전기화

Electrogalvanization

전기로갈바니징은 부식을 방지하기 위해 아연층이 강철에 접합되는 과정이다.이 공정은 아연 양극과 강철 도체를 가진 식염수/진크 용액을 통해 전류를 전도하는 전기 도금을 포함한다.이러한 아연 전기 도금 또는 아연 합금 전기 도금은 연간 전기 도금 톤수에 기초하여 다른 전기 도금 공정 옵션 중에서 우세한 위치를 유지한다.국제아연협회에 따르면, 연간 500만톤 이상이 아연 도금과 전기 도금 모두에 사용되고 있다.[1]아연의 도금은 20세기 초에 개발되었다.당시 전해질은 청산가리를 기반으로 한 것이었다.1960년대에 첫 번째 산염화물 기반 전해질이 도입되면서 중요한 혁신이 일어났다.[2]1980년대는 청산가리를 사용하지 않고 알칼리성 전해질로 되돌아갔다.가장 일반적으로 사용되는 전기전자화 냉간 압연강은 SECC로 "철강, 전기전자화, 냉연, 상업적 품질"의 약자다.전기로 도금한 아연은 아연 도금과 비교하여 다음과 같은 중요한 이점을 제공한다.

  • 낮은 두께의 침전물을 통해 비교할 수 있는 성능 달성
  • 성능 및 색상 옵션 향상을 위한 광범위한 변환 코팅 가용성
  • 더 밝고, 더 미적으로 매력적이고, 예치금

역사

가장 까다로운 부식 방지, 온도 및 마모 저항 요건을 충족하기 위해 아연 도금이 개발되었고, 계속 진화되었다.아연의 전기 도금은 1800년에 발명되었지만 최초의 밝은 퇴적물은 1930년대 초까지 알칼리성 청산가리 전해질로 얻어지지 않았다.훨씬 후인 1966년, 산성염화탕의 사용은 밝기를 더욱 향상시켰다.가장 최근의 현대적인 발전은 1980년대에 일어났는데, 신세대 알칼리성 청산가리가 없는 아연과 함께 일어났다.최근 유럽연합(EU) 지침(ELV/RoHS/WEEE)[3]은 자동차, 기타 OEM(Original Equivalent Chromium, CrVI)을 사용하는 것을 금지하고 있다.이러한 지침들은 OEM의 성능 요구사항 증가와 결합되어 알칼리성 아연, 아연 합금 및 고성능 3가 변환 코팅의 사용을 증가시켰다.null

1980년대에는 최초 알칼리성 Zn/Fe(99.5%/0.5%) 예금과 Zn/Ni(94%/6%) 예금이 사용되었다.최근 유럽 주요 자동차 메이커의 부식 사양 강화와 종말 차량 지침(육각 크롬(CrVI) 변환 코팅 사용을 금지)은 12~15% Ni(Zn/Ni 86/14)의 알칼리성 Zn/Ni를 더 많이 사용해야 했다.[when?][4]Zn/Ni(86%/14%)만 합금인데 반해 철분, 코발트, 니켈 함량이 낮아지면 공동예금이 된다.산성과 알칼리성 전해질의 Zn/Ni(12~15%)는 Zn-Ni 이항 위상 다이어그램의 감마 결정 단계로 도금된다.null

과정

감전 아연층이 제공하는 부식 방지는 주로 아연 대 철(대부분의 경우 기질)의 양극성 용해 때문이다.아연은 철(철강)을 보호하는 희생 양극 역할을 한다.강철은 ESCE= -400 mV(전위는 표준 포화칼로멜 전극(SCE)을 가리킴)에 가깝지만, 합금 조성에 따라 전기 도금 아연은 ESCE= -980 mV로 훨씬 더 양극적이다.강철은 음극방지에 의해 부식으로부터 보존된다.전환 코팅(OEM 요건에 따라 헥사발렌트크롬(CrVI) 또는 3가 크롬(CrIII))을 적용하여 크롬과 아연 수산화물의 추가 억제층을 구축하여 부식 방지를 획기적으로 강화한다.이러한 산화막은 가장 얇은 청색/맑은 패시브레이트의 경우 10nm에서 가장 두꺼운 흑색 염색체의 경우 4µm까지 두께가 다양하다.null

또한 전기 도금된 아연 제품은 부식 방지 및 마찰 성능을 더욱 향상시키기 위해 탑코트를 받을 수 있다.[5]null

현대의 전해질은 알칼리성과 산성 물질이다.

알칼리 전해질

시안 전해질

황산나트륨과 수산화나트륨(NaOH)을 함유한다.이들 모두 전용 브라이트닝제를 활용한다.아연은 시안화합물 NaZn2(CN)4과 아연산 NaZn2(OH)으로 용해된다.4이러한 전해질의 품질관리를 위해서는 Zn, NaOH, NaCN의 정기적인 분석이 필요하다.NaCN : Zn의 비율은 욕조 온도와 원하는 침전 밝기 수준에 따라 2와 3 사이에 차이가 있을 수 있다.다음 도표는 상온에서 플레이팅하는 데 사용되는 대표적인 시안 전해액 옵션을 보여준다.

시안목욕조성
아연 수산화나트륨 시안화나트륨
낮은 시안화 6-10 g/L(0.8-1.3 oz/gal) 75-90g/L(10-12oz/gal) 10-20 g/L 1.3-2.7 oz/gal)
시안화 중간 15-20 g/L(2.0-2.7 oz/gal) 75-90g/L(10-12oz/gal) 25-45 g/L(3.4-6.0 oz/gal)
하이 시안화 25-35 g/L(3.4-4.7 oz/gal) 75-90g/L(10-12oz/gal) 80-100 g/L(10.70-13.4oz/gal)

알칼리성 비시아니드 전해질

아연과 수산화나트륨을 함유한다.이들 대부분은 청산가리 목욕탕에서 사용되는 것과 유사한 독점적 첨가제에 의해 밝아진다.쿼터너리 아민 첨가제의 추가는 높은 전류 밀도와 낮은 전류 밀도 영역 사이의 금속 분포를 개선하는 데 기여한다.원하는 성능에 따라 전기 도금기는 생산력 향상을 위해 가장 높은 아연 함량을 선택하거나 더 나은 투척력(저전류 밀도 영역 내)을 위해 더 낮은 아연 함량을 선택할 수 있다.이상적인 금속 분배를 위해 Zn 금속은 6-14 g/L(0.8-1.9 oz/gal)과 120 g/L(16 oz/gal)에서 NaOH로 진화한다.그러나 최고 생산성을 위해 Zn 금속은 14-25 g/L(1.9-3.4 oz/gal) 사이, NaOH는 120 g/L(16 oz/gal)에 머무른다.알칼리성 비 시안화 아연 공정은 아연 금속 농도가 6-14g/L(0.8-1.9oz/gal) 또는 아연 금속 농도가 14-25g/L(1.9-3.4oz/gal)로 염화물 기반(Low Amoniu)과 같은 산성 욕조에 비해 높은 전류 밀도에서 낮은 전류 밀도 또는 전력 투하로 우수한 판 분포를 제공한다.m염화물, 염화칼륨 / 염화암모늄) 또는 (염화암모늄, 염화칼륨/보르산) 또는 황산수욕탕.null

산성 전해질

고속 전해질

최단 도금 시간이 중요한 플랜트(즉, 최대 200m/min까지 이어지는 강철 코일 또는 파이프)에서 고속 도금 전용.욕조에는 황산아연과 염화물이 최대 용해도 수준으로 함유되어 있다.붕산은 pH 완충재로 사용할 수 있으며 높은 전류 밀도에서 연소 효과를 감소시킬 수 있다.이 목욕탕에는 곡물 정제기가 거의 들어 있지 않다.만약 하나를 사용한다면 사카린 나트륨일 수도 있다.null

전통적인 전해질

처음에 염화암모늄을 기초로 한 오늘날의 옵션에는 암모늄, 칼륨 또는 혼합암모늄/칼륨 전해질이 포함된다.아연의 선택된 함량은 요구되는 생산성과 부품 구성에 따라 달라진다.높은 아연은 욕조의 효율성(도금 속도)을 향상시키는 반면 낮은 레벨은 낮은 전류 밀도로 욕조의 투척 능력을 향상시킨다.일반적으로 Zn 금속 수준은 20 ~ 50 g/L(2.7-6.7 oz/gal) 사이에서 변화한다.pH는 4.8과 5.8 사이에서 변화한다.다음 도표는 일반적인 모든 염화칼륨 욕조 구성을 보여준다.

전통산욕조성
매개변수 g/L(oz/gal) 단위의 값
아연 40 g/l (5.4 oz/gal)
총 염화물 125g/l(16.8온스/gal)
무수 염화아연 80 g/l (10.7 oz/gal)
염화칼륨 180g/l(24.1oz/gal)
붕산 25 g/l (3.4 oz/gal)

대표적인 곡물 정제기로는 수용성이 낮은 케톤과 알데히드가 있다.이 빛나고 있는 물질들은 알코올이나 수로로프에 용해되어야 한다.그 결과로 생긴 분자들은 아연과 함께 공치되어 약간 평평하고 매우 밝은 침전물을 생산한다.그러나 밝은 침전물은 또한 색산염/열수 수용성을 감소시키는 것으로 나타났다.그 결과 제공되는 부식 방지 기능이 감소한다.null

합금공정

부식 방지는 주로 아연 대 철의 양극성 분해에 기인한다.아연은 철(철강)을 보호하는 희생 양극 역할을 한다.강철은 합금 조성에 따라 -400 mV에 가까운 반면, 전기 도금 아연은 -980 mV로 훨씬 더 양극적이다.강철은 음극방지에 의해 부식으로부터 보존된다.1% 미만의 레벨에서 코발트나 니켈로 아연을 합금하면 전위성에 미치는 영향은 미미하지만, 두 합금은 모두 아연층의 용량을 향상시켜 변환 코팅에 의해 크롬산염 필름을 현상한다.이는 부식 방지를 더욱 강화한다.null

반면 Zn/Ni는 12%~15% Ni(Zn/Ni 86/14)의 잠재력은 -680mV 정도로 카드뮴 -640mV에 가깝다.부식 중에는 아연의 공격을 선호하며, 탈진화는 강철에 대한 전위의 지속적인 증가로 이어진다.이러한 부식 메커니즘 덕분에, 이 합금은 다른 합금보다 훨씬 더 큰 보호를 제공한다.null

원가상 기존 시장은 알칼리성 Zn/Fe(99.5%/0.5%)와 알칼리성 Zn/Ni(86%/14%)로 나뉜다.전 알칼리성·산성 Zn/Co(99.5%/0.5%)의 사용이 사양에서 사라지고 있는 것은 Fe가 환경적 우려가 적은 유사한 결과를 주기 때문이다.순수 아연과 Zn/Ni 결정학적 감마상(86%/14%)이 혼합된 구 Zn/Ni(94%/6%)는 유럽 규격에서 탈퇴했다.알칼리성 Zn/Ni(86%/14%)의 특정 장점에는 도금에 의한 수소 부스러기 부족이 있다.강철의 첫 번째 핵은 순수한 니켈로 시작하며, 이 층은 Zn-Ni보다 2 nm 두께로 도금된다는 것이 증명되었다[by whom?].[6]이 초기 층은 수소가 강철 기질 깊숙이 침투하는 것을 방지하여 수소 부서짐과 관련된 심각한 문제를 피한다.이 프로세스와 개시 메커니즘의 가치는 수소 부서지기 쉬운 고강도 강철, 공구 강 및 기타 기판에 상당히 유용하다.null

새로운 산성 Zn/Ni(86%/14%)가 개발되어 침전물은 더 밝지만 알칼리성 계통보다 금속 분배가 덜 되며, 앞서 언급한 니켈 언더레이어가 없으면 수소 부스러기 측면에서 동일한 성능을 발휘하지 못한다.또한 모든 아연 합금은 새로운 CrVI free 변환 코팅 필름을 공급받는데, 이 필름은 부식 방지, 내마모성 및 마찰 계수를 제어하기 위해 탑코트가 뒤따르는 경우가 많다.null

욕조 구성

  • 알칼리성 아연 철을 0.5% Fe:
전해질
매개변수 g/L 단위의 구성
아연 6–20
철 0.05–0.4
가성소다 120
  • 산성 아연-코발트 도금을 위한 전해액의 구성(Co:
전해질
매개변수 g/L 단위의 구성
아연 25–40
코발트 2–5
총 염화물 130–180
염화칼륨 200–250
붕산 25
  • Ni에서 알칼리성 아연 니켈 도금을 위한 전해질 구성 4-8%:
전해질
매개변수 g/L 단위의 구성
아연 7.5–10
니켈 1.8–2
가성소다 100–120
  • Ni에서 알칼리성 아연 니켈 도금을 위한 전해질 구성 12–15%:
전해질
매개변수 g/L 단위의 구성
아연 7–12
니켈 1–2.5
가성소다 120
  • Ni에서 산성 아연 니켈 도금을 위한 전해질 구성 12–15%:
전해질
매개변수 g/L 단위의 구성
아연 30–40
니켈 25–35
총 염화물 150–230
붕산 25


참조

각주

  1. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2011-10-02. Retrieved 2011-10-11.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
  2. ^ "Espacenet - Original document".
  3. ^ "End of life vehicles - Waste - Environment - European Commission".
  4. ^ 유럽 명령어(프랑스어)
  5. ^ http://www.nasf.org/staticcontent/Duprat%20Paper.pdf[영구적 데드링크]
  6. ^ Duprat, J.J.; Kelly, Mike; (Coventya) (August 2010). "Dedicated processes for electroplating on fasteners". Fastener Technology International: 56–60.

원천

  • JJ. Duprat (Coventa), Mike Kelly (Coventa), « 고정 장치 전기 도금 전용 프로세스 », 고정 장치 기술 인터내셔널, 2010년 8월, 페이지 56-60
  • L. 티에리, F. 라울린 : ③ 아연 및 아연 합금에 대한 3가성 패시바이트의 진전 », 갈바노테크닉 98(4) (2007) 862-869
  • 현대 전기 도금, 제5판
  • H. Geduld, « 아연 도금 », 마감 출판물, 1988
  • 엘 하지자미, 엠피 지간데, 엠피 지간데, 엠.데 페트리스-웨리, J.C. 카토네, J.J. 뒤프라트, L.티에리, N. 포미어, F. 라울린, B.스타크, P.Remy : ③ 저탄소강 전기부착 얇은 Zn-Ni 합금코팅의 특성 », 응용표면과학, 254, (2007) 480-489
  • N. 포미어, L.티에리, M.P.지간데, M.타체즈 : ③ 유기 코팅의 열화에 대한 전기화학 연구 : 양극화 저항성과 전기화학 임피던스 분광 측정 », Ann.침. 공상과학.1998, 23, 397-400
  • K. Wojczykowski, « 부식 시험의 새로운 발전:이론, 방법 및 표준 », Surfin procedures 2010, Grand Rapids, MI, 세션 7
  • A. 지메네즈, « 전기 도금 공정을 위한 메모리브레인 기술 », Surfin process 2010, Grand Rapids, MI, 세션 4

외부 링크

  • El Hajjami, A; Gigandet, M.P.; De Petris-Wery, M.; Catonné, J.C.; Duprat, J.J.; Thiery, L.; Pommier, N.; Raulin, F.; Starck, B.; Remy, P. (2007). "Characterization of thin Zn-Ni alloy coatings electrodeposited on low carbon steel". Applied Surface Science. 254 (2): 480–489. Bibcode:2007ApSS..254..480E. doi:10.1016/j.apsusc.2007.06.016.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  • Pommier, N. (Coventya); Thiery, L. (Coventya); Gigandet, M.P.; Tachez, M. (1998). "Electrochemical study of the degradation of an organomineral coating: polarization resistance and electrochemical impedance spectroscopy measurements". Ann. Chim. Sci. Mater. 23 (1–2): 397–400. doi:10.1016/S0151-9107(98)80101-3.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)