Борфтористоводородные электролиты цинкования

Борфтористоводородные электролиты цинкования – солью, содержащей ионы осаждаемого металла, является соответствующая соль цинка (〖〖Zn(BF〗_(4 ))〗_2).

В борфтористоводородных электролитах цинкования коэффициент растворимости соли цинка значительно превышает аналогичный параметр сульфатных растворов. Это дает возможность повысить содержание металлической составляющей (Zn) в рабочем растворе, при этом технологические параметры процесса (плотность тока) также увеличиваются.

Борфторид цинка получается в результате реакции борфтористоводородной кислоты и оксида цинка:

Zn O + 2HBF_4 = 〖〖Zn(BF〗_4)〗_2 + H_2 O.

Борфтористоводородные электролиты. Роль составляющих компонентов

Борфтористый аммоний содержит борфтористоводородные анионы. При введении этого компонента в рабочий раствор, резко снижается содержание катионов цинка, который образует соединения с анионами борфтористого аммония. Это обстоятельство повышает поляризацию электролита, увеличивает рассевающую способность, улучшает микроструктуру цинкового покрытия.

Хлористый аммоний при введении в борфтористоводородный электролит увеличивает электропроводность. В результате реакции образуется комплексная соль NH_4 BF_4. Полученный компонент стимулирует процесс увеличения катодной поляризации. Содержание NH_4 Cl (хлористого аммония) в электролите строго лимитируется, т.к. большая концентрация этого компонента в рабочем растворе может привести к образованию темных, «губчатых» осадков.

Солодковый корень увеличивает рассеивающую способность, улучшает структуру цинкового слоя.

При помощи фтористоводородной кислоты (H_3 BO_3) поддерживается заданный уровень кислотности в электролите. Борфтористоводородная кислота способствует поддержанию определенной концентрации в рабочем растворе ионов водорода.

Поверхностно активные вещества в борфтористоводородном электролите повышают технологические параметры вновь образованного цинкового покрытия, улучшая микроструктуру поверхностного слоя.

Оптимальные параметры технологического процесса

Рабочая плотность тока для борфтористоводородных электролитов напрямую зависит от температурного режима рабочего раствора. При комнатной температуре (от 18 до 25 °С) катодная плотность тока находится в интервале от 4 до 8 А/дм2.  Если температура рабочего раствора превышает 40 градусов, то плотность тока увеличивается до 10 А/дм2 и выше. Значительное повышение температуры (до 55 °С) существенно увеличивает рабочие параметры плотности тока для борфтористоводородных электролитов – до 40 А/дм2.

Высокие рабочие параметры катодной плотности тока борфтористоводородных электролитов выгодно отличают их от сульфатных электролитических растворов. При этом средний показатель массы поглощенного водорода вновь образованного цинкового покрытия в 7 раз меньше, чем у цинкового слоя, полученного из цианидных электролитов.

Борфтористоводородные электролиты цинкования – выход металла по току составляет 80 – 95%, в зависимости от
• используемого технологического состав электролита,
• рабочих режимов электролиза.

Повышение температуры рабочего раствора увеличивает показатели выхода по току. При повышении катодной плотности тока выход металла уменьшается.

Борфтористоводородные электролиты. Технологические составы и режимы обработки 

 

№1. Электролит используют для цинкования в стационарных ваннах.

№2. Рабочий состав применяется для цинкования в барабанах и колоколах.

Приготовление борфтористоводородных электролитов цинкования

1. 1. Приготовление борфтористоводородной кислоты. Рабочий раствор готовится путем смешивания фтористоводородной (плавиковой) кислоты и борной кислоты. Причем борная кислота, при непрерывном перемешивании, вводится во фтористоводородную:

H_3 BO_(3 )+4HF = HBF_4+ 〖3H〗_2 O.

Реакция протекает при большом выделении тепла.

В результате расчета, для приготовления 180 г борфтористоводородной кислоты берется

•300 г технической(40 % – ной) плавиковой кислоты,
•106 г борной кислоты, которая берется с небольшим избытком.

[stextbox id=’logotip’]«По стехиометрическому расчету для получения 88 г борфтористоводородной кислоты нужно 80 г 100% – ной фтористоводородной кислоты и 62 г кристаллической борной кислоты» (А. М. Гинберга «Технология гальванотехники»).[/stextbox]

2. 2. Приготовление борфтористого цинка, который получается в результате реакции борфтористоводородной кислоты и оксида цинка:
      

〖2HBF〗_4+ZnO=Zn(B〖F_4)〗_2+ H_2 O.
Чтобы получить борфтористый цинк массой 250 г, необходимо

•184 г борфтористоводородной кислоты,
•85 г оксида цинка.

Оксид цинка лучше использовать в виде порошка (для улучшения растворения). Образование борфтористого цинка при растворении свежеосажденного гидроксида цинка происходит значительно быстрее.

2. 2. 3. Борфтористый аммоний получается в результате реакции борфтористоводородной кислоты и аммиака:
         

NH_4 OH+ HBF_4= NH_4 BF_4+ H_2 O.
Из теоретического расчета, для получения 25 г борфтористого аммония нужно взять:

•21 г борфтористоводородной кислоты,
•8,5 г аммиака.

Расчет составлялся с учетом 100% концентрации используемых компонентов.

Для приготовления рабочего раствора электролита все приготовленные компоненты, согласно технологическому составу, перемешиваются.

Хлористый аммоний пред введением в раствор борфтористых солей растворяют в горячей воде.

Готовый рабочий раствор доводят водой до установленного уровня. Кислотность корректируется борфтористоводородной кислотой.

Чтобы добавить корень солодки в электролит необходимо:

2. •размолоть его в фарфоровой ступке,
   •вымочить в течение 48 часов в 1 л воды,
   •отфильтровать.

Готовый борфтористоводородный электролит цинкования прорабатывается на малых плотностях тока в течение нескольких часов.