SK285453B6 - Alkalický zinkovo-niklový kúpeľ - Google Patents

Abstract

Na zamedzenie vzniku nežiaducich vedľajších reakcií v alkalickom zinkovo-niklovom galvanickom kúpeli je navrhnuté oddelenie anódy od alkalického elektrolytu.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka galvanického kúpeľa na nanášanie zinkovo-niklových povlakov s anódou, katódou a alkalickým elektrolytom.

Doterajší stav techniky

Je známa možnosť pokrývania elektricky vodivých materiálov zliatinami zinku a niklu na účely zlepšenia ich odolnosti proti korózii. Na to sa obvykle používa kyslý elektrolytový kúpeľ, napríklad sulfátový, chloridový, flouropromátový alebo sulfamátový elektrolyt. Pri týchto postupoch je dosiahnutie rovnomernej hrúbky zinkovo-niklového povlaku na príslušnom materiáli technicky veľmi náročné a v praxi obvykle nemožné.

Z toho dôvodu sa v poslednej dobe používajú alkalické zinkovo-niklové galvanické kúpele, ktoré sú uvedené v nemeckom patente 37 12 511, a ktoré majú napríklad nasledujúce zloženie:

11,3 g/1 ZnO,

4.1 g/1 NiSO₄ * 6 H₂O g/1 NaOH,

5.1 g/1 polyetylénimín.

Amíny obsiahnuté v alkalickom kúpeli slúžia ako komplexotvomá látka pre ióny niklu, ktoré sú inak v alkalickom médiu nerozpustné. Zloženie kúpeľa sa odlišuje podľa výrobcu.

Tieto galvanické kúpele sú obvykle napájané nerozpustnými niklovými anódami. Koncentrácia zinku sa udržuje konštantná pridávaním zinku a koncentrácia niklu sa udržuje konštantná pridávaním roztoku niklu, napríklad niklosulfátového roztoku.

Tieto kúpele však po niekoľkých hodinách prevádzky majú zmenu farby z pôvodnej modrofialovej na hnedú. Po niekoľkých dňoch, prípadne týždňoch, sa toto sfarbenie zosilňuje a možno zistiť rozdelenie kúpeľa na dve fázy, pričom horná fáza je tmavohnedá. Táto fáza spôsobuje značné narušenie povlaku produktov, napríklad nerovnomernú hrúbku alebo tvorbu pľuzgierikov. Kontinuálne čistenie kúpeľa, teda kontinuálne odoberanie tejto vrstvy je preto nevyhnutné. Toje však nákladné a časovo náročné.

Ďalej možno po niekoľkých týždňoch prevádzky preukázať v kúpeli kyanid. V dôsledku znečistenia kyanidom je treba pravidelné obnovovanie kúpeľa a špeciálne spracovávanie odpadových vôd, ktoré značne ovplyvňujú prevádzkové náklady kúpeľa. A to tým viac, že odpadové vody majú vysokú organickú koncentráciu a sťažujú detoxikáciu kyanidu hodnotou CSB 15 000 až 20 000 mg/1. Dodržiavanie hodnôt stanovených zákonodarcom pre odpadové vody (nikel 0,5 ppm a zinok 2 ppm) je potom možno iba za značného pridávania chemikálií.

Vytvorenie druhej fázy vyplýva z reakcie amínov, ktoré sa v alkalickom roztoku menia na niklových anódach na nitrily (medzi inými tiež kyanid). Na základe rozkladu aminov sa musia do kúpeľa navyše kontinuálne pridávať nové komplexotvomé látky, čo zvyšuje náklady na proces.

Iné než niklové anódy nemôžu byť použité, pretože sa v alkalickom roztoku rozpúšťajú, čo má rovnako nepriaznivý vplyv na kvalitu povlaku.

S ohľadom na uvedený doterajší stav techniky je úlohou vynálezu vytvoriť zinkovo-niklový galvanický kúpeľ, ktorý umožní cenovo výhodné vytváranie zinkovo-niklových povlakov s vysokou kvalitou.

Podstata vynálezu

Táto úloha je vyriešená podľa vynálezu tak, že je anóda oddelená od alkalického elektrolytu ionexovou membránou.

Týmto oddelením sa zabráni reakcii amínov na niklovej anóde a v dôsledku toho neprebiehajú žiadne nežiaduce vedľajšie reakcie, ktoré by spôsobovali problémy s odpadovými vodami alebo viedli k reakčným produktom usadzujúcim sa do druhej fázy a nevýhodne ovplyvňovali kvalitu zinkovo-niklového povlaku. Nákladné odstraňovanie tejto vrstvy a obnovovanie kúpeľa je vďaka tomuto vynálezu zbytočné. Ďalej možno zaznamenať značné zlepšenie kvality povlaku.

Ako obzvlášť výhodné sa ukázalo použitie katexovej membrány z perfluorovaného polyméru, pretože má zanedbateľný elektrický odpor, ale vysokú chemickú a mechanickú odolnosť.

Ďalej odpadá znečistenie odpadových vôd kyanidom, čím je značne zjednodušené čistenie odpadových vôd. Navyše je zbytočné dopĺňanie komplexotvomej látky do elektrolytu, pretože sa už nerozkladá a jej koncentrácia v kúpeli zostáva takmer konštantná. Tento postup je teda omnoho menej nákladný.

Zinkovo-niklový kúpeľ funguje v riešení podľa vynálezu ako katolyt. Ako anolyt môžu byť napríklad použité kyselina sírová, metánsulfónová, amidosulfónová a/alebo fosforečná. Ako materiál anódy pripadajú do úvahy do galvanického článku podľa vynálezu obvyklé anódy, napríklad platinované titánové anódy, pretože už nie sú vystavené pôsobeniu zásaditého zinkovo-niklového kúpeľa.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je podrobnejšie opísaný pomocou príkladného vyhotovenia znázorneného na obrázku, kde je schematicky zobrazená konštrukcia galvanického kúpeľa.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obrázku je znázornený galvanický článok 1, ktorý je vybavený anódou 2 a katódou 3, pri ktorej ide o poťahovaný predmet. Katolyt obklopujúci katódu 3 jc alkalický katolyt 4 a pozostáva zo zinkovo-niklového galvanického kúpeľa so známym zložením, v ktorom sa ako komplexotvorná látka pre ióny niklu používajú amíny. Anolyt 5 obklopujúci anódu 2 môže byť napríklad tvorený kyselinou sírovou, fosforečnou, kyselinou metansulfónovou, kyselinou amidosulfónovou alebo kyselinou fosfónovou.

Anolyt 5 a alkalický katolyt 4 sú od seba oddelené ionexovou membránou 6, ktorá je tvorená perfluorovanou katexovou membránou. Táto ionexová membrána 6 umožňuje bezbariérový prechod elektrického prúdu kúpeľom, ale bráni tomu, aby alkalický katolyt 4, zvlášť v ňom obsiahnuté amíny, prišli do styku s anódou 2, čím sú vylúčené reakcie, ktoré boli podrobne uvedené v opise, vrátane ich nežiaducich dôsledkov.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Alkalický galvanický kúpeľ na nanášanie zinkovo-niklových povlakov s anódou a katódou, vyznačujúci sa t ý m , že anolyt (5) obklopujúci anódu (2) a alkalycký katolyt (4) obklopujúci katódu (3) sú od seba oddelené ionexovou membránou (6).
2. 2. Galvanický kúpeľ podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i sa tým, že anóda (2) je od alkalického katolytu (4) oddelená ionexovou membránou (6), ktorú tvorí perfluorovaná katexová membrána.
3. 3. Galvanický kúpeľ podľa nároku 1 alebo 2, v y značujúci sa tým, že ako anolyt (5) je použitá kyselina sírová, kyselina fosforečná, kyselina metansulfónová, kyselina amidosulfónová a/alebo kyselina fosfónová.
4. 4. Galvanický kúpeľ podľa jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že anóda (2) je platinovaná titánová anóda.