Основными загрязняющими примесями в электролитах никелирования являются небольшие количества посторонних металлов, продукты разложения блескообразователей, выравнивающих добавок, смачивателей. Загрязнение электролитов происходит также за счет остающихся на поверхности деталей остатков полировальных эмульсий и паст при механической обработке. Полное удаление этих загрязнений часто бывает затруднено даже при электрохимическом обезжиривании или при использовании ультразвука иэ-за наличия углубленных и экранированных участков на поверхности деталей. В таблице 6.8 представлены способы очистки электролитов никелирования.
Очистка отработанного сернокислого электролита никелирования
| Вид загрязнения | Характер
неполадки |
Способ очистки |
| 1 | 2 | 3 |
| Железо > 0,2 г/л | Покрытие
полосчатое, шероховатое с продольными трещинами и питгингом; пониженная рассеивающая способность. |
Если рН электролита на
нижней границе: 1 .Подкислить электролит 50 %- ным раствором серной кислоты до pH 3. 2.Проработать электролит при ik = 0,2-0,3 А/дм2 и объемном количестве электричества 5-10 А-ч/л на гофрированных стальных катодах до получения светлых покрытий. Если рН электролита на верхней границе: 1. Подщелочить электролит известковым молоком или мелом, лучше гидроокисью или карбонатом никеля до pH 6,0. 2.Образовавшийся осадок отфильтровать или дать ему отстояться, а электролит декантировать. З.Довести pH электролита до нормы 50 %-ным раствором серной кислоты. |
| Кадмий, медь более 0,02 г/л,
цинк > 0,01 г/л |
Темно-серое, трудно полируемое покрытие с волдырями.
Темное, полосчатое и растрескивающееся покрытие. |
1.Подкислить электролит 50 %-ным раствором серной кислоты до pH 2.
2.Проработать электролит при ik = 0,2-0,3 А/дм2 и объемном количестве электричества 5-10 А-ч/л на гофрированных стальных катодах до получения светлых покрытий. |
| Алюминий > 0,2 г/л | Шелушение
покрытия. |
1. Подщелочить электролит известковым молоком или мелом, лучше гидроокисью или карбонатом никеля до pH 5,5.
2.Образовавшийся осадок отфильтровать или дать ему отстояться, а электролит декантировать. З.Довести pH до нормы 50 %- ным раствором серной кислоты. |
Методика очистки сернокислого электролита в гальваническом производстве
Универсальная методика очистки отработанного сернокислого электролита никелирования от вредных примесей включает в себя следующие операции:
- Подкислить электролит 50 %-ным раствором серной кислоты до pH 2,5-3.
- Проработать электролит при следующих условиях: плотность тока 0,2-0,3 А/дм2; объемное количество электричества 5-10 А*ч/л; катоды стальные гофрированные; постоянное перемешивание очищенным сжатым воздухом.
- Нагреть электролит до 65-70 °С.
- Определить pH электролита и при необходимости его подкислить 50 %-ным раствором серной кислоты до pH 3.
- Ввести 5-10 мл/л 30-35 %-ной перекиси водорода и перемешать.
- Через 20-30 минут подщелочить электролит до pH 6 добавлением известкового молока или мела, лучше гидроокиси или карбоната никеля.
- Выдержать электролит 5-6 часов.
- Отфильтровать электролит.
- Ввести 3-12 г/л активированного угля марки КАД зерненный (либо СКТ, АР-3, АГС-4, АГ-3 или АУ).
- Барботировать электролит 2-5 часов.
- Отфильтровать электролит.
- Довести pH электролита до рабочих значений и откорректировать по составу.
Для очистки от ионов тяжелых металлов электролита никелирования возможно применение ионообменных смол с избирательными сорбционными свойствами: для сорбции железа (после перевода его в трехвалентное состояние) – катионит КБ- 2Пх10, для сорбции меди – анионит АВ-16Г, для сорбции цинка – анионит АВ-27 (АВ-17). Регенерацию смолы проводят 2Н раствором серной кислоты. Сорбция хорошо протекает в хлоридных растворах никеля, но затруднена в сульфатных.
Регенерацию никеля из отработанных растворов химического никелирования можно проводить в потоке со скоростью 0,025-0,1 м/с путем последовательного наложения электроимпульсных разрядов напряжением 0,5-1,2 В, частотой 0,5-2 Гц и энергией 0,5-1,1 Дж/л. При этом инициируется реакция каталитического взаимодействия ионов никеля с остаточным количеством восстановителя (гипофосфита или боргидрида натрия) в растворе, а никель выпадает в виде дисперсного осадка.
Использование жидкостной экстракции в гальваническом цеху
Другим решением извлечения никеля из таких растворов является применение метода жидкостной экстракции. Отработанный раствор химического никелирования может содержать следующие ионы металлов: Ni2+ 4,5-4,7 г/л, Fe3+ 20-40 мг/л, А13+ 20-40 мг/л, Zn2+ 0,8-1 мг/л, Си2+ 0,2-0,5 мг/л; pH раствора 4,5-4,7.
Технологическая схема регенерации включает в себя следующие операции: корректирование pH отработанного раствора раствором едкого натра; отделение от электролита твердых взвесей фильтрацией; экстракционное извлечение никеля из электролита экстрагентом; реэкстракция никеля из экстракта с получением чистого сульфата никеля; нейтрализация экстрагента раствором едкого натра. Корректирование pH электролита проводят раствором едкого натра с концентрацией 200-250 г/л до pH 6-7. Это необходимо для улучшения показателей экстракции никеля – повышения степени извлечения никеля из электролита, снижения соэкстракции примесных металлов.
Перед экстракцией откорректированный по pH электролит фильтруют для отделения механических примесей, вынесенных из гальванических ванн или образовавшихся при нейтрализации электролита. Допустимое содержание твердых частиц в растворе, поступающем на экстракцию, составляет 30 мг/л.
В качестве экстрагента используют 25 %-ный раствор полиалкилфосфонитрильной кислоты (ПАФНК) в разбавителе – тетрахлорэтилене. Применение в качестве экстрагента ПАФНК, обладающей селективными свойствами в отношении ионов никеля, позволяет извлекать никель из отработанного раствора химического никелирования и отделять его от примесных металлов. Тетрахлорэтилен является тяжелым негорючим разбавителем, что обеспечивает пожаробезопасность всего процесса. ПАФНК и тетрахлорэтилен обладают ограниченной растворимостью в водных солевых растворах: 10-15 и 100-120 мг/л соответственно. Остаточное содержание никеля в электролите после экстракции 20 мг/л.
Рафинат направляют на доочистку от неорганических и органических примесей (компонентов исходного электролита, растворенных экстрагента и разбавителя) и ионов металлов. Предварительное удаление растворенных экстрагента и разбавителя перед сбросом на очистные сооружения может быть осуществлено продувкой рафината воздухом.
Реэкстракцию никеля из органической фазы проводят путем обработки её водным раствором серной кислоты концентрацией 70- 80 г/л. При реэкстракции экстрагент переходит в Н-форму, а никель вытесняется в водную фазу, образуя раствор сульфата никеля. Регулируя соотношение потоков органической и водной фаз, концентрацию никеля в реэкстракте поддерживают на уровне концентрации никеля в свежем электролите: 4,5-5,0 г/л. Величина pH реэкстракта составляет 1,5-2,0. Содержание других компонентов в реэкстракте составляет: Fe3+ 1-2 мг/л, А13+ 1-2 мг/л, Zn2+ 0,5-1 мг/л, Си2+ 0,2-0,5 мг/л. Очистка реэкстракта от органических компонентов может быть осуществлена на активированном угле или продувкой воздухом. При этом содержание ПАФНК и тетрахлорэтилена в реэкстракте снижается до 1-2 и 5-7 мг/л соответственно. Никельсодержащий реэкстракт после корректировки может использоваться в качестве свежего раствора химического никелирования.
Перед возвращением экстрагента на экстракционное извлечение никеля необходимо стабилизировать величину его pH. Нейтрализацию проводят путем обработки органической фазы водным раствором смеси гидроокиси натрия 40-50 г/л и сульфата натрия 40-50 г/л. В процессе обработки экстрагент из кислой формы переходит в натриевую форму. Нейтрализованный экстрагент используют вновь для извлечения никеля из отработанного электролита. Нейтрализующий раствор гидроксида и сульфата натрия корректируют по гидроокиси натрия и повторно используют для нейтрализации экстрагента.
Процесс жидкостной экстракции позволяет регенерировать никель также из отработанного электролита блестящего никелирования, для чего он разбавляется до концентрации никеля, аналогичной концентрации никеля в растворе химического никелирования, и далее проводят экстракцию по приведенной выше схеме.