• ReklamaA1 - silpol v2

Szukaj

    Reklama
    B1 - IGP 2024 Julian

    Galwanotechnika

    Wydanie nr: 2(112)/2018

    Artykuły branżowe

    Galwanotechnika

    ponad rok temu  09.05.2018, ~ Administrator,   Czas czytania 9 minut

    Różnice w tworzeniu warstwy konwersyjnej spowodowane nieefektywnym mieszaniem.

    Różnice w tworzeniu warstwy konwersyjnej spowodowane nieefektywnym mieszaniem.

    Strona 3 z 4

    Tabela 1. Parametry procesu dla różnych rodzajów pasywacji.

    Wzrost stężenia niklu w powłoce i wpływ na jej parametry

    Podczas kwaśnego ataku na powłokę (równ. 1) rozpuszczeniu ulega więcej cynku niż niklu, co prowadzi do wzrostu stężenia niklu w powłoce cynk-nikiel (tabela 2, rys. 9). Takie zjawisko może mieć wpływ na odporność korozyjną.
    Pomiary Potencjału Obwodu Otwartego (Open Circuit Potential Measurements, OCP) w 5% wag. roztworze chlorku sodu, w temperaturze 35°C wykazały, że potencjał może być przesunięty w kierunku wartości dodatnich zależnie od zastosowanej pasywacji i stężenia niklu w powłoce, a w bardzo rzadkich przypadkach potencjał może być bardziej dodatni od stali (rys. 10).
    Podczas gdy powłoka cynkowa (-0.79 VSHE) charakteryzuje się bardziej dodatnim potencjałem od stali 

    (-0.44 VSHE), powłoka cynk-nikiel (Ni 14%) plasuje się po środku (-0.68 VSHE). Powłoka cynk-nikiel jest bardziej szlachetna od cynku, ale wciąż wykazuje ochronę katodową wobec żelaza. Samo zastosowanie opalizującej pasywacji przesuwa OCP w kierunku dodatnim -0.60 VSHE, co jest bardziej widoczne po wygrzewaniu (4 h 200°C), 90 mV do -0.51 VSHE.
    Jak wyżej wspomniano, w trakcie procesu pasywowania zwiększa się stężenie niklu w powłoce cynk-nikiel. W niektórych czarnych pasywacjach dochodzi do wyjątkowo agresywnego kwaśnego ataku na powłokę cynk-nikiel, prowadząc do wzrostu stężenia niklu nawet >17 %. Atak jest powierzchowny
    i do wzrostu stężenia niklu nie dochodzi w całej powłoce. Agresywna pasywacja powoduje zmianę wartości OCP -0.43 VSHE, na bardziej dodatnie od potencjału stali (rys. 10). Taka powłoka nie wykazuje ochrony katodowej, co prowadzi do wczesnego pojawienia się korozji czerwonej. 
    Z tego powodu konieczne jest utrzymywanie odpowiednich parametrów procesu, takich jak czas zanurzenia, temperatura, pH.

    Tabela 2. Zwiększenie stężenia niklu w powłoce i zmniejszenie grubości podczas procesu pasywowania (stężenie niklu w powłoce wyrażone w % wagowych).

    Wpływ parametrów pracy

    Od dawna wiadomo, że takie parametry, jak czas zanurzenia, temperatura, pH mają znaczący wpływ na odporność korozyjną i wygląd wytworzonej warstwy konwersyjnej. Wszystkie te trzy parametry decydują o grubości warstwy konwersyjnej. Jeśli warstwa jest zbyt cienka, bariera ochronna nie jest efektywna. Z kolei bardzo gruba warstwa staje się krucha i łatwa do starcia. Pasywacje niezawierające chromu (VI) są bezbarwne 
    (z wyjątkiem pasywacji czarnych, które mogą zawierać tlenki metali), jednak istnieje bezpośrednia zależność między optycznym wyglądem a grubością powłoki ze względu na zjawisko dyfrakcji światła i interferencji (rys. 11).

    Niebieskawa warstwa konwersyjna ma grubość zwykle 50-100 nm, opalizująca (żółtawa, zielonkawa, czerwonawa)  250-400 nm.
    Wyższa temperatura pracy i dłuższy czas zanurzenia prowadzi do powstania grubszej warstwy kowersyjnej. Nie oznacza to jednak wyższej odporności korozyjnej (rys. 12).
    Przy czasie zanurzenia 35 s warstwa konwersyjna wydaje się bezbarwna (grubość ok. 50 nm), przy 75 s – żółtawa opalizująca (grubość 150-200 nm), przy 180 s fioletowo-czerwonawa (grubość > 200 nm).
    Niskie pH (w tym przypadku pH 1,6, optymalnie 2,5) prowadzi do silnego ataku na powłokę cynkowo-niklową i ograniczonego tworzenia warstwy konwersyjnej (reakcja wsteczna). Przy pH 3,5 kwaśny atak jest zbyt wolny i proces tworzenia warstwy konwersyjnej jest nieefektywny. W tym przypadku optymalna wartość wynosi pH 2,1 – 2,5 (rys. 13).

    GALERIA ZDJĘĆ

    Rys. 1. Wartość pH wzrasta na powierzchni metalu, tworzenie struktury polimerowej tlenku chromu (III). [1]
    Rys. 2. Tworzenie warstwy konwersyjnej, opis schematyczny: a) kwaśny atak na powierzchnię cynkowo-niklową zgodnie z równ. 1, rozpuszczanie cynku i niklu oraz wydzielanie wodoru, b) wzrost wartości pH na powierzchni cynku-niklu wskutek zmniejszenia stężenia kwasu, c) powstawanie wodorotlenku chromu d) z jednoczesnym wiązaniem jonów cynkowych i niklowych oraz kolejnych kationów oraz anionów z roztworu. [2]
    Rys. 3. Grubość i struktura powłoki konwersyjnej, a = niebieska,b = opalizująca (grubopowłokowa), c = typowa szorstka struktura pasywacji czarnej.
    Rys. 4. Wymagana odporność korozyjna (do białej korozji) zgodnie z ISO 19598:2017-04 spasywowanych powłok cynk-nikiel w układzie zawieszkowym.
    Rys. 5. Wymagana odporność korozyjna zgodnie z PN EN ISO 19598:2017-04 (do białej korozji) spasywowanych i uszczelnionych powłok cynk-nikiel w aplikacji bębnowej.
    Rys. 6. Pasywacje niezawierające kobaltu, kwasu borowego i/lub fluorków w aplikacji zawieszkowej, czarne pasywacje z uszczelniaczem.
    Rys. 7. Brak zmian w wyglądzie powłoki po procesie wygrzewania.
    Rys. 8. Zmiany w wyglądzie po procesie wygrzewania.
    Rys. 9. Zwiększenie stężenia niklu w powłoce i zmniejszenie grubości podczas procesu pasywowania.
    Rys. 10. OCP stali, powłok cynku i cynku-niklu, 1 h w 5% wag. roztworze chlorku sodu, temp. 35°C. Sprzęt: Potencjostat PGSTAT302N (oprogramowanie GPES), płaska cela pomiarowa EL-F-001, Metrohm, elektroda robocza 0,882 cm2, elektroda odniesienia SCE (0,2412 V vs. SHE 25°C).
    Rys. 11. Dyfrakcja światła i interferencja na powłoce cynk-nikiel.
    Rys. 12. Wpływ czasu zanurzenia przy stałej temperaturze i pH.
    Rys. 13. Wpływ pH przy stałej temperaturze i czasie zanurzenia. W podanym przykładzie optymalna wartość pH=2,5.
    Rys. 14. Wzrost stężenia zanieczyszczeń (Zn2+, Ni2+, Fe2+) w roztworze pasywacji.
    Rys. 15. Wpływ zanieczyszczeń metalicznych na odporność korozyjną, 192 h, ISO 9227.
    Rys. 16. Wpływ zanieczyszczeń metalicznych na odporność korozyjną, 192 h, ISO 9227.
    Rys. 17. Wpływ zanieczyszczeń metalicznych na odporność korozyjną, 192 h, ISO 9227.
    Rys. 18. Urządzenie do oczyszczania roztworu pasywacji z zanieczyszczeń metalicznych.
    Rys. 19. Stężenia zanieczyszczeń w roztworze pasywacji z zastosowaniem (zielona linia) i bez (czerwona linia) kolumny jonowymiennej.
    Rys. 20. Różnice w tworzeniu warstwy konwersyjnej spowodowane nieefektywnym mieszaniem.

    Komentarze (0)

    dodaj komentarz
    Aby dodać komentarz musisz podać wynik
      Nie ma jeszcze komentarzy...