» » Анодные процессы при электролитическом цинковании
10.02.2017

Анодные процессы играют важную роль при электролитическом цинковании, обеспечивая равномерное распределение цинкового покрытия по поверхности катода и поддерживая на необходимом уровне концентрацию ионов цинка и pH электролита (при цинковании с растворимыми анодами).
Основным условием стабильного электролитического цинкования при использовании растворимых анодов является приблизительное соответствие между катодным и анодным выходами по току. При цинковании с нерастворимыми анодами поддержание необходимых концентраций и кислотности электролита осуществляется его непрерывной корректировкой.
Обычно при цинковании применяют растворимые аноды. Нерастворимые аноды применяют только на агрегатах непрерывного цинкования ленты и полосы, особенно при нанесении сплавов (Zn—Fe, Zn—Mn, Zn—Ni). В кислых и слабокислых электролитах растворение анода протекает без затруднений при любых практически применяемых плотностях тока. Обычно анодный выход по току выше катодного на 3—8%. Однако концентрация ионов цинка в этих электролитах в процессе электролиза даже уменьшается, так как возможное увеличение концентрации Zn2+ из-за более высокой скорости анодной ионизации цинка по сравнению с катодным их восстановлением компенсируется потерями солей цинка в результате выноса электролита с покрываемыми деталями. Более того, обычно кислые электролиты корректируют именно по солям цинка.
При анодном растворении цинка в кислых и слабокислых электролитах ионы Zn2+ переходят в раствор с образованием гидратированных катионов и в результате конвективной диффузии и миграции отводятся от анода в объем электролита.
Анодное растворение цинка происходит при потенциалах, более положительных, чем равновесный его потенциал в данном электролите. В случае, если анодное растворение лимитируется скоростью электрохимического процесса, то поляризация электрода происходит в соответствии с уравнением Тафеля.
В зависимости от условий цинкования лимитирующими стадиями анодного растворения цинка могут быть электрохимическая стадия ионизации цинка, отвод от поверхности анода продуктов его растворения и пассивация как отдельных участков анода, так и всей его поверхности.
Пассивная пленка образуется в результате формирования на поверхности анода смеси оксидных и солевых пленок. Первые обычно образуются по реакциям:
Анодные процессы при электролитическом цинковании

Солевые пленки образуются при пересыщении электролита вблизи электрода в результате образования труднорастворимых соединении или при очень высоких анодных плотностях тока, когда благодаря большой скорости ионизации цинка в приэлектродном слое достигается концентрация ионов, соответствующая величине произведения растворимости даже хорошо растворимых его солей. Кроме того, пассивирующее действие может быть связано с вытеснением пассивирующими частицами с поверхности анода ионов, участвующих в ионизации цинка. Такие процессы наблюдаются в цианистых, пирофосфатных, этаноламиновых электролитах.
Для предотвращения пассивации анодов в электролиты вводят активаторы (хлориды, замещенные фосфатные соли аммония, оксалаты, тартраты, цитраты), применяют перемешивание электролита или повышают его температуру. Весьма эффективным является применение реверсируемого тока.
Анодные процессы при осаждении сплавов

При осаждении сплавов цинка обычно применяют сплавы того же металла, который осаждается на катоде. В отдельных случаях (высокоинтенсивные процессы нанесения покрытий на трубы, проволоку и полосу) используют нерастворимые аноды или аноды, изготовленные из отдельных металлов, входящих в состав катодного осадка. При анодном растворении сплавов прежде всего растворяется электроотрицательный компонент. При этом чаще всего наблюдается язвенное растворение анодов, что приводит к повышенному шламообразованию и потерям более электроположительного компонента сплава. Поэтому для постоянства состава электролита и оптимизации анодного процесса наиболее предпочтительным является применение раздельных анодов с автономным изменением режимов их поляризации. При этом контакт анодов с электролитом допускается только при включенной нагрузке на ванне цинкования. В противном случае на поверхности электроотрицательного металла контактно выделяется более благородный компонент сплава, который пассивирует поверхность анода и затрудняет его растворение. Схемы раздельного электропитания анодов наиболее целесообразно применять на непрерывных поточных линиях цинкования полосы, проволоки и труб.