Предположим, вы обрабатываете детали в ванне блестящего никелирования Уоттса для автомобильной промышленности, но она, по-видимому, содержит органические и металлические загрязнения. Что вы должны сделать, чтобы обеспечить оптимальную работу ванны?
Для любых проблем при нанесении гальванических покрытий важно в первую очередь избежать попадания в неприятную ситуацию. Если ваша проблема заключается в содержании вредных металлических примесей, которые накапливаются с угрожающей скоростью, разумеется, сначала вам следует убедиться, что вы предотвращаете их попадание в ванну. Это требует тщательного наблюдения за вероятными источниками загрязнений, будь то медь от токопроводящей шины, железо, свинец и цинк из загрязненных химических компонентов и/или анодного материала, хром от подвесок и других элементов оснастки, которые были неправильно очищены или нуждаются в ремонте из-за трещин и разрушения защитного пластизольного покрытия.
Электролитическое рафинирование — проработка электролита при низкой плотности тока — может помочь удалить вредные металлические загрязнения, такие как медь, цинк, железо, свинец, кадмий и олово. При сочетании этой процедуры с окислением и обработкой активированным углем при высоком pH такие металлы, как железо, цинк, алюминий, кадмий, олово и хром будут выпадать в осадок. Обработка активированным углем в качестве решающего удара будет направлена на органические элементы.
Металлические загрязнения являются основной причиной возникновения дефектов, связанных с потемнением / появлением серого оттенка в углублениях / зонах низкой плотности тока, снижением рассеивающей способности (неоднородность по всему диапазону плотностей тока), общим потускнением, низкой пластичностью (относительное удлинение), образованием пригара на участках высокой плотности тока, потерей адгезии, снижением эффективности (избыток газа из-з поляризации), хрупкостью, питтинговой коррозией, шероховатостью, изменением цвета, отслаиванием и даже непокрытыми участками.
Если у вас возникла проблема с накоплением вредных металлических примесей в ванне блестящего никелирования, прежде всего необходимо убедиться, что вы предотвращаете их попадание. Источник фото: компании MacDermid Enthone и Coventya
Обработку при высоком pH зачастую следует начинать с добавления окислителя и в зависимости от объема органического загрязнения и типа органических соединений можно использовать перекись водорода (в концентрации ~30% H2O2) и ~0,001% или 1 галлон/1000 галлонов, более слабый из двух возможных вариантов. Изначально предпочтительнее использовать H2O2, поскольку реакция протекает с образованием остаточной воды, которая, очевидно, безвредна. Перманганат калия (KMnO4) значительно более сильный, но часто оставляет след, после чего требуется перекись (0,05 об.%) для осаждения марганца.
Если предположить, что вы имеете дело со множеством стойких органических молекул, следует начать с обработки перманганатом при высоком pH. Сначала следует перекачать раствор в чистый резервуар, поскольку не рекомендуется проводить периодическую обработку активированным углем в ванне для нанесения покрытий. Углерод может покрывать аноды и другое оборудование, вызывая серьезные проблемы при последующем нанесении покрытий, например, шероховатость. Раствор следует использовать при рабочей температуре или немного выше. Повышение температуры на 14-18ºF может удвоить электрохимическую активность любой реакции, поэтому лучше нагреть раствор до 160ºF. Важно обеспечить правильное движение раствора. Необходимо обеспечить энергичное перемешивание, чтобы максимально увеличить возможность контакта раствора с химическими реагентами.
При перемешивании сжатым воздухом достигается двойной эффект от движения раствора и окисления. Карбонат никеля (NiCO3) можно использовать как регулятор pH вместо NaOH, который может увеличить содержание натрия (Na) и хрупкость. Добавляйте NiCO3 из расчета примерно 3-6 фунтов/100 галлонов, пока pH не будет около 4,8-5,0. 0,5 унции/галлон KMnO4 следует предварительно растворить перед добавлением в ванну. Затем раствор перемешивают минимум 30 минут, а предпочтительно в 2-3 раза дольше, чтобы обеспечить необходимое время контакта перманганата с органическими веществами.
В это время можно добавить перекись, чтобы помочь удалить марганец. После завершения стадии окисления необходимо адсорбировать органические вещества, используя порошкообразный активированный уголь из расчета 0,5-1 унция/галлон или 3-6 фунтов/100 галлонов. Опять же, необходимо энергичное перемешивание, чтобы обеспечить максимальный контакт раствора с углем, что часто занимает 3-5 часов. В течение последних 30 минут следует добавить вспомогательный фильтрующий материал (часто диатомит) в два раза меньше, чем используемый активированный уголь. Затем перемешивание прекращается, и производится отстаивание в течение 4-8 часов. Затем раствор перекачивается через фильтр и анализируется с помощью титрования, измерения pH, тензиометра и ячейки Хулла на предмет того, какие добавки необходимы для достижения оптимальных характеристик. Если требуется последующее электролитическое рафинирование, следует добавлять только элементы, не потребляемые в процессе электролиза, такие как бор.
Большинство ванн после такого агрессивного воздействия будут работать оптимально, однако есть еще один вариант обработки для борьбы со всевозможными неорганическими и органическими компонентами вашей ванны. Обработка при низком pH проводится с использованием серной или соляной кислоты при pH 2,5-3,0.
Этот процесс аналогичен процессу обработки при высоком pH. Перемешивание и температура увеличиваются и добавляется перекись. Затем используется стальной катод со стандартными титановыми анодами и никелевой стружкой при соотношении A:C (анод к катоду) ~1,5:1. Затем катод покрывают никелем при 5-10 А/фут2 в течение двух часов, затем при 1-5 А/фут2 в течение еще нескольких часов в зависимости от степени загрязнения. Основным аспектом удержания загрязнений на катоде и вне ванны является увеличение тока до 50 А/фут2 в течение последних 5-10 минут этого процесса, а затем немедленное удаление пластины после отключения тока, чтобы избежать повторного растворения металлов в растворе. Ячейка Хулла может дать представление о необходимой продолжительности процесса.
Несмотря на то, что ванны блестящего никелирования достаточно устойчивы и могут быть излечены практически от любого заболевания, независимо от тяжести диагноза, важно помнить, что этих длительных и дорогостоящих процедур можно избежать, выполняя своевременное профилактическое обслуживание.
Адам Г. Блейкли, MACDERMID ENTHONE INDUSTRIAL SOLUTIONS
