Lucrări de Laborator pentru “Coroziunea materialelor şi Acoperiri de protecţie”

PROTECTII ANTICOROZIVE ALE SUPRAFETEIZINCAREA ELECTROCHIMICĂ ALCALINĂ, ECOLOGICĂ

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] + 2NaOHNa2[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

ZINCAREA ELECTROCHIMICA ALCALINA, ECOLOGICA 45

Lucrare efectuata in cadrul Programului Major 212 cu Banca Mondiala

necianurice. Realizarea mai multor tratamente postoperatorii pentru ridicarea rezistentei la coroziune a stratului: pasivare galbena; neagra; oliv.

MATERIALE SI METODICAMateriale: circuit de electroliză; plăcute din otel carbon; baie de ultrasunete;

solutii de degresare si decapare; solutii de pasivare;

Mod de lucru : Se slefuiesc plăcutele cu hârtie de smirghel; Se degresează plăcutele patru minute in baia cu ultrasunete; Se spală în apă caldă la 40C într-un pahar Berzelius; Se decapează trei minute; Se spală în apă rece; Se cântăreste la balanţa analitică o placuta; se notează masa initiala m0;

Se montează în circuitul de electroliză la polul negativ al sursei; Se calculează timpul de electroliză cu relaţia:

cunoscând următoarele 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; După expirarea timpului de electroliză, se închide sursa, se scoate plăcuta, se

spală. Se introduce placuta in solutia de pasivare galbena galbena timp de 1 minut; se usucă cu hârtie de filtru, apoi se usucă 10 minute pe o sită de azbest; Se cântăreste şi se determină masa finală 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

ZINCAREA ELECTROCHIMICA ALCALINA, ECOLOGICA46

Lucrări de Laborator pentru “Coroziunea materialelor şi Acoperiri de protecţie”

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

20 C un strat de 1,4 micrometrii grosime.

Determinarea comportarii stratului depus la indoirea la 90Dupa 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

ImA

min

hmm

h real

mmmasa

%grosime

%

Se calculează masa practica a zincului depus:mp = m1 – m0

Se calculează randamentul de curent:

unde mt = K I t; ` A = 65; z = 2; F = 26,8 Ah

Se compară valoarea randamentului obţinut 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

ZINCAREA ELECTROCHIMICA ALCALINA, ECOLOGICA 47

Lucrare efectuata in cadrul Programului Major 212 cu Banca Mondiala

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

ZINCAREA ELECTROCHIMICA ALCALINA, ECOLOGICA48