Dėl titano apvalkalo šildytuvo metalo apdailos bake su dideliu chlorido/cinko mišiniu: kodėl katodinės srovės tankis vamzdžio paviršiuje yra pagrindinis dizaino apribojimas?

cinko galvanizavimo, galvanizavimo, cinkavimo ARBA LYDINIŲ NUSODINIMO TAKAS NAUDOJAMAS METALŲ APDAILAI IR JUOSE SUDĖLINIAI ELEKTROLItų MIŠINIAI Įprasti preparatai yra sudaryti iš 50-100 g/l cinko chlorido (ZnCl2), amonio chlorido (amonio chlorido) ir chlorido. (KCl) ir keletas organinių baliklių. Vonia yra 30–50 laipsnių, pH 4,5–6,0. Atsparumas korozijai dažnai nurodomas naudojant titano apvalkalo šildytuvus. Tačiau šios vonios sukuria netyčinę elektrocheminę situaciją, kai titano vamzdis veikia kaip cinko nusodinimo katodas. Tirpale esantys cinko jonai yra padengiami titano paviršiumi veikiant paties šildytuvo elektrinei sistemai arba klaidintoms srovėms iš padengimo lygintuvo. Jei cinko nuosėdos išlieka plonos ir vienodos, vamzdis yra apsaugotas, tačiau jei jis išsiplečia iki grubios, mazginės struktūros, vamzdis perkaista ir per anksti sugenda. Lemiamas veiksnys yra elektronų perdavimo greitis, skatinantis cinko redukciją, ty katodinės srovės tankis vamzdžio paviršiuje.

Katodinio cinko nusodinimo ant titano šildytuvų mechanizmas

The usual cathodic reaction happens on the work to be plated in a zinc plating bath. Any conductive surface that contacts the electrolyte, including the titanium heater sheath, can also operate as a cathode if an electrical channel exists. The wire of internal resistance of the heater is electrically insulated from the sheath. However, stray currents from the plating rectifier may pass through the bath, especially if the tank grounding is inadequate or if the heater mounting is in cathodic contact with the tank. When the titanium surface becomes cathodic, zinc ions are reduced to metallic zinc. Zn2+ + 2e- = Zn0. The rate of zinc deposition is proportional to cathodic current density (i_cathode). At low current densities (below 2 mA/cm²) zinc is deposited as a smooth adherent layer which actually shields the titanium. At moderate current densities (2–10 mA/cm2) the deposit becomes rough and porous, trapping electrolyte and leading to small hot spots. At high current densities (>10 mA/cm2), spartus cinko vystymasis sukuria dendritines struktūras, kurios liečiasi su kitomis rezervuaro dalimis ir sukelia trumpąjį jungimą ir vietinį perkaitimą.

Šildytuvo gedimo režimas ir srovės tankis: kiekybinė koreliacija

Remiantis kontroliuojamais bandymais imituotoje cinko chlorido vonioje (80 g/l ZnCl2, 100 g/l KCl, 50 laipsnių), buvo nustatyti šie 2 laipsnio titano šildytuvų gedimų modeliai:

Katodinės srovės tankis mažesnis nei 1 mA/cm²: Cinko nusėdimo greitis 0,1-0,3 mm/mėn. Prilimpa prie nuosėdų, lygi ir smulkiagrūdė. Šildytuvo temperatūra pastovi. Nuvalymas rūgštimi gali būti naudojamas sluoksniui pašalinti nepažeidžiant netauriojo metalo.

Katodinės srovės tankis 1–3 mA/cm2 Cinko nusėdimo greitis 0,5–1,0 mm/mėn. Indėlis yra mazginis, o poringumas nuo 20 iki 30%. Lokalus perkaitimas esant nuosėdų viršūnėms padidina titano paviršiaus temperatūrą 10–15 laipsnių virš nustatytos vertės. Per dažnai veikia šildytuvas.

Katodinės srovės tankis 3-8 mA/cm2 Cinko nusėdimo greitis 1,5-3,0 mm per mėnesį Per 2-4 savaites dendritinis išsivysto 5-10 mm ilgio. Dendritai apima rezervuaro sienas ar kitus šildytuvus, trumpasis jungimas. Šildytuvo gedimas atsiranda dėl vietinio lydymosi kontaktinėse vietose.

Katodinės srovės tankis > 10 mA/cm2: Cinko nusėdimo greitis > 5 mm/mėn. Nekontroliuojamas greitas dendritų augimas. Šildytuvas paprastai supučia per 1-2 savaites. Kai cinkas nubyra, titano netaurieji metalai gali būti paveikti aktyvios korozijos.

2.0 Srovės tankio valdymo metalo apdailos talpyklose strategijos

Šioje lentelėje pateikiamas sprendimų medis, kaip valdyti katodinės srovės tankį titano apvalkalo šildytuvuose, atsižvelgiant į bako konfigūraciją ir elektros aplinką.

Bako sąranka ir elektros būsenos projektavimo modifikavimo ir valdymo strategija maksimaliam leistinam katodinės srovės tankiui
Talpykla tinkamai įžeminta, Šildytuvas elektra izoliuotas nuo bako, Jokių srovių 2 mA/cm2 Priimtinas reguliariai eksploatuoti. Kasmėnesinis nuosėdų storio stebėjimas. Kas 3-6 mėnesius valykite šildytuvą.
Šildytuvo flanšas elektriškai kontaktuoja su baku (katodinis, elektrinis kelias yra) 0,5 mA/cm² Tarp šildytuvo flanšo ir bako įdėkite izoliacinę tarpinę (PTFE, 3 mm). "Sumažinkite srovės tankį iki 25%.
Stray currents from rectifier (measured >0,5 V tarp šildytuvo ir atskaitos elektrodo) 0,2 mA/cm2 Sumontuokite įžeminimo strypą naudodami šildytuvą. Ekrano šildytuvas su perforuotu PTFE vamzdeliu, kad pagerintų elektros varžos kelią
High zinc content (>120 g/L Zn2+), high temperature (>50 laipsnių) 1 mA/cm2Mažesnis cinko kiekis arba žemesnė vonios temperatūra. Didesnis Zn 2+ padidina nusėdimo greitį esant panašiam srovės tankiui.
Šildytuvas veikia rezervuare su pagalbiniais katodais (vagių katodais) srovei paskirstyti 3 mA/cm^2 Thief katodai nukreipia srovę nuo šildytuvo. Gerai, kad vagys valosi kas savaitę.
Inžinerija, nekontroliuojanti katodinės srovės tankio

Titano vamzdžio paviršiaus apdaila turi didelę įtaką cinko sukibimui. Lygus elektropoliruotas paviršius (Ra<0.3 µm) permits the zinc deposit to be removed more readily than on an as-drawn surface (Ra 1.0 µm) where zinc keys into surface troughs. The wall thickness does not matter for the cathodic deposition. But the wall thickness matters for the time the heater can survive a localized overheating after the dendrites are formed. Thick wall (1.5 mm) may tolerate numerous short-circuit events before perforation, thin wall (0.8 mm) fails instantly. Deposition efficiency is also a function of pH. Hydrogen evolution competes with zinc deposition below pH 4, reducing the cathodic current density available for zinc, but with the potential for hydrogen embrittlement.

Informuotos specifikacijos rašymas

Pavyzdžiui, jei jums reikalingas titano apvalkalo šildytuvas metalo apdailos bakui su dideliu chlorido/cinko deriniu, nurodykite, kad šildytuvas būtų elektriškai izoliuotas nuo bako naudojant PTFE tarpiklius ir įvores. Nustatykite didžiausią leistiną 1 mA/cm2 katodinės srovės tankį, atsižvelgdami į šildytuvo paviršiaus plotą ir rezervuare užregistruotas klaidžiojančias sroves. Paprašykite tiekėjo pateikti šildytuvą su elektropoliruoto paviršiaus apdaila, kad būtų lengviau pašalinti cinko nuosėdas. Esamuose įrenginiuose išmatuokite įtampą tarp šildytuvo apvalkalo ir vario -vario sulfato etaloninio elektrodo dengimo proceso metu. Jei rodmuo yra didesnis nei 0,3 V, tai rodo per didelę katodinę poliarizaciją ir ją reikia koreguoti. Pateikiama laikmačiu{9}}valdoma atvirkštinės srovės sistema, kuri kiekvieną valandą suteikia trumpą anodinį impulsą (1–2 sek., kai srovės tankis yra 2–3 mA/cm 2 ), kad ištirpintų atsiradusias cinko nuosėdas, kol jos nevirstų į mazgus. Inžinierius riboja katodinės srovės tankį kaip esminį konstrukcijos apribojimą, kad būtų išvengta kaskadinio dendritinio cinko vystymosi, perkaitimo ir trumpojo jungimo titano šildytuvuose, naudojamuose galvanizuojant.