Оглавление Видео опыты по химии Видео опыты по физике На главную страницу

Химия и Химики № 1 2020

Журнал Химиков-Энтузиастов
Помощь журналуПомощь журналу Химия и Химики




Гальванические ванны (фото и видео) ч.2
Galvanizing baths (photos and video)


В.Н. Витер




Ванна химического никеля
Electroless nickel bath
Работа ванны химического никелирования происходит благодаря реакции между катионами никеля и анионами гипофосфита, в результате которой на поверхности деталей осаждается никель. Точнее - сплав никеля с фосфором, содержание фосфора, а с ним - и свойства сплава, зависят от условий осаждения (прежде всего - от состава ванны). Для стандартизации ванн химического никелирования их составы были включены в ГОСТ 9.047-75 (Стр.34) [ссылка], но даже в те далекие времена составы были более разнообразны, по сравнению с теми, которые приводятся в этом стандарте. На подробностях останавливаться не будем, тем более, что в нашем цехе используется немецкая технология и состав ванны химического никелирования - "секрет фирмы". Сейчас сделаю паузу и пойду как раз корректировать ванну химического никеля - с помощью добавок "А" и "С". Первая - раствор соли никеля, вторая - "гипофосфит со стабилизаторами". Вот и все, что про эти растворы официально известно.

Это официально, но хоть фирма и немецкая, состав данной ванны почти наверняка был разработан на основе составов для нанесения химического никеля, приведенных в упомянутом ГОСТе или в аналогичных общедоступных источниках (книгах, статьях, НТД и т.д.). Фактически они взяли готовые рецепты, доработали и оптимизировали их, а теперь продают гальванические добавки по высоким ценам. Не баснословным, но что-то в этом роде. А гальваники покупают.

Старая истина:
"Кто не хочет работать головой - будет работать кошельком."

Какой принцип работы ванны? Во-первых, ванна должна содержать соль никеля - в ГОСТе указан сульфат или хлорид. У нас в кладовке я видел килограммовые пакеты сульфата никеля. Технолог сказала, что раньше была "одноразовая ванна", которую готовили из содержимого этих пакетов. Во-вторых, - гипофосфит натрия. Тоже, кстати, нашел пакеты с ним, правда в запасах соседнего цеха. Далее - вещества для регулирования рН ванны. Ванны химического никеля бывают кислыми (рН 4.0-6.5) или щелочными. У нас ванна кислая, по регламенту рН должен быть в пределах 4.7-5.0. Если после смешивания компонентов (или в процессе эксплуатации ванны) рН вышел за установленные рамки, его корректируют, добавляя раствор серной кислоты или едкого натра (вместо последнего я использую аммиак, чтобы не возиться с растворением твердой щелочи). Собственно - и все.


Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Сульфат никеля

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Гипофосфит натрия



Характеристики электролитов улучшается, если кроме основных компонентов ввести в них буферные, комплексообразующие и стабилизирующие добавки. Пример состава [1] (г/л):

Сульфат никеля - 28
Гипофосфит натрия - 30
Янтарная кислота - 18

Яблочная кислота как комплексообразователь (20%) существенно ускоряет осаждение никеля. Вместо яблочной кислоты можно использовать глицин (15 г/л) или Трилон Б (8 г/л). В процессе работы в ванне накопляется фосфит, который является вредной примесью. Чтобы фосфиты не взаимодействовали с раствором, добавляют стабилизаторы - вещества, которые адсорбируются на коллоидных частицах, не давая им превратиться в центры осаждения никеля. Например: сульфид свинца, спиртовая настойка из лука и чеснока, малеиновый ангидрид.

Другие примеры составов электролитов для химического никелирования приведены в таблице (согласно [1])

__________________________________________________
1 Вансовская К.М. - Металлические покрытия, нанесенные химическим способом (1985) [ссылка] - по ссылке вы найдете также другие книги по теме.


Ванна химического никеля. Electroless nickel bath




Как работает ванна? Утром гальваники разогреваю ванну градусов до 80 с помощью покрытых тефлоном нагревателей, далее вынимают центральный нагреватель и опускают в ванну детали. Перед химическим никелированием поверхность деталей обрабатывают в специальных составах, при необходимости - наносят промежуточный слой цианистой меди. Через заданное время детали вынимают, промывают и наносят поверх химического никеля другие покрытия, например, олово-висмут. В результате работы ванны никель и гипофосфит частично вырабатываются - их убыль нужно компенсировать. Для этого служат добавки "А" и "С". Как уже отмечалось, добавка "А" представляет собой раствор соли никеля, добавка "С" - раствор гипофосфита натрия. Сколько добавлять раствора "А" - рассчитываю на основе химического анализа: титрую никель с помощью ЭДТА в присутствии мурексида (индикатор). Гипофосфит определяю йодометрически (оба анализа описаны в статье Химические истории: гальванические ванны и их анализ (аналитическая химия) [ссылка]).

Со временем я научился приблизительно определять требуемое количество добавок исходя из количества загрузок изделий за день. Угадываешь не всегда - т.к. имеет значение покрываемая поверхность деталей, скорость осаждения и время выдержки (от него зависит толщина слоя). Время, как правило, одинаковое, скорость осаждения - примерно тоже, но поверхность покрываемых деталей за одну загрузку может сильно варьироваться. Тем не менее, такой подход значительно уменьшает требуемое количество анализов.

Согласно регламенту, на 1 часть раствора "А" нужно добавлять строго 1.5 части раствора "С". А как быть, если содержание части "А" (никеля) будет в норме, а части "С" (гипофосфита) выйдет за пределы нормы - в регламенте не сказано ни слова.

Недавно коллега упомянул на форуме насчет покрытия химическим никелем черного цвета.

У нас в ванне химический никель должен получаться серебристым и блестящим. Так и было. Но пару недель назад рабочий пожаловался, что покрытие выходит без блеска. Просил сделать анализ. Учитывая, что меня ... (достали) ванной золочения, анализ делать не стал - отложил. Тем более, точно знал, что "части А" (никель) в ванне достаточно (даже - слишком). Анализ содержания гипофосфита ("часть С") я давно уже не делал, но толку с этого анализа, если корректировку рассчитывают по "части А", а "часть С" добавляют исходя из соотношения А/С = 1 : 1.5.

На следующий день спрашиваю: "Как покрытие?" - не лучше: почти черное и неблестящее. Пошел отбирать электролит на анализ. Смотрю, а дисплей датчика температуры показывает "153°С", это при том, что рабочая температура - около 80°С, а температура кипения электролита - не намного выше 100. Ага... вот и вероятная причина брака - нарушение температурного режима работы ванны. Что это не так - я не сомневался, но позвал гальваника, который с этой ванной работает, и ткнул носом: "Как это понимать!?"

Жалобы на покрытие? - А за температурой вы хоть иногда смотрите? Тот вынул термодатчик, потряс и снова опустил в ванну. Теперь он показал около 70°С - правдоподобно.

Сделал полный анализ ванны - на содержание части "А" и части "С". Части "А" было действительно много, но части "С" - оказалось неожиданно мало. Вот и причина изменения внешнего вида покрытия (а также - химического состава). В этот раз откорректировал, добавив только часть "С" (без "А"), причем сразу 3 л.

На следующий день покрытие получилось блестящим. Не идеальное, но уже не черное. В последующие дни дал части "С" больше, чем нужно исходя из соотношения А/С = 1 : 1.5. Покрытие приобрело прежний серебристо-серый блестящий вид. Повторный анализ ванны на содержание части "С" уже не делал.


Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Корректировка ванны: растворы "А" и "С" в 25-кг канистрах, кружка, которой я их добавляю и "весло" для перемешивания ванны

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Нагрев ванны до рабочей температуры

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Центральный нагреватель (покрыт фторопластом-4)

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Детали в ванну загружены - идет покрытие химическим никелем

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
В ванне антенна радара



Несмотря на стабилизаторы, металлический никель осаждается не только на покрываемых изделиях, но везде, где может: на стенках ванны, на датчиках температуры, в объеме раствора. Особенно "охотно" никель осаждается на поверхности нагревателей. Поэтому ванну приходится периодически останавливать и декантировать. Корпус ванны промывают азотной кислотой, нагреватели - чистят от осевшего никеля. При мне процедура проводилась только раз. На дне ванны оказалось так много металлического никеля, что от контакта с азотной кислотой повалил обильный бурый дым. Не дожидаясь чьей-либо команды, рабочие перевернули ванну, вылив кислоту на пол (откуда она стекла в канализацию). Решил, что пока в цеху работают люди, - никакой чистки. Так и сказал старшему технологу: в цеху - люди, когда все уйдут домой - зальем ванну азоткой, но до тех пор - никакой азотки. Когда все ушли, гальваник на прощание добавил в ванну несколько литров азотной кислоты, я вернулся и немного заснял процедуру.

Кстати, когда опустил блестящий фосфид никеля, который пристал к нагревателям, в азотку, он стал черным. То же произошло и с отложениями никеля на дне и стенках ванны (когда в ванну сначала залили азотную кислоту, но потом быстро вылили - поскольку образовалось слишком много оксидов азота). Серые куски и серый налет никеля стали почти черными.


Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Отложения химического никеля на дне ванны после ее декантации

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Те же отложения, но после того, как в ванну сначала залили азотную кислоту, а потом - быстро ее вылили (т.к. повалил бурый дым). Серебристо-серый никель стал почти черным

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)
Отложения химического никеля на нагревателях

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)
Все ушли из цеха, ванну залили азотной кислотой, от реакции фосфида никеля с азоткой из ванны повалил бурый дым

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)
Термодатчик (термопара, может - терморезистор). Фото сделано через время после чистки и пуска в работу ванны - на датчике видны отложения никеля

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)

Ванна химического никеля (чистка азотной кислотой). Electroless nickel bath (cleaning by nitric acid)




Напоследок - видео корректировки ванны химического никеля. Качество получилось не очень, поскольку одной рукой приходилось держать телефон, другой - осуществлять процедуру; фрагменты, с "окружающей обстановкой" не вырезал специально, чтобы передать "производственный колорит". В частности, можно увидеть роскошный деревянный настил, а на первых кадрах - срезанную канистру с раствором, в котором обрабатывают алюминиевые детали перед нанесением покрытия.

При добавлении части "А" (никель) ничего особенного не происходит, зато при добавлении части "С" (гипофосфит) наблюдается обильное выделение газа. Особенно - если ванна нагретая. Поэтому добавлять раствор "С" нужно осторожно, небольшими порциями или стараясь рассредоточить его по всей площади ванны, иначе - эффект бутылки с шампанским.


Electroless nickel bath (adjustment)


Комментарии
К1 Химическая металлизация хорошо описана в книге Ажогин Ф.Ф.,Беленький М.А. и др. Гальванотехника. Справочник // под ред. А.А. Гинберга, А.Ф.Иванова, Л.А. Кравченко (1987) [ссылка].

Никель-фосфор, кроме стойкости к коррозии, обладает повышенной твёрдостью, особенно после термообработки. Его магнитная проницаемость меньше, чем у чистого никеля. В результате специально подобранного травления никель-фосфорного покрытия можно получить чёрную поверхность.

Если в качестве восстановителя вместо гипофосфита использовать гидразин, то, естественно, никель получится без фосфора. Такое покрытие не нашло применения. А при использовании восстановителем соединений, содержащих связь бор-водород, получают покрытия никель-бор.





Гальванические ванны (фото и видео) ч.2a
Galvanizing baths (photos and video)


В.Н. Витер


Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter


Химический никель - приготовление ванны
Electroless nickel - preparation of bath
Ванна химического никеля работала. Не без проблем, но работала. Разумеется, все хорошее - рано или поздно заканчивается. "Обычная" гальваническая ванна может работать годами, иногда - десятилетиями. Накапливаются механические примеси - их удаляют фильтрованием через полипропиленовый картридж. Накапливаются в ванне органические примеси - их удаляют добавкой перекиси водорода и фильтрованием сквозь угольный картридж. Накапливаются в растворе посторонние металлы - их удаляют т.н. проработкой ванны: подвешивают к катодной штанге металлические пластины или стержни (вместо покрываемых изделий) и пускают ток - на них садятся примеси. Проработкой можно убрать не все, но хотя бы примеси более электроположительных металлов. Иногда нежелательные примеси связывают специальными добавками, например, для ванны щелочного цинка такая добавка - Трилон Б.

С "химическими ваннами" - сложнее. В них покрытие поверхности металлом происходит за счет химической реакции между компонентами ванны, а не за счет прохождения через раствор электрического тока (как это имеет место в гальванических, или электрохимических ваннах). Есть химическая реакция - есть побочные продукты, которые накапливаются в ванне. А есть еще побочные реакции… Если состав ванны подобран правильно, побочные продукты не мешают работе… но только до определенного предела. Кроме "штатных" продуктов реакции в ванну могут попасть примеси, которые угробят ее сразу или постепенно. В любом случае - без возможности восстановления. С химическим никелем я такого не наблюдал, но технологи соседнего цеха рассказывали, какое капризное химическое олово: сегодня работает - а завтра перестает. Без видимой причины. Идет черное покрытие, и никакая корректировка не помогает - только замена ванны.

Химические ванны гораздо более капризны, чем гальванические и не отличаются долговечностью. Наша ванна химического никеля требует замены примерно раз в полгода. В литературе же описаны одноразовые ванны химического никеля: одна загрузка или серия загрузок - и нужно менять ванну. Старая ванна превращается в жидкие отходы, содержащие никель (канцероген, мутаген, аллерген).

А как знать, когда нужно менять ванну химического никеля? Реальный критерий один - ванна стабильно дает брак и это не удается устранить корректировками, декантациями, танцами с бубном и другими научными средствами. В регламенте есть два других критерия:

1. количество циклов ванны;

2. накопление в электролите "ортофосфита" (фосфита - если сделать поправку на корявый перевод с немецкого).

Согласно регламенту, концентрация фосфита должна быть до 200 г/л, но кто-то от руки исправил, что не 200, а 100 со ссылкой на опыт завода такого-то. Именно на основе анализа фосфита мы и поменяли ванну в прошлый раз (потом, правда, оказалось, что у меня во время анализа раствор йода был концентрации в 2 раза меньшей, чем надо, но я не стал об этом распространяться). Фосфит определяют так же, как и гипофосфит - йодометрией, но гипофосфит титруют в среде соляной кислоты, а фосфит - немного по-другому.

Для анализа фосфита к аликвоте ванны добавляется растворы уксусной кислоты и гидрокарбоната натрия, потом - избыток 0.1 N раствора йода и оставляют на некоторое время, затем избыток йода титруют тиосульфатом до обесцвечивания желтой окраски. В моем случае окраска йода обесцветилась еще ДО титрование тиосульфатом. Это означало, что фосфита в растворе было больше 100 г/л (если не учитывать, что раствор йода у меня оказался 0.05, а не 0.1 N). Думаю, даже если бы не было ошибки с нормальностью раствора йода (цифра неверно была указана в инструкции к фиксаналам йода, кстати), окраска все равно бы исчезла до титрования - поскольку ванна работала плохо, в ней явно накопились примеси, в частности - фосфита. Так это или нет, но анализ был формальностью, поэтому не сильно переживаю из-за той ошибки.


Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Анализ фосфита в ванне химического никеля

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath




Как считать количество циклов ванны - нигде не написано. Поэтому решил чисто логически.

Для приготовления ванны используется два раствора: "А" (никель) и "В" (гипофосфит натрия). На нашу ванну (объемом 225 л) идет 18 л раствора "А" и 33 л раствора "В". Для корректировки ванны (в процессе ее работы) используются: тот же раствор "А" и раствор "С" - тоже гипофосфит натрия, но раствор "С" неэквивалентен раствору "В". Сколько добавлять раствора "А" - считаем на основе химического анализа никеля (насколько концентрация никеля в растворе упала), раствора "С" добавляем в 1.5 раза больше (чем "А").

Итак: приготовление - "А" и "В", работа - "А" и "С". Раз так, то считать циклы по гипофосфиту невозможно - нужно считать их по никелю. Например, если на приготовление ванны ушло 18 л раствора "А", а за N-месяцев работы в ванну было добавлено - 54 л "А", значит, ванна прошла

54/18=3.0 цикла.

Согласно регламенту, допускается "6 и более" циклов при работе с алюминием и до 9 циклов со сталью. У нас покрывают химическим никелем преимущественно алюминий. Т.е., 6 циклов или чуть более - и ванна выработает ресурс. Методика оказалась верной - в теории, но вмешалась практика.

На практике случилось, что старая ванна химического никеля "загнулась" за пару недель до того, как я смог приготовить новую. Это не стало неожиданностью - я периодически считал количество циклов и за полтора месяца предупредил руководство, что прошел уже 8-й цикл, начался 9-й: ванна исчерпала ресурс и может выйти из строя в любой момент. Мне поверили и дали добро на закупку растворов "А" и "В" для приготовления новой ванны, но одного из растворов ("В") не оказалось на складе у поставщика - пришлось ждать, пока привезут из Германии.

Вопрос был в том, дотянет ли старая ванна до момента, пока привезут новые растворы? Поскольку на стенках и дне ванны накопилось много отложений никеля, сказал рабочим декантировать ванну и почистить стенки, дно и нагреватели азотной кислотой - такую процедуру мы делаем примерно раз в 1-2 месяца. На что я обратил внимание: когда ванна остыла градусов до 14 (температура цеха), из раствора стали выпадать белые блестящие кристаллы. Их было много, некоторые плавали по поверхности. Такого я раньше не видел. Спросил у рабочих - они тоже не видели. Значит, в растворе накопились побочные продукты (возможно, это и был фосфит натрия, возможно - фосфат).

Когда раствор из ванны нужно было откачать, чтобы почистить корпус азоткой, рабочие спросили: разливать его по канистрам (чтобы раствор можно было вернуть в ванну) или сразу "на выброс"?

Что было ответить? По логике - "на выброс", но это - производство. Логика тут не действует. Завтра может прийти срочный заказ, а заменить отработанную ванну нечем - новой "химии" не привезли (тогда придется мучиться - пытаться покрыть изделия никелем в убитой ванне). Отвечаю:

- Выливать рано - неизвестно, когда привезут новые растворы. Заказал вовремя, но сами помните, как у нас все покупают.


Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Белые кристаллы, которые выросли при охлаждении ванны химического никелирования (фосфит, возможно, - фосфат натрия)

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
50-л бочка, в которую был налит электролит (дно и стенки покрылись кристаллами)

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Отложения химического никеля (фосфид никеля) на тефлоновых нагревателях

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Корпус ванны залили азотной кислотой и накрыли полиэтиленом

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Ванна после декантации

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Нагреватели в ванне

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath




После декантации ванна некоторое время работала..,


Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Нанесение химического никеля

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath




...но, когда прошел 10-й цикл, качество покрытия стало неудовлетворительным. Хоть заказы были, ванну пришлось остановить. Как я уже писал, ванна не дотянула две недели до прибытия новой "химии" (т.е., растворов для ее приготовления и корректировки). Все это время ванну не выливали - на случай срочного заказа (хотя это "корыто" давно пора было слить и опять помыть азотной кислотой).

Наконец, растворы привезли. Я сказал рабочим вылить старую ванну и залить корпус кислотой. Отложений было немого, поэтому для очистки хватило двух часов. Вместо того, чтобы пойти попить чай и поиграть с компьютером в шашки, я периодически наведывался к ванне, смотрел, стравила ли кислота дно и стенки (чтобы быстрее начать и быстрее закончить процедуру приготовления новой ванны). В результате - надышался оксидами азота и через несколько часов почувствовал себя нехорошо.

Но "нехорошо стало" - это уже потом, когда ехал домой в трамвае. А сейчас - приготовление новой ванны химического никеля. Пришел, смотрю, черный налет никеля на стенках отстал. Почти. Перевернул ванну на бок, азотная кислота вылилась в канализацию. Промыл водой - из шланга (все это должны были делать рабочие, но я хотел побыстрее закончить).

Как я уже писал, новую ванну готовят из двух растворов - "А" и "В", работающую ванну корректируют - растворами "А" и "С", т.е. раствор "В" нужен только для приготовления новой ванны. Учитывая мелодраму "Нет денег!" я не стал заказывать раствор "В" с запасом - купили только одну 25-кг канистру.

На новую ванну было нужно 33 л "В" и 18 л "А". Раствор "А" - был, раствор "В" - купленная канистра, плюс в наличии была еще половина такой канистры. Примерно. В синей непрозрачной канистре не очень-то увидишь, сколько жидкости внутри - 10 л или 15. По весу - я плохо различаю после упражнений со штангой. Хватит ли мне раствора "В"? Посмотрим.

Новые канистры имеют защиту от вскрытия - кольцо под крышкой. Поэтому открывать их приходится специальным ключом.


Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Перед приготовлением новой ванны химического никеля

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Защита от вскрытия канистр и специальный ключ, чтобы такие канистры открывать

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath




Чем отмерять растворы? Можно - литровой кружкой. Например, 33 раза отмерить и вылить в ванну литр гипофосфита (раствор "В") - увлекательное занятие. А если еще кто-то отвлечет по ходу операции - потом будешь вспоминать, сколько кружек ты добавил: 28 или 33?

Взял пластиковое ведро и "проградуировал" его с помощью той же литровой кружки - налил сначала 8, потом - 10 литров воды и нанес на стенках отметки ножом и маркером. Никель ("А") - один раз 10 л, один раз 8 = 18 л, гипофосфит ("В") - три раза по 10 л, и три раза литровой кружкой = 33 л.

Приготовление ванны. Налил сначала треть ванны воды, потом - отмерил в нее 33 л раствора "В", потом - снова воду. Потом - 18 л раствора "А". И снова - деионизированную воду из шланга.

Раствора гипофосфита ("В") для приготовления ванны едва хватило - в канистре осталось чуть больше литра. А что делать, если бы не хватило? Не знаю. И никто на заводе не знает. Уж точно - не заказывать новую канистру. Вероятно, восполнил бы недостачу раствором "С".

Что интересно. Цвет ванны готовой - изумрудно-зеленый, темный. Не такой темный, как у блестящего никеля (там под 80 г/л никеля, а в ванне химического никеля - 6 г/л), но все равно. А когда я лил в ванну воду через шланг с распылителем, в жидкости было много пузырьков. В результате цвет ванны стал светло-зеленым, я бы сказал - бело-зеленым. Когда я закрыл воду, и пузырьки поднялись, темный цвет восстановился.

Аналогично и с первым раствором - гипофосфитом, который я добавил до никеля. Раствор бесцветный, но с пузырьками жидкость стала бело-мутной, словно в ней были твердые частицы белого осадка.

С рН почти угадал: вышло 4.61 при норме 4.7-5.0. Аммиаком корректировать не стал, т.к. разница небольшая.

Как будет показано ниже, цвет "газировки" - имеет не только эстетическое значение. По нему можно судить, нормально работает ванна или нет. Ведь пузырьки газа попадают в раствор не только, когда ты приливаешь воду из шланга, но и когда наносится покрытие. В первом случае газ - воздух, во втором - при осаждении химического никеля выделяется водород. Но эффект одинаковый - если в растворе много пузырьков газа, цвет меняется от изумрудно-зеленого до салатового. Вы опустили в ванну покрываемые изделия - пошли пузырьки, раствор - салатовый, и так - минут 20: значит, все хорошо. Если реакция идет слабо, пузырьков водорода мало, цвет раствора - изумрудный и есть большие сомнения в соответствии толщины покрытия.


Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Приготовление ванны химического никеля

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Раствор гипофосфита

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Раствор никеля

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Раствор никеля Контроль рН



Оказалось, что новая ванна химического никеля, которую я приготовил, работает плохо. Критерием осаждения покрытия из химического никеля является активное выделение пузырьков водорода. Выделяется, но вяло и недолго. От пузырьков водорода ванна должна стать салатовой (разбавление белым цветом исходного - изумрудно-зеленого цвета раствора), но этого не наблюдается. Ванна проявляет низкую активность.

Проанализировал ванну - никель в норме, а гипофосфита не хватает. И сильно (77 мл/л вместо 120). Значит, ванну нужно корректировать раствором "С" (как и "В" это - гипофосфит, но раствор "С" используется в процессе работы, а не приготовления ванны). Позже завода директор, когда я подписывал служебную на дополнительную канистру раствора для корректировки, спросил:

-Не мог ты ошибиться?

- Нет: исходный раствор не соответствовал. Два ведра вместо трех - такое перепутать трудно.

- Т.е. раствор для приготовления ванны не соответствует и из-за этого нужно больше раствора для корректировки?

- Да.


Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Анализ гипофосфита

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Расчет корректировки ванны



По результатам анализа дал в ванну дополнительно 3 литров раствора "С", а заодно - весь остаток раствора "В" (1.2 л) - стало лучше, но не спасло. Звоню начальнику (он же - директор, но не завода, а фирмы-поставщика), объясняю ситуацию.

- Раствор "В" остался в канистре, чтобы сделать анализ?

- Постараюсь наскрести из пустой канистры. Но как его анализировать, если в методике результат дается не в граммах или % гипофосфита, а в мл раствора "С" на л ванны (а состав "С" - официально неизвестен). У нас же - раствор "В". Они неэквивалентны: раствора "В" идет примерно 150 мл на 1 л ванны, и анализ должен показать, что в ней "содержится" 120 мл "С".

- Вот это соотношение и ориентируйся.

(150 мл качественного раствора "В" должны соответствовать 120 мл "С", если окажется меньше, то раствор - брак).

Проанализировал остаток раствора "В" (гипофосфита), из которого я готовил ванну (с трудом добыл из 30 мл остатков из 25-кг канистры). Гипофосфита там оказалось меньше, чем нужно. Коэффициент пересчета - 0.7.

Во время анализа столкнулся с небольшой проблемой: в бутылке с 0.1 N раствором тиосульфата выпал осадок серы - тиосульфат частично окислился (т.е., его нормальность не соответствует). В таких случаях моют бутылку и готовят новый раствор, но скоро - праздники и отпуск. Раствор будет 5 недель стоять и окисляться. Вышел из положения просто: оттитровал этим тиосульфатом 0.1 N раствор йода, рассчитал поправочный коэффициент - 0.89. С его учетом и делал анализ гипофосфита.

Второй раз дал в ванну повышенное количество раствора "С" (гипофосфит) и ушел в отпуск. Позже узнал, что ванна кое-как работает, но плохо. Нет блеска покрытия - а это как раз признак нехватки раствора "С". Почти уверен, что кто-то этот растворы для приготовления ванны в гараже "наколотил", в лучшем случае - разбавил немецкий раствор водой и восстановил на канистрах защиту от распаковки. Гипофосфит - можно проанализировать и сделать поправку, но там есть и другие компоненты, они - коммерческая тайна, они не анализируются и как раз их может не хватать. Думаю, что вещества эти дешевые и банальные - что-то вроде ацетата натрия, малеиновой или янтарной кислоты, но без них - плохо.


Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Анализ исходного раствора "В" на соответствие

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath

Химический никель  - приготовление ванны. Electroless nickel  - preparation of bath
Осадок серы в растворе тиосульфата натрия. Кстати, самого раствора тоже еле хватило на анализ


<Электрохимия (Электролиз, Гальваника, Гальванические элементы)>

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом] [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном] [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном 2] <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1> <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2> <Эксперименты с фосфором ч.1> <Эксперименты с фосфором ч.2> <Эксперименты с водородом 1> <Эксперименты с водородом 2> <Эксперименты с водородом 3> <Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)> <Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси> <Черный порох> <Кумулятивный эффект (№5 2011)> <Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные> <Огонь от капли воды (№1 2012)> <Огонь на ладони (Холодный огонь)> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Вопросы по гальванике (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]