Главная»В помощь технологу»Гальванические технологии»Цинкование»Щелочный процесс нанесения Zn-Ni для технического применения Reflectalloy ZNA

Щелочный процесс нанесения Zn-Ni для технического применения Reflectalloy ZNA

Информация о процессе

Reflectalloy ZNA есть патентованный, щелочной процесс электрохимического нанесения сплава цинк-никель с содержанием Ni 12 – 15 %, и c кристаллографической ориентацией гамма фазы <600>.
Reflectalloy ZNA производит Zn-Ni покрытия с заявленным составом сплава в широком диапазоне плотностей тока.
Reflectalloy ZNA лёгок в управлении. Он хорошо подходит для подвесочного нанесения покрытия и барабанного.
Reflectalloy ZNA покрытия обеспечивают превосходную коррозионную защиту, и хорошую стойкость при повышенной температуре, которая удовлетворяет спрос автопрома.
Reflectalloy ZNA покрытия имеют широкий спектр специализированных постобработок, которые обеспечивают цвет и увеличивают функциональные свойства покрытия.

Оборудование

Aноды		Никелевые пластины или покрытые матовым никелем стальные листы (25 мкм) рекомендуется как аноды. Отношение анод/катод не должно превышать 2 : 1. Не используйте никель в титановых корзинах, или покрытые блестящим Ni, стальные анодные листы. Цинк лучше растворять химически, во внешне установленной ванне - генераторе (см. граф).
Ванны		Сталь со щелочестойким каучуком или пластикатом, сделанным из полипропилена, ПВХ или ПВХ/укреплённым полиэстром. Стекловолоконные ванны не должны использоваться.
Трубопроводы		Трубопроводы должны быть щелочестойкими и свари- ваться из ПВХ, укреплённого ПВХ/полиэстр, ПЭ или ПП. Склеенная ПВХ арматура не должна использоваться.
Охлаждение / Нагрев		Охлаждение обязано поддерживать рабочую температуру раствора 20 – 28 °C. Теплообменники / нагреватели, делают из тефлона (PTFE) или титана.
Вытяжка		Требуется.
Фильтрация		Непрерывная фильтрация требуется, примерно 1 - 2 объема раствора в час. Фильтрпатроны: щелочестойкие, обычно 10 мкм.
Очистка		Периодическая очистка рекомендуется. Детальная процедура очистки описана в документе Reflectalloy ZNA Correction Instruction.
Механическая агитация		Медленное движение катодной штанги или вращение для барабана (3-8 об/мин). Если имеется достаточная циркуляция, то движение катодов вообще не обязательно. Не использовать воздушную агитацию.

Приготовление

Состав на 100 л	литр	кг
Вода *	47.0	47.0
Reflectalloy ZNA ZS ** / Раствор Zn и NaOH	35	---
Reflectalloy ZNA 96 N 2x / Рефлекталой ZNA 96 N 2x	0.75	1.01
Reflectalloy ZNA 93 Carrier / Рефлекталой ZNA 93 носитель	8.0	8,04
Reflectalloy ZNA 94 Carrier / Рефлекталой ZNA 94 носитель	8.7	9.01
Reflectalloy ZNA 95 Brightener / Рефлекталой ZNA 95 блескообразователь	0.1	0.1
Reflectalloy ZNA 97 Brightener 3x / Рефлекталой ZNA 97 блескообразователь 3х	0.3	0.3
Reflectalloy A 2301 Additive / Рефлекталой A 2301 добавка	0.15	0.16

* в местах с плохой водой нужно использовать деионизованную воду.

** концентрат базового раствора содержит 30 г/л Zn и 360 г/л NaOH.

Последовательность приготовления 100 л электролита

Наливают в ванну 35 л воды.
При помешивании добавляют Reflectalloy ZNA ZS, пока полностью всё не перемешается.
Reflectalloy ZNA 96 N 2x, Reflectalloy ZNA 93 Carrier и Reflectalloy ZNA 94 Carrier должны быть смешаны до добавления, чтобы избежать выпадения осадка.
При температуре электролита ниже 30^°C, добавляют необходимые количества добавок Reflectalloy в следующей последовательности:
При активном перемешивании добавляют смесь Reflectalloy ZNA 96 N 2x, Reflectalloy ZNA 93 Carrier и Reflectalloy ZNA 94 Carrier . Затем добавляют Reflectalloy ZNA 95 Brightener и Reflectalloy ZNA 97 Brightener 3x и Reflectalloy A 2301 Additive.
Вешают аноды, и корректирует уровень раствора до рабочего объема.
Доводят температуру раствора до рабочей, после этого электролит готов к использованию.

Рабочие параметры

Teмпература	20 – 28 °C.
Напряжение	до 12 V при покрытии на подвесках до 15 V при покрытии в барабане Необходима низкая остаточная волнистость (<10%) выпрямителя.
Плотность тока	катодный: 1.5 – 3 A/дм²при покрытии на подвесках 0.5 – 1 A/дм² при покрытии в барабане

Корректировка

	Номинальное значение
Zn	10.5 г/л (9.5 – 12.5)
NaOH	125 г/л (115 – 135)
Ni	1.05 г/л (0.9 – 1.25)
Reflectalloy ZNA Carrier	120 – 130 мл/л

Максимальное содержание Na₂CO₃ - 45 г/л

Удаление карбонатов

Как и во всех щелочных процессах, должны периодически удаляться карбонаты из электролита Reflectalloy ZNA.

Для удаления карбонатов необходимо оборудование, которое может обеспечить понижение температуры раствора менее 0^OC.

Расход добавок при покрытии в барабане

Reflectalloy ZNA 94 Carrier	2.0 – 4.0 л /10.000 Aч
Reflectalloy ZNA 95 Brightener	1.5-3.0 л /10.000 Aч
Reflectalloy ZNA 96 N 2x	3.0-6.0 л /10.000 Aч
Reflectalloy ZNA 97 Brightener 3x	0.5-1.5 л /10.000 Aч
Reflectalloy A 2301 Additive^*	До 2.5 л /10.000 Aч

Расход добавок при покрытии на подвесках

Reflectalloy ZNA 93 Carrier	0.5-2.0 л /10.000 Aч
Reflectalloy ZNA 94 Carrier	1.0 – 40 л /10.000 Aч
Reflectalloy ZNA 95 Brightener	1.5-3.0 л /10.000 Aч
Reflectalloy ZNA 96 N 2x	3.0-5.0 л /10.000 Aч
Reflectalloy ZNA 97 Brightener 3x	0.5-1.5 л /10.000 Aч
Reflectalloy A 2301 Additive^*	до 1.0 л /10.000 Aч

Нормы расходования основаны на практическом опыте и, возможно, нуждаются в настройке, так как многое зависит от местных эксплуатационных режимов, типа материала подложки и т.п.

* прежде, чем корректировать добавки на ампер-часы удостоверяются, что в растворе содержится необходимое количество цинка, никеля и добавок Reflectalloy Carrier .

Дозирование Reflectalloy добавок нельзя делать непосредственно в генератор цинка.

Использование автоматического дозирующего оборудования по ампер-часам является выгодным и рекомендуется для промышленного применения.

Ни в коем случае все добавки Reflectalloy не смешивать вместе в один раствор дозирования. Единственно рекомендованные смеси упомянуты ниже:

Смесь блескообразователей (Brightener Mix)

Reflectalloy ZNA 97 Brightener 3x, Reflectalloy ZNA 95 Carrier и Reflectalloy A 2301 Additive могут быть смешаны для дозирования.

Смесь никелевая (Nickel Mix)

Reflectalloy ZNA 96 N 2x и Reflectalloy ZNA 94 Carrier могут быть смешаны для дозирования.

Мы рекомендуем, чтобы промышленный опыт был сначала получен на отдельных добавках Reflectalloy ZNA до применения смесей Brightener Mix или Nickel Mix. Это будет тогда гарантировать, что дозирующие нормы могут быть точными и основанными на практическом промышленном опыте.

Функции добавок

Reflectalloy ZNA 93 Carrier и Reflectalloy ZNA 94 Carrier

Это комплексующие добавки и их необходимо добавлять в правильном отношении.

Reflectalloy ZNA 95 Brightener

Это блескообразователь, работающий от средних до низких областях плотности тока.

Reflectalloy ZNA 95 Brightener является также доступным в версии 3 кратного концентрата под названием Reflectalloy ZNA 95 3x. Одно-концентрированная добавка более предпочтительна для применения.

Reflectalloy ZNA 96 Maintenance N 2x

Добавка, содержащая никель (0.75 мл/ л= 0.1 г/л Ni)

Reflectalloy ZNA 97 Brightener 3x

Это блескообразователь, работающий в средних и высоких областях плотности тока.

Reflectalloy A 2301 Additive

Вторичный блескообразователь управляет в области чрезвычайно низких плотностях тока.

Reflectalloy ZNA 96 N 2x и Reflectalloy ZNA 97 Brightener 3x также доступны в одинарной концентрации, но из-за роста объёма раствора электролита более концентрированные добавки предпочтительней. Клиентов, использующих одно-концентрированные добавки, мы попросили использовать концентрированные продукты и уменьшить нормы пополнения соответственно.

Система с генератором цинка

Объём генератора (dissolving tank) должен быть 10 - 20 % от рабочей ванны.
Производительность фильтрующего насоса: общий объем электролита от 1 до 3 раз в час.
Фильтрующий блок должен быть установлен между емкостью для процесса растворения и рабочей емкостью (смотри схема).
Цинковые анодные бруски должны быть расположены в стальных корзинах в генераторе цинка, если корзина сделана из стали , то растворение цинка будет быстрей.
Для оптимального растворения цинка лучше использовать цинк в виде шаров диаметром 2 см.
Анодные корзины должны быть сделаны из углеродистой стали ST37 с отношением поверхности к объёму от 4 до 1.
Для того, что бы гарантировать нормальную поверхность корзины, перед загрузкой в генератор её надо обезжирить, протравить в растворе HCl, и промыть.
Площадь поверхности цинка, необходимую для поддержания постоянного уровня концентрации цинка в электролите, необходимо определять методом проведения анализов при запуске рабочего режима, количество цинка в корзинах генератора должна быть примерно в 10 раз больше суточного потребления цинка.
На время производственных перерывов электролит необходимо сливать из емкости для процесса растворения в сливную емкость(drain tank), чтобы исключить увеличение концентрации цинка в электролите.
После этого корзины с цинком необходимо тщательно промыть.
Увеличение скорости растворения цинка может быть осуществлено добавлением щелочи непосредственно в генератор цинка.

Важночто бы в течение производственных перерывов, цинковые аноды не были в длительном контакте с раствором, находящимся в генераторе.

Концентрация цинка в генераторе не должна превышать 20 г/л, поскольку может произойти осаждение цинка и пассивация материала корзины. При нормальной работе концентрация цинка будет поддерживаться за счет обмена одинаковыми порциями раствора между рабочей ванной и генератором.

Не делайте никаких добавок непосредственно в ванну генератора цинка.

Обработка сточных вод

Испытания показали, что при обработки вод от Reflectalloy ZNA может образовываться небольшое количество цианида. Обслуживание процесса Reflectalloy ZNA должно учитывать и использовать меры предосторожности изходя из этого обстоятельства.

Промывные воды и концентраты должны всегда обрабатываться отдельно. Продукт содержит комплексообразующие агенты, поэтому стоки нельзя направлять в общий поток сточных вод.

Промывные воды

Промывочные воды продукта разбавляются в соотношении 1 : 100 и до отправки в общий сток необходимо осадить тяжёлые металлы с помощью осадителя Sediganth C или инообменной смолы (например Bayer Lewatit TP 207) до концентрации металлов максимально 3 – 5 mval металла/л.

Осаждение цинка и никеля с помощью Sediganth C нужно проводить при pH 4 – 10. О полноте осаждения можно судить по потенциометрическому скачку.

Необходимое количество Sediganth C (примерно 8 - 9 мл на 1 г никеля) должно быть определено специальным тестом (смотри ниже). После времени реакции приблизительно 30 минут раствор фильтруют, полученный фильтрат отправляют на стадию конечного контроля pH, менуя общую стадию осаждения тяжелых металлов.

Для определения необходимого количества агента осаждения, необходимо проделать следующее:

0.1 мл агента осаждения Sediganth C добавляют к
100 мл образца при pH = 4 - 10, при непрерывном перемешивании.
После времени реакции (при перемешивании) 5 минут, исследуемый раствор, должен быть прозрачным и бесцветным.
Когда еще добавляют 0.1 мл агента осаждения Sediganth C, и никакого помутнения не появилось, то продолжают добавлять по 0,1 мл до помутнения.

Получившиеся мл агента осаждения Sediganth C для 100 мл образца дают количество агента осаждения в литрах на 100 л необходимых для обработки вод.

Для лучшей коагуляции осадка, вводят небольшие количества коагулянта при постоянном помешивании, до процесса фильтрации (мы рекомендуем полиакриламид / анионный с мол. массой 4-6 млн.). В последствии фильтрат можно смешивать только со сточными водами, в которых нет тяжелых металлов.

Промывные воды (содержат примерно 1,200 мг/л суммарно тяжелых металлов) и концентраты (разбавляют до обработки 1 : 10 ) можно обработать методом окисления и дальнейшем осаждением с органосулфидом.

Oкисление / осаждение в исключительных случаях может быть выполнено при разбавлении концентратов 1 : 3. Но всё таки это лучше делать при разбавлении 1 : 10.

Разбавленные концентраты доводят до pH 12.5 едким натром. После этого добавляют свежий раствор гипохлорита натрия (NaOCl, 14 % активного хлора) (примерно 140 – 190 л /м³) пока не будет избытка окислителя, который можно определить по синему цвету крахмальной бумаге с йодистым калием. После времени реакции 4 часа и постоянном перемешивании и pH 12 бумага должна иметь слабо синий цвет.

Избыток окисляющего агента, проверяется той же бумагой, может быть удалён добавлением небольшого количесва бисульфида натрия (Na₂S₂O₄), примерно 1 – 1.5 кг/м³. После корректировки pH на 6 соляной кислотой, затем добавляют органосульфид Sediganth C примерно 15.0 л/м³. Также о полноте осаждения можно судить по потенциометрическому скачку.

Количество Sediganth C (примерно 8 - 9 мл на 1 г тяжелых металлов) должно быть определено специальным тестом (как указано выше). После времени реакции приблизительно 30 минут возможный остаток органосульфида должен быть удалён раствором FeCl₃. После pH доводят до 8.5 гидрооксидом кальция (известковым молоком) и после добавления флокулянта фильтруют на специальном фильтр-прессе.

Фильтрат также можно посылать только в те воды, в которых нет тяжелых металлов.

Альтернативы для обработки концентратов и промывных вод с более высокими концентрациями:

Для обработки концентратов мы рекомендует их отправлять на специальный завод для сжигания. Как альтернатива, можно рассмотреть вариант через обработку окислением ультрафиолетом UV/H₂O₂ в комбинации с последующей обработка катионообменной смолой.

Убедитесь, что соблюдаются все местные инструкции относительно ПДК загрязнителей, включая общие инструкции на опасные материалы!

Aналитическая инструкция

Определение каустической соды в Reflectalloy ZNA методом титрования

Версия: 3

Документ №: 01-8020-24

Необходимые реактивы*

Натрий цианистый ч.д.а., например компании Merck
Индикаторный раствор (0.2 % 2.4-Дигидрокси-4´-нитроазобензол в 80 % изопропаноле), Aldrich
Стандартный 0.5 M раствор соляной кислоты, например компании Kraft
Дистиллированная вода

Подготовка стандарта

1.0 г NaCN помещают в 100 мл мерный стакан и растворяют в
50 мл деионизованной воды. Потом добавляют
5 капель раствора индикатора (цветной стандарт).

Процедура

2.0 мл^** образца пипеткой помещают в 100 мл мерный стакан и смешивают с
1.0 г NaCN. После добавляют
5 капель раствора индикатора и
50 мл дистиллированой воды и титруют
0.5 M стандартным раствором HCl до получения цвета раствора, как цвет стандарта.

Расчет

Расход (мл)_HCl(0.5M) · 10 = г/л NaOH

ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ : Убедитесь, что соблюдаются все местные инструкции относительно ПДК загрязнителей, включая общие инструкции на опасные материалы!

* Если не сказано иначе, то всегда имеются в виду вещества, чистые для анализа.

** Объемы, указанные с точностью до одного знака после запятой, должны отмеряться при . помощи пипетки.

Определение никеля методом атомной адсорбции (AAS) в Reflectalloy ZNA

Версия: 2

Документ №: 01-8020-18

Необходимые реактивы*:

Раствор никеля базовый (c_Ni = 1.000 г/л, например компании Kraft)
Азотная кислота, конц. (HNO₃ 65 %), компания Baker
Соляная кислота 5 M ( 414 мл/л соляной кислоты концентрации 37 %)
Перекись водорода ( 30 %)
Дистиллированная вода
Ni стандарт: Ni₁: 2.0 мг/л (помещают 200 мкл Ni базового раствора и 5 мл соляной кислоты в 100 мл мерную колбу и доводят до уровня дистиллированной водой)
Ni₂: 4.0 мг/л (помещают 200 мкл Ni базового раствора и 5 мл соляной кислоты в 50 мл мерную колбу и доводят до уровня дистиллированной водой)

Подготовка образца:

1.0 мл^** раствора помещают в 100 мл мерную колбу и смешивают с
5 мл азотной кислоты конц. и
5 мл перекиси водорода.
Теперь раствор нагревают до полной выработки перекиси.
Остужают раствор до комнатной температуры и после этого доливают дистиллированной водой до уровня
Полученный раствор разбавляют 1/50 дистиллированной водой (коэффициент разбавления: 5000).

Определение на спектрометре F-AAS:

Прибор калибруют с помощью двух Ni стандартов 2.0 мг/л [S₁] и 4.0 мг/л [S₂]. Нулевую точку выставляют по дистиллированной воде.

Оценка:

Теперь концентрация никеля неизвесного раствора будет определена с помощью програмного обеспечения спектрометра F-AAS.

Расчет

концентрация Ni (мг/л)_(AAS)1000 x разбавление = концентрация никеля (г/л)

ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ : Убедитесь, что соблюдаются все местные инструкции относительно ПДК загрязняющих веществ, включая общие инструкции на работу с опасными материалами!

* Если не сказано иначе, то всегда имеются в виду вещества, чистые для анализа.

** Объемы, указанные с точностью до одного знака после запятой, должны отмеряться при . помощи пипетки.

Определение Zn в Reflectalloy ZNA методом титрования

Версия: 2

Документ №: 01-8020-20

Необходимые реактивы:*

Aммиак конц., плотность 0.91 г/cм³
Соляная кислота (разбавленная 1:2 )
Буферный раствор; pH 10.5 (61.5 г хлористого аммония и 570 мл аммиака конц., доводят до 1 л)
Раствор цианистого натрия 10 %
Индикаторная смесь (Eriochrome Black T с хлористым натрием в отношении 1 : 400, и измельчить)
Раствор формальдегида 37 %
Стандартный 0.1 M раствор ЭДТА (EDTA=Disodium salt of ethylene diamine tetra acetic acid)

Процедура:

5.0 мл**раствора помещают в 250 мл колбу Эрленмейера и смешивают с
2 мл соляной кислоты,
150 мл дистиллированной воды и
20 мл буферного раствора, тщательно перемешивают. Затем добавляют
5 мл раствора цианистого натрия,

2 лопаточки индикатора и
10 мл формалина и немедленно титруют
0.1 M стандартным раствором ЭДТА пока цвет раствора не изменится от красного до синего.

Количество израсходованного в мл 0.1 M стандартного раствора ЭДТА***- умноженное на 1.3 – даёт содержание цинка в г/л.

Пример:

На титрование было израсходовано 7.4 мл 0.1 M стандартного ЭДТА.

Расчет:

7.4 x 1.3 = 9.6 г/л Zn

Если не сказано иначе, то всегда имеются в виду вещества, чистые для анализа.
Объемы, указанные с точностью до одного знака после запятой, должны отмеряться при помощи пипетки.
Коэффициент растворов для объемного анализа предполагался равным 1,000 и поэтому в примерах вычислений не принимался во внимание.

Все рекомендации и предложения, излагаемые в настоящих инструкциях относительно применения наших продуктов, основаны на экспериментальных и достоверных данных. Но, ввиду того, что фактическое применение таких продуктов другими выходят за пределы сферы нашего контроля, мы не можем предоставить никаких гарантий безусловную или условную относительно последствий или полученных результатов вследствие такого применения независимо от того, применялись ли продукты согласно рекомендациям или предложениям, изложенным в настоящих инструкциях, или нет. Далее, информация о применении наших продуктов не должна быть истолкована другими как рекомендация для применения таких продуктов в нарушение чьих-либо патентных прав.

Определение Zn методом атомной адсорбции AAS в Reflectalloy ZNA

Версия: 2

Документ №: 01-8020-22

Необходимые реактивы*:

Zn базовый раствор (c_Zn = 1.000 г/л), например компании Kraft
Азотная кислота, конц. (HNO₃ 65 %), компании Baker
Соляная кислота 5 M ( 414 мл/л соляной кислоты конц. 37 %)
Перекись водорода ( 30 %)
Дистиллированная вода
Zn стандарты: Zn₁: 0.5 мг/л (Помещают 50 мкл Zn базового раствора и 5 мл соляной кислоты в 100 мл мерную колбу и доводят до метки дистиллированной водой)
Zn₂: 1.0 мг/л (Помещают 100 мкл Zn базового раствора и 5 мл соляной кислоты в 100 мл мерную колбу и доводят до метки дистиллированной водой)

Подготовка образца:

1.0 мл** раствор помещают в 100 мл мерную колбу и смешивают с
5 мл азотной кислоты конц. и
5 мл перекиси водорода.
Теперь раствор нагревают до полной выработки перекиси.
Остужают раствор до комнатной температуры и после этого доливают дистиллированной водой до уровня
Полученный раствор разбавляют 1/100 дистиллированной водой (разбавление: 10 000).

Определение на спектрометре F-AAS:

Прибор калибруют с помощью двух Zn стандартов 0.5 мг/л [S₁] и 1.0 мг/л [S₂]. Нулевую точку выставляют по дистиллированной воде.

Оценка:

Теперь концентрация цинка неизвесного раствора будет определена с помощью програмного обеспечения спектрометра.

Расчет

Содержание Zn (мг/л)_(AAS)1000 x разбавление = Zn coдержание (г/л)

* Если не сказано иначе, то всегда имеются в виду вещества, чистые для анализа.

** Объемы, указанные с точностью до одного знака после запятой, должны отмеряться при . помощи пипетки.

Определение Reflectalloy 93/94 Carrier в Reflectalloy ZNA – титрометрически

Версия: 4

Документ №: 01-8020-26

Необходимые реактивы:*

0.1 M тиосульфата натрия стандартный раствор
Раствор крахмала 1 % в воде (коротко вскипячёный!)
Сульфата меди 5-водного раствор (50.0 г/л)
Серная кислота 10 %
Калий йодистый 30 %

Неоходимое оборудование:

Пипетки 5 мл
Бюретки 50 мл
Колба 250 мл
Мерная колба 100 мл
Фильтровальная бумага

Процедура:

5.0 мл**раствора пипеткой помещают в 250 мл колбу. Затем добавляют
20.0 мл^** раствор сульфата меди 5-водного.
выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой. Собранные фильтраты смешивают и добавляют
10 мл серной кислоты. После добавляют
20 мл раствор калия йодистого, тщательно смешивают и титруют
0.1 M стандартным раствором тиосульфата натрия пока цвет раствора не изменится с коричневого до светло-жёлтого. Теперь добавляют 1 мл раствора крахмала и титруют до тех пока цвет раствора не изменится с тёмно-синего до бесцветного.

Количество в мл израсходованного 0.1 M стандартного раствора тиосульфата натрия***- умноженное на 12.5 – даёт концентрацию Reflectalloy 93/94 Carrier в г/л.

Количество в мл израсходованного 0.1 M стандартного раствора тиосульфата натрия ***- умноженное на 11.36 – даёт концентрацию Reflectalloy 93/94 Carrier в мл/л.

Пример:

На титрование было израсходовано 7.7 мл 0.1 M стандартного раствора тиосульфата натрия.

Расчет:

7.7 x 12.5 = 96.3 г/л Reflectalloy 93/94 Carrier

7.7 x 11.36 = 87.5 мл/л Reflectalloy 93/94 Carrier

Если не сказано иначе, то всегда имеются в виду вещества, чистые для анализа.
Объемы, указанные с точностью до одного знака после запятой, должны отмеряться при помощи пипетки.
Коэффициент растворов для объемного анализа предполагался равным 1,000 и поэтому в примерах вычислений не принимался во внимание.