CC BY
7УДК 423.327.7
Балакай В.И.
докт. техн. наук, проф., декан технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)
имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)
Шпанова К.А.
магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)
имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)
Сафаров С.
магистр 1 курса технологического факультета Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)
имени М.И. Платова (Россия, г. Новочеркасск)
ВЛИЯНИЕ АГАР-АГАРОВОГО ГЕЛЯ, КАК ФИЛЬТРА ДЛЯ КОЛЛОИДОВ, НА ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ НИКЕЛЯ
Исследовано влияние агар-агарового геля, наносимого на поверхность катода, в хлоридном электролите никелирования на предельную катодную плотность тока. Показано, что скорость нанесения никеля снижается. Снижение рабочих плотностей тока указывает на наличие коллоидных и тонкодисперсных соединений в объеме электролита.
Ключевые слова: Электролит, никелирование, агар-агар, коллоиды, электроосаждение,
фильтр
В обычных электролитах никелирования типа электролита Уоттса, широко используемых в промышленности, катодный выход по току (Вт) по водороду составляет 5 - 10 % при рН 5,0 - 5,8 и 10 - 15 % при рН 2,0 - 3,0 [1]. Эти значения
отличаются от полученных нами в хлоридном электролите состава г/л: хлорид никеля 250, сульфат никеля 7, борная кислота 35, хлорамин Б 3 (при рН 5,0 - 5,5 Вт по водороду составляет 2 - 3 %, а при рН 2,0 - 3,0 - 4 - 6 %). Эта разница объясняется тем, что часть водорода in status nascendi тратится в хлоридном электролите на восстановление коллоидов и микрогетерогенных соединений основных солей никеля. Для появления коллоидных и тонкодисперсных соединений в прикатодном слое при никелировании из хлоридного электролита имеются все условия.
Интенсификация процесса никелирования в ацетатных и ацетатно-хлоридных растворах объясняется, во-первых, хорошими буферными свойствами ацетатных растворов, а во-вторых, тем, что в ацетатном растворе весь ток переносится миграцией, градиент концентрации разряжающегося иона в приэлектродном слое отсутствует и поэтому отсутствует предельный ток [2]. Объяснить интенсификацию процесса никелирования в ацетатных, ацетатно-хлоридных и хлоридных растворах перечисленными выше причинами можно лишь отчасти.
В работе [2] раствор имеет рН 3,0 - 4,5, т.е. активность ионов водорода в этом растворе на 2 - 3,5 порядка ниже, чем в хлоридном электролите с рН 1,0. Однако, присутствие электропроводящих частиц фона не только не снижает в нем предельных рабочих плотностей тока (в ацетатно-хлоридном растворе они составляют 20 А/дм2), но позволяет повысить их почти на порядок. В работах [2] не учитывают следующие факторы:
1) было принято, что константа образования комплекса NiAc+ велика. На самом деле она имеет величину 4,5 и концентрацией свободных ионов никеля нельзя пренебрегать;
2) не учитывают возможности образования систем коллоидных и тонкодисперсных соединений никеля, восстанавливающихся на катоде и приводящих к интенсификации процесса. Ионы ацетата могут быть стабилизаторами коллоидных и тонкодисперсных соединений [3].
Повышение скорости массопереноса в хлоридных электролитах обусловлено особым механизмом доставки ионов осаждаемого металла к поверхности катода в присутствии коллоидных и тонкодисперсных соединений никеля [4].
Для проверки того, дают ли вклад в интенсификацию процесса нанесения никеля системы коллоидных и тонкодисперсных соединений, образующиеся у катода
и в объеме электролита, снимались потенциодинамические кривые катодного процесса после нанесения на катод агар-агарового геля. Агар-агаровый гель является фильтром для коллоидных частиц.
В хлоридном электролите, как непосредственно после приготовления, так и после хранения в течение 14 сут предельная рабочая катодная плотность при электролизе через агар-агаровый гель снижается почти вдвое (рис. 1).
В рабочей области потенциалов плотность тока снижается еще больше. Объясняется это тем, что в электролите более половины металла покрытия образуется за счет восстановления коллоидных и тонкодисперсных соединений никеля.
Рис. 1. Катодные поляризационные кривые в электролите основного состава при температуре 21 оС, рН 1,0: 1, 2 и 3, 4 - без и при нанесении на катод агар-агарового геля; 1, 3 и 2, 4 - получены после 0 и 14 сут хранения соответственно.
Список литературы:
1. Овчинникова Т.М., Равдель Б.А., Тихонов К.И., Ротинян А.Л. Методы и результаты исследования кислотности в зоне реакции. Горький: ГГУ, 1977. 54 с.
2. Бек Р.Ю., Цупак Т.Е., Бородихина Л.И., Нгуен Зуй Ши. Особенность влияния комплексообразования на эффект миграции // Электрохимия. 1983. Т. 19, вып. 8. С. 1149.
3. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1982. 400 с.
4. Балакай В.И. Высокопроизводительное никелирование. Ростов н/Д: СКНЦ ВШ, 2002. 111 с.
