Чаще всего электролиты никелирования в процессе эксплуатации защелачиваются. Причиной этого является разряд на катоде ионов водорода (2H++2e→H2), нарушение вследствие этого баланса H+/OH- в прикатодном слое в сторону увеличения концентраций OH-. Накопление ионов OH- приводит к повышению рН до такого значения, когда в прикатодном слое образуются гидроксиды никеля, которые приводят к ряду негативных явлений, в общем случае проявляющихся в ухудшении качества и свойств никелевых покрытий.
Для снижения рН электролита никелирования можно применять серную или соляную кислоты, при этом решение о применении той или другой кислоты принимается на основании данных химического анализа на хлориды, т.е., если хлоридов недостаток, используется соляная кислота, а при их избытке – серная.
При использовании серной кислоты ее необходимо разбавлять до концентрации 20-30%, особенно, если в электролите имеются блескообразующие добавки. Эта необходимость обусловлена двумя причинами: 1) резким нагревом раствора при контакте концентрированной серной кислоты с электролитом, приводящим иногда к вскипанию и выбросу кислого расмтвора из ванны; 2) способностью концентрированной серной кислоты к локальному осмолению органических добавок, приводящему к снижению их эффективности и появлению в электролите нежелательных побочных продуктов.
При использовании соляной кислоты ее также желательно разбавлять водой 1:1 для снижения летучести паров HCl.
Для повышения значения рН в крайнем случае можно использовать 5-10% раствор едкого натра, однако увеличение концентрации ионов натрия приводит к снижению буферной емкости электролита и более быстрому его защелачиванию, особенно в прикатодном слое, что может привести к охрупчиванию никелевого покрытия и к подгарам на выступающих частях деталей. Поэтому, для повышения рН рекомендуется применять основной карбонат никеля в виде водной суспензии. Он нейтрализует ионы водорода по следующей схеме: (NiOH)2CO3+4H+→2Ni2++3H2O+CO2. При взаимодействии образуются ионы никеля и вода, углекислый газ улетучивается, а в электролит не поступает никаких посторонних ионов.
Таким образом при эксплуатации электролитов никелирования необходимо обеспечивать строгий контроль и поддержание оптимальных условий и режимов электролиза, концентрации основных компонентов, а также следить за накоплением вредных примесей.
Большинству предприятий недоступно дорогостоящее оборудование для количественного определения микроколичеств посторонних веществ (ионы металлов) и органических добавок. Наиболее простой выход из положения заключается в регулярном тестировании электролита при помощи гальванической ячейки с угловым катодом. Такая ячейка с углом катода 51° по отношению к аноду носит название «ячейки Хулла»*. На катодной пластине при средней плотности тока 2,5 А/дм2 реализуются плотности тока от 0,1 А/дм2 на дальнем от анода краю и до 7,5 А/дм2 на ближнем, что охватывает весь диапазон возможных рабочих плотностей тока. По внешнему виду покрытия, т.е. характеру и расположению дефектов на катодной пластине, можно с достаточной долей вероятности судить о причинах брака. В некоторых, наиболее простых случаях причину брака можно установить по внешнему виду покрытия на деталях, полученного непосредственно в электролите никелирования.
Для удобства работы технологов приводим так называемую «карту неполадок», в которой указываются характерные дефекты и их возможные причины.
Таблица. Карта возможных дефектов покрытия и их причин
| Дефект | Возможная причина дефекта |
| 1. Слабый блеск покрытия | Недостаток блескообразователя. Занижен рН электролита. Низкая плотность тока. Электролит перегрет |
| 2. Хрупкий осадок | Завышен рН. Высокая плотность тока. Избыток блескообразователя. Наличие органических загрязнений. Загрязнения железом. Недостаток H3ВО3 |
| 3. Питтинг | Загрязнение электролита железом, органическими веществами. Завышена плотность тока. Занижен рН. Низкая температура элекролита. Слабое перемешивание. Недостаток смачивателя или H3BO3 |
| 4. Шероховатое покрытие с набросами | Наличие механических примесей. Загрязнение железом. Завышены рН или плотность тока. Шламование анодов |
| 5. Вуаль на покрытии, матовые пятна, подгар на участках деталей с высокой плотностью тока. | Завышена концентрация блескообразователя. Загрязнение электролита нефтепродуктами |
| 6. Отслаивание покрытия от основы (плохое сцепление) | Плохая подготовка деталей перед покрытием. Загрязнение электролита нефтепродуктами, свинцом |
| 7. Покрытие с продольными трещинами, полосчатое. Питтинг | Загрязнение электролита железом >150 мг/л |
| 8. Покрытие темно-серое с пузырями | Загрязнение электролита медью, кадмием >20 мг/л |
| 9. Темные пятна или полосы, трещины | Загрязнение электролита цинком >10 мг/л. |
| 10. Покрытие шелушится, местами отсутствует | Загрязнение электролита алюминием >200 мг/л, хромом >40 мг/л |
| 11. Низкая скорость осаждения, отсутствие покрытия на отдельных участках покрываемых деталей. | Загрязнение электролита нитратами. Плохой контакт деталей с подвесками. Низкие рН электролита, плотность тока или температура. Плохая предварительная подготовка. Взаимное экранирование деталей на подвеске |
| 12. Низкая рассеивающая способность электролита | Низкая электропроводность, очень высокая концентрация солей. Загрязнение веществами органической и неорганической природы. Плохой контакт деталей с подвесками. Малая площадь анодов |
| 13. Аноды покрыты коричневой или черной пленкой. | Мала площадь анодов, высокая анодная плотность тока. Мало хлоридов в электролите |
ЛИТЕРАТУРА
1. Гальванотехника благородных и редких металлов/П.М. Вячеславов, С.Я. Грилихес, Г.К. Буркат, Е.Г. Круглова. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1970.
2. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1983.
3. Грилихес С.Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов. Л.: Машиностроение, Ленинград, отд-ние, 1978.
4. Грилихес С.Я. Электрохимическое полирование. Л.: Машиностроение. Ленинград, отд-ние, 1976.
5. Дасоян М.А., Пальмская И.Я. Оборудование цехов электрохимических покрытий. Л.: Машиностроение, Ленинград, отдние, 1979.
6. Ильин В.А. Цинкование, кадмирование, оловянирование и свинцевание. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1983.
7. Лобанов С.А. Практические советы гальванику. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1983.
8. Ямпольский А.М. Гальванические покрытия. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978.
9. Ямпольский А.М., Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981.
10. Ямпольский А. М. Электролитическое осаждение благородных и редких металлов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977.
11. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. В 2-х т./Под ред. М.А. Шлугера. М.: Машиностроение, 1985. 240 с.(1)
12. Емелин М.И., Герасименко А.А. Защита машин от коррозии в условиях эксплуатации. М.: Машиностроение, 1980.
13. Инженерная гальванотехника в приборостроении. /Под ред. А.М. Гинберга. М.: Машиностроение, 1977. 512 с.
14. Котик Ф.И. Ускоренный контроль электролитов, растворов и расплавов. М.: Машиностроение, 1978.
15. Макарова Н.А., Лебедева М.А., Набокова В.Н. Металлопокрытия в автомобилестроении. М.: Машиностроение, 1977.
16. Михайлов А.А. Обработка деталей с гальваническими покрытиями. М.: Машиностроение, 1981.
17. Рябой А.Я., Брондз Л.Д. Повышение ресурса авиационных деталей из высокопрочных сталей. М.: Машиностроение, 1977.
18. Садаков Г.А. Гальванопластика. М.: Машиностроение, 1987. 283,[2] с.
19. Садаков Г.А., Семенчук О.В., Филимонов Ю.В. Технология гальванопластики: Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1979.
20. Серебряный Л.А. Безопасность труда при нанесении гальванических покрытий. М.: Машиностроение, 1980.
21. Шлугер М.А. Ускорение и усовершенствование хромирования деталей машин. М.: Машгиз, 1963.
22. Шмелева Н.М. Контролер работ по металлопокрытиям. М.: Машиностроение, 1980.
23. Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений/Пер. с польск. М.: Металлургия, 1974.
24. Вирбилис С. Гальванотехника для мастеров: Справочник. М.: Металлургия, 1990. 208 с.
25. Герасименко А.А., Микитюк В.И. Определение параметров электрохимических процессов осаждения покрытий. М.: Металлургия,
26. 1980.
27. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976.
28. Крузенштерн А. Гальванотехника драгоценных металлов. М.: Металлургия, 1974.
29. Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. М.: Металлургия, 1974.
30. Розенфельд И.Л., Жигалова К.А. Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов. M.: Металлургия, 1966.
31. Смирнов Д.Н., Бенкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. М.: Металлургия, 1980.
32. Справочное руководство по гальванотехнике/Пер. с нем. М.: Металлургия, 1969.
33. Справочное руководство по гальванотехнике: Пер. с нем./Под ред. В.И. Лайнера. М.: Металлургия, 1972.
34. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Коррозия и коррозионностойкие сплавы. М.: Металлургия, 1973.
35. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. М.: Металлургия, 1981.
36. Электроосаждение металлических покрытий: Справочник /Беленький М.А., Иванов А.Ф. М.: Металлургия, 1985. 288 с.