Анод цинковый Ц1

Цинковый анод — растворимый электрод, применяемый в гальванических процессах для электролитического осаждения цинка на поверхности стальных и чугунных деталей. В ходе электролиза ионы цинка переходят с анода в рабочий раствор, а затем восстанавливаются на катоде (покрываемом изделии), формируя защитное покрытие толщиной от нескольких микрон до 30–40 мкм. Гальваническое цинкование — один из наиболее распространённых методов антикоррозионной защиты в машиностроении, приборостроении, судостроении и строительной отрасли.

Помимо подвода тока и пополнения электролита ионами металла, аноды участвуют в окислительных процессах, поддерживающих стабильный химический состав ванны. Мы поставляем цинковые аноды различных марок и форм, а также шьём анодные чехлы по размерам заказчика.

Марки цинка для анодов и химический состав

Согласно ГОСТ 1180-2021, горячекатаные цинковые аноды изготавливают из цинка марок Ц0, Ц1С и Ц1. Химический состав регламентирован ГОСТ 3640-94. Ниже приведены допустимые массовые доли примесей для каждой из марок.

Химический состав цинка по ГОСТ 3640-94

Массовая доля цинка определяется разностью 100 % и суммы содержания примесей свинца, железа, кадмия, меди и олова. Для гальванического цинкования наиболее востребованы марки Ц0 и Ц1. Более чистые марки (ЦВ0, ЦВ) существенного выигрыша в качестве покрытия не дают, но увеличивают себестоимость. Более загрязнённые марки (Ц2, Ц3) в гальванике не применяются.

Формы поставки цинковых анодов

Цинковые аноды для гальваники поставляются в нескольких формах, выбор которых определяется конструкцией гальванической ванны и технологическим процессом.

Пластинчатые (плоские) аноды

Горячекатаные пластины — основная форма выпуска по ГОСТ 1180-2021. Крепятся на анодных штангах при помощи контактных крюков. Подходят для стационарных ванн при цинковании деталей на подвесках. По мере растворения площадь пластины уменьшается, что необходимо учитывать при контроле соотношения анодной и катодной площадей.

Сферические и полусферические аноды

Шары и полусферы загружаются в анодные корзины из титана. Насыпные аноды обеспечивают более стабильную рабочую площадь по сравнению с пластинами и не образуют анодных остатков. Это особенно важно при повышенных плотностях тока, когда плоские аноды склонны к пассивации.

Цилиндрические аноды и катанка

Применяются при необходимости равномерного распределения тока в ваннах сложной конфигурации. Цилиндры с центральным отверстием нанизываются на токоподводящую штангу.

Сортамент горячекатаных цинковых анодов по ГОСТ 1180-2021

Размеры и предельные отклонения пластинчатых анодов регламентированы таблицей 1 стандарта. Ниже приведены основные параметры.

Размеры и предельные отклонения

Ширина кратна 25 мм, длина — 50 мм в пределах указанных диапазонов. В партии допускается до 10 % анодов с отклонениями по ширине и длине ±10 %. При расчёте теоретической массы плотность цинка принимается равной 7,2 кг/дм³.

Условное обозначение анода

Пример: Анод ГПРХХ 10×200×450 Ц0 ГОСТ 1180-2021 — анод горячекатаный, прямоугольного сечения, толщиной 10 мм, шириной 200 мм, длиной 450 мм, из цинка марки Ц0.

Применение цинковых анодов в гальваническом производстве

Основная область применения — электролитическое цинкование деталей из чёрных металлов. Цинковое покрытие обеспечивает электрохимическую (протекторную) защиту стали: в паре «цинк – сталь» цинк является более активным металлом и корродирует первым, предохраняя основу даже при механических повреждениях защитного слоя.

Типы электролитов цинкования

Цинковые аноды применяются как в кислых, так и в щелочных электролитах. К основным типам относятся:

Щелочные (цинкатные) — на основе гидроксида натрия и оксида цинка. Дают мелкокристаллические покрытия с хорошей рассеивающей способностью. Требуют контроля концентрации щёлочи для предотвращения пассивации анодов.

Кислые (сульфатные, хлоридные) — обеспечивают высокую скорость осаждения. Хлораммонийные электролиты эффективно работают в широком диапазоне кислотности. В кислых ваннах химическое растворение цинка протекает параллельно с электрохимическим, что требует учёта при расчёте расхода анодов.

Особенности растворения цинковых анодов

Анодное растворение цинка — многостадийный процесс. На него влияют одновременное протекание химического и электрохимического растворения, замедленная диффузия продуктов растворения из прианодной области в объём электролита, а также образование промежуточных соединений (гидроксидов и оксидов цинка).

При анодной плотности тока выше 2 А/дм² или при недостатке щёлочи в растворе аноды подвержены пассивации — образованию слоя труднорастворимых соединений цинка на поверхности. Пассивированный анод перестаёт растворяться, что ведёт к обеднению электролита ионами цинка и ухудшению качества покрытия.

Для снижения риска пассивации рекомендуется: контролировать анодную плотность тока, поддерживать необходимую концентрацию щёлочи в ванне, обеспечивать достаточную площадь анодов. Насыпные аноды (шары, полусферы) в титановых корзинах менее склонны к пассивации благодаря большей удельной площади поверхности.

Анодные чехлы для цинковых анодов

При растворении любых анодов образуется шлам — мелкие частицы нерастворимых примесей, оксидов и выкрошившихся кристаллов металла. Попадая во взвешенное состояние в электролите, шлам осаждается на покрываемой детали и вызывает дефекты: шероховатость, включения, ухудшение внешнего вида покрытия.

Для предотвращения загрязнения электролита аноды помещают в специальные чехлы (анодные мешки). Чехол представляет собой открытый сверху мешок из химически стойкого тканого материала с завязками для фиксации на аноде или корзине. Верхний край чехла должен быть на 50–70 мм выше уровня электролита, чтобы шлам не мог попасть в ванну через верх.

Мы шьём анодные чехлы по чертежам и размерам заказчика из различных материалов: полипропиленовой ткани, хлориновой ткани, полиэфирного полотна, стеклоткани и других химически стойких материалов. Нити для пошива также подбираются устойчивые к кислотам и щелочам. Чехлы рекомендуется регулярно снимать, промывать и проверять на целостность.

Требования к качеству поверхности по ГОСТ 1180-2021

Поверхность анодов должна быть свободна от загрязнений, затрудняющих визуальный осмотр. Не допускаются дефекты, выводящие аноды при контрольной зачистке за предельные отклонения по толщине. Волнистость поверхности допускается.

Аноды должны быть ровно обрезаны. Косина реза не должна выводить изделие за предельные отклонения по ширине и длине. Допускаются аноды с двумя необрезанными кромками, а также трещины по кромкам в пределах допуска по ширине.

Маркировка наносится на каждый анод: товарный знак или наименование предприятия, марка цинка, толщина анода.

Транспортирование и хранение цинковых анодов

Аноды транспортируют всеми видами крытого транспорта без упаковки. По требованию потребителя допускается упаковка в ящики по ГОСТ 10198, ГОСТ 2991, ГОСТ 16511 или обрешётки по ГОСТ 12082. Масса транспортного пакета определяется по согласованию.

Хранят аноды в крытых помещениях, защищая от механических повреждений, влаги и воздействия активных химических веществ. У потребителя аноды выдерживают на складе в упаковке изготовителя не менее двух суток для выравнивания температуры с температурой помещения. При соблюдении условий хранения свойства анодов не изменяются.

Рекомендации по эксплуатации цинковых анодов

Перед завешиванием в ванну новые пластинчатые аноды необходимо зачистить для удаления поверхностных оксидов. К каждому аноду прикрепляется контактный крюк для подвешивания на анодную штангу. Для щелочных электролитов крюки и крепёж изготавливают из малоуглеродистой стали, для кислых — из титана или материала, стойкого в данной среде.

Необходимо контролировать соотношение анодной и катодной площадей. Недостаточная площадь анодов приводит к повышению плотности тока на аноде, пассивации и снижению концентрации цинка в электролите. Избыточная площадь — к накоплению ионов цинка и нарушению режима осаждения.

Остатки анодов (так называемые «обсоски»), непригодные для дальнейшего использования на подвесках, можно дорабатывать в анодных корзинах, предварительно нарезав на куски 25×25 – 50×50 мм.

Выбор марки анода для конкретного электролита

Для большинства щелочных и кислых электролитов цинкования оптимальна марка Ц0 (99,975 % Zn). Она обеспечивает стабильное растворение с минимальным шламообразованием. Марка Ц1 (99,95 % Zn) также широко применяется и даёт приемлемое качество покрытия при более низкой стоимости.

Марка Ц1С (99,96 % Zn) занимает промежуточное положение. Более чистые марки (ЦВ0, ЦВ) целесообразны только для ответственных процессов с повышенными требованиями к чистоте покрытия.

Качественный цинковый анод должен растворяться равномерно, иметь однородную мелкокристаллическую структуру и не выкрашиваться в процессе работы. Крупнокристаллическая структура и повышенное содержание примесей ведут к неравномерному растворению и увеличенному шламообразованию.