CC BY
8
УДК 621.357.7
Янгуразова А.З., Киреев С.Ю.
К ВОПРОСУ О ПОИСКЕ АЛЬТЕРНАТИВЫ КАДМИЕВОМУ ПОКРЫТИЮ Янгуразова Альфия Зякярьяевна, аспирант, e-mail: alfiya570@mail.ru
Киреев Сергей Юрьевич, доктор технических наук, доцент, декан факультета промышленных технологий, электроэнергетики и транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40
Исследования показали, что цинковые сплавы, в частности сплав олово-цинк, являются отличной альтернативой кадмию для нанесения покрытий. Все цинковые сплавы относительно устойчивы к коррозии, что делает их износостойкими. Другие качества, включая методы нанесения покрытия, зависят от конкретного цинкового сплава. Изучены физико-химические и эксплуатационные свойства таких покрытий. Ключевые слова: электроосаждение, покрытие, сплав, цинк, олово, кадмий.
TO THE QUESTION ABOUT SEARCHING AN ALTERNATIVE TO CADMIUM COATING
Yangurazova A.Z., Kireev S.Y. Penza State University, Penza, Russia
Research has shown that zinc alloys, in particular tin-zinc alloy, are an excellent alternative to cadmium for coating applications. All zinc alloys are relatively resistant to corrosion, which makes them wear resistant. Other qualities, including coating methods, depend on the particular zinc alloy. The physicochemical and operational properties ofsuch coatings have been studied.
Keywords: electrodeposition, coating, alloy, zinc, tin, cadmium.
Гальванические кадмиевые покрытия наносятся на материал с целью улучшения некоторых свойств, таких как коррозионная стойкость, улучшенные трибологические свойства, химическая стабильность. Кадмий подходит для защиты в морской воде и щелочных растворах и не подходит для кислых сред. Гальванические покрытия на основе кадмия широко применяются в авиационной и военной промышленности. В статье описаны свойства кадмиевого покрытия, а также альтернативного покрытия [3]
Кадмий - очень токсичный элемент, поэтому его использование во всем мире ограничено или полностью исключено. На кадмиевые покрытия в качестве дополнительной защиты (пассивации) наносится хроматический слой, который требует использования очень токсичной хромовой кислоты. Пыль и пары кадмия и его соединений раздражающе действуют на органы дыхания, он может непосредственно вызывать такие заболевания, как рак легких, дисфункция почек и т. д. Как только кадмий попадает в кровь, он накапливается в почках, вызывая их повреждение и прекращение работы. В процессе нанесения кадмиевого покрытия необходимо соблюдать соответствующее законодательство в целях защиты среды обитания и труда [3].
В качестве альтернативы кадмиевым покрытиям наиболее часто применяются цинковые покрытия содержащие меньший процент легирующих элементов, подходящую износостойкость хорошо обеспечивают цинк-никелевые сплавы, в то время как кадмиевые покрытия обладают более низкой
износостойкостью и в некоторых ситуациях действуют как твердая смазка при высоких температурах, олово-цинковые покрытия.
Металлический цинк имеет ряд характеристик, которые делают его хорошо подходящим антикоррозийным покрытием для изделий из железа и стали. Превосходная коррозионная стойкость цинка в большинстве сред обеспечивает его успешное использование в качестве защитного покрытия на различных продуктах и во многих условиях воздействия. Почти во всех случаях, загрязнение почвы кадмием происходит с 200-кратным повышением загрязнения, чем с цинком [4].
Покрытия из сплавов, таких как цинк-никель, используются для увеличения срока службы временных покрытий из цинка. Покрытие из цинк-никелевого сплава имеет более высокий ресурс, чем другие покрытия из цинкового сплава, и считается наиболее устойчивым к коррозии. Одним из важных свойств этого типа покрытий является пластичность стальных деталей с покрытием. Благодаря таким свойствам этот сплав исследуется для покрытия таких деталей, как соединительные болты, компоненты тормозной системы и топливная система. Устойчивость к нагреву, ультрафиолетовому излучению, гидравлическим жидкостям и топливу -являются характеристиками таких покрытий. Но, эти покрытия не предотвращают гальваническую коррозию при контакте с алюминием. И сплавы цинка с никелем считаются самыми дорогими покрытиями [2].
Олово-цинковое гальванопокрытие обеспечивает превосходную защиту от коррозии, особенно против диоксида серы и соленой воды, для деталей самолетов, автомобильных компонентов и оборудования, используемого для морских нефтяных промыслов. Испытания на коррозию показали, что покрытие обеспечивает лучшую защиту, чем покрытия из кадмия, цинка и цинк-никелевых сплавов при одинаковой толщине. Отмечаются хорошие антифрикционные свойства покрытия сплавом [5]. Олово-цинковый осадок, полученный из ванны станнат / цинкат, является мелкозернистым, полублестящим, дает более белый цвет и превосходные свойства пайки. Олово-цинковое покрытие было разработано, как прямая замена экологически вредного кадмиевого покрытия [6], а также отмечается [7] возможность замены сплава олово-свинец на сплав олово-цинк (переход к бессвинцовым технологиям).
Таким образом, сочетание этих гальванических материалов и покрытий приводит к получению продуктов с такими же свойствами и стойкостью, что и кадмий, без отрицательного воздействия на здоровье или окружающую среду.
Список литературы
1. Ажогин Ф.Ф. Гальванотехника. Справочник / Ф.Ф. Ажогин, М.А. Беленький. М.: Металлургия, 1987. 736 с.
2. Мамаев В.И. Никелирование: учебное пособие. / В.И. Мамаев, В.Н. Кудрявцев / под ред. В.Н. Кудрявцева. -М.:РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2014. -192 с.
3. Ройх, И.Л. Адгезия и защитные свойства цинковых и кадмиевых вакуумных покрытий / И.Л. Ройх, Л.Ф. Будюк //Защита металлов.1974. Т. 10, №2. С. 208-211.
4. Стрекалов П.В. Атмосферная коррозия металлов в тропиках и субтропиках. II. Коррозионная устойчивость различных металлов и сплавов/ П.В. Стрекалов//Защита металлов. 1993. Т. 29, №6. С. 819856.
5. Виноградов С. Н., Перелыгин Ю. П., Киреев С. Ю. Износостойкость и антифрикционные свойства гальванических покрытий. Методы определения //Гальванотехника и обработка поверхности. 2012. Т. 20. №. 3. С. 53-56.
6. Таранцева К.Р, Николотов А.Д. Электроосаждение сплава олово-цинк из стабилизированного пирофосфатного электролита как альтернатива кадмиевому покрытию // Коррозия: материалы, защита. 2014. №3. С. 27-30.
7. Kireev S. Y. Formation and study of the properties of finishing coatings of a circuit board with tin-zinc alloy instead of tin-lead alloy coatings //Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2016. Т. 52. №. 7. С. 1134-1139.
