Natriy siyanidini elektrokaplama sink jarayoni: keng qamrovli tahlil

Kirish

Elektrokaplama metall yuzalarning xususiyatlarini yaxshilash uchun turli sohalarda keng qo'llaniladigan jarayondir. Turli elektrokaplama usullari orasida, Natriy siyanidi elektrokaplama sink o'zining noyob xususiyatlari va afzalliklari tufayli muhim mavqega ega. Ushbu maqola batafsil tahlil qilishga qaratilgan Natriy siyanidli elektrokaplama rux jarayon, uning tamoyillari, jarayon bosqichlari, hammom tarkibi va operatsion mulohazalarni qamrab oladi.

Natriy siyanidli sinkni elektrokaplama tamoyillari

In natriy siyanid sinkni elektrokaplama jarayoni, asosiy printsip elektrolizga asoslangan. Elektrokaplama hammomida sink ionlari va boshqa komponentlar mavjud. Elektr toki berilganda vannadagi rux ionlari katodda (qoplanadigan ob'ektda) kamayadi va sink atomlari katod yuzasiga yotqizilib, rux qoplamasini hosil qiladi. mavjudligi Natriy siyanidi hammomda hal qiluvchi rol o'ynaydi. U sink ionlari bilan barqaror komplekslar hosil qilib, kompleks hosil qiluvchi vosita sifatida ishlaydi. Ushbu kompleks ruxning cho'kish tezligini nazorat qilishga yordam beradi va yotqizilgan sink qatlamining sifatini yaxshilaydi. Masalan, reaksiya oddiygina quyidagicha ifodalanishi mumkin: Zn(CN)₄²⁻ + 2e⁻ → Zn + 4CN⁻ katodda. Zn(CN)₄²⁻ ko'rinishidagi murakkab sink ionlari vannada barqarorroq bo'ladi, bu murakkab bo'lmagan tizimlarga qaraganda bir xil va nozik taneli sink cho'kishiga olib keladi.

Jarayon bosqichlari

1. Substratga oldindan ishlov berish

Elektrokaplamadan oldin substratni (qoplanadigan metall ob'ektni) yaxshilab oldindan ishlov berish kerak. Ushbu bosqich sink qoplamasining yaxshi yopishishini ta'minlash uchun zarurdir.

• Yog 'olishSubstrat avval sirtidagi har qanday yog', yog' yoki organik ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun yog'sizlantiriladi. Bunga ishqoriy yog'sizlantirish kabi usullar orqali erishish mumkin, bunda substrat sirt faol moddalarni o'z ichiga olgan ishqoriy eritmaga botiriladi. Ishqoriy eritma yog' bilan reaksiyaga kirishib, uni emulsiya qiladi va yuvib tashlashga imkon beradi. Masalan, odatiy ishqoriy yog'sizlantirish eritmasi tarkibida natriy gidroksid, natriy bo'lishi mumkin. uglerodate va natriy dodetsil sulfat kabi sirt faol moddalar.

• Qovurish: Yog'sizlantirishdan so'ng, zang, oksidlar va boshqa noorganik aralashmalarni substrat yuzasidan olib tashlash uchun tuzlash amalga oshiriladi. Tuzlash uchun odatda kislota eritmasi, masalan, xlorid kislotasi yoki sulfat kislota ishlatiladi. Kislota sirtdagi oksidlar bilan reaksiyaga kirishib, ularni eritib yuboradi. Masalan, po'lat substratda zang (temir oksidi) bo'lsa, xlorid kislota bilan reaksiya quyidagicha bo'ladi: Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O. Tuzlangandan so'ng, qolgan kislotani olib tashlash uchun substrat suv bilan yaxshilab yuviladi.

2. Elektr qoplamali vannani tayyorlash

Elektrokaplama vannasini tayyorlash natriyda muhim bosqichdir siyanid sinkni elektrokaplama jarayoni.

• Tarkibi: Vannaning asosiy komponentlari sink ionlarining manbai sifatida rux oksidi (ZnO), kompleks hosil qiluvchi vosita sifatida natriy siyanid (NaCN) va o'tkazuvchan tuz sifatida natriy gidroksid (NaOH) o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, qoplama sifatini yaxshilash uchun boshqa qo'shimchalar, masalan, yoritgichlar kiritilishi mumkin. Odatda past siyanidli elektrokaplama vannasi uchun tarkibi quyidagicha bo'lishi mumkin: ZnO 8 - 12 g / L, NaCN 10 - 20 g / L, NaOH 80 - 120 g / L.

• Aralashtirish jarayoni: Birinchidan, qoplama idishiga suvning bir qismi (hammomning umumiy hajmining taxminan uchdan bir qismi) qo'shiladi. Keyin kerakli miqdorda natriy siyanid va natriy gidroksid qo'shiladi va to'liq eriguncha aralashtiriladi. Keyinchalik, sink oksidi doimiy ravishda aralashtirib, asta-sekin eritmaga qo'shiladi. Rux oksidi natriy gidroksid va natriy siyanid bilan reaksiyaga kirishib, kerakli komplekslarni hosil qiladi. Sink oksidi qo'shilgandan so'ng, hammom suv bilan kerakli hajmga suyultiriladi. Nihoyat, qo'shimchalar ishlab chiqaruvchining ko'rsatmalariga muvofiq qo'shiladi.

3. Elektrokaplama jarayoni

• Elektrokaplama xujayrasini o'rnatish: Elektrokaplama xujayrasi qoplama vannasi, katod (qoplanadigan substrat) va anoddan iborat. Anod odatda sinkli metalldan tayyorlanadi. Vannadan elektr toki o'tkazilganda, sink ionlari anoddan vannaga eritiladi va bir vaqtning o'zida katodga yotqiziladi. Katodning birlik maydoniga to'g'ri keladigan oqim miqdori bo'lgan oqim zichligi diqqat bilan nazorat qilinadi. Natriy siyanidli elektrokaplama rux uchun odatdagi oqim zichligi 1 - 5 A/dm² oralig'ida. Pastroq oqim zichligi sekinroq cho'kish tezligiga olib kelishi mumkin, lekin yanada bir xil va nozik taneli qoplamaga olib kelishi mumkin. Boshqa tomondan, yuqori oqim zichligi cho'kish tezligini oshirishi mumkin, lekin yuqori oqim joylarida notekis qoplama va qoplamaning yonishi kabi muammolarni keltirib chiqarishi mumkin.

• Harorat va ajitatsiya: Elektrokaplama vannasining harorati ham qoplama jarayoniga ta'sir qiladi. Odatda hammom harorati 20 - 40 ° S oralig'ida saqlanadi. Yuqori haroratlar cho'kish tezligini oshirishi mumkin, lekin katodning qutblanishini kamaytirishi mumkin, bu esa qo'pol donli qoplamaga olib keladi. Katod atrofida ionlarning bir xil taqsimlanishini ta'minlash uchun vannani aralashtirish muhim ahamiyatga ega. Bunga mexanik aralashtirish, masalan, aralashtirgich yordamida yoki havo pufaklash orqali erishish mumkin. Ajitasyon katod yuzasi yaqinidagi sink ionlarini to'ldirishga yordam beradi, bu notekis qoplamaga olib kelishi mumkin bo'lgan konsentratsiyali gradientlarning shakllanishiga to'sqinlik qiladi.

4. Davolanishdan keyingi

• Durulama: Elektrokaplamadan so'ng, qoplamali ob'ekt yuzasida qolgan qoplama eritmasini olib tashlash uchun suv bilan yaxshilab chayiladi. Bir necha marta yuvish bosqichini amalga oshirish mumkin, birinchi marta eritmaning asosiy qismini olib tashlash uchun sovuq suvda yuvish, keyin esa har qanday ifloslantiruvchi moddalarni to'liq olib tashlash uchun toza suvda qo'shimcha chayish kerak.

• Xromlash: Xromlash ko'pincha sink bilan qoplangan qatlamning korroziyaga chidamliligini yanada oshirish uchun amalga oshiriladi. Qoplangan ob'ekt xrom kislotasi yoki uning tuzlarini o'z ichiga olgan xromlash eritmasiga botiriladi. Xromlash jarayoni sink qoplamasi yuzasida nozik, himoya xromat konvertatsiya qatlamini hosil qiladi. Ushbu qatlam to'siq vazifasini o'tagan holda korroziyadan qo'shimcha himoya qiladi, shuningdek, sirt tirnalganida ma'lum darajada o'z-o'zidan shifo beradi. Sariq xromlash, ko'k - oq xromlash va qora xromlash kabi turli xil xromlash turlari mavjud bo'lib, ularning har biri turli darajadagi korroziyaga chidamlilik va estetik ko'rinishni taklif qiladi.

• Quritish: Nihoyat, qoplangan va xromlangan ob'ekt quritiladi. Kichik qismlar uchun ular issiq havo bilan santrifüj quritgichda quritilishi mumkin, kattaroq qismlar esa havo - xona haroratida quritilishi mumkin. Quritish suv dog'lari paydo bo'lishining oldini olish va qoplamaning uzoq muddatli barqarorligini ta'minlash uchun muhimdir.

Hammom tarkibi va uning ta'siri

1. Sink oksidi (ZnO)

Sink oksidi elektrokaplama vannasidagi sink ionlarining manbai hisoblanadi. Hammomdagi sink oksidi kontsentratsiyasi sinkning cho'kish tezligiga ta'sir qiladi. Rux oksidining yuqori konsentratsiyasi odatda yuqori cho'kish tezligiga olib keladi. Ammo, agar sink ionining kontsentratsiyasi juda yuqori bo'lsa, u zaif otish quvvati (qoplamali eritmaning murakkab shaklli narsalarga bir xil qoplama qo'yish qobiliyati) va qo'polroq donador qoplama kabi muammolarni keltirib chiqarishi mumkin. Kam siyanidli vannalarda sink oksidining mos kontsentratsiyasi odatda yuqorida aytib o'tilgan diapazonda bo'ladi (8 - 12 g/L), bu cho'kish tezligi va qoplama sifati o'rtasidagi muvozanatni ta'minlaydi.

2. Natriy siyanidi (NaCN)

Natriy siyanid vannada murakkablashtiruvchi vosita bo'lib xizmat qiladi. Zn(CN)₄²⁻ kabi sink ionlari bilan komplekslar hosil qiladi. Natriy siyanidining kontsentratsiyasi bu komplekslarning barqarorligiga ta'sir qiladi va natijada sinkning cho'kish harakati. Yuqori siyanidli vannalarda natriy siyanidning nisbatan yuqori konsentratsiyasi qo'llaniladi, bu ajoyib otish quvvati va juda nozik taneli qoplamani ta'minlaydi. Biroq, yuqori siyanidli vannalar siyanidning toksikligi tufayli atrof-muhit va xavfsizlik uchun katta xavf tug'diradi. Bundan farqli o'laroq, hozirgi kunda ko'proq qo'llaniladigan past siyanidli vannalar kamroq konsentratsiyali natriy siyaniddan foydalanadi (masalan, 10 - 20 g / L). Ushbu vannalar hali ham yaxshi otish quvvati va qoplama sifatini taklif qiladi, shu bilan birga atrof-muhit va xavfsizlik muammolarini ma'lum darajada kamaytiradi. Natriy siyanidining sink oksidiga nisbati (NaCN / ZnO nisbati) ham muhim rol o'ynaydi. To'g'ri nisbat barqaror komplekslarning shakllanishini va optimal qoplama sharoitlarini ta'minlaydi. Misol uchun, ba'zi ilovalarda 1.5 - 2.5 atrofida NaCN / ZnO nisbati afzallik beriladi.

3. Natriy gidroksidi (NaOH)

Natriy gidroksidi vannada o'tkazuvchan tuz vazifasini bajaradi, eritmaning elektr o'tkazuvchanligini oshiradi. Bu elektrokaplama paytida oqimni yanada samarali o'tkazish imkonini beradi. Bundan tashqari, vannaning pH qiymatini saqlashga yordam beradi. Natriy siyanidli elektrokaplama rux hammomining pH darajasi odatda ishqoriy diapazonda, pH 12 - 14 atrofida bo'ladi. Barqaror pH komplekslarning barqarorligi va umumiy qoplama jarayoni uchun muhimdir. Agar pH juda past bo'lsa, komplekslar parchalanishi mumkin, bu esa yomon qoplama natijalariga olib keladi. Boshqa tomondan, pH juda yuqori bo'lsa, bu anodning haddan tashqari korroziyasi va vannada sink gidroksidi cho'kmalarining shakllanishi kabi muammolarni keltirib chiqarishi mumkin.

4. Qo'shimchalar

• Oqartirgichlar: Sink qoplamasining yorqinligi va yorqinligini yaxshilash uchun hammomga oqartiruvchi moddalar qo'shiladi. Ular yotqizilgan sink qatlamining sirt morfologiyasini atom darajasida o'zgartirish orqali ishlaydi. Odatda oqartiruvchi sifatida saxarin, kumarin va ba'zi to'rtlamchi ammoniy tuzlari kabi organik birikmalar qo'llaniladi. Misol uchun, saxarin elektrokaplama paytida katod yuzasida adsorbsiyalanishi mumkin, ma'lum yo'nalishlarda sink kristallarining o'sishiga to'sqinlik qiladi va silliq va yorqin sirt hosil bo'lishiga yordam beradi.

• Nivelirlar: Levelers elektrokaplama paytida substrat yuzasida har qanday nosimmetrikliklar tekislashda yordam beradi. Ular afzal ko'ra, substratning yuqori oqim zichligi bo'lgan joylariga cho'kadi, bu esa yuqori va past oqim zichligi hududlari o'rtasidagi qalinlik farqini kamaytiradi va natijada yanada bir xil qoplamaga olib keladi. Ba'zi polimerlar va sirt faol moddalar elektrokaplama hammomida tekislash vazifasini bajarishi mumkin.

• Antioksidantlar va stabilizatorlar: Ushbu qo'shimchalar vannadagi komponentlarning, ayniqsa siyanid ionlarining oksidlanishini oldini olish uchun ishlatiladi. Sianid havo va ma'lum aralashmalar mavjudligida oksidlanishi mumkin, bu esa kompleks hosil qiluvchi vositaning samaradorligini pasayishiga va vannalar kimyosining o'zgarishiga olib kelishi mumkin. Kislorodni tozalash va siyanid oksidlanishini oldini olish uchun vannaga natriy sulfit kabi antioksidantlar qo'shilishi mumkin. Vaqt o'tishi bilan vannaning barqarorligini ta'minlash uchun barqaror qoplama natijalarini ta'minlash uchun stabilizatorlar ham qo'shiladi.

Operatsion mulohazalar

1. Xavfsizlik choralari

Natriy siyanidi juda zaharli bo'lganligi sababli, elektrokaplama jarayonini qayta ishlash va ishlatishda qat'iy xavfsizlik choralarini ko'rish kerak. Jarayonga jalb qilingan barcha xodimlar tegishli shaxsiy himoya vositalarini, shu jumladan qo'lqop, ko'zoynak va respirator kiyishlari kerak. Zaharli bug'larning to'planishiga yo'l qo'ymaslik uchun elektrokaplama joyi yaxshi ventilyatsiya qilinishi kerak. Natriy siyanidi bilan bog'liq har qanday to'kilmasin yoki baxtsiz hodisalar yuz bergan taqdirda, zudlik bilan favqulodda choralar ko'rish kerak. Bunga siyanidni tegishli kimyoviy moddalar (masalan, gipoxlorit eritmalari) bilan zararsizlantirish va tegishli xavfsizlik organlarini xabardor qilish kiradi.

2. Vannaga texnik xizmat ko'rsatish

• Doimiy tahlil: Sink oksidi, natriy siyanid, natriy gidroksid va qo'shimchalarning kontsentratsiyasi optimal diapazonda bo'lishini ta'minlash uchun elektrokaplama vannasining tarkibi muntazam ravishda tahlil qilinishi kerak. Ushbu komponentlarning kontsentratsiyasini aniqlash uchun titrlash kabi analitik usullardan foydalanish mumkin. Masalan, rux ionlarining konsentratsiyasini vanna namunasini standart EDTA (etilendiamintetraasetik kislota) eritmasi bilan titrlash orqali aniqlash mumkin.

• Kontaminatsiyani nazorat qilish: Vannaning ifloslanishi turli manbalardan kelib chiqishi mumkin, masalan, xom ashyo tarkibidagi aralashmalar, qoplama paytida substratdan begona moddalarning chiqib ketishi va qo'shimcha reaktsiya mahsulotlarining to'planishi. Kontaminatsiyani nazorat qilish uchun vannani to'g'ri filtrlash kerak. Tegishli filtrli muhitga ega filtrlash tizimi qattiq zarralar va ba'zi organik ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlashi mumkin. Bundan tashqari, vannani vaqti-vaqti bilan tozalash kerak bo'lishi mumkin. Misol uchun, agar vannada og'ir metall aralashmalari (mis yoki qo'rg'oshin kabi) to'planib qolsa, ularni bu aralashmalar bilan cho'kma hosil qiluvchi kimyoviy moddalar qo'shib, keyin filtrlash orqali olib tashlash mumkin.

• Komponentlarni to'ldirish: Elektrokaplama jarayoni davom etar ekan, vannadagi komponentlar iste'mol qilinadi. Sink katodda to'planadi va ba'zi murakkablashtiruvchi moddalar va qo'shimchalar parchalanishi yoki yon reaktsiyalarda iste'mol qilinishi mumkin. Shuning uchun hammom tarkibini saqlab turish uchun sink oksidi, natriy siyanid, natriy gidroksidi va qo'shimchalarni muntazam ravishda to'ldirish kerak. To'ldirish tezligi qoplama vaqtiga, qoplanadigan qismlar miqdoriga va vannani tahlil qilish natijalariga qarab aniqlanishi mumkin.

3. Muammolarni bartaraf qilish; nosozliklarni TUZATISH

• Qoplamaning yomon yopishishi: Agar rux qoplamasi substratga yomon yopishsa, yuzaga kelishi mumkin bo'lgan sabablar orasida substratning etarli darajada oldindan ishlov berilmaganligi, vannaning noto'g'ri tarkibi (masalan, noto'g'ri pH yoki past kompleks hosil qiluvchi moddalar konsentratsiyasi) yoki vannada yuqori darajadagi ifloslanish kiradi. Ushbu muammoni hal qilish uchun oldindan davolash jarayonini ko'rib chiqish va optimallashtirish kerak. Hammom tarkibini tahlil qilish va kerak bo'lganda sozlash kerak, ifloslanishni kamaytirish uchun choralar ko'rish kerak.

• Noto'g'ri qoplama: notekis qoplamaga elektrokaplama xujayrasidagi oqimning noto'g'ri taqsimlanishi, vannaning bir xil bo'lmagan qo'zg'aluvchanligi yoki substrat geometriyasining o'zgarishi kabi omillar sabab bo'lishi mumkin. Ushbu muammoni hal qilish uchun elektrokaplama xujayrasi o'rnatilishi yanada bir xil oqim taqsimotini ta'minlash uchun sozlanishi mumkin. Aralashtirish usulini optimallashtirish mumkin va dastgohlar substratni bir xil qoplamani ta'minlaydigan tarzda ushlab turish uchun mo'ljallangan bo'lishi mumkin. Murakkab shaklli substratlar uchun maxsus qoplama texnikasi yoki yordamchi anodlardan foydalanish talab qilinishi mumkin.

• Xira yoki quyuq qoplama: Xira yoki quyuq rux qoplamasi vannadagi oqartiruvchi konsentratsiyaning etarli emasligi, yuqori darajadagi aralashmalar yoki noto'g'ri qoplama parametrlari (masalan, juda yuqori oqim zichligi yoki hammom harorati) tufayli bo'lishi mumkin. Oqartiruvchi konsentratsiyani tekshirish va kerak bo'lganda sozlash kerak. Vannani ifloslanishdan tozalash uchun tozalash kerak, qoplama parametrlarini optimallashtirish kerak.

Xulosa

Natriy siyanidli elektrokaplama rux jarayoni metall buyumlarga korroziyaga chidamlilik va dekorativ qoplamani ta'minlash uchun keng qo'llaniladigan va muhim usuldir. Yuqori sifatli qoplama natijalariga erishish uchun uning tamoyillarini, jarayon bosqichlarini, vannaning tarkibini va operatsion jihatlarini tushunish juda muhimdir. Natriy siyaniddan foydalanish bilan bog'liq ba'zi atrof-muhit va xavfsizlik muammolari bo'lsa-da, tegishli xavfsizlik choralari va ekologik toza alternativlarni ishlab chiqish (masalan, past - siyanid yoki siyanidsiz jarayonlar), u avtomobilsozlik, aerokosmik va elektronika kabi turli sohalarda muhim rol o'ynashda davom etmoqda. Jarayonning barcha jihatlarini diqqat bilan nazorat qilish orqali ishlab chiqaruvchilar sink bilan qoplangan mahsulotlarni mukammal sifat va ishlashga ega bo'lishi mumkin.