ZINCAREA ELECTROCHIMICA ALCALINA, ECOLOGICA

Lucrare efectuata in cadrul Programului Major 212 cu Banca MondialaLucrari de Laborator pentru Studiul Proceselor Fizico- Chimice de Suprafata si Coroziune

protectii anticorozive ale suprafetei.ZINCAREA ELECTROCHIMICA ALCALINA, ECOLOGICA

introducere

Zincul este un metal cu potential electrochimic standard egal cu 0,762 mV/enh, situat in seria tensiunelor electrochimice inaintea ferului. Prin urmare, el are tendinta de a se oxida intr-un microelement galvanic in scurt circuit cu otelul, conferindu-i acestuia protectie catodica.

Zincul este un metal amfoter, reactioneaza atat cu acizii cat si cu bazele. Cu acestea din urma formeaza saruri complexe numite zincati Na2ZnO4 sau Na2 Zn(OH)4.

In aer uscat zincul este stabil, dar in aer umed si in prezenta CO2 , SO4-2

Cl-1 se acopera cu o pelicula de oxid de zinc, hidroxid de zinc carbonat, sulfat sau clorura de zinc. Aceasta pelicula, cu aspect neplacut, este aderenta si protejaza metalul in continuare, dar din acest motiv zincul nu se utilizeaza in scop decorativ.

Stratele de acoperire din zinc metalic sunt foarte utilizate pentru protectia obiectelor din otel carbon impotriva coroziunii. Nu se utilizeaza in industria alimentara, zincul fiind un element cu actiune toxica.

Zincul se poate depune pe cale elctrochimica atat din electroliti acizi, pe baza de saruri simple la pH cuprins intre 3,5 si 4,5 cat si din electroliti alcalini.

Depunerea din electroliti alcalini prezinta avantajul unei calitati superioare a stratului depus, deoarece la baza procesului stau reactii de disociere ale unor saruri complexe care mentin concentratia ionilor de zinc Zn+2 la valori constante relativ scazute ce asigura formarea unui depozit catodic cu structura fina.

Foarte multi ani s-a utilizat pentru electrolitii de zincare alcalina cianura, care in mediu alcalin formeaza complexi de tipul [Zn(CN)4]-2 si [Zn(OH)4]-2

[Zn(CN)4]-2 + 4 OH- ( Zn(OH)4-2 + 4CN-1

Reactiile de formare a cianurii complexe sunt:

ZnO +4NaCN +H2O ( Na2[Zn (CN)4] + 2NaOH

Na2[Zn (CN)4] + 4 NaOH ( Na2[Zn (OH)4] + 4NaCN

Prezenta cianurilor confera un grad ridicat de periculozitate atat in exploatare cat si din punct de vedere al apelor reziduale.

De aceea in ultimii ani s-au dezvoltat electroliti bazici necianurici care nu pun in pericol ecosistemele. Acestia contin in principal ZnO si NaOH care formeaza zincati complexi Na2[Zn (OH)4]. Hidroliza acestora se desfasoara tot in doua trepte

Na2[Zn (OH)4] ( 2Na+ + [Zn (OH)4]-2

[Zn (OH)4]-2 ( Zn +2 +4OH-Procesele de electrod sunt:

(-) Zn2+ + 2e- ( Zn

(+) Zn ( Zn2+ + 2e-

scopul lucrarii

Scopul lucrarii consta in evidentierea influentei densitatii de curent asupra randamentului catodic al depunerii electrochimice de zinc din bai alcaline necianurice. Realizarea mai multor tratamente postoperatorii pentru ridicarea rezistentei la coroziune a stratului: pasivare galbena; neagra; oliv.

materiale si metodica

Materiale: circuit de electroliz; plcute din otel carbon; baie de ultrasunete; solutii de degresare si decapare; solutii de pasivare;

Mod de lucru:

Se slefuiesc plcutele cu hrtie de smirghel;

Se degreseaz plcutele patru minute in baia cu ultrasunete;

Se spal n ap cald la 40(C ntr-un pahar Berzelius;

Se decapeaz trei minute;

Se spal n ap rece;

Se cntreste la balana analitic o placuta; se noteaz masa initiala m0; Se monteaz n circuitul de electroliz la polul negativ al sursei;

Se calculeaz timpul de electroliz cu relaia:

cunoscnd urmtoarele date:

#Grosimea stratului depus h = 10 (m;

#Densitatea zincului (=9 g/cm3;

#Densitatea de curent i=3 A/dm2;

#Echivalentul electrochimic al zincului K=1.21 g/Ah;

#Randamentul de curent ( =85%

Se introduce placuta in electrolit, apoi imediat se masoara suprafata umectata;

Se calculeaza valoarea curentului impus:

I = i (A/dm2) *S (dm2) =[A]

Se introduc electrozii in celula de electroliza;

Se deschide sursa si se fixeaza valoarea calculata a curentului;

Dup expirarea timpului de electroliz, se nchide sursa, se scoate plcuta, se spal.

Se introduce placuta in solutia de pasivare galbena galbena timp de 1 minut;

se usuc cu hrtie de filtru, apoi se usuc 10 minute pe o sit de azbest;

Se cntreste i se determin masa final m1.

Se reiau operatiile pentru urmatoarele doua placute pentru densitati de curent i2=2,5Adm-2 si

i3= 4Adm-2, care se vor pasiva negru (timp de imersie 3 minute) si oliv (timp de imersie 3 minute).

Verificarea calitatii stratelor obtinute

Determinarea aderentei stratului de zinc

Aderenta stratului de zinc depus electrochimic din electroliti necianurici se determina conform standardelor in vigoare prin metoda grilei

*cu un obiect ascutit se traseaza pe suprafata stratrului 10 zgarieturi orizontale si verticale la distanta de 1mm una de cealalta realizandu-se in acest fel o grila.

*pe grila se aplica o hartie adeziva, se apasa si se trage brusc .

Se considera acceptata aderenta stratului, daca la colturile grilelei acesta nu s-a desprins.

Determinarea grosimii stratului de zinc prin metoda picaturii

*pe suprafata uscata se aplica cu o pipeta o picatura de solutie speciala care dizolva stratul;

*se asteapta 1 minut, apoi se sterge picatura cu hartie de filtru.

*se aplica o noua picatura si se procedeaza in acelasi mod.

*se considera procedura incheiata atunci cand pe locul picaturii a aparut culoarea caracterstica metalului de baza.

*se calculeaza grosimea stratului stiind ca o picatura dizolva la temperatura de 20C un strat de 1,4 micrometrii grosime.

Determinarea comportarii stratului depus la indoirea la 90(

Dupa ce s-au efectuat toate testele proba se indoaie la 90( fie direct cu mina, fie pe un dorn la presa, in functie de grosimea sa.

Se considera corespunzatoare depunerile care nu fisureaza.

prelucrarea rezultatelor

Rezultatele se trec intr-un tabel de forma:

Nr.crt.iimpus mAcm-2 I

mA(minh

mmh real

mm(masa

%(grosime%

Se calculeaz masa practica a zincului depus:

mp = m1 m0 Se calculeaz randamentul de curent:

unde mt = K I t; `

A = 65; z = 2;

F = 26,8 Ah

Se compar valoarea randamentului obinut cu valoarea 85%, media randamentelor industriale;

Se compara valorile randamentelor de curent si se evidentiaza influenta densitatii de curent asupra randamentelor catodice.

Se calculeaza randamentul depunerii utilizind valorile grosimii de strat, astfel:

in care hpractic reprezinta valoarea grosimii de strat determinata prin metoda picaturii;

hteoretic reprezinta valoarea grosimii de strat luata in calcul

Se compara cele doua tipuri de randamente si se explica eventualele neconcordante.

ZINCAREA ELECTROCHIMICA ALCALINA, ECOLOGICA

47ZINCAREA ELECTROCHIMICA ALCALINA, ECOLOGICA

_1035719610.unknown

_1073810577.unknown

_1073810603.unknown

_1035721550.unknown

_1033469720.unknown