ОКСАЛАТНО-АММОНИЙНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ СПЛАВОВ ЦИНК-ЖЕЛЕЗО

  • Ruslan F. Shekhanov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Anatoliy V. Balmasov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Nikita E. Mokretsov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Sergei N. Gridchin Ивановский государственный химико-технологический университет
Ключевые слова: электроосаждение сплавов, оксалатно-аммонийные электролиты, сплавы цинк-железо, поляризационные кривые, циклические вольтамперные кривые

Аннотация

В статье обсуждаются кинетические закономерности электроосаждения цинка, железа и сплавов цинк-железо из оксалатно-аммонийных электролитов. Установлено, что при электроосаждении цинка из оксалатно-аммонийного электролита на поляризационных кривых присутствуют площадки предельного тока, имеющие диффузионную природу. Подтверждением диффузионного характера ограничений процесса катодного осаждения цинка служат величины эффективной энергии активации, определенные температурно-кинетическим методом, которые составляют 13-15 кДж/моль. С ростом температуры предельная плотность тока диффузионного процесса возрастает с 1 до 1,5 А/дм2, а поляризация уменьшается. Электроосаждение железа из оксалатно-аммонийных электролитов происходит без диффузионных ограничений. Повышение температуры от 25 до 70 °С приводит к смещению потенциала осаждения железа в область более положительных значений. Поляризационные кривые, характеризующие совместное электроосаждение цинка и железа, занимают промежуточное положение между поляризационными кривыми для индивидуальных металлов. Уменьшение концентрации цинка в оксалатно-аммонийном электролите приводит к незначительному снижению катодной поляризация при осаждении сплавов. Результаты, полученные методом циклической вольтамперометрии, свидетельствуют о том, что покрытия, осажденные за время катодной поляризации, достаточно легко растворяются во время анодного полуцикла. На анодных ветвях кривых наблюдаются два максимума тока, высота которых снижается при уменьшении содержания ионов цинка в растворе. В случае электролита, содержащего максимальное количество железа, анодный пик в области потенциалов от -950 до -900 мВ отсутствует. Это связано с тем, что по мере увеличения концентрации ионов железа в растворе возрастает его содержание в покрытии, вследствие чего усиливается склонность сплава к пассивации. Установлено, что при увеличении концентрации сульфата железа в электролите с 10 до 20 г/л его содержание в покрытии возрастает от 1,2 до 9,7 ат.%. Полученные результаты свидетельствуют о возможности применения оксалатно-аммонийных электролитов для электроосаждения сплавов цинк-железо. Легирование цинка железом облегчает пассивацию покрытий.

Литература

Brassard J.D., Sarkar D.K., Perron J., Audibert-Hayet A., Melot D. Nano-micro structured superhydrophobic zinc coating on steel for prevention of corrosion and ice adhesion. J. Colloid Interface Sci. 2015. V. 447. P. 240. DOI: 10.1016/j.jcis.2014.11.076.

Li Q., Lu H., Cui J., An M., Li D. Electrodeposition of nanocrystalline zinc on steel for enhanced resistance to corrosive wear. Surf. Coat. Technol. 2016. V. 304. P. 567. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.07.056.

Praveen B.M., Venkatesha T.V. Electrodeposition and properties of Zn-nanosized TiO2 composite coatings. Appl. Surf. Sci. 2008. V. 254. N 8. P. 2418. DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.09.047.

Rajagopalan S.R. Electrodeposition of Ni–Zn alloys. Met. Finish. 1972. V. 70. N 12. P. 52.

Pushpavanam M., Natarajan S.R., Balakrishnan K., Sharma L.R. Corrosion behaviour of electrodeposited zinc-nickel alloys. J. Appl. Electrochem. 1991. V. 21. N 7. P. 642. DOI: 10.1007/BF01024854.

Okulov V.V. Zinc Plating. Equipment and Technology. M.: Globus. 2008. 252 p. (in Russian).

Lan C.J., Liu W.Y., Ke S.T., Chin T.S. Potassium salt based alkaline bath for deposition of Zn–Fe alloys. Surf Coat Technol. 2006. V. 201. N 6. P. 3103. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2006.06.027.

Hegde A.C., Venkatakrishna K., Eliaz N. Electrodeposition of Zn–Ni, Zn–Fe and Zn–Ni–Fe alloys. Surf Coat Technol. 2010. V. 205. N 7. P. 2031. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2010.08.102.

Eliaz N., Venkatakrishna K., Hegde A.C. Electroplating and characterization of Zn–Ni, Zn–Co and Zn–Ni–Co al-loys. Surf Coat Technol. 2010. V. 205. N 7. P. 1969. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2010.08.077.

Nakano Н., Arakawa S., Yuya Takada Y., Oue S., Kobayashi S. Electrodeposition Behavior of a Zn-Ni alloy in an alkaline zincate solution. Mater. Transact. 2012. V. 53. N 11. P. 1946. DOI: 10.2320/matertrans.M2012241.

Abou-Krisha M.M. Electrochemical studies of zinc–nickel codeposition in sulphate bath. Appl. Surf. Sci. 2005. V. 252. N 4. P. 1035. DOI: 10.1016/j.apsusc.2005.01.161.

Kanagasabapathy M., Jayakrishnan S. Phase structure and morphology of zinciron alloy elec-trodeposits. Russ J Electrochem. 2011. V. 47. N 1. P. 26. DOI: 10.1134/S1023193511010113.

Shekhanov R.F., Gridchin S.N., Balmasov A.V. Electroplating of zinc–cobalt alloys from oxalate electrolytes. Protect. Metals Phys. Chem. Surf. 2017. V. 53. N 3. P. 483. DOI: 10.1134/s2070205117030224.

Gridchin S.N., Shekhanov R.F. Formation and cathodic reduction of taurine complexes with zinc and cobalt(II). Russ. J. Appl. Chem. 2019. V. 92. N 9. P. 1244. DOI: 10.1134/S107042721909009X.

Kamysheva K.A., Shekhanov R.F., Gridchin S.N., Balmasov A.V. Electroplating of zinc and tin alloys with nickel and cobalt from ammonium oxalate electrolytes. Izv. Akad. Nauk. Ser. Khim. 2020. V. 69. N 7. P. 1272 (in Russian). DOI: 10.1007/s11172-020-2897-1.

Shekhanov R.F., Gridchin S.N., Balmasov A.V. Electrodeposition of zinc–nickel alloys from ammonium oxalate electrolytes. Russ. J. Electrochem. 2018. V. 54. N 4. P. 355. DOI: 10.1134/s1023193518040079.

Shekhanov R.F., Gridchin S.N., Balmasov A.V. Electroplating and physicochemical properties of zinc–nickel alloy coatings from ammonium Oxalate Electrolytes. Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2020. V. 56. N 4. P. 427. DOI: 10.3103/S1068375520040146.

Gridchin S.N., Shekhanov R.F., Balmasov A.V. Formation and cathodic reduction of taurine complexes with zinc and nickel(II). Protect. Metals Phys. Chem. Surf. 2020. V. 56. N 2. P. 363-368. DOI: 10.1134/s2070205120020070.

Shekhanov R.F., Gridchin S.N., Balmasov A.V. Electro-deposition of tin–nickel alloys from oxalate–sulfate and fluoride–chloride electrolytes. Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2016. V. 52. N 2. P. 152. DOI: 10.3103/S1068375516020125.

Shekhanov R.F., Kuz’min S.M., Balmasov A.V., Gridchin S.N. Effect of surfactants on electrodeposition of the Sn–Ni alloy from oxalate solutions. Russ. J. Electrochem. 2017. V. 53. N 11. P. 1274. DOI: 10.1134/S1023193517110131.

Shekhanov R.F. Protective ability of tinnickel coatings. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.] 2017. V. 60. N 10. P. 75-81. DOI: 10.6060/tcct.20176010.5605.

Опубликован
2021-09-22
Как цитировать
Shekhanov, R. F., Balmasov, A. V., Mokretsov, N. E., & Gridchin, S. N. (2021). ОКСАЛАТНО-АММОНИЙНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ СПЛАВОВ ЦИНК-ЖЕЛЕЗО. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 64(10), 72-77. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216410.6449
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы