БУКИНИСТ

А.И. Коротин.

Существует две области гальванотехники. Одна занимается осаждением тонкого слоя металла на другой металл для защиты его от коррозии или декоративной отделки, придающей изделию красивый внешний вид. К таким металлическим покрытиям относятся никелирование, хромирование, золочение, серебрение и многие другие покрытия. Эта область гальванотехники называется гальваностегией.

Гальванопластику используют для получения точных металлических копий на металлическом или неметаллическом оригинале, наиболее распространена для гальваностереотипов, штампов грампластинок.

При длительной эксплуатации электролитов в ходе осаждения гальванических покрытий происходит их чрезмерное загрязнение. Часть электролитов уносится с деталями, меняется pH электролита, нарушается соответствие между количествами осаждаемого катодно и растворяемого анодно металла, что влечет за собой изменение концентрации отдельных компонентов электролита. Все эти факторы отрицательно влияют на получение качественных покрытий. Для устранения этого необходимо производить регенерацию отработанных электролитов.

Длительность использования электролитов в основном зависит от количества электричества, пропущенного через электролит в ходе нанесения покрытий и условий их корректирования.

Увеличение срока службы электролитов требует проведения систематических химических анализов, корректировки их состава и фильтрования. Следует отметить, что корректировка электролитов часто очень сложна, поэтому, прежде всего, необходимо не допускать их чрезмерного загрязнения.

Например, как кислые, так и цианистые электролиты меднения стабильны в работе, однако они очень чувствительны к загрязнению вредными веществами и коллоидными частицами, поэтому их следует постоянно или периодически фильтровать через фильтровальную ткань с активированным углем. Наличие в электролитах ионов свинца, олова или цинка ведет к осаждению покрытий плохого качества. Эти примеси можно удалять из электролитов, пропуская через них ток небольшой силы (прорабатывать) при интенсивном перемешивании.

Карбонаты металлов, вредно влияющие на процесс осаждения, удаляются из электролита вымораживанием при температуре -5° C. Однако этот способ приемлем для регенерации только небольших объемов электролитов. Поэтому рациональнее не допускать критического содержания карбонатов в ванне, периодически обновляя ее.

Правильно эксплуатируемый электролит никелирования (поддерживание постоянного состава, корректировка по мере уменьшения концентрации отдельных компонентов, поддерживание pH) может работать длительное время без регенерации. Но особенностью эксплуатации электролитов никелирования является необходимость поддерживания высокой химической чистоты электролитов.

Поэтому все электролиты никелирования непрерывно фильтруют, периодически или непрерывно селективно очищают, производят очистку химическим способом или декантацией.

Химическую очистку электролитов никелирования производят 1-2 раза в три месяца для освобождения электролита от органических загрязнений. Это осуществляется при введении свежеприготовленного карбоната никеля (до pH 5) и перекиси водорода (2 мл/л) при энергичном перемешивании. Затем добавляют 3 г/л активированного угля и 3-4 ч раствор интенсивно перемешивают сжатым воздухом. Декантацию производят 1-2 раза в месяц для очистки внутренней поверхности ванны.

Селективную очистку электролита производят для удаления вредных примесей меди, цинка, железа. Для этого электролит прорабатывают током при температуре 50-60° C и плотности тока 0,1-0,3 А/дм² при энергичном перемешивании сжатым воздухом.

Аноды - никелевые. Катоды - гофрированные железные листы, предварительно никелированные.

Электролиты для блестящего никелирования требуют периодической регенерации для удаления накопившихся продуктов разложения блескообразователей. Эти электролиты следует пропускать через фильтровальную ткань со слоем активированного угля, адсорбирующего подобные вещества. При фильтрации удаляются также и механические загрязнения.

Электролиты хромирования требуют поддержания определенной концентрации сульфатов и хромовой кислоты. При нанесении гальванического покрытия хромом в электролите накапливаются посторонние металлы (медь, цинк, никель, алюминий), которые вредно сказываются на свойствах электролита и делают его непригодным для дальнейшего использования. Часто это происходит уже тогда, когда концентрация хромовой кислоты еще достаточно большая. Регенерация электролита хромирования уменьшает попадание шестивалентного хрома в сточные воды гальванических цехов, кроме того, позволяет сократить потери дефицитного хромового ангидрида, повышает эффективность самого процесса гальванического хромирования.

Особенно важно поддерживать стабильность составов электролитов при осаждении сплавов. Стабильность концентрации компонентов при этом достигается помещением в качестве анодов сплава, состав которого точно соответствует составу получаемого покрытия.

Отработанные электролиты регенерируют химическими и ионнообменными методами.

Ионнообменный метод - универсальный метод регенерации отработанных электролитов. Однако по техническим и экономическим соображениям его целесообразно использовать для регенерации электролитов хромирования и извлечения цветных и благородных металлов.

Для извлечения хромовой кислоты катионнообменным методом следует разбавлять отработанный электролит до 100 г/л по содержанию хромового ангидрида. Ограничение концентрации хромового ангидрида в отработанном электролите вызвано окисляющим действием хромовой кислоты на катионнообменную смолу, что ведет к ее разрушению и снижению обменной емкости. В качестве катионнообменной смолы используется катионит КУ-2Г, характеризующийся высокой устойчивостью к кислым и сильно окисляющим растворам.

В процессе регенерации разбавленную хромовую кислоту с накопившимися в ней посторонними ионами пропускают через катионнообменную колонну, представляющую собой цилиндрический сосуд с помещенными на дно фильтра мелкими зернами катионита (менее 1 мм). Сосуд изготовляют из материала, устойчивого против пропускаемого раствора. При такой обработке большая часть ионов остается в обменнике. Очищенный таким образом раствор хромовой кислоты выпаривают, и полученный концентрированный раствор вновь становится пригодным к употреблению. При использовании 10%-ного раствора хромовой кислоты можно производить до 300 процессов обмена.

При эксплуатации электролита не рекомендуется накапливать большие количества посторонних металлов, так как лучше проводить регенерацию при низком их содержании. При накоплении в ионнообменнике большого количества посторонних металлов его промывают 10%-ным раствором серной или соляной кислот, взятых в значительном избытке. Кислоту с растворившимися в ней металлами несколько раз используют при регенерации, а затем ее направляют в травильные установки.

Для регенерации из отработанных электролитов ценных цветных металлов (медь, никель, кадмий и др.) также используют метод ионного обмена. Причем этот метод применяют строго для однотипного состава электролитов. Только в этом случае появляется возможность получения реактивов, пригодных для добавки в рабочие ванны. Смешанные отработанные растворы для регенерации не используют.

Регенерация отработанных серебряных электролитов заключается в выделении находящегося в них серебра в виде хлористого серебра путем осторожного подкисления электролита небольшими дозами соляной кислоты. Полученному белому творожистому осадку хлористого серебра дают отстояться не менее суток. После проверки на полноту осаждения осадок отфильтровывают, промывают и сушат при температуре 100-120° C.

Регенерацию отработанных электролитов золочения осуществляют следующими способами.

1. Отработанный электролит подогревают до температуры 70-80° C (кислый электролит подщелочить едким натром до pH 11 -13) и осаждают золото контактным путем с помощью полоски листового алюминия толщиной до 0,5 мм. Алюминиевую полоску с осажденным золотом растворят в соляной кислоте. Осадок золота промывают несколько раз водой, высушивают и прокаливают при температуре 900° C в течение 30 мин.

2. Способ ионнообменной жидкостной экстракции заключается в смешивании электролита золочения с экстрагентом. Золото при этом полностью переходит в органическую фазу. Имеющиеся в электролите другие металлы в органическую фазу не переходят. Экстракция осуществляется в экстракторе типа смеситель-отстойник. Насыщенный золотом экстрагент подвергается дополнительной обработке от примесей раствором серной кислоты при соотношении объемов водной и органической фаз 7:1. Из насыщенного экстрагента золото переводят в раствор цианистого калия (30-40 г/л). Данный метод позволяет практически полностью использовать золото в производстве.

Регенерация отработанных электролитов платинирования производится путем пропускания сероводорода через электролит, подкисленный соляной кислотой. При прокаливании полученного осадка платина восстанавливается до металла.

Регенерация отработанного амидохлоридного электролита палладирования осуществляется путем приливания к нему соляной кислоты. При этом выпадает мелкокристаллический желто-оранжевый осадок диаминхлорида палладия. Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре небольшим количеством холодной воды (8° C) и переводят снова в тетрааминохлорид палладия путем растворения в аммиаке.

Регенерацию фосфатного электролита родирования производят введением в него муравьинокислого натрия при нагревании. Выпавший черный осадок отфильтровывают, промывают азотной кислотой и восстанавливают в токе водорода трубчатой печи при 700-800° C. Полученный металлический родий используют для приготовления нового электролита.

Назначение и область применения медных покрытий. Сравнительная характеристика электролитов меднения. Кислые электролиты меднения. Цианистые и пирофосфатные электролиты меднения. Электролиты блестящего меднения. Контактное меднение. Оксидирование меди и ее сплавов. Аноды для меднения. Снятие дефектных медных покрытий. Назначение и область применения никелевых покрытий. Катодный и анодный процессы при никелировании. Сернокислые электролиты никелирования. Борфтористоводородные и сульфаминовые электролиты никелирования Черное никелирование. Электролиты блестящего никелирования. Химическое никелирование. Многослойное никелирование. Назначение и область применения хромовых покрытий. Стандартный электролит хромирования. Саморегулирующийся и тетрахроматный электролиты хромирования. Интенсификация процесса хромирования. Снятие дефектных хромовых покрытий. Область применения железных покрытий. Состав ванн и режим работы.

Требования ГОСТа к обозначению покрытий на чертежах. Последовательность операций подготовки поверхности перед покрытием. Технологический процесс механической подготовки поверхности. Технология травления черных металлов. Особенности травления нержавеющей стали. Технология травления цветных металлов. Технология одновременного травления и обезжиривания поверхности. Электрохимическое и химическое полирование металлов. Особенности технологического процесса покрытия внутренних поверхностей при хромировании. Способы промывки и просушивания деталей. Область применения гальванопластики. Выбор материала формы и технология ее изготовления. Способы нанесения разделительных и проводящих слоев. Режим работы и состав электролитов для наращивания металлов. Частные случаи гальванопластики. Осаждение металлов в электровакуумных установках.

Государственная система стандартизации и ее основные задачи. Контроль качества продукции. Метрологическая служба. Виды дефектов и брака металлопокрытий. Способы определения толщины покрытия. Методы определения прочности сцепления и пористости гальванических покрытий. Коррозионная устойчивость гальванических покрытий.