Борфтористоводородные электролиты.

Борфтористоводородные электролиты устойчивы и менее чувствительны к загрязнению посторонними металлами (кроме меди). Содержат в основном бор фторид никеля (300—400 г/л), небольшое количество свободной борфтористоводородной кислоты до рН 2,5—3,5 и борную кислоту (15—30 г/л). Они отличаются хорошими буферными свойствами, большей устойчивостью состава по сравнению с некоторыми сер­нокислыми, и при температуре 50 °С позволяют вести электролиз при высоких плотностях тока — до 20 · 10²А/дм², выход по току око­ло 100%. Избыток Н₃ВО₃ необходим для предотвращения гидролиза борфтористоводородной кислоты и образования плавиковой. Измерения рН прикатодного слоя методом металловодородного электрода показали, что борфтористоводородные электролиты обладают более высокими буферными свойствами, чем сернокислые. Водородный показатель прикатодного слоя рН в борфторнстоводородном электролите за 10 минут электролиза не достигал гидрато-образования даже при высоких плотностях тока, около 20·10² А/дм², причем значение рН сохраняется постоянным (~ 5,75) даже в присутствии ионов щелочных металлов.

 

Сульфаматные электролиты.

Основным компонентом является сульфамат никеля Ni(H₂NS0₃)₂, растворимость которого при тем­пературе 70 °С доходит до 600 г/л. Для депассивации анодов и поддержания рН на заданном уровне в электролит добавляют хлорид никеля и борную кислоту. Высокая концентрация основ­ного компонента позволяет применять высокие плотности тока. Покрытия получаются малонапряженными, в связи с чем этот электролит целесообразно применять для получения толстых слоев никеля, например в гальванопластике и в специальных случаях. Недостатками электролита являются его высокая стои­мость, необходимость перемешивания и подогрева, а также не­прерывная очистка от вредных примесей. Ниже приведены составы (г/л) сульфаматного электролита и режим его работы:

- Ni(H₂NSO₃)₂

- NiCl₂-6H₂0 12—15

- H3BO3 25—40

- Сахарин 0,5—1,5

В качестве антипиттинговой добавки вводят 0,1—1,0 г/дм³ лаурилсульфата натрия. Сульфамат никеля растворяют в половинном объеме воды, нагретой до 60 °С, и добавляют остальные компоненты, затем доводят раствор до заданного объема. Для удаления примесей тяжелых металлов при непрерывном помешивании вводят взму­ченный карбонат никеля, пока рН не поднимется до 5,5. После этого из расчета 1,2 мл/л добавляют пероксид водорода и выдер­живают раствор при непрерывном перемешивании в течение 4 ч и более. Температура раствора поддерживается около 60 °С. Органические примеси удаляют добавляя 2—5 г/л активирован­ного угля. Через 8 ч раствор следует профильтровать и довести при помощи 10 %-ного раствора сульфаминовой кислоты до заданной величины рН. Затем прорабатывают электролит при i_K — 0,5 А/дм² током, завешивая стальные гофрированные ка­тоды.

Пирофосфорные электролиты.

Пирофосфатные никелевые электролиты имеют некоторые преимущества перед сернокислыми и хлористыми электролитами (большая поляризуемость катода и обусловленная этим хорошая рассеивающая способность (при 2·10² А/м²), повышенная твердость). Рекомендуемый состав такого электролита (в г/л):

- NiCl₂·6H₂O ……………………………118,9

- P₂O₇ ………………………………… 234,8

- Цитрат аммония ………………………33,3

- рН 9,5

- температура электролита …………… 60°С

- катодная плотность тока до ………….6·10² А/м²

- катодный выход по току …………… 86—93%

- анодный выход по току ……………96—97%.

 

Блестящее никелирование. Блескообразующие добавки.

В настоящее время около 80 % всех никелевых по­крытий получают блестящими непосредственно из гальваниче­ских ванн. Такие покрытия применяют на деталях, не требующих высокой коррозионной стойкости в качестве защитно-декоратив­ных. Блестящее никелирование по сравнению с матовым имеет ряд преимуществ:

1. отпадает трудоемкая операция механического полирования и устраняется опасность прополирования покрытий;

2. сокращается расход никеля, так как при механическом глянцевании на углах, кромках и ребрах деталей снимается верхний слой покрытия толщиной 2—3 мкм;

3. сокращается число технологических операций и создаются условия для автоматизации всего технологического цикла;

4. интенсифицируется процесс осаждения за счет применения более высоких плотностей тока.

Основными недостатками блестящих покрытий по сравнению с матовыми являются сильное наводороживание, наличие вну­тренних напряжений и большое количество примесей, ухудша­ющих механические свойства. Блеск покрытий возникает за счет добавления в электролит блескообразователей. Они могут быть как органического, так и неорганического происхождения.

Неорганические блескообразователи применяются значительно реже, в основном это соли кобальта или кадмия. Добавки солей кобальта вследствие высокой стоимости практического применения не нашли. Кадмий в качестве блескообразователя иногда приме­няют, например, при нанесении никеля на мелкий крепеж во вращательных установках. Концентрация солей кадмия состав­ляет примерно 0,03—0,10 г/л.

Одним из первых блескообразователей органического проис­хождения была натриевая соль сульфированного нафталина.

Современные электролиты блестящего никелирования имеют выравнивающие и смачивающие добавки. Являясь ПАВ, вырав­нивающие добавки блокируют выступающие части поверхности, в связи с чем осаждение происходит в микроуглублениях. Смачива­ющие добавки способствуют снижению поверхностного напряже­ния электролита, удалению грязи и пузырьков водорода с по­верхности катода.

По одной из принятых классификаций блескообразующие добавки делятся на два класса: первый — слабые блескообразо- ватели, второй — сильные блескообразователи.

Слабые блескообразователи позволяют получать блестящие покрытия только на полированной поверхности, их блеск обратно пропорционален толщине. Они не влияют на катодную поляри­зацию. К ним относятся уротропин, паратолуолсульфамид, саха­рин, хлорамин Б и др.

Сильные блескообразователи способствуют получению блеска не только на полированной, но и на матовой поверхности, причем блеск не зависит от толщины покрытий. Они повышают катодную поляризацию и выравнивают микрорельеф, но ухудшают механи­ческие свойства осадков. К ним относятся кумарин, тиомочевина, 1,4-бутиндиол и др.

При совместном действии добавок 1-го и 2-го классов осадки получаются пластичными с равномерным блеском. Блескообра­зователи 1-го класса являются в таких случаях пластичными добавками. Для реализации их положительных свойств важна такая комбинация блескообразователей, при которой добавки 2-го класса не подавляют адсорбции на катоде добавок 1-го класса.

Классическим примером является электролит, разработанный в Институте химии и химической технологии АН ЛитССР, состава, (г/л):

- NiS0₄-7H₂0 ……..260—300

- NiCI-6H₂0. …….. 40—60

- Н₃ВО₃....... …….. 30—40

- Сахарин.. ……...0,7—1,2

- Бутиндиол, мл/л..0,7—1,75

(35 % -ный раствор)

Добавка сахарина резко снижает степень наводороживания никеля, добавка бутиндиола в сочетании со фталимидом увеличи­вает выравнивающую способность электролита и расширяет ра­бочий диапазон плотностей тока. В результате совместного дей­ствия этих блескообразователей осадки получают интенсивный блеск, высокую твердость и пластичность.

В таблице 2.1 приведены составы электролитов блестящего никелирования. Электролиты № 1—5 обладают выравнивающим действием. Электролит №5 содержит две выравнивающие добавки и обладает высокой выравнивающей способностью. Для покрытия нзделий насыпью в колоколах и барабанах можно использовать электролиты блестящего никели­рования № 2—6 (концентрацию сульфата никеля в них при этом целесообразно снизить до 120—170 г/л).

Таблица 2.1

 

Для получения полублестящих никелевых покрытий приме­няют обычный сульфатный электролит никелирования, г/л:

- Никеля сульфат................250—300

- Натрия хлорид................10—15

или никеля хлорид………40—60

- Борная кислота...............30—40

При этом вводят одну из следующих добавок или комбинаций добавок, г/л:

- 1,4-бутиндиол или………….0,05—0,15

в пересчете на 35 %-ный водный раствор …0,1—0,4 мл/л

- Кумарин...................................0,1—0,2

- Уротропин ………………….0,02-0,07

- 1,4-бутендиол ………………0,1-0,3

- 1,4-бутиндиол……………….0,3—0,4 мл/л

- Калий бнфталат или сульфосалициловая кис­лота …0,1—1,0

- Формалин (40 %)................. 0,3—0,8 мл/л

Режим работы этих электролитов не отличается от режимов работы электролитов никелирования с выравнивающими добав­ками.