Очистка отработанного хлоридного электролита блестящего никелирования

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 621. 357. 7

ОЧИСТКА ОТРАБОТАННОГО ХЛОРИДНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА БЛЕСТЯЩЕГО НИКЕЛИРОВАНИЯ

© 2007 г. В.И. Балакай, К.В. Балакай

Гальваническое производство представляет собой один из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объема сточных вод, содержащих вредные примеси тяжелых металлов, неорганических кислот и щелочей, поверхностно-активных веществ и других высокотоксичных соединений, а также большого количества твердых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод, содержащих тяжелые металлы в малорастворимой форме.

Одна из актуальных проблем в гальванотехнике -очистка отработанных электролитов от вредных примесей, которые скапливаются в электролите в процессе электролиза и хранении и ухудшают свойства осаждаемых покрытий. Основными загрязняющими примесями в электролитах являются небольшие количества посторонних металлов, продукты разложения блескообразователей, выравнивающих добавок, добавок, снижающих внутренние напряжения, смачивателей. Загрязнение электролитов происходит также за счет остающихся на поверхности деталей остатков полировальных эмульсий и паст при механической обработке и т.д. Полное удаление этих загрязнений часто бывает затруднено даже при электрохимическом обезжиривании или при использовании ультразвука из-за наличия углубленных и экранированных участков на поверхности деталей.

Вредными примесями в электролитах никелирования являются, прежде всего, соли всех металлов, которые осаждаются на катоде при более положительном потенциале, чем никель, а также способных образовывать в электролите дисперсные соединения. К вредным примесям относят соли меди, цинка, свинца и кадмия, предельная концентрация которых не должна превышать примерно 0,01 г/л, соли железа -не выше 0,05 г/л, в пересчете на металлы, а также различные органические вещества [1].

До настоящего времени в промышленности для нанесения блестящих никелевых покрытий в основном используются сульфатно-хлоридные электролиты, которые обычно работают при высокой концентрации основного компонента (250 - 400 г/л), повышенных температурах (45 - 60 оС) и при перемешивании. Сульфатно -хлоридные электролиты весьма чувствительны к отклонениям от рабочего режима и к наличию посторонних примесей. Поэтому они устойчивы в работе лишь при правильной эксплуатации и систематической очистке от вредных примесей.

В ЮРГТУ (НПИ) разработан высокопроизводительный хлоридный электролит блестящего никели-

рования состава, г/л: хлорид никеля шестиводный 50 - 300, сульфат никеля семиводный 2 - 5, борная кислота 20 - 40, хлорамин Б 1 - 4, блескообразующая добавка 3-8. Режимы электролиза: температура электролита 18 - 65 оС, катодная плотность тока 0,5 -110 А/дм2, рН электролита 1,0 - 5,5 [2, 3].

Данный электролит имеет ряд преимуществ перед сульфатно-хлоридными:

- более широкий диапазон рабочих температур (18 - 65 оС);

- более широкий диапазон рабочих рН (1,0 - 5,5);

- электролит может работать как при перемешивании, так и без него;

- меньшая тенденция к наростам на покрытиях;

- высокая электропроводность;

- хорошая растворимость анода;

- более высокая рассеивающая способность;

- более высокая производительность;

- меньшая чувствительность к примесям;

- возможность использования электролита при более низких концентрациях по основному компоненту.

Разбавленные по основному компоненту электролиты никелирования в свою очередь позволяют:

- снизить загрязнение окружающей среды;

- выйти на использование высокотехнических методов очистки сточных вод;

- создать на предприятии замкнутый водооборот-ный цикл;

- уменьшить расход реактивов на приготовление и корректировку ванн;

- улучшить условия труда.

Все электролиты никелирования, а особенно электролиты блестящего никелирования, периодически необходимо очищать от вредных примесей, которые попадают в электролит в процессе эксплуатации и хранения, с целью сохранения качества осаждаемого покрытия. Универсальная методика очистки отработанного хлоридного электролита никелирования от вредных примесей включает в себя следующие операции:

- подкисление электролита 50 %-м раствором соляной кислоты до рН 2,5 - 3,0;

- проработка электролита при условиях: катодная плотность тока 0,2 - 0,3 А/дм2; объемное количество электричества 5 - 10 А-ч/л; катоды стальные гофрированные; постоянное перемешивание очищенным сжатым воздухом или мешалкой;

- нагрев электролита до 65 - 70 оС;

- определение рН электролита и при необходимости его подкисление 50 %-м раствором соляной кислоты до рН 3,0;

- введение 5 - 10 мл/л 30 - 35 %-й перекиси водорода и перемешивание;

- через 20 - 30 мин - подщелачивание электролита до рН 6 добавлением известкового молока или мела, лучше гидроксида или карбоната никеля;

- выдержка электролита 5 - 6 ч;

- отфильтровка электролита;

- введение 3 - 12 г/л активированного угля марки КАД зерненный (либо СКТ, АР-3, АСГ-4, АГ-3 или АУ);

- барботировка электролита 2 - 5 ч;

- отфильтровка;

- доводка рН электролита до рабочих значений и корректировка по составу.

После очистки хлоридного электролита блестящего никелирования от вредных примесей возможно его дальнейшее использование для получения качественных покрытий, соответствующих требованиям

ГОСТ 9.302-84. То есть предлагаемый способ очистки позволяет увеличить срок службы электролита при сохранении его производительности и качества осаждаемых никелевых покрытий, а также уменьшить загрязнение окружающей среды, расходы на материальные и энергетические затраты связанные с приготовлением новой ванны, ее проработки, корректировки и т.д.

Литература

1. Ямпольский А.М. Меднение и никелирование. М., 1971.

2. Балакай В.И. Закономерности электроосаждения никеля, серебра и сплавов на их основе: технологические, ресурсосберегающие и экологические решения: Дис. ... д-ра техн. наук. Новочеркасск, 2004.

3. Патент № 2071996 РФ, МКИ С 25 Д 5/06. Водный электролит блестящего никелирования, его варианты / В.И. Балакай (РФ). № 4832558; Заявл. 10.06.95; Опубл. 20.01.98 // Б.И. 1998. № 2

Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт) 11 декабря 2006 г.

УДК 538.9

ОСАЖДЕНИЕ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ НА РЕЛЬЕФНЫЕ ПОДЛОЖКИ МЕТОДОМ ЗОННОЙ СУБЛИМАЦИОННОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ

© 2007 г. В.Н. Лозовский, С.В. Лозовский, С.Н. Чеботарев, В.А. Ирха

Графит отличается хорошей тепло- и электропроводностью, низким коэффициентом термического расширения, небольшим давлением паров и пригоден для получения изделий различной формы, работающих при высоких температурах. Однако опыт показывает, что пары графита, осаждающиеся на поверхностях конструкционных элементов вакуумных высокотемпературных установок, могут существенно изменять характеристики нагревательных узлов. Устранение нежелательного испарения графита может быть обеспечено нанесением на его поверхность защитных высокотемпературных покрытий.

Целью настоящей работы являлось исследование возможности нанесения тугоплавких металлов на графитовые элементы вакуум-термической оснастки методом зонной сублимационной перекристаллизации (ЗСП) [1], построение математической модели массо-переноса, а также исследование влияния геометрических параметров ростовой зоны на равномерность толщины осаждаемого защитного металлического покрытия.

В качестве модельного материала был выбран молибден, который отличает высокая температура плавления и низкое давление паров при рабочей температуре нагревателя до 2000 ° С. Дополнительным фактором, положительно характеризующим выбранный материал, является соответствие коэффициентов тер-

мического расширения графита и молибдена, что позволяет предположить устойчивость к термоцикли-рованию создаваемого композитного материала.

Источником паров (рис. 1, элемент 1) являлся лист молибдена марки МШ-В толщиной 350 мкм, нагреваемый резистивно до температуры (2700±50) ° С, при которой наблюдается заметная сублимация материала, и скорость его испарения составляет 280 мкм/ч. Перед нанесением на подложку молибден подвергался двадцатиминутной термической обработке в рабочей камере вакуумной установки ВУ-2 при температуре 2000 ° С и давлении 10 - 2Па.

2a + b

b

Рис. 1. Ростовая зона с глубинным прямоугольным рельефом: 1 - источник паров тугоплавкого металла; 2 - графитовая подложка

0