Donnerstag, 21 April 2022 12:00

Dunkle Zinkschichten

von B. C.

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So wünscht man es sich: Perfekt verzinkte, blau passivierte Oberflächen Foto: Adobe Stock

Frage: An unserer Trommelanlage betreiben wir einen schwachsauren Zinkelektrolyten. Hier kommt es gelegentlich vor, dass wir Perforationsmarkierungen erhalten. Dies kommt von einer Eisenverunreinigung, welche wir mit Zugabe von Wasserstoffperoxid beheben. In letzter Zeit wird die Schicht aber nicht, wie bei der Fe-Verunreinigung, fleckig /dunkel, sondern grau bis dunkelgrau. An Löchern / Bohrungen stellen wir fest, dass wir überhaupt keine Zinkschicht mehr abscheiden. Dies konnten wir auch an Hullzellenblechen bestätigen. Eine Zugabe von H₂O₂ bringt aber leider keine Besserung, die Schicht wird eher noch matter. Was könnte das beschriebene Problem verursachen?

Zinkanoden Antwort: Schwachsaure Zinkelektrolyte werden i. d. R. bei pH 4,8 – 5,4 betrieben. Die Zugabe von H₂O₂, um Fe²⁺ in Fe³⁺ zu oxidieren, sollte allerdings bei pH 5,8 erfolgen. Bei diesem pH-Wert reichen bereits, theoretisch, 10 ml 3 % H₂O₂ aus, um 1g Fe²⁺ zu oxidieren. Nach circa zwei Stunden Einwirkzeit fällt das Eisenhydroxid aus und kann filtriert werden.

In der Praxis erfolgt dies allerdings oft im laufenden Betrieb, also bei einem pH-Wert unter 5,8. Meistens lässt man den pH-Wert vorher etwas ansteigen, indem man keine Salzsäure zugibt. Durch den Überschuss wird dennoch der gewünschte Effekt erzielt, ist aber bei weitem nicht so effizient. Nebenbei büßt man organische Zusätze ein. Man erkennt dies an der entstehenden Trübung. Das wird in Ihrer Schilderung die Ursache für die mattere Schicht sein, zumal es sich höchstwahrscheinlich nicht um eine Eisen-, sondern eine Bleiverunreinigung handelt.

Beseitigung von Blei

Blei führt schon bei geringen Mengen (ab 2 mg/L) zu Problemen. Dies äußert sich in den von Ihnen beobachteten dunklen Schichten sowie fehlender Deckung in Bohrungen und Winkeln. Ab 20 mg/L ist die Schicht fast vollständig ungedeckt.

In der Literatur wird zur Beseitigung von Blei durch die Zugabe von Zinkstaub hingewiesen. Wir empfehlen aber dringend eine Selektivreinigung, wie man sie etwa von Nickelelektrolyten her kennt. Dies ist bei Zinkanlagen leider nicht üblich, wir raten ihnen dennoch dazu, mittelfristig die Anlage um eine entsprechende Einrichtung zu erweitern.

Mögliche Ursachen der Bleiverunreinigung

Bleiverunreinigungen sind heutzutage eher selten, aber nicht auszuschließen. Eine mögliche Ursache sind die Anoden, ggf. in einer schlechten Qualität aufgrund von Rohstoffknappheit / neue, nicht mehr so zuverlässige Lieferanten. Dies sollten Sie auf jeden Fall genauer untersuchen.

Eine weitere Ursache könnte das Kundenmaterial sein. Dies ist zwar vorwiegend vom Messing bekannt, kann aber ebenso Stahl betreffen [1]. Zuletzt kann natürlich auch die eingesetzte Chemie davon betroffen sein. Wie bei den Anoden ist auch hier der Rohstoffmangel eine häufige Ursache für Lieferantenwechsel und Quellen, die man in anderen Zeiten eher meiden würde.

Cadmium und Nickel

Manchmal wird das Fehlerbild auch mit Cadmium- oder Nickelverunreinigung verwechselt. Cadmium – heute eher sehr selten – kann man auf der Zinkschicht rein optisch nicht als Fehler erkennen. Es tritt lediglich durch die Blaupassivierung zum Vorschein. Ab 20 mg/L treten dunkle Farben auf, ab 50 mg/L ist die Passivierung vollständig braun.

Bei Nickel treten Fehlerbilder, je nach Stromdichte, erst ab 3 bis 6 g/L auf und sind vor allem an Kanten nach der Passivierung zu erkennen. Die Oberfläche wird hier blau-schwarz-milchig und entspricht ebenfalls nicht dem beschriebenen Bild.

Organische Verunreinigungen

Neben der Bleiverunreinigung können ebenso organische Verunreinigungen vorliegen. Diese zeigen sich vor allem durch dunkle Überzüge im niedrigen Stromdichtebereich. Die Reinigung erfolgt mit Aktivkohle, wobei hier meist entsprechende Filterkerzen bevorzugt werden.