О причинах мутности никелевого покрытия

Вопрос.

Здравствуйте!

Возникла проблема при блестящем никелировании. Электролит состава

NiSO₄ — 250-300
NaCl — 20-40
H₃BO₃ — 25-40
Нафталин 1,5 дисульфокислоты динатриевой соли — 1-2
NaF — 6-8

На одной из ванн появился деффект – мутность покрытия. Причем оттенок ближе к опаловому на полированных частях деталей, они будто подернуты дымкой. Добавление блескообразователя не решило проблему, как не решила и селективная очистка. Более того, обе ванны были заменены полностью и теперь деффект наблюдается на обеих ваннах. На больших деталях покрытие мутное в середине и блестящее по краям, как это было бы при недостаточной плотности тока. При увеличении плотности тока есть изменения в лучшую сторону, но добавлять приходится слишком много, уже дошло до 3 А/дм². В чем может быть причина и как ее решить?

Ответ.

Ответить на ваш вопрос однозначно невозможно, так как в своём вопросе Вы не привели ни одного фактора, влияющего на появление мутности никелевого покрытия.

Таковыми факторами являются:

значение рН электролита;
температура электролита;
наличие перемешивания;
наличие фильтрации;
плотность тока.

Как правило, основной причиной появления белесой (молочной) мутности никелевого покрытия является высокое значение рН электролита (рН>5). При электроосаждении никеля совместно с разрядом ионов никеля всегда происходит восстановление ионов водорода, что приводит к дополнительному подщелачиванию прикатодного слоя. Таким образом, если в объеме раствора рН>5, то из-за подщелачивания прикатодного слоя вблизи поверхности детали рН достигает рН-гидратообразования как ионов никеля, так и ионов примесей (железо, медь и др.). Свежеобразованная плёнка на поверхности деталей является гелеобразной и в достаточной степени проницаема для разряжающихся ионов никеля. Осаждение никеля происходит под плёнкой и создается впечатление, что плёнка не мешает электроосаждению никеля. По мере электролиза гелеобразная плёнка утолщается. Гидроксиды являются нерастворимыми, поэтому при последующей промывке пленка не смывается, а при сушке плёнка из гелеобразной переходит в плотную аморфную, а затем (при длительном хранении) и в кристаллическую форму.

Для любого электролита строго определённого значения рН не существует. Оптимальное значение рН зависит от соотношения всех вышеперечисленных факторов. Так, например, чем выше плотность тока, ниже температура и ниже интенсивность перемешивания, тем значение рН должно быть ниже.

При концентрации NiSO₄·7H₂O = 300 г/л, температуре 55-60 °С, плотности тока в интервале 3-5 А/дм² и достаточно интенсивном перемешивании при покрытии на подвесках оптимальное значение рН равно 4,6.

При соблюдении оптимальных режимов электролиза, плотности тока величиной 3-4 А/дм² является не слишком высоким, а оптимальным значением.

Для определения оптимальной плотности тока вначале с помощью хорошо настроенного рН-метра отрегулируйте рН электролита и затем проведите эксперимент на ячейке Хулла. Температура электролита в ячейке Хулла должна соответствовать температуре в ванне. Диапазон качественных покрытий на угловом катоде покажет диапазон допустимых плотностей тока.

При наличии в электролите ионов примесей, дающих окрашенные гидроксиды, плёнка может приобретать различные оттенки, в том числе и опаловый оттенок.

Для подтверждения сделанного предположения попробуйте деталь с дымкой погрузить на несколько секунд в раствор соляной кислоты. Если дымка исчезнет, то предположение о наличии гидроксидов на поверхности деталей подтверждается.

При слишком высоких значениях рН гидроксиды (как правило, гидроксиды примеси железа) могут образовываться и в объёме электролита, вследствие чего, электролит теряет идеальную прозрачность. Гидроксиды, находящиеся в объёме раствора, могут включаться в состав никелевого покрытия, что приводит к снижению блеска, и даже к шероховатости.

Для проверки наличия гидроксидов в объёме электролита возьмите пробу предварительно взмученного в ванне (не отстоявшегося) электролита в стеклянный стаканчик и добавьте несколько капель соляной кислоты. Если после перемешивания электролит становится прозрачным, то наличие гидроксидов в объёме электролита подтверждается.

Также необходимо проверить электролит на загрязнённость железом. Для этого нужно взять пробу электролита в чистый стеклянный стакан и добавить перекиси водорода. Помутнение электролита свидетельствует о загрязнённости электролита железом.

Технология очистки электролита от примесей, правила работы с ячейкой Хулла достаточно подробно описаны в книге «Никелирование». По поводу приобретения книги можно обратиться на сайт http://www.galvanicrus.ru

Вы правильно написали, что матовость в середине крупных деталей бывает из-за низкой плотности тока. Снижение рН позволит увеличить плотность тока и данный дефект может быть устранён (естественно, что гарантированный эффект будет достигнут только в том случае, если электролит будет идеально чистым и прозрачным). Но существует и ещё одна причина отсутствия блеска в середине крупных деталей. Такой причиной является плохой контакт. Крупные детали желательно подвешивать на два крючка.

Электролиты с современными добавками в меньшей степени подвержены гидратообразованию, допускают значительно более высокие плотности тока, что (при меньшей цене добавок) способствует более высокому качеству, более высокой производительности. Работа в современных электролитах при плотностях тока 5–6 А/дм² считается нормой.

Желаю удачи.

В.И. Мамаев

29.08.2021