Избыток натрия и защелачивание прикатодного слоя при никелировании
Вопрос.
Здравствуйте, подскажите пожалуйста что делать если допустил защелачивание прикатодного слоя? Как избавится от излишков натрия в электролите? Спасибо за помощь.
Состав: никель сернокислый 250-300г/л
Никель двухлористый – 50-60г/л
Борная кислота – 35 г/л
Из блескообразователей только Rado 4M – 0,5 мл/л
Температура 50-60°
pH 4,6-5
Перемешивание сжатым воздухом.
Ответ.
В процессе никелирования подщелачивание прикатодного слоя (в той или иной степени) происходит по разным причинам:
1. Естественная причина подщелачивания. При нормальном течении катодного и анодного процессов электролит никелирования подщелачивается естественным образом и это является нормальным. Подщелачивание электролита происходит вследствие превышения анодного выхода по току над катодным.
С целью поддержания рН на должном уровне электролит никелирования периодически или непрерывно корректируют путём введения определённых расчётных количеств серной или соляной кислот.
2. Причины подщелачивания, обусловленные ошибочными действиями:
- Корректировка (с целью повышения рН) гидроксидом натрия.
- Корректировка (с целью введения ионов хлора) хлоридом натрия.
- Чрезмерное повышение катодной плотности тока.
- Загрязнение электролита примесями, снижающими выход по току никеля.
В составе вашего электролита солей натрия не предусмотрено. По-видимому, появление излишков ионов натрия обусловлено неправильной корректировкой электролита.
При относительно небольшом количестве ионы натрия не являются вредной примесью, так как в силу своей электроотрицательности не могут выделяться на катоде совместно с никелем. По сути, ионы натрия являются индифферентным балластом.
Ранее в состав некоторых электролитов никелирования ионы натрия (в виде сульфата натрия) вводили преднамеренно для увеличения электропроводности электролита и улучшения рассеивающей способности.
Вместе с тем отрицательный (вредный) эффект от введения сульфата натрия в электролит никелирования превосходит эффект положительный. Введение в состав электролита никелирования индифферентного электролита (каким является сульфат натрия) нецелесообразно, поскольку это приводит к увеличению количества гидроксосоединений никеля в приэлектродном слое.
Негативное влияние сульфата и хлорида натрия (индифферентного электролита) на процесс электроосаждения никеля связано с уменьшением в его присутствии буферной емкости прикатодного слоя и, как следствие, облегчением образования гидроксида никеля в нем. В отсутствие индифферентного электролита процессы подведения ионов H+ к катоду и отвод от катода ионов OH– осуществляются как за счет диффузии, так и за счет миграции, что препятствуют избыточному защелачиванию прикатодного слоя. При введении сульфата натрия изменяется массоперенос водородсодержащих частиц (прежде всего ионов H+ и OH–) в диффузионном слое; миграционный перенос в существенной степени подавляется. Это способствует накоплению в приэлектродном слое гидроксид-ионов (подщелачиванию).
Подавление миграционного переноса отрицательно сказывается и на процесс доставки никельсодержащих частиц к поверхности катода, что понижает предельную плотность тока их электровосстановления. Это может приводить к увеличению выхода по току водорода и, следовательно, также способствует подщелачиванию прикатодного слоя.
Всё вышесказанное позволяет понять, почему крайне нежелательно добавлять в электролиты никелирования такие соли, как сульфат натрия, так и хлорид натрия.
Если у Вас имеются все признаки защелачивания электролита, то привести рН в норму можно путём подкисления электролита разбавленной серной кислотой.
Чтобы случайно не допустить чрезмерного закисления электролита вводить серную кислоту нужно очень осторожно небольшими порциями при непрерывном перемешивании и непрерывном контроле рН.
Если рН вашего электролита было более 6, то в электролите, скорей всего, имеются гидроксиды никеля. При введении первых доз кислоты рН электролита быстро снижается (например, до 5) и гидроксиды начинают растворяться. Растворение гидроксидов происходит довольно медленно. По мере растворения гидроксидов рН электролита вновь будет несколько увеличиваться (например, до 5,5). Путём последовательного введения следующих доз кислоты можно достичь нужного значения рН = 4,6.
Как уже было сказано, ионы натрия в умеренных количествах не являются критически вредной примесью. Обычно ионы натрия накапливаются в электролите из-за корректировки электролита по ионам хлора не двухлористым никелем, а хлоридом натрия, а также из-за корректировки рН не карбонатом никеля, а гидроксидом натрия.
Удалить ионы натрия из состава электролита довольно сложно. Если не производить ни каких корректировок химикатами, содержащими ионы натрия, то по мере эксплуатации электролит будет самоочищаться от ионов натрия за счёт уноса части электролита с деталями в промывку.
27.02.2023
