Цинк — металл серебристо-белого цвета, который при окислении покрывается оксидной пленкой, плохо защищающей его от дальнейшего разрушения. Его плотность — 7,1 г/см3, нормальный потенциал — 0,76 В; в паре с железом работает как анод во влажной атмосфере; корродируя сам, он предохраняет тем самым железо от окисления, так как нормальный потенциал железа — 0,44 В. Чтобы предотвратить окисление самого цинка, его подвергают пассивированию. Пасоивная пленка может иметь различные цвета. Наиболее распространена — хроматная радужного цвета.
Кроме пассивирования цинковые покрытия можно фосфатировать и дополнительно окрашивать лакокрасочными материалами. Оцинкованные детали выдерживают запрессовку, гибку, развальцовку и другие механические воздействия.
Для осаждения цинковых покрытий используют различные электролиты: кислые, цианистые, цинкатные и др. Наиболее распространены кислые электролиты, имеющие ряд достоинств: нетоксичность, стабильность в работе и высокую производительность по осаждению, существенный недостаток кислых электролитов — низкая рассеивающая способность. Поэтому их применяют в основном для цинкования деталей простой формы, проволоки, листа и т. п. Наиболее распространенный электролит данного типа имеет следующий состав (г/л): сернокислый цинк — 200—300, сернокислый натрий — 50—100, сернокислый аммоний или алюмокалиевые квасцы — 30—50, декстрин (желтый)—8—10; режим обработки: температура — 15—20°С, плотность тока 1—2 А/дм2, pH — 3,5—4,4. Покрытия, осажденные в этом электролите, -получаются светлые, плотные, мелкозернистые и относительно равномерные.
Более высокие технологические характеристики, чем кислые электролиты, имеют слабокислые электролиты, содержащие в своем составе комплексные многокомпонентные добавки. Эти электролиты обладают более высокой рассеивающей способностью, в них можно покрывать детали сложного профиля, по своим характеристикам они приближаются к цинкатным и в некоторых случаях могут их заменять. Кроме того, слабо-
кислые электролиты стабильны в работе и имеют более низкую концентрацию входящих компонентов. Наиболее распространенный электролит данного типа имеет следующий состав (г/л): цинк сернокислый — 60— 120, аммоний хлористый — 180—200, борная кислота 20—24, ДХТИ-102— 15—20; режим обработки: плотность тока — 2—4 А/дм2, температура — 18—25 °С.
Покрытия, осажденные из этих электролитов, получаются полублестящими, хорошо пассивируются в различных растворах, обладают достаточной пластичностью и имеют хороший внешний вид. Это достигается применением современных блескообразующих добавок, ’значительно шовышающих катодную поляризацию, но при этом выход по току снижается до 80—90% и появляются ограничения по толщине осаждаемого покрытия, для некоторых электролитов они составляют 15 мкм.
Входящие в состав электролита компоненты выполняют следующие функции: цинк сернокислый — основная соль, дающая ионы цинка в электролите и обеспечивающая его электропроводность, аммоний сернокислый и хлористый аммоний — повышают электропроводность и являются вторичными комплексообразова-телями, повышающими катодную поляризацию, борная кислота— буферная добавка, обеспечивающая постоянство кислотности электролита, декстрин « ДХТИ-102 — комплексообразующие и 6лескообразующие добавки, повышающие качество покрытия. Для кислых электролитов цинкования применяют постоянную или периодическую фильтрацию, чтобы удалить из него механические примеси.
Для ускорения процесса цинкования применяют бор фтористо-водородный электролит, который позволяет осаждать покрытия на высоких плотностях тока и имеет хорошую рассеивающую способность. Наиболее распространенный электролит данного типа имеет следующий состав (г/л): цинк бор-фтористоводородный — 250—300, аммоний бор-фтористоводородный — 25—30, кислота борная—10—15, тио-мочевина — 4—5, препарат ОП-Ю—1,5—2; режим обработки: температура — 15—25 °С, pH — 3,5—4,5, плотность тока 3—10 А/дм2. В качестве анодов для такого электролита применяют цинк, легированный (до 5%) алюминием, что препятствует саморастворению анодов. Применение электролитов данного типа ограничивается токсичностью бор-фтористоводородной кислоты и высокой агрессивностью самого электролита по отношению к оборудованию.
Цинкование в цианистых электролитах до последнего времени имело самое широкое распространение из-за наиболее высокой рассеивающей способности электролитов, стабильности их в работе, простоте корректировки и малой чувствительности к недостаткам подготовки, имеющим место на практике. Покрытия, осажденные в этих электролитах, получаются гладкие, мелкозернистые и равномерные по толщине на деталях любого профиля. Высокая рассеивающая способность электролитов обусловливается наличием в них цинка в виде комплексного соединения, что затрудняет его выделение и сопровождается повышением катодной поляризации, но при этом значительно снижается выход по току, иногда до 70%.
Входящие в состав электролита компоненты выполняют следующие функции: оксид цинка обеспечивает поступление ионов металла в раствор; цианистый натрий — комплексообразователь; свободный цианистый натрий и едкий натр устраняют пассивацию анодов, обеспечивают устойчивость комплексного соединения, которое в случае их недостатка гидролизуется, связывает в комплекс цинк, выделяющийся на аноде; сернистый натрий предназначен для удаления примесей металлов из электролита.
Наиболее распространенный электролит для цианистого цинкования имеет следующий состав (г/л): оксид цинка — 20—45, цианистый натрий —50—120, едкий натр — 50—100,t натрий сернистый — 0,5—5, блескообразующая добавка БЦУ — 6—10; режим обработки: температура — 20—30°С, плотность тока — 1—3 А/дм2. Кроме указанных солей в этих электролитах всегда присутствует натрий углекислый, образующийся за счет реакции углекислоты воздуха и щелочи. Максимальная его концентрация не должна превышать 80—100 г/л. Ниже этого предела он не оказывает заметного влияния на проведение процесса, но превышение указанных значений ухудшает качество покрытия, так как падает растворимость ПАВ и блескообразователей. Для обеспечения стабильной работы цианистых электролитов необходимо поддерживать определенное соотношение между ионами цинка и цианистым натрием, которое должно быть в пределах 1:2,5, а между ионами цинка и едким натром — 1:2.
Цинка электролиты цинкования применяют для замены цианистых. Они обладают достаточно высокой рассеивающей способностью, приближающейся к цианистым электролитам, нетоксичны и стабильны в работе. В цинкатных электролитах цинк находится в виде комплексного соединения, образующегося ,при реакции оксида цинка и гидроксида натрия (при избытке последнего). Но качественное покрытие в этих электролитах можно получить только при использовании органических добавок, резко повышающих катодную поляризацию. Наиболее распространенный электролит данного типа имеет следующий состав (г/л): оксид цинка—10—17; едкий натр —90—130, НБЦ-0 — 9—11 мл/л, НБЦ-К —4—6 мл/л; режим обработки: температура — 15—25 °С, плотность тока — 1—1,5 А/дм2. Покрытия, осажденные в этом электролите, получаются блестящие, гладкие и равномерные. Электролит пригоден для обработки деталей на подвесках, в барабанах и колоколах.
Особенностью цинкатных электролитов является накопление в растворе ионов цинка из-за химического растворения анодов, поэтому в некоторых случаях частично завешивают дополнительные нерастворимые аноды (сталь).
Составляющие цинкатных электролитов выполняют следующие функции: оксид цинка обеспечивает поступление ионов металла в раствор; едкий натр — комплексообразователь, обеспечивающий электропроводность; органические добавки являются комплексе- и блескообразователями.
Пассивирование цинковых покрытий проводят для повышения коррозионной стойкости и придания им декоративного внешнего вида. Наиболее распространено пассивирование в хромосодержащих растворах с получением пленки радужного цвета, но имеются составы, позволяющие получать пленки практически любого цвета.
Сущность пассивирования заключается в осаждении на деталь труднорастворимой пленки, состоящей из гидрооксохроматов хрома, цинка и некоторых других веществ, входящих в состав пассивирующих растворов.
Пассивированные детали сушат при температуре до 60 °С, так как при более высокой температуре происходит обезвоживание пленки и она теряет свои защитные свойства. Сырая пленка очень непрочная и не выдерживает механических воздействий. Промывку деталей проводят в холодной воде из-за того, что горячая вода выщелачивает ионы Сг+ из состава пленки, в результате чего теряется ее цвет и снижаются защитные свойства. Если при пассивировании получена дефектная пленка, ее легко снимают в горячем щелочном растворе (чаще всего в растворе обезжиривания), после чего пассивирование повторяют.