Работа с ячейкой Хулла (кислотный электролит цинкования). Hull Cell (acidic zinc electroplating)

Эксперименты с ячейкой Хулла уже описаны в нашем журнале (см. статью: Ячейка Хулла. Hull Cell [ссылка]. Тогда работа с ячейкой Хулла проводилась с целью: проверки работоспособности электролитов и оптимизации их состава (варьировались основные компоненты и гальванические добавки), обнаружения причин брака гальванических покрытий (полученных в больших ваннах) и устранение брака.

В этот раз ячейка Хулла использовалась немного с другой целью - получение цинкового покрытия на стандартных стальных пластинках. Никакой оптимизации состава и т.п. - нужно было просто получить сплошное, блестящее цинковое покрытие на стальных пластинах (что в полной мере так и не удалось). Для этого использовался кислотный цинковый электролит, а поскольку у нас на заводе нет ванны кислотного цинка (есть только ванна щелочного цинкования), то электролит принесли в бутылке (набрали из гальванической ванны на другом производстве). Оцинкованные пластинки были нужны для тестирования составов для голубой пассивации цинка.

Процедура простая.

Берется большой железный лист, слесаря его режут на маленькие прямоугольные пластинки стандартного размера, гальваники - шлифуют поверхность, перевязывают пластинки медной проволокой и приносят связки в лабораторию. Потом я окунаю каждую пластинку в 10% раствор соляной кислоты до прекращения активного выделения газа. Промываю водой и использую в ячейке Хулла. Электролит - кислотный электролит цинкования (точнее - сернокислый) с двумя гальваническими добавками. Цвет - желто-коричневый с осадком (из-за примесей железа). Перед работой осадок отфильтровал.

Добавки в двух бутылочках с кодовыми названиями, с неизвестными функциями и дозировками. Позже представитель фирмы пришел и хотя бы объяснял, чего сколько добавлять. Анод - кусок цинка, вырезанный из анода для большой ванны, катод - покрываемая стальная пластинка, ток - около 1.5А. Время - по памяти минут 5 (измерялось песочными часами - романтика!).

Состав электролита мне, разумеется, не сказали (это - "страшная-эксклюзивная" тайна фирмы), но составы электролитов цинкования и режимы их работы - давно уже не секрет (есть монографии, справочники, сайты для гальваников). Для примера приведу таблицу с сайта https://ecm-zink.ru/info/stati/sostav-elektrolitov-czinkovaniya-i-ix-rezhimyi.html:

В идеале нужно было получить равномерное зеркальное цинковое покрытие поверх стали. Получалось плохо: ни мне, ни представителю фирмы оно на понравилось - он попробовал решить проблему, варьируя "на глаз" добавки - не удалось. Тогда он взял принесенные с собой пластинки, сделанные из более качественной стали. С ними я и работал - тоже покрытие получалось далеко не идеальное. Большая часть пластинки после цинкования в ячейке получилась зеркальной, но на высоких плотностях тока (с краю пластинки) слой цинка получался черным. Иногда черные зоны возникали не только с краю. Я не предал этому значения, поскольку для дальнейших испытаний площадь зеркально поверхности цинка была вполне достаточной.

Что дальше? Оцинкованная пластинка опускалась на заданное время в исследуемый раствор для голубой пассивации цинка, выдерживалась там заданное время и извлекалась. Дальше - проба качества пассивации с ацетатом свинца. Как ее проводить, мне никто не сказал, но нашел в интернете выдержку из ГОСТа.

"Контроль качества пассивирующих пленок проводится капельным методом. Наличие пленки проверяют, нанося на поверхность детали каплю раствора уксуснокислого свинца (50 г/л рН 7,7). Отсутствие потемнения капли в течение 5 с подтверждает наличие на металле защитной пленки. Качество пленки считается удовлетворительным, если потемнение капли не происходит на пассивированном цинке в течение 60 с, кадмии - 10 с."

Приготовил раствор ацетата свинца, провел испытания. Защитное действие у разных вариантов состава для голубой пассивации цинка однозначно было, некоторые образцы выдерживали требуемую минуту до почернения, но большая часть - нет.

После удачных или неудачных экспериментов пластинки снова опускались в соляную кислоту, цинковое покрытие растворялось, после чего цинк можно было наносить на пластинки заново.

Следующий этап - обработка пассивированной поверхности цинка специальным лаком на основе силикатов. Это усиливает антикоррозионную защиту. Дальше - испытания коррозионной стойкости в солевой камере (более строгий метод, чем с ацетатом свинца). Она на другом предприятии, узнал только, что образцы прошли испытания с удовлетворительными результатами. За выполненную работу директор фирмы сказал "большое спасибо" (на самом деле - нет). По официальной версии - он потерял интерес к данной работе, хотя сейчас больше склоняюсь к мысли, что это был повод, чтобы не заплатить. К счастью, тогда это было некритично, т.к. основную зарплату на заводе еще платили. Сделал вывод: даст директор еще какую-то "неофициальную" работу, нужно отказываться, а лучше - соглашаться, затягивать и саботировать (чтобы не идти на прямой конфликт). Позже понял, что другие сотрудники местной лаборатории именно так и работают.