CZ2001189A3 - Alkalická zinko-niklová lázeň - Google Patents

Description

Vynález se týká galvanické lázně pro nanášení zinko-niklových povlaků s anodou, katodou a alkalickým elektrolytem.

Dosavadní stav techniky

Je známa možnost pokrývání elektricky vodivých materiálů slitinami zinku a niklu za účelem zlepšení jejich korozivzdornosti. K tomu se obvykle používá kyselá elektrolytová lázeň, například sulfátový, chloridový, flouropromátový nebo sulfamátový elektrolyt. U těchto postupů je dosažení rovnoměrné tloušťky zinko-niklového povlaku na příslušném materiálu technicky velmi náročné a v praxi obvykle nemožné.

Z toho důvodu se v poslední době používají alkalické zinko-niklové galvanické lázně, které jsou uvedeny v německém patentu 37 12 511 a které mají například následující složení:

11,3 g/lZnO

4.1 g/1 NiSO₄ * 6 H₂O

120 g/lNaOH

5.1 g/1 polyethylenimin

Aminy obsažené v alkalické lázni slouží jako komplexotvomá látka pro ionty niklu, které jsou jinak v alkalickém médiu nerozpustné. Složení lázně se liší podle výrobce.

Tyto galvanické lázně jsou obvykle napájeny nerozpustnými niklovými anodami. Koncentrace zinku se udržuje konstantní přidáváním zinku a koncentrace niklu se udržuje konstantní přidáváním roztoku niklu, například niklsulfátového roztoku.

Tyto lázně však po několika hodinách provozu vykazují změnu barvy z původní modrofialové na hnědou. Po několika dnech, popřípadě týdnech se toto zbarvení zesiluje a lze zjistit rozdělení lázně na dvě fáze, přičemž horní fáze je tmavě hnědá. Tato fáze způsobuje značná narušení povlaku produktů, například nerovnoměrnou tloušťku vrstvy nebo tvorbu puchýřků. Kontinuální čištění lázně, tedy kontinuální odebírání této vrstvy je proto nevyhnutelné. To je ovšem nákladné a časově náročné.

Dále lze po několika týdnech provozu prokázat v lázni kyanid. V důsledku znečištění kyanidem je zapotřebí pravidelné obnovování lázně a speciální zpracovávání odpadních vod, které značně ovlivňuje provozní náklady lázně. A to tím víc, že odpadní vody mají vysokou organickou koncentraci a ztěžují detoxikaci kyanidu hodnotou CSB 15.000 až 20.000 mg/1. Dodržování hodnot stanovených zákonodárcem pro odpadní vody (nikl 0,5 ppm a zinek 2 ppm) je pak možné pouze za značného přidávání chemikálií.

Vytvoření druhé fáze vyplývá z reakce aminů, které se v alkalickém roztoku mění na niklových anodách na nitrily (mezi jinými také kyanid). Na základě rozkladu aminů se musí do lázně navíc kontinuálně přidávat nové komplexotvomé látky, což zvyšuje náklady na proces.

Jiné než niklové anody nemohou být použity, protože se v alkalickém roztoku rozpouštějí, což má rovněž neblahý vliv na kvalitu povlaku.

S ohledem na uvedený dosavadní stav techniky je úkolem vynálezu vytvořit zinko-niklovou galvanickou lázeň, která umožní cenově výhodné vytváření zinko-niklových povlaků o vysoké kvalitě.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen podle vynálezu tak, že je anoda oddělena od alkalického elektrolytu ionexovou membránou.

Tímto oddělením se zabrání reakci aminů na niklové anodě a v důsledku toho neprobíhají žádné nežádoucí vedlejší reakce, které by způsobovaly problé·· ···· ·· * · · ·· · · · · · *·· my s odpadním vodami nebo vedly k reakčním produktům usazujícím se do druhé fáze a nevýhodně ovlivňovaly kvalitu zinko-niklového povlaku. Nákladné odstraňování této vrstvy a obnovování lázně je díky tomuto vynálezu zbytečné. Dále lze zaznamenat značné zlepšení kvality povlaku.

Jako obzvlášť výhodné se ukázalo použití katexové membrány z perfluorovaného polymeru, neboť má zanedbatelný elektrický odpor, avšak vysokou chemickou a mechanickou odolnost.

Dále odpadá znečištění odpadních vod kyanidem, čímž je značně zjednodušeno čištění odpadní vody. Navíc je zbytečné doplňování komplexotvomé látky do elektrolytu, protože se již nerozkládá a její koncentrace v lázni zůstává téměř konstantní. Tento postup je tedy mnohem méně nákladný.

Zinko-niklová lázeň funguje v řešení podle vynálezu jako katolyt. Jako anolyt mohou být například použity kyselina sírová nebo fosforečná. Jako materiál anody připadají v úvahu do galvanického článku podle vynálezu obvyklé anody, například platinované titanové anody, protože již nejsou vystaveny působení zásadité zinko-niklové lázně.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je podrobněji popsán pomocí příkladného provedení znázorněného na obrázku, kde je schematicky zobrazena konstrukce galvanické lázně.

Příkladná provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn galvanický článek 1, který je opatřen anodou 2 a katodou 3, u níž se jedná o potahovaný předmět. Katolyt 4 obklopující anodu je alkalický a sestává ze zinko-niklové galvanické lázně o známém složení, v níž se jako komplexotvomá látka pro ionty niklu používají aminy. Anolyt 5 obklopující anodu 2 může být například tvořen kyselinou sírovou nebo fosforečnou. Anolyt 5 a katolyt 4 jsou od sebe odděleny perflourovanou katexovou membránou 6. Tato membrána umožňuje bezbariérový průchod elektrického proudu

-4•· ···· ·· · · » ·· « · · ···· · · · · ·· · · · · · · · • « · · · »····· • · · ··· ·«·· ···· ·· · · · · · · α · · lázní, avšak brání tomu, aby katolyt 4, zvláště v něm obsažené aminy , přišly do styku s anodou 2, čímž jsou vyloučeny reakce, které byly podrobně uvedeny v popise, včetně jejich nežádoucích důsledků.

Claims (4)

1. Alkalická galvanická lázeň pro nanášení zinko-niklových povlaků s anodou a katodou, vyznačující se tím, že anoda je od alkalického elektrolytu oddělena ionexovou membránou (6).

2. Galvanická lázeň podle nároku 1, vyznačující se tím, že katoda (3) je od alkalického elektrolytu (4) oddělena perfluorovanou katexovou membránou (6).

3. Galvanická lázeň podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že jako anolyt (5) je použita kyselina sírová, kyselina fosforečná, kyselina metansulfonová, kyselina amidosulfonová a / nebo kyselina fosfonová.

4. Galvanická lázeň podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že anoda je platinovaná titanová anoda.