ГАЛВАНИЗИРАН ГАЛВАНИЗИРАН
Препис
1 ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ПО ЖЕЛЕЗОПЪТЕН ТРАНСПОРТ Уралски държавен железопътен университет Катедра по инженерна защита на околната среда А.Г. Мохов ГАЛВАНИЗИРАН ЕКАтеринбург
2 ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ПО ЖЕЛЕЗОПЪТЕН ТРАНСПОРТ Уралски държавен железопътен университет Катедра по инженерна защита на околната среда А.Г. Мохов ГАЛВАНИЗИРАНО ЦИНКОВО ПОКРИТИЕ Методически указания за лабораторна работа 24D за редовни и задочни студенти от всички специалности Екатеринбург
3 УДК 54: М 86 Мохов А.Г. Галванично поцинковане: насоки за лабораторна работа 24d. Екатеринбург: UrGUPS, стр. Методически указания са изготвени в съответствие с учебната програма на общотеоретичната част по дисциплината Корозия и защита на металите за редовни и задочни студенти от всички специалности. Методическите указания се занимават с въпросите на галваничното поцинковане, използвани за защита на металите от корозия, дадена е процедурата за извършване на експерименти и са дадени препоръки за изготвяне на доклада. Методически указания са разработени от екип от учители под редакцията на доц. А.Г. Мохов. Препоръчва се за публикуване с решение на Департамента по екологично инженерство (Протокол 2, от). Автор: Рецензент: A.G. Мохов, доцент на катедра „Инженерна защита на околната среда“, канд. технология Науки (USUPS). В. Н. Соколов, доцент на катедра „Инженерна защита на околната среда”, канд. технология Науки (USUPS). Уралски държавен железопътен университет (USUPS),
4 ЛАБОРАТОРНА РАБОТА 24 D ГАЛВАНИЗИРАНЕ НА ГАЛВАНИЗИРАНЕ Тема: защита на металите от корозия чрез нанасяне на метални покрития. Цел на работата: изучаване на метода на галванично поцинковане. Работна задача: да се получи цинково покритие с помощта на електролиза с разтворим анод, да се определи текущата мощност на цинка, специфичната консумация на енергия и да се изчисли дебелината на покритието. ИНФОРМАЦИЯ ОТ ТЕОРИЯТА Процесът на поцинковане в промишлеността се извършва по няколко начина: 1) чрез термично поцинковане (шерардизация или термична дифузия); 2) чрез горещо поцинковане; 3) метализация с пръскан цинк в поток горещ газ (издуване); 4) галванопластика. Последното е един от най-често срещаните методи за защита на стоманените изделия от корозия. В момента обемът на продуктите с цинково покритие (главно крепежни елементи, инструменти, много външни части и възли) в машиностроенето и транспорта се увеличава всяка година. Използването на цинк като антикорозионно покритие се обяснява с високите защитни свойства на този материал. Стандартният му електроден потенциал е E 0 Zn 2+/Zn = 0.76B. Цинкът осигурява защита на желязото дори в случаите, когато непрекъснатостта на покритието се нарушава от драскотини, пукнатини, абразия и др. При тези условия електрохимичната защита на желязото от цинков слой се състои в това, че в присъствието на корозивна среда тези два метала образуват корозивен елемент, неговата електрохимична схема може да бъде представена по следния начин: в кисела среда в неутрална среда A (-) Zn H 2 SO 4 Fe (+) K, A (-) Zn H 2 O, O 2 Fe (+) K. 6
5 Цинкът има по-отрицателен потенциал от желязото, следователно той е по-активен метал, по-лесно се отказва от електроните, по-лесно се окислява от желязото и е анод. Реакцията A (-) Zn 2e Zn 2+ протича на цинковата повърхност. (1) В този случай от всеки атом на цинковата повърхност остават два електрона, които веднага преминават към голата желязна повърхност, която има по-положителен потенциал в разтвора: E 0 Fe 2+/Fe = 0,44 V. Поради приток на излишни електрони, повърхностното желязо е поляризирано, т.е. неговият потенциал става по-отрицателен, върху него започват да протичат редукционни (катодни) процеси: или редукцията на водородни йони (ако средата е кисела) K (+) 2H + + 2e H 2, (2) или редукцията на разтворения кислород в неутрална корозивна среда K (+) O 2 + 4e + 2H 2 O 4OH -. (3) Повърхността на цинка, особено в неутрална среда, лесно се пасивира поради образуването на слой от неразтворим основен карбонат Zn OH = Zn (OH) 2, (4) 2Zn (OH) 2 + CO 2 = ( ZnOH) 2 CO 3 + H 2 O. (5) Това драстично намалява разтворимостта на самия цинк и по този начин значително удължава живота на цинковото покритие. На практика поцинкованите части понякога се подлагат на пасивиране на хромат, което увеличава експлоатационния живот на покритието и придава на повърхността му красив външен вид. Метод за галванично нанасяне на цинково покритие Поцинковането е един от най-удобните и икономични методи. Това използва електролиза с разтворим анод. Поцинковането се извършва в специални контейнери, вани с обем от 10 до 500 литра или повече. Отстрани на ваните има контактни устройства за свързване на поцинковани части (катоди) и цинкови плочи (аноди), както е показано на фиг. 1. В банята се излива електролит, който представлява воден разтвор на цинков сулфат в присъствието на малко количество сярна киселина. Цинковите йони във воден разтвор се образуват поради дисоциацията на цинковата сол ZnSO 4 Zn SO 4 (6) 7