны цинкования в 2 смены (16 часов в сутки), извлекать цинковые аноды из ванны цинкования на ночь не обязательно. За счет химического растворения цинка его концентрация в ванне в неработающей щелочной ванне поднимется на 1-2 г/л за 8-10 часов, что допустимо и не нарушает последующую работу ванны. Если цинка будет накапливаться больше, аноды надо время от времени вынимать.
Более, чем 35-ти летний опыт эксплуатации щелочных электролитов с насыпными анодами на Волжском автозаводе показал простоту и надежность в поддержании концентрации цинка в ванне на заданном уровне таким способом. Никогда не возникала необходимость корректировать ванну цинкования окисью цинка.
Для справки: на Волжском автозаводе работают более 10 установок цинкования с щелочным электролитом с суммарным объемом электролита свыше 250 000 литров и одна установка слабокислого цинкования с объемом электролита 12 000 литров. Все ванны цинкования работают с насыпными анодами.
Для кислых (слабокислых) электролитов цинкования анодные корзины изготавливают из титана, который устойчив в этой среде. Титановые корзины могут служить без замены и ремонта много лет.
В кислых электролитах на анодные корзины необходимо надевать полипропиленовые чехлы для улавливания анодного шлама, так как полипропиленовая ткань не препятствует нормальному растворению цинка и поступлению его в электролит. Наличие тканевых чехлов на анодах не исключает необходимость в непрерывной фильтрации электролита. Поскольку анодный цинк в слабокислых электролитах растворяется почти эквивалентно его катодному осаждению, концентрация цинка в ванне изменяется мало. Титан в кислых электролитах имеет пассивную пленку, поэтому его роль в анодном процессе невелика.
Таким образом, использование насыпных анодов для щелочных и слабокислых электролитов цинкования является весьма удачным техническим решением, позволяющем существенно упростить весь производственный процесс, снизить затраты и повысить качество покрытий.
Additional Answers to Readers Questions (published in journal «Electroplating & Surface Treatment» No4, p. 55-59, vol. 8, 2005).
Behaviour of anоdes in different zinc plating baths.
A number of practical advices on the operation of anodes based on a personal long experience are given. Bjth plato and bulk anodes are considered in alkaline and acid solutions. Rolled or cast anodes are suitable for small-scale production. The hook should be made of titanium for acid solutions, and ordinary steel for alkaline ones. True anode surface area is gradually decreasing in case of plate anodes (Fig.1) and this produces negative effect on the distribution of the coating especially in acid baths. Best solution of all problems related with anodes in the use of bulk anodes. Fig.2 shows major types of baskets for ball anodes. In the course of gradual dissolution additional balls are added to the basket and constant anode area favours uniform metal distribution. Anode baskets are made of steel for alkaline solutions and they work to some extent as insoluble anodes, thus reducing zinc built-up in the bath. Zinc concentration in the plating solution is normally determined once per day and in case of increasing concentration up to 30% of anode baskets should be replaced by steel plate anodes. This prevents further increase in the concentration and allows to stabilize it. More than 30 years operation of ball anodes in Lada car factory has demonstrated reliability of this technology. Zinc oxide was never used for the replenishment. In acid baths titanium baskets are used. They are placed into polypropylene bags in order to catch anode slurry.