| Сернокислые электролиты |
|
Во всех отраслях промышленности этот вид электролитов получил широкое распространено, поэтому они являются наиболее изученными и для них существует большое количество составов и режимов осаждения, предназначенных для различных условий эксплуатации. Все эти электролиты характеризуются значительными величинами катодной и анодной поляризации. При этом на величину этой поляризации, а следовательно, на структуру и физико-химические свойства никелевых покрытий большое влияние оказывают и состав электролита, и выбранный режим осаждения. Так, чем выше температура электролита, тем ниже величина поляризации, тем крупнее кристаллы в покрытии, тем хуже его механические свойства. Весьма большое значение для электролиза имеют и величины рН. При низких значениях рН процесс выделения водорода становится все более значительным, вплоть до полного прекращения осаждения никеля. Высокие значения рН приводят к осаждению хрупких, темных и шероховатых покрытий. При этом имеет место защелачивание прикатодного слоя электролита, приводящее к совместному осаждению зеленой пленки основных гидратированных солей никеля. Сернокислые электролиты весьма чувствительны к отклонениям от принятого режима и к наличию посторонних примесей, поэтому при эксплуатации этих электролитов необходимо соблюдать следующие обязательные правила. 1. Ванны никелирования к моменту загрузки деталей должны быть полностью подготовлены. Катодные и анодные штанги должны быть тщательно вычищены, исправность реостатов и амперметров должна быть проверена, а системы перемешивания и фильтрования, если таковые имеются, должны быть включены. 2. Корректирование электролитов по составу и величине рН во время процесса покрытия исключается. 3. Загрузку деталей следует производить быстро, при включенном токе с постепенным повышением силы тока до заданных величин. 4. Выключение тока в процессе никелирования или изъятие подвесок из ванны для осмотра приводят к отслаиванию покрытия. 5. Поворачивание деталей в приспособлениях для перемещения точек контакта и прочие исправления в расположении деталей в ванне следует производить только в резиновых перчатках, так как в местах касания деталей незащищенными руками образуются непокрытые участки. 6. Для удаления налета масел, ворсинок и прочих посторонних частиц с поверхности никелевого электролита ванны необходимо оборудовать автоматическим фильтрующим устройством или периодически снимать налет сеткой из марли или другими приспособлениями. Пластинчатые аноды должны быть предварительно очищены от шлама стальными щетками, заключены в чехлы из льняной или другой химически стойкой ткани и погружены в электролит так, чтобы их подвесные крюки некасались электролита даже при перемешивании. 7. Внутренние аноды должны быть в чехлах из льняной ткани, а места их электрического контакта с проводником не должны касаться электролита. 8. Для подвесных крюков к анодам и проводников к внутренним анодам не следует применять медь, так как при анодном растворении медь загрязняет электролит. В таких случаях лучше использовать железо, электроизолированное пластмассой. 9. Нормальное соотношение площади анодов и площади покрываемых деталей должно быть не менее 2:1. Переходя к выбору состава электролитов следует указать, что основным компонентом сернокислых электролитов является сернокислый никель. Концентрация его колеблется от 60—70 до 300—400 г/л. Если принятая концентрация сернокислого никеля не превышает 150— 200 г/л, то в электролит вводят соли, повышающие его электропроводность. Для этой цели применяют сернокислый натрий Na2SO4 10H2O или сернокислый магний MgSO4 7H2O, способствующие получению пластичных никелевых покрытий. В качестве буферных соединений, создающих устойчивость рН обычно применяют борную кислоту, по возможно применение и других, более дешевых соединений, например уксуснокислого натрия. Для электролитов с низким значением рН более эффективны добавки буферных соединений в виде NaF, Ni (BF4)2 и других фторидов. Для улучшения растворимости никелевых анодов в электролиты вводят активаторы NaCl или КС1, а иногда NiС12 6Н2О. Все компоненты растворяют отдельно, фильтруют или декантируют и сливают в ванну никелирования. Затем ванну доливают водой до расчетного уровня, проверяют рН и приступают к эксплуатации. В табл. приведены составы и режимы работ для нескольких наиболее применяемых электролитов. Таблица. Составы и режимы работы сернокислых электролитов
Указанные электролиты устойчивы в работе и при их правильной эксплуатации и систематической очистке от вредных примесей могут использоваться в течение нескольких лет без замены. Корректирование их состава по содержанию основных компонентов производится главным образом вследствие потерь электролита при уносе его покрываемыми деталями. Эти потери зависят от концентрации электролита, конфигурации деталей и аккуратности работающих. Для деталей, покрываемых на подвесках, удельные нормы потерь электролита на унос находятся в пределах 120—200 мл электролита на 1 м2 площади покрываемых деталей, а для мелких деталей, покрываемых в колоколах и барабанах, составляют от 220 до 370 мл/м2. Для последних наиболее пригоден электролит № 2, указанный в табл.; остальные электролиты этой таблицы применяются при покрытии деталей на подвесках, и выбор электролита для них определяется заданной толщиной слоя, программой цеха и необходимой скоростью наращивания. При пользовании электролитами, содержащими фтористый натрий, непрерывное фильтрование их затрудняется засорением фильтровальной ткани коллоидными сгустками фторидов, содержащих продукты их гидролиза при высоких значениях рН. Для устранения этого явления следует поддерживать, возможно, более низкое значение рН или вводить фтористые соединения в виде борфтористоводородных солей. Никелевые электролиты весьма чувствительны к понижению температуры и при снижении ее до +10° С фактически непригодны для эксплуатации. Для ускорения процесса и повышения качества покрытий ванны оснащают автоматическими устройствами для покачивания катодных штанг, очистки зеркала электролита, непрерывного перемешивания и фильтрования. Ускорение процесса и улучшение качества покрытия возможны также при помещении деталей в ультразвуковое поле. Скорость наращивания никеля определяется по таблице. Подвески для деталей следует покрывать изоляционным слоем по всей поверхности, кроме подвесных крючков. В качестве изоляционных материалов применяют резину, эбонит, эпоксидные смолы, перхлорвнниловые лаки и фторопласт. Слой изоляции должен герметично прилегать к стволу подвески. Недопустима изоляция резиновыми трубками.
Корректирование никелевых электролитов заключается в поддержании постоянства их состава. Так добавление хлоридов, сернокислого никеля и борной кислоты производят на основании химического анализа электролита. Систематическое повседневное корректирование электролитов состоит в поддержании величины рН, которая может изменяться даже в течение одной рабочей смены. Корректирование производят добавлением 3%-ного раствора NaOH или H2SO4 при интенсивном перемешивании электролита, которое продолжают после корректирования еще 30—40 мин. Определение рН с высокой степенью точности производят потенциометрически с хингидронным электродом. Менее точные, но быстрые определения выполняются с помощью индикаторных бумаг. Существуют приборы и для автоматической регистрации и корректирования рН. К корректированию электролита относятся также удаление примесей железа и меди, а также меры по устранению водородной пористости никелевых покрытий — питтинга, виды которого и схема образования представлены на рис. 11 и 12. Сравнительно реже приходится удалять примеси цинка. При наличии железа более 0,1 г/л электролит подкисляют до рН 3,5—4,0, подогревают до 50—60° С и перекисью водорода окисляют закис-ное железо в окисное при интенсивном перемешивании сжатым воздухом. Окисленное железо осаждают в виде Fe(OH)3, подщелачивая электролит до рН 6,0. С осадком Fe(OH)3 адсорбируются и органические примеси. Осадок фильтруют, после чего электролит подкисляют до рабочей величины рН и приступают к его эксплуатации. При повышении содержания меди сверх 0,02 г/л электролит подкисляют до рН 2,5—3 и прорабатывают при низкой плотности тока (до 0,1 А/дм2) в течение нескольких часов со «случайными» катодами. Обычно удаление железа и меди производят последовательно. Быстрое и полное удаление меди происходит также при фильтровании электролита через слой порошкообразного металлического никеля. При этом медь контактно осаждается на никеле в форме рыхлого металлического. Таблица. Неполадки при никелировании, их причины и способы устранения налета.
Продолжение табл.
Цинк, занесенный в электролит в количестве 0,01 г/л, осаждают, добавляя взмученный мел или гашеную известь до получения рН 6,1—6,3. Осаждение ведут при интенсивном перемешивании. При этом осаждаются примеси железа и меди и частично соли никеля. Для устранения питтинга электролит подкисляют до значения рН 3,5—4,0 и при сильном перемешивании приливают 3—5 мл/л 3%-ного раствора перекиси водорода. После этого электролит перемешивают в течение 1—2 ч, подщелачивают до рабочего значения рН и приступают к работе. При этом корректировании целесообразно проводить и удаление железа и, наоборот, методика удаления железа предусматривает одновременно и устранение питтинга. Для устранения питтинга и удаления всяких органических примесей в электролит вводят измельченный древесный уголь из расчета 2—3 г/л, выдерживая его в ванне при перемешивании в течение одной смены.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||