ФОСФАТНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ БЛЕСТЯЩЕГО НИКЕЛИРОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 621.357.7

В.И. Балакай

докт. техн. наук, проф., декан технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НИИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

К.А. Шпанова

магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НИИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

А.В. Старунов

магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)

имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)

ФОСФАТНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ БЛЕСТЯЩЕГО НИКЕЛИРОВАНИЯ

Разработан низкоконцентрированный фосфатный электролит блестящего никелирования. Приведена методика приготовления электролита и режимы электролиза

Ключевые слова: Фосфатный электролит, никелирование, скорость нанесения, тиомочевина

В настоящее время предложены низкоконцентрированные электролиты-коллоиды никелирования [1]. Максимально возможные рабочие плотности тока в этих электролитах при комнатной температуре составляют до 9 А/дм2. Выход по току никеля составляет 92 - 98 %. Эффект интенсификации электроосаждения связан с образованием в прикатодной области коллоидных частиц на основе гидроксида никеля. Для стабилизации рН приэлектродного слоя раствора в электролит вводят буферные добавки.

В работе [2] показано, что диапазон рН в котором борная кислота проявляет буферные свойства, соответствует области стабилизации рН прикатодного слоя (pH^) при электроосаждении никеля. На участках стабилизации pH происходит образование основных солей никеля и/или гидроксида никеля. Этот процесс начинается при достаточно малых плотностях тока и протекает на всём участке стабилизации рН s вплоть до связывания всех

присутствующих в прикатодном слое ионов никеля в малорастворимый гидроксид никеля -№(ОН)2. С дальнейшим повышением плотности катодного тока происходит резкий рост р^. Таким образом, выбор подходящей буферной системы является очень важным фактором, определяющим эксплуатационные характеристики электролита. Для оптимальных условий образования коллоидных частиц необходимы буферные системы с рН около 6,0 - 6,7.

Согласно [2], в области концентраций ионов никеля 0,01 - 1,0 моль/л рН начала образования гидроксида никеля рНг составляет 6,7 - 7,7, а рН полного осаждения ионов никеля в виде №(ОН)2 - 9,5. Максимум буферной ёмкости у борной, аминоуксусной, глутаминовой, пирофосфорной, ортофосфорной кислот находится в области рН образования гидрокидов и основных соединений никеля.

Ортофосфорная кислота по сравнению с другими добавками имеет некоторые преимущества: относительно низкая стоимость, неограниченная растворимость в воде.

Исследования зависимости буферной ёмкости от рН раствора борной и ортофосфорной кислоты показали, что ортофосфорная кислота имеет первый максимум буферной ёмкости при низких значениях рН, что является практически важным преимуществом при корректировке электролита. Кроме того, второй максимум буферной ёмкости находится в диапазоне рН, требуемом для образования коллоидов, тогда как максимум борной кислоты не достигает границ этого интервала. Большая буферная емкость второго максимума для ортофосфорной кислоты позволяет предположить возможности увеличения рабочих плотностей тока, при которых буферное действие будет компенсировать подщелачивание. Пик буферной ёмкости ортофосфорной кислоты находится в области меньших рН (6 - 8), чем в случае борной кислоты (8 - 10). Однако, как следует из аналитического обзора, рН начала образования гидроксида никеля находится в пределах 6,7 - 7,8. Следовательно, можно предположить, что ортофосфорная кислота будет стабилизировать процесс образования гидроксида никеля в прикатодном слое.

Таким образом, ортофосфорная буферная система представляется более перспективной для использования в никелевом электролите-коллоиде.

Фосфатный электролит никелирования готовили растворением свежеосажденного гидроксида никеля в ортофосфорной кислоте. При этом количество ортофосфорной кислоты выбирали так, чтобы получить соль ортофосфат никеля - №з(РО4)2, а также остался небольшой избыток свободной ортофосфорной кислоты, поэтому предложена концентрация 0,5 моль/л. В качестве блескообразующей органической добавки использовали тиомочевину (ТМ). Для получения блестящих покрытий концентрация ТМ выбрана в пределах 0,05 - 0,07 г/л.

Из фосфатных электролитов, в которых отсутствуют сульфатные ионы, осаждаются полублестящие покрытия. Однако присутствие небольших количеств сульфат ионов в растворе

(концентрация 0,01 моль/л) приводит к осаждению блестящих покрытий и интенсификации процесса электроосаждения никеля.

Это связано с тем, что присутствие многозарядных анионов в электролите в небольшом количестве способствует образованию монодисперсных систем коллоидных и тонкодисперсных соединений электроосаждаемого металла.

Список литературы:

1. Балакай В.И. Закономерности электроосаждения никеля, серебра и сплавов на их основе: технологические, ресурсосберегающие и экологические проблемы: Дис. ... канд. техн. наук. - Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2004. - 342 с.

2. Березина С.И., Воздвиженский Г.С. К вопросу об изменении кислотности катодного пространства при электроосаждении металлов // Журнал прикладной химии - 1951, - Т. 24. -С. 832 - 839.