Вредные примеси

Процесс никелирования весьма чувствителен к неорганическим и органическим примесям. Наиболее распространенная и в то же время вредная примесь, с которой приходится сталкиваться при никелировании, является железо, которое может попадать в электролит при использовании недостаточно чистых никелевых солей, а также в результате анодного растворения.

Больше всего железа постепенно накапливается в электролите в результате растворения окислов, остающихся в трудно доступных местах, например в углублениях, на внутренних поверхностях покрываемых изделий и т. п., а также в результате взаимодействия электролита с покрываемыми изделиями, которые по причине небрежности рабочего персонала или несовершенства контакта с завешивающими приспособлениями падают и некоторое время лежат на дне ванны.

Поведение железа в никелевом электролите в значительной степени зависит от водородного показателя. При высоких значениях рН и благоприятных для окисления условиях (воздушное перемешивание, повышенная температура) железо преимущественно находится в виде легко гидролизуемых соединений. При таких условиях оно выпадает на дно в виде гидроокиси, или находится в виде взмученных в электролите основных солей и в катодный осадок включается лишь механически. Однако и в этих условиях примеси железа отрицательно сказываются на процесс, обусловливая повышенную пористость никелевых покрытий, склонность к питтингообразованию и затрудняя процесс полировки. При низких значениях рН (1,5—3) железо находится в виде двухвалентных ионов, разряжающихся на катоде совместно с ионами никеля.

Давно установлено, что небольшие примеси железа в никелевых осадках делают их структуру более тонкой, но в то же время покрытия становятся более хрупкими.

Медь оказывает вредное влияние уже при достижении концентрации в электролите порядка 15—25 мг/л. Если никелевые аноды не содержат примесей меди и она вводится в электролит при его приготовлении, то вредное влияние меди сказывается недолго, так как на катоде медь выделяется предпочтительно перед никелем, в особенности при низких плотностях тока. Вредное влияние меди проявляется в получении темных никелевых покрытий с пониженной пластичностью.

Медь и цинк обычно накапливаются в электролите при никелировании изделий из меди, латуни и цинкового сплава.

Максимально допустимое количество цинка в электролите не должно превышать 10 мг/л. В присутствие больших количеств цинка никелевые покрытия часто получаются испещренными черными полосами и точечными изъязвлениями. Хотя раньше рекомендовали в никелевые электролиты вводить небольшие количества солей цинка или кадмия, в настоящее время воздерживаются от таких блескообразователей — их концентрацию трудно регулировать, при большем содержании они рассматриваются как вредные примеси.

К вредным металлическим примесям следует отнести также свинец, который способствует отслаиванию и растрескиванию покрытий.

Удаление примесей железа, меди и цинка обычно осуществляется путем подщелачивания электролита карбонатом или гидроокисью никеля. Выпадение в осадок двухвалентных соединений железа достигается при рН = 5,5, в то время как трехвалентные соли выпадают уже при рН = 4. Соли цинка выпадают при рН = 5,5. При повышенном значении рН выпадают также соли никеля, что необходимо всячески предупреждать. Медь и цинк, присутствующие в небольших количествах, могут быть выделены на других катодах при низких плотностях тока. Если медь присутствует в значительных количествах, то ее можно удалить никелевым порошком с последующей фильтрацией и доведением рН до нужных значений.

Некоторые органические соединения сильно снижают качество никелевых покрытий даже в том случае, когда они присутствуют в электролите в очень незначительных количествах. Вредное влияние подобных соединений усугубляется трудностью их контроля. Источниками накопления в электролите примесей могут служить никелевые соли, которые в процессе получения находились в контакте с деревом или текстильными материалами, матерчатые чехлы, в которые помещают аноды для предупреждения попадания шлама в электролит, облицовка ванн из разных органических материалов.

В тех случаях, когда к никелевым покрытиям предъявляются повышенные требования, необходимо исключить возможность какого-либо контакта электролита с органическими соединениями, это касается обкладки ванны, анодных чехлов и фильтрующего материала.

Никелевые осадки, полученные из растворов, находившихся более или менее длительное время в контакте с березой, тиковым деревом, липой, сосной, поражены питтингом или имеют «блестящий» вид в зависимости от породы дерева и длительности контакта с ним раствора, а также от температуры раствора. Иногда внешний вид осадков не меняется, но они становятся хрупкими. Контакт растворов с древесиной обычно приводит к повышению твердости осадков.

Степень загрязнения раствора повышается в зависимости от породы дерева, сильнее других проявляется действие сосны.

Одной из главных причин питтингообразования при никелировании является загрязнение электролита органическими примесями. Помимо указанных выше источников загрязнения электролита органическими примесями, следует указать на полировочную пасту, абразивы с клеем и очесы матерчатых кругов, которые не всегда тщательно удаляются с поверхности изделий в процессе обезжиривания и декапирования. Попадание этих соединений в электролит особенно часто наблюдается при близком расположении от гальванических ванн полировочных станков. Цеховая пыль содержит клей, текстильный материал (от наждачных и матерчатых кругов) и другие загрязнения. Попадающие в электролит органические соединения могут адсорбироваться окисленной поверхностью, в результате чего она делается гидрофобной и газовые пузырьки на ней прочно удерживаются.

Летучие органические примеси могут быть удалены при кипячении раствора. Одновременно происходит коагуляция коллоидных частиц и выпадение их в осадок, который может быть удален фильтрованием. Так как, однако, органические соединения присутствуют часто в весьма незначительных концентрациях и их свойства нам заранее неизвестны, то необходимо прибегнуть к более эффективным методам удаления.

Многие органические соединения адсорбируются из водных растворов тонкоизмельченными материалами. Последние могут быть введены в раствор в порошкообразном виде; эффективными инертными адсорбентами могут служить кизельгур и активированный уголь. Раствор перекачивают в запасную емкость и при температуре 65° С смешивают с активированным углем из расчета 1,2—2,4 г/л. До повышения температуры рекомендуется ввести перекись водорода в количестве, достаточном для перевода в неокисляемые органические вещества. После перемешивания раствора с углем в течение нескольких часов и фильтрации получается прозрачный раствор, свободный от большинства органических загрязнений. Если в процессе обработки с углем рН повышается, то удаляются также некоторые металлические примеси. В то же время необходимо указать, что некоторые органические загрязнения лучше адсорбируются при рН = 2.