Корпусна клетка

Дадени са описание и дизайн на клетката на Хъл и препоръки за нейното използване при тестване на електролити, за да се определят възможните причини за дефекти на покритието. Показано е, че в редица случаи естеството и местоположението на дефектите върху катодната плоча могат да се използват за преценка на причините за неизправности в работата на електролитите.

За бързо тестване на ефективността на различни електролити, използвани в галванопластиката, е препоръчително да използвате електрохимична ъглова клетка. Стандартна ъглова клетка с капацитет 267 ml и ъгъл на катода спрямо анода 510 се нарича клетка на Хъл (фиг. 1). Катодът може да бъде плоска пластина с размери 100 на 70 mm с дебелина 0,5 - 2 mm от мед, месинг или обикновена стомана, полирана от работната страна. Подготовката на повърхността на катода преди електроотлагане е стандартна - обезмасляване (по всеки наличен метод), активиране в 5–10% разтвор на сярна киселина или 30% разтвор на HCl, измиване. Анодът е плоча с размери 60 х 70 mm и дебелина 1 - 8 mm от аноден материал, съответстващ на процеса. За да се увеличи повърхността на анода, тънка плоча може да бъде гофрирана, а на дебела плоча може да се придаде профил на зъб на трион с помощта на нож, както е показано на фиг.4.

По време на електроотлагане в такава клетка при средна плътност на катодния ток от 2 A / dm 2 (силата на тока е 1 A), плътностите на тока се реализират върху катодната плоча от 0,1 A / dm 2 (участък далеч от анода) до 8 - 9 A / dm 2 (участък най-близо до анода). Характерът на разпределението на плътностите на тока по дължината на катода при тези условия е показан на фигура 2. Фигура 3 показва електрическата верига за свързване на клетката към източник на постоянен ток.

Чужди фирмипроизвеждат различни клетки на Хъл - от прости до модерни - с кожух за нагряване на водата, със смесване на въздуха по протежение на катода и дори с използване на въртящ се катод и т.н. В България, за съжаление, практически няма предприятия, произвеждащи, освен всичко друго, клетки на Хъл, което до известна степен забавя оборудването на галваничните производства с тях. Всъщност обаче този проблем може да бъде решен съвсем просто: според схемата по-долу клетката може да бъде направена не само във всяко предприятие, но дори и у дома. Материалите могат да бъдат плексиглас, винилова пластмаса, полипропилен с дебелина 2 - 5 мм. Плексигласът се залепва с дихлоретан, хлороформ или ацетон, виниловата пластмаса и полипропиленът се заваряват с пръчка от съответния материал с помощта на струя горещ въздух.

При сравняване на свойствата на тези три материала може да се отбележи следното. Плексигласът е евтин и не е дефицитен, лесно се реже и реже, прозрачен е, което е удобно за директно наблюдение на процеса на електроотлагане, но има най-ниска химическа устойчивост. Използването му е нежелателно за хромирани електролити, сулфатни калаени електролити и други силно киселинни разтвори. Максимално допустимата температура за плексиглас е 50-55°C. Плексигласът не е устойчив на повечето органични разтворители.

Viniplast е достатъчно устойчив на агресивни среди и органични разтворители. Въпреки това, когато е изложена на концентрирани сярна и азотна киселина, виниловата пластмаса остарява, което се проявява в появата на микропукнатини и микропори на нейната повърхност. Viniplast издържа на температури от 60-65°C. Полипропиленът е химически устойчив, не се влияе от концентрирани киселини и почти никакви разтворители, температурната граница е около 80°C.

В лабораторията под галванпроизводство, желателно е да има две или повече клетки на Хъл, тъй като е по-добре да се използват отделни клетки за електролити за никелиране и хромиране (електролитът за никелиране е изключително чувствителен към чуждо замърсяване и хромният анхидрид е слабо измит, особено от пукнатини и микропукнатини).

Като източник на постоянен ток можете да използвате всеки лабораторен токоизправител, който осигурява регулируемо напрежение от 0 - 10 V и изходен ток до 2 - 3 A. Като пример могат да се използват източници на ток B5-43, 45, 46, VS-24M, VSA-30 и др.

При тестване на електролита в клетка на Hull, за да се определят възможните причини за дефекти в покритието, той трябва да бъде коригиран за съдържанието на основните компоненти (въз основа на данните от химичния анализ) и за pH (ако е необходимо). Електроотлагането обикновено се извършва за 5 - 10 минути върху предварително подготвена плоча. Силата на тока в повечето случаи е 1 А. Като изключение могат да се посочат хромираните електролити, при които плътностите на работния ток са много високи. В този случай е необходимо да се намали площта на катодната плоча с коефициент 2 (плочата се произвежда с размер 100x25 mm с крак-извод за захранване с ток). Силата на тока се избира по такъв начин, че покритието да се нанесе върху най-малко 30% от дължината на плочата. Друго изключение са електролитите със сребърно покритие, където допустимата плътност на тока по правило не надвишава 2 A / dm 2 (за тях текущото натоварване е 0,5 A).

След нанасяне на покритието, плочата се измива обилно с течаща вода, изсушава се и се подлага на визуална проверка.

В много случаи естеството и местоположението на дефектите накатодна плоча, можете да прецените причините за неизправностите на електролита. Като пример могат да се разгледат няколко случая.

Петинг.Този дефект може да бъде причинен от следните причини: липса на омокрящ агент, органично замърсяване (по-специално излишък на избелител), замърсяване с желязо. Във всеки от тези случаи естеството на питинга е различно. При липса на омокрящ агент, язвите са доста големи, редки, равномерно разпределени по цялата дължина на катодната плоча. При излишък от органични добавки, язвите са много големи и дълбоки, често около тях се наблюдава тъп ореол, те обикновено са концентрирани в областта на висока плътност на тока (т.е. на мястото на най-голямата дебелина на покритието). При замърсяване с желязо язвите са малки и чести, разположени върху плочата предимно в областта на средни и високи плътности на тока, покритието е грапаво на пипане (това е най-типично за никелираните електролити). За светли никелови електролити питингът може също да бъде свързан с липса на избелител.
Напукване на покритието.Наблюдава се, като правило, в областта на високите плътности на тока. Причината може да е органично замърсяване, излишък от добавки или замърсяване с чужди йони. Пукнатини в комбинация с тъмни ивици, петна или точки могат да означават замърсяване с цинк, кадмий, хром (за електролити за никелиране), желязо, кадмиеви йони (за слабо киселинни електролити за поцинковане). При излишък от органична материя, напукването на покритието може да се комбинира с редуващи се матови и лъскави ивици, язви (виж т. 1).
Потъмняване на покритието.Потъмняване на покритието в областта на ниска и средна плътност на тока върху плочата възниква, когато има примеси от електроположителни метали, като мед, олово. В случай на електролит за поцинковане, този дефектможе да се появи само след пасивиране на цинковото покритие (особено при безцветно хромиране).
"Изгарянето"се проявява в замъгляване, потъмняване или дори почерняване на покритието в зоната на висока плътност на тока. Дефект може да възникне както при липса на избелващ агент, така и при излишък на органични вещества в електролита. В случай на излишък от органични добавки или външни органични примеси, изгарянето обикновено се комбинира с напукване или редуване на тъпи и лъскави ивици (виж точка 2).
Грапавост на покритието (неравности).Най-често дефектът се наблюдава в областта на висока и средна плътност на тока, където дебелината на покритието е доста голяма. Дефектът може да не се вижда визуално, но се усеща, когато прокарате парче плат или опакото на ръката си върху покритието. Най-вероятната причина са механични частици (прах, анодна утайка), а за никелираните електролити също и замърсяване с желязо.
Слаба покривна способност.Изразява се в липса на покритие в областта на ниските плътности на тока. Покривната способност може да бъде значително намалена при всяко чуждо замърсяване, както и при излишък от добавки за образуване на блясък.
Слаб блясък на покритието.В случай на отлагане на гланцови покрития, това се счита за дефект. Ако намаленият гланц се наблюдава равномерно по цялата дължина на катодната плоча, тогава най-вероятната причина е липсата на избелител. Ако покритието е неравномерно на външен вид и има други дефекти, тогава причината може да е наличието на чужди замърсители (вижте параграфи 1 - 6).

В допълнение към идентифицирането на възможните причини за отхвърляне, клетката Hull може да се използва за определяне на количеството избелващи добавки, необходими за коригиране на електролита. За това, подготвени запробата за изследване се инжектира с малко количество добавка (10-15% от първоначалната концентрация). Ако в същото време не се получи задоволителен резултат, добавката се въвежда отново в същото количество и така нататък, докато се получи блестящо покритие. След това общото количество на добавената добавка се преизчислява от обема на клетката към обема на технологичната баня.

Друга важна функция на клетката Hull може да бъде контролът на качеството на входа на добавките, влизащи в производството, както и сравнителните характеристики на различни добавки, предлагани в изобилие от производителите в съвременните пазарни условия. В този случай, използвайки прясно приготвени електролити за отлагане на съответните метали, можете да оцените (или сравните) качеството на покритието, получено при различни плътности на тока, когато използвате тази добавка, да определите приблизителната му консумация, стабилността на процеса и по този начин да установите съответствието на добавката с техническите условия, да сравните икономическите показатели (качество-консумация-цена) на различни добавки.

ООД "СЕМ.М", Москва, България

Съвети към инженерите по обшивка

Няколко полезни съвета относно ефективността на разтворите за покритие.

Дадени са конструкцията и описанието на клетката на Хъл. Съвети за използването му при тестване на решения за покритие в конкретно приложение за отстраняване на проблеми. В много случаи появата на катода на клетката на Хъл след експеримента с покритие позволява да се разкрият причините за дефектите.