Miks on titaankattega küttekeha puhul kõrge kloriidi/tsingi segudega metallviimistluspaagis, katoodvoolutihedus toru pinnal?

tsingi galvaniseerimise, galvaniseerimise või sulami sadestamispaake KASUTATAKSE METALLI VIIMISTLEMISEKS NING SISALDAVAD ELEKTROLÜÜDIDE KOMPLEKSSEGUID. (KCl) ja mitmed orgaanilised valgendid. Vanni temperatuur on 30–50 kraadi, pH 4,5–6,0. Korrosioonikindlus määratakse sageli titaankattega küttekehade abil. Need vannid tekitavad aga tahtmatu elektrokeemilise olukorra, kus titaantoru toimib tsingi sadestamiseks katoodina. Lahuses olevad tsingiioonid kaetakse titaani pinnale küttekeha enda elektrisüsteemi toimel või plaadistusalaldi hajuvate voolude toimel. Kui tsingi sade jääb õhukeseks ja ühtlaseks, on toru kaitstud, kuid kui see paisub konarlikeks sõlmelisteks struktuurideks, kuumeneb toru üle ja läheb enneaegselt rikki. Määravaks teguriks on elektronide ülekande kiirus, mis põhjustab tsingi redutseerimist, st katoodvoolu tihedus toru pinnal.

Katoodtsingi sadestamise mehhanism titaansoojenditel

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), tsingi kiire areng loob dendriitstruktuurid, mis puutuvad kokku paagi teiste osadega, põhjustades lühiseid ja kohalikku ülekuumenemist.

Kütteseadme rikkerežiim vs voolutihedus: kvantitatiivne korrelatsioon

Tuginedes kontrollitud testimisele simuleeritud tsinkkloriidi vannis (80 g/l ZnCl2, 100 g/l KCl, 50 kraadi), on 2. klassi titaankuumutite puhul tuvastatud järgmised rikkemustrid:

Katoodvoolutihedus alla 1 mA/cm²: tsingi sadestumiskiirus 0,1-0,3 mm/kuus. Sademele kleepuv, sile ja peeneteraline. Küttekeha temperatuur on konstantne. Sademe eemaldamiseks võib kasutada happe eemaldamist, kahjustamata seejuures mitteväärismetalli.

Katoodvoolutihedus 1–3 mA/cm2 Tsingi sadestumiskiirus 0,5–1,0 mm/kuus. Hoiustus on sõlmeline poorsusega 20–30%. Lokaalne ülekuumenemine sadestumise tippudel tõstab titaani pinna temperatuuri 10–15 kraadi võrra kõrgemale seadeväärtusest. Kütteseade töötab liiga sageli.

Katoodvoolutihedus 3-8 mA/cm2 Tsingi sadestumise kiirus 1,5-3,0 mm kuus 2-4 nädala jooksul on dendriitide areng 5-10 mm pikkune. Dendriidid ulatuvad paagi seintele või muudele küttekehadele, lühis. Küttekeha rike tuleneb kontaktkohtade lokaalsest sulamisest.

Katoodvoolutihedus > 10 mA/cm2: tsingi sadestumiskiirus > 5 mm/kuus. Kontrollimatu kiire dendriitide kasv. Küttekeha puhub tavaliselt 1-2 nädala pärast. Kui tsink maha pudeneb, võib titaanist mitteväärismetall olla allutatud aktiivsele korrosioonile.

2.0 Metalliviimistluspaakide voolutiheduse kontrollimise strateegiad

Järgmises tabelis on esitatud otsustuspuu katoodvoolutiheduse haldamiseks titaankattega kütteseadmetel, mis põhineb paagi konfiguratsioonil ja elektrikeskkonnal.

Paagi seadistamine ja elektriline olek Disaini muutmise ja juhtimise strateegia maksimaalse lubatud katoodvoolutiheduse jaoks
Paak on korralikult maandatud, Kütteseade on paagist elektriliselt isoleeritud, 2 mA/cm2 voolutugevus puudub Tavaliseks tööks vastuvõetav. Sademe paksuse igakuine jälgimine. Puhastage kütteseadet iga 3-6 kuu tagant.
Küttekeha äärik on elektrilises kontaktis paagiga (katoodne, elektritrajektoori olemasolu) 0,5 mA/cm²Sisestage isolatsioonitihend (PTFE, 3 mm) küttekeha ääriku ja paagi vahele. "Madalama voolutihedust 25% -ni."
Stray currents from rectifier (measured >0,5 V küttekeha ja võrdluselektroodi vahel) 0,2 mA/cm2 Paigaldage maandusvarras küttekeha kaupa. Kaitseküttekeha, perforeeritud PTFE toruga elektritakistuse parandamiseks
High zinc content (>120 g/L Zn2+), high temperature (>50 kraadi ) 1 mA/cm2Madalam tsingisisaldus või madalam vannitemperatuur. Suurem Zn 2+ suurendab sadestumise kiirust sarnase voolutiheduse juures.
Kütteseade, mis töötab paagis koos abikatoodidega (varakatoodid) voolu jaotamiseks 3 mA/cm^2 Varakatoodid suunavad voolu kütteseadmest eemale. Okei, kui vargaid puhastatakse kord nädalas.
Katoodvoolutiheduse kontrollimatu tehnika

Titaantoru pinnaviimistlusel on tugev mõju tsingi adhesioonile. Sile elektropoleeritud pind (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.

Teadliku spetsifikatsiooni kirjutamine

Näiteks kui vajate kõrge kloriidi/tsingi sisaldusega metallist viimistluspaagi jaoks titaankattega kütteseadet, määrake, et kütteseade oleks paagist elektriliselt isoleeritud PTFE-tihendite ja läbiviikude abil. Seadke maksimaalne lubatud katoodvoolutihedus 1mA/cm2, võttes aluseks küttekeha pindala ja paagis registreeritud hajuvvoolud. Paluge teenusepakkujal pakkuda elektropoleeritud pinnaviimistlusega kütteseadet, et tsingijäägid hõlpsalt eemaldada. Olemasolevate paigaldiste puhul mõõtke pindamisprotsessi ajal pinget küttekeha kesta ja vask-vasksulfaadi võrdluselektroodi vahel. Kui näit on suurem kui 0,3 V, näitab see liiga suurt katoodpolarisatsiooni ja vajab korrigeerimist. Pakutakse taimeriga-juhitavat pöördvoolusüsteemi, mis annab lühikese anoodimpulsi (1–2 sekundit voolutihedusega 2–3 mA/cm 2 ) iga tund, et lahustada tekkivad tsingiladestused, enne kui need tekivad sõlmedeks. Insener piirab katoodvoolutihedust kui olulist konstruktsioonipiirangut, et vältida dendriittsingi tekke, ülekuumenemise ja lühise{16}}tõrkeid galvaniseerimisel kasutatavates titaankuumutites.