Проблемы связанные с процессом никелирования
Вопрос.
Здравствуйте, Владимир Николаевич! Пишет Вам Павел - мастер гальванического цеха "733 ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕМОНТНОГО ЗАВОДА СРЕДСТВ СВЯЗИ" в г. Иваново.
У нас в цехе есть линия никелирования в колоколах. Некоторое время назад возникла такая проблема. В процесссе нанесения никеля на сталь из сернокислого электролита появился резкий запах хлора. Мы не придали этому большого значения, поскольку никель осаждался хорошо, но теперь из этого электролита мы не можем нанести покрытие хорошего качества. Покрытия получаются либо с черным налетом, либо никель вообще не осаждается; pH падает с 5-5,5 до недопустимых 3,5-4,0. На стенках ванны постоянно образуется черный налет, который пахнет хлором. Электролит мы фильтруем постоянно, постоянно подщелачиваем его щелочью. Но проходит день-два и все повторяется. Мы не можем провести в лаборатории качественный анализ из-за нехватки реактивов. Проблема встала очень остро. Я думаю, дело здесь в анодах, в их нечистоте, в несоответствии ГОСТу. А вы не подскажите в чем тут может быть дело? Заранее, Благодарен!
Вот состав нашего электролита никелирования: NiSO4*7H2O......................180-200 г/л MgSO4*7H2O......................25-30 г/л Na2SO4*10H2O....................90-110 г/л H3BO3...........................20-30 г/л NaCl............................5-10 г/л Режим электролиза: pH=4,5-5,2 j=0,8-2 T=27-32°C (температура)
Ответ.
Добрый день, Павел,
Хотя заочно не всегда можно точно определить причины появления тех или иных проблем, тем не менее попробую высказать некоторые соображения, которые может быть помогут понять, что происходит с Вашим электролитом.
Начнём с запаха. Появление запаха хлора говорит о том, что никелевые аноды запассивировались, перестали растворяться, т.е. стали "работать" как нерастворимые аноды. На нерастворимых анодах в электролитах никелирования, содержащих хлорид-ионы, выделяется хлор, запах которого Вы чувствуете.Запах хлора является индикатором ненормальной работы (пассивации) никелевых анодов.
Возможны две причины пассивации анодов: недостаток в электролите хлорид-ионов (хлорид-ионы активируют процесс растворения никелевых анодов) и слишком высокая анодная плотность тока. Вполне возможно, что с самого начала работы ванны плотность тока на аноде у Вас соответствовала требованиям, аноды растворялись и процесс протекал нормально. Однако по мере растворения никелевых анодов площадь их поверхности уменьшалась. Если в ванну не завешивали дополнительно аноды (так, чтобы их площадь оставалась постоянной) или не уменьшали величину тока, подаваемого на ванну, то это приводило к увеличению анодной плотности тока и, следовательно, к пассивации анодов и выделению на них хлора. Вполне возможно, что в Вашем электролите недостаточно хлорид-ионов, что также увеличивает вероятность пассивации анодов. Обычно электролиты никелирования эксплуатируются при температуре не менее 50 градусов цельсия, что позволяет подерживать никелевые аноды в активном состоянии и способствует предотвращению пассивации. При более низкой температуре (как у Вас) вероятность пассивации анодов возрастает.
Теперь об электролите. Состав Вашего электролита неправильный. У вас большое количество ионов натрия в виде Na2SO4 и в виде NaCl, в то время как ионов натрия и калия в электролите не должно быть совсем. Объясняю причину. При электроосаждении никеля одновременно происходит разряд ионов водорода (определяющих кислотность электролита). При уменьшении ионов водорода в прикатодном слое происходит подщелачивание этого слоя, т.е его pH увеличивается. Наличие в электролите ионов натрия облегчает и ускоряет процесс образования щелочи - NaOH. В конечном счёте достигается рН гидроксидообразования, когда в прикатодном слое образуются гидроксиды никеля Ni(OH)2, которые включаются в осадок и ухудшают качество покрытий.
С другой стороны, на пассивном аноде одновременно с хлором выделяется кислород и образуются ионы водорода по реакции H2O - e- = H+ + O2. Последнее и приводит к подкислению электролита. Вы это заметили и стали добавлять щелочь, чтобы повысить рН до нормальной величины. На анодный процесс это не влияло, но концентрация ионов натрия в электролите увеличивалась. Переизбыток ионов натрия в электролите приводил к ещё более быстрому повышению pH приэлектродного слоя, появлению гидроксида никеля и к очередному ухудшению качества покрытия.
Мои рекомендации. Электролит вылить, т.к. вряд ли удастся его регенерировать до такой степени, чтобы получать нормальные покрытия. В вашем электролите слишком большое количество ионов натрия и прикатдный слой будет постоянно подщелачиваться. Приготовить новый электролит с хлоридом никеля (без ионов Na!!!!). Работать при температуре 50 градусов С. Постоянно следить за анодной плотностью тока!!!, т.е. за площадью поверхности анода. Если анодная плотность тока не будет превышать допустимые пределы, электролит не будет подкисляться.
Если что-то не ясно, или появятся дополнительные вопросы, не стесняйтесь, пишите. Ещё лучше, приезжайте на курсы повышения квалификации.
Проф. В.Н. Кудрявцев
06.04.2008
