ПОЛИФОСФАТНЫЕ  ЭЛЕКТРОЛИТЫ ЦИНКОВАНИЯ: AZGDBA

Евгений Геннадиевич Афонин

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.026

Авторы

Евгений Геннадиевич Афонин Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств https://orcid.org/0009-0005-5457-8646

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.026

Ключевые слова:

электролит цинкования, полифосфатный электролит, триполифосфат, химический состав электролита, технологическая характеристика электролита, комплексообразование, приготовление электролита

Аннотация

Покрытия цинком недороги, эффективны и широко применяются в промышленности для защиты стали от коррозии. В статье представлен краткий обзор химических составов и технологических характеристик известных из литературы электролитов для получения покрытий цинком и его сплавами, содержащих комплексы цинка(+2) с анионами полифосфорных кислот H₂O₃P[PO₂(OH)]_nOPO₃H₂. Полифосфатные электролиты позволяют наносить покрытия цинком, сплавами цинк-олово, цинк-медь хорошего качества. Например, из электролита с рН 7,5-8,5, содержащего 20-23 г/дм³ сульфата цинка, 14-16 г/дм³дигидрата хлорида олова(+2), 200-300 г/дм³триполифосфата натрия, 1-3 г/дм³желатина, при температуре 55-65 ^оС, катодной плотности тока 1-4 А/дм² получают беспористые, однородные, мелкокристаллические покрытия сплавом Zn-Sn (катодный выход по току 60-70 %, массовая доля цинка в покрытии 1-33 %). В обзоре приведены данные о термодинамической устойчивости триполифосфатных комплексов цинка(+2) в водном растворе, кристаллических соединениях цинка(+2) с триполифосфат-ионами P₃O₁₀^5-, даны рекомендации по составам триполифосфатных электролитов для получения покрытий цинком, сплавами цинк-олово, цинк-медь, цинк-никель.

Библиографические ссылки

Проскуркин Е.В., Попович В.А., Мороз А.Т. Цинкование. Справочник. Москва: Металлургия, 1988. 528 с.

Geduld H. Zinc plating. Teddington, Middlesex, England: Finishing publications, 1988. 360 p.

Окулов В.В. Цинкование. Техника и технология. Москва: Глобус, 2008. 252 с.

Winand R. Electrodeposition of zinc and zinc alloys // Modern electroplating. Edited by Schlesinger M., Paunovich M. 5th edition. Chapter 10. Hoboken: John Wiley & Sons, 2010. 736 p.

Пурин Б.А., Цера В.А., Озола Э.А., Витиня И.А. Комплексные электролиты в гальванотехнике. Рига: Лиесма, 1978. 267 с.

Ильин В.А. Цинкование, кадмирование, оловянирование и свинцевание. Ленинград: Машиностроение, 1983. 87 с.

Chandran M. Electrodeposition of zinc from different solutions – A review // Transactions of the society for advancement of electrochemical science and technology (SAEST). 2006. V. 41. № 2. P. 35-47.

Афонин Е.Г. D-Глюконатные электролиты цинкования // Труды XXII Российской межведомственной научно-технической конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управления». Калуга: Изд-во «Ноосфера», 2023. С. 351- 361.

Афонин Е.Г. Перхлоратные электролиты цинкования // Труды XXIII Российской межведомственной научно-технической конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управления». Калуга: Изд-во «Ноосфера», 2024. С. 350-354. Электронный журнал: наука, техника, образование. 2024. №СВ2(49). С. 41-46. https://elibrary.ru/CDJHBI.

Ван Везер Дж.Р. Фосфор и его соединения. Москва: Изд-во иностранной литературы, 1962. 687 с.

Продан Е.А., Продан Л.И., Ермоленко Н.Ф. Триполифосфаты и их применение. Минск: Наука и техника, 1969. 536 с.

Жданов Ю.Ф. Химия и технология полифосфатов. Москва: Химия, 1979. 240 с.

Momeni A., Filiaggi M.J. Synthesis and characterization of different chain length sodium polyphosphates // Journal of non-crystalline solids. 2013. V. 382. P. 11-17. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2013.10.003.

ГОСТ СССР 20291-80. Натрия полифосфат технический. Технические условия. Москва: Гос. комитет СССР по стандартам, 1981.

ГОСТ 13493-86. Межгосударственный стандарт. Натрия триполифосфат. Технические условия. Москва: ИПК Изд-во стандартов, 1999.

ГОСТ 31638-2012. Межгосударственный стандарт. Добавки пищевые. Натрия и калия трифосфаты Е451. Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2012.

ГОСТ 31686-2012. Межгосударственный стандарт. Добавки пищевые. Натрия полифосфат Е452(i). Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2014.

ГОСТ 33773-2016. Межгосударственный стандарт. Добавки пищевые. Калия полифосфат Е452(ii). Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2016.

Gallistru O., Gallera A., Cavalli L. Preparation of sodium tripolyphosphate. U. S. Patent № 4146575. Publ. 1979.

Lutz C.W. Preparation of granular sodium tripolyphosphate hexahydrate with low friability. U. S. Patent № 4315898. Publ. 1982.

Кесоян Г.А., Доброскокина Н.Д., Никитин А.Б., Лере-Планд П.А. Способ получения триполифосфата калия. Патент РФ № 2036134. Опубл. 1995.

Шапкин М.А., Попов В.Л., Зинюк Р.Ю., Буксеев В.В., Мильбергер Т.Г., Орлов Е.П., Зубков В.Я., Павлов К.А. Способ получения гексагидрата триполифосфата натрия. Патент РФ № 2148011. Опубл. 2000.

Шапкин М.А., Горбачев Е.В., Кузнецов А.А., Терешенков В.Н., Мильбергер Т.Г., Карпов А.В., Барышников В.Н. Состав комплексообразователя на основе гидратируемого триполифосфата натрия и способ его получения. Патент РФ № 2263632. Опубл. 2005.

A kind of preparation method of potassium tripolyphosphate. Cina Patent № 100358801. Publ. 2008.

Власов П.П., Власова Г.И., Арлиевский М.П. Способ получения триполифосфата натрия. Патент РФ № 2375300. Опубл. 2009.

Дмитревский Б.А., Шапкин М.А., Горбачев Е.В., Мильбергер Т.Г., Треущенко Н.Н., Ярош Е.Б. Способ получения триполифосфата натрия пищевой квалификации. Патент РФ № 2378192. Опубл. 2010.

Corbridge D.E.C. The crystal structure of sodium triphosphate, Na5P3O10, phase I // Acta crystallographica. 1960. V. 13. № 3. P. 263-269. https://doi.org/10.1107/S0365110X60000583.

Davies D.R., Corbridge D.E.C. The crystal structure of sodium triphosphate, Na5P3O10, phase II // Acta crystallographica. 1958. V. 11. № 5. P. 315-319. https://doi.org/10.1107/S0365110X58000876.

Dyroff D.R. The crystal structure of sodium triphosphate hexahydrate. PhD Thesis. California institute of technology, Pasadena, California, USA, 1965. https://doi.org/10.7907/FT3A-YQ66.

Wiench D.M., Jansen M., Hoppe R. Kristallstruktur von Na5P3O10•6H2O // Zeitschrift für anorganische und allgemeine chemie. 1982. V. 488. № 1. P. 80-86. https://doi.org/10.1102/zaac.19824880110.

Moutataouia M., Lamire M., Saadi M., El Ammari L. Dipotassium trisodium triphosphate, K2Na3P3O10 // Acta crystallographica. E. 2012. V. 68. № 5. P. i31. https://doi.org/10.1107/S1600536812014894.

Averbuch-Pouchot M.T., Durif A. Structure of tetraammonium monosodium triphosphate tetrahydrate // Acta crystallographica. С. 1985. V. 41. № 11. P. 1553-1555. https://doi.org/10.1107/S10108270185008526.

Kindler N., Jansen M. Kristallstructur von Na4HP3O10•H2O // Zeitschrift für anorganische und allgemeine chemie. 1997. V. 623. № 1-6. P. 55-58. https://doi.org/10.1002/zaac.19976230109.

Ляхов А.С., Палкина К.К., Селевич А.Ф. Кристаллическая структура моногидрата трифосфата аммония (NH4)5P3O10•H2O // Журнал неорганической химии. 1994. Т. 39. № 9. С. 1438-1442.

Andress K.R., Nachtrab R. Über die komplexbildung von natriumtriphosphat mit zweiwertigen metallionen. I. Die bestimmung Me(II)-triphosphatkomplexen // Zeitschrift für anorganische und allgemeine chemie. 1961. V. 311. № 1-2. P. 1-12. https://doi.org/10.1002/zaac.19613110102.

Andress K.R., Nachtrab R. Über die komplexbildung von natriumtriphosphat mit zweiwertigen metallionen. III. Die komplexbildungsreaktionen zwischen natriumtriphosphat und zweiwertigen metallionen // Zeitschrift für anorganische und allgemeine chemie. 1961. V. 311. № 1-2. P. 22-31. https://doi.org/10.1002/zaac.19613110104.

Johansson A., Wänninen E. The complexometric analysis of pyro- and triphosphates – I: Stability constants of the proton and metal complexes of the acids // Talanta. 1963. V. 10. № 7. P. 769-777. https://doi.org/10.1016/0039-9140(63)80107-1.

Ellison H., Martell A.E. Chelating tendencies of tripolyphosphate ions // Journal of inorganic and nuclear chemistry. 1964. V. 26. № 9. P. 1555-1560. https://doi.org/10.1016/0022-1902(64)80044-0.

Anderegg G. Entropiebedingte komplexbildung thermodynamische daten der komplexbildung mit dem tripolyphosphat-ion // Helvetica chimica acta. 1965. V. 48. № 7. P. 1712-1717. https://doi.org/10.1002/hlca.19650480730.

Taqui Khan M.M., Rabindra Reddy P. Metal chelates of tripolyphosphate // Journal of inorganic and nuclear chemistry. 1971. V. 33. № 5. P. 1427-1433. https://doi.org/10.1016/0022-1902(71)80438-4.

Taqui Khan M.M., Rabindra Reddy P. Thermodynamic quantities associated with the interaction of tripolyphosphoric acid with metal ions // Journal of inorganic and nuclear chemistry. 1973. V. 35. № 1. P. 179-186. https://doi.org/10.1016/0022-1902(73)80623-2.

Grzmil B.U., Kic B. Pyro- and tripolyphosphates and citrates as the complexing agents for micronutrients in liquid fertilizers // Industrial and engineering chemistry research. 2002. V. 41. № 2. P. 139-144. https://doi.org/10.1021/ie010223d.

Cigala R.M., Crea F., De Stefano C., Lando G., Manfredi G., Sammartano S. Quantitative study on the interaction of Sn2+ and Zn2+ with some phosphate ligands, in aqueous solution at different ionic strengths // Journal of molecular liguids. 2012. V. 165. P. 143-153. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2011.11.002.

Maki H., Tsujito M., Sakurai M., Yamada T., Nariai H., Mizuhata M. Stabilities of the divalent metal ion complexes of a short-chain polyphosphate anion and its imino derivative // Journal of solution chemistry. 2013. V. 42. № 11. P. 2104-2118. https://doi.org/10.1007/s10953-013-0099-2.

Averbuch-Pouchot M.T., Durif A. Données cristallographiques sur le tripolyphosphate de zinc heptadécahydraté Zn5(P3O10)2•17H2O // Journal of applied crystallography. 1975. V. 8. № 5. P. 564. https://doi.org/10.1107/S0021889875011284.

Averbuch-Pouchot M.T., Durif A., Guitel J. C. Structure crystalline du tripolyphosphate de zinc heptadécahydraté: Zn5(P3O10)2•17H2O // Acta crystallographica. B. 1975. V. 31. № 10. P. 2482-2486. https://doi.org/10.1107/S0567740875007832.

Averbuch-Pouchot M.T., Guitel J.C. Structure crystalline du tripolyphosphate acide de zinc hexahydraté: Zn2HP3O10•6H2O // Acta crystallographica. B. 1976. V. 32. № 6. P. 1670-1673. https://doi.org/10.1107/S0567740876006213.

Averbuch-Pouchot M.T., Guitel J.C. Structure crystalline du tripolyphosphate mixte zinc-sodium nonahydraté Zn2NaP3O10•9H2O // Acta crystallographica. B. 1977. V. 33. № 5. P. 1427-1431. https://doi.org/10.1107/S0567740877006220.

Красников В.В., Констант З.А., Продан Е.А., Галкова Т.Н. Синтез и рентгенографические данные двойного триполифосфата NH4Zn2P3O10•7H2O // Известия АН ЛатвССР. Серия химическая. 1980. № 2. С. 239.

Констант З.А., Диндуне А.П. Фосфаты двухвалентных металлов. Рига: Зинатне, 1987. 371 с.

Ляхов А.С., Люцко В.А., Продан Л.И., Палкина К. К. Кристаллическая структура октагидрата трифосфата лития-цинка LiZn2P3O10•8H2O // Неорганические материалы. 1991. Т. 27. № 5. С. 1014-1018. https://elibrary.ru/ZISFPN.

Ляхов А.С., Люцко В.А., Галкова Т.Н., Палкина К.К. Кристаллическая структура NH4Zn2P3O10•7H2O // Журнал неорганической химии. 1991. Т. 36. № 12. С. 3053-3059. https://elibrary.ru/ZICTNR.

Ляхов А.С. Кристаллическая структура некоторых орто- и трифосфатов металлов. Дисс. канд. хим. наук. Минск, 1995. 125 с.

Rakotomahanina E., Averbuch-Pouchot M.-T., Durif A. Données cristallographiques sur les tri

phosphates du type MIINa3P3O10•12H2O pour MII =

Ni, Co, Mn, Zn et Cd // Bulletin de la société française minéralogy et de cristallographie. 1972. V. 95. № 4. P. 516-520.

Гинцберг С.А., Иванов А.Ф., Погребенский Л.А. Способ электроосаждения цветных металлов, например меди, цинка, бронзы. Авт. свид. № 159082. Опубл. 1963.

Галинкер В.С., Сапрыкин А.И. Электроосаждение цинка из триполифосфатного электролита // Украинский химический журнал. 1968. Т. 34. № 5. С. 461-465.

Галинкер В.С., Федоренко Г.А., Кудра О.К. Электроосаждение оловянно-цинкового сплава из триполифосфатного электролита // Известия Вузов. Химия и химическая технология. 1969. Т. 12. № 7. С. 928-932.

Кудра О.К., Галинкер В.С., Федоренко Г.А. Способ электроосаждения сплава олово-цинк. Авт. свид. СССР № 244060. Опубл. 1969.

Галинкер В.С., Федоренко Г.А., Кудра О.К. О влиянии хлористого аммония на электроосаждение сплава олово-цинк из триполифосфатного электролита // Известия Вузов. Химия и химическая технология. 1969. Т. 12. № 10. С. 1454-1456.

Галинкер В.С., Савенко П.В., Мацола М.В., Кудра О.К. Способ электролитического осаждения сплава медь-цинк. Авт. свид. СССР № 282879. Опубл. 1970.

Галинкер В.С., Мацола М.В., Савенко П.В., Кудра О.К. Исследование условий электроосаждения медноцинкового сплава из триполифосфатного электролита // Защита металлов. 1971. Т. 7. № 2. С. 210-212.

Галинкер В.С., Мацола М.В., Савенко П.В., Кудра О.К. Исследование катодной поляризации при электроосаждении медно-цинковых сплавов из триполифосфатных электролитов // Защита металлов. 1972. Т. 8. № 3. С. 350-352.

Мацола М.В., Галинкер В.С., Кудра О.К.

Влияние некоторых добавок на катодный процесс при электроосаждении сплава медь-цинк из

триполифосфатных электролитов // Известия

ВУЗов. Химия и химическая технология. 1972. Т. 15. № 2. С. 264-269.

Кудрявцев Н.Т. Электролитические покрытия металлами. Москва: Химия, 1979. 352 с.

Харламов В.И., Глазунова Т.И., Смирнов К.Н., Бригаднов А.В., Вакка А.Б., Полещук Е.И., Ваграмян Т.А. Некоторые закономерности электроосаждения металлов и сплавов из полифосфатных электролитов // Физико-химические основы химической технологии. Труды МХТИ им. Д. И. Менделеева. 1988. Вып. 150. С. 84-88.

Ameen T.J., Orloff G.L. Non-cyanide brass plating bath and a method of making metallic foil having a brass layer using the non-cyanide brass plating bath. U. S. Patent N 5762778. Patented 1998.

Shen C.Y., Dyroff D.R. Hydrolytic degradation of sodium tripolyphosphate in concentrated solutions and in presence of foreign ions // Industrial and engineering chemistry product research and development. 1966. V. 5. № 2. P. 97-100. https://doi.org/10.1021/i360018a001.

Emsley J., Niazi S. Rate of hydrolysis of Na4P2O7 and Na5P3O10 at 100 oC and the effect of urea // Polyhedron. 1983. V. 2. № 5. P. 375-377. https://doi.org/10.1016/S0277-5387(00)83932-7.

Афонин Е.Г., Александров Г.Г. Рентгенографическая идентификация 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты // Журнал общей химии. 2003. Т. 73. № 3. С. 367-369. https://elibrary.ru/OYTHUZ.