Электролиты на основе никеля
На ранних стадиях электролитического окрашивания работы сконцентрировались на промышленных разработках процессов на основе никеля. Asada заявил о преимуществе использования никелевых противоэлектродов в никелевых электролитах, превосходящих графитовые, что давало черные цвета с меньшей склонностью к растрескиванию (отслаиванию), а также возможности лучшего управления уровнем рН в электролите. Рекомендованный электролит содержал:
сульфат никеля 30 г/л
борная кислота 30 г/л
сульфат аммония 15 г/л
рН 3.5-5.5
В таком электролите темно-бронзовые цвета вырабатывались за 5 минут. Борная кислота является почти универсальной добавкой в таких электролитах и действует в качестве защитного агента, в то время как сульфат аммония добавляется с целью повышения проводимости электролита.
Pechiney предложила применять высокие концентрации сульфата никеля (50-150 г/л) наряду с повышенным содержанием борной кислоты (45-60 г/л), при рН 3.5-5.2, опять же, чтобы проще получать темные цвета без растрескивания. Они также сообщали о применении смеси сульфата никеля 5-100 г/л и хлорида никеля 50-250 г/л при том же уровне рН. Предпочтительными добавками вновь служили борная кислота и сульфат аммония. Со своей стороны Alcan предпочитала добавки сульфата магния для равномерности покрытия и предлагались концентрации 2 г/л. Альтернативной возможностью служил сульфат алюминия.
Часто считалось, что низкие уровни накопления алюминия в электролитах на основе никеля создает трудности в окрашивании, и Alcan предложила функционирование ванн с повышенным рН (выше 4.7) для снижения растворимости алюминия и, следовательно, его осаждения. Постепенное добавление малых количеств сульфата алюминия практиковалось на свежих электролитах с тем, чтобы они всегда оставались насыщенными алюминием. Другие подходы были направлены на создание соединений алюминия с применением аминокислот или карбоновых кислот. Управление уровнем рН также может представлять проблему при электролитах на основе никеля и о применении малых количеств моно-, ди- или триэтаноламина для ее решения сообщала Alusiusse. Альтернативная методика это использование углекислых солей тяжелых металлов, окисей, гидроокисей и оксикарбоновых соединений.
Еще одной проблемой с электролитами на основе никеля является то, что затруднительно получать очень темные покрытия, в особенности черные, и в связи с этим было предложено несколько решений. Самым обычным была добавка малого количества соли меди в никелевую ванну, и Pechiney, и Alusiusse пользовались этим методом. Pechiney предложила добавлять ионы меди в количестве 1-7 г/л и объявляла о выработке хорошего черного слоя после 15 минут окрашивания при плотности тока в 0.4 А/дм2. Alusiusse применяла гораздо более низкие концентрации меди 0.02-0.75 г/л и сообщала, что это дает улучшенную равномерность бронзовых тонов, а также позволяет получать черные покрытия. Другим подходом, также от Pechiney, было использование электролита на основе сульфамата никеля. Он, против обыкновения, применяется в условиях скорее постоянного, чем переменного тока, и с перерывами в подаче пост. тока, во время которых обрабатываемая заготовка разряжается. Был предложен раствор, содержащий
0.2-1.6 моль/литр сульфамата никеля и 25-50 г/л борной кислоты при рН 3.5-5.5 и температуре 15-35 оС. При таких условиях получаются следующие цвета:
0.1 А/дм2 в течение 1 мин. светлая бронза
0.15 А/дм2 в течение 2 мин. средняя бронза
0.15 А/дм2 в течение 5 мин. темная бронза
0.2 А/дм2 в течение 8 мин. черный
Прерывания цикла улучшают ход окрашивания, а также предотвращают проблемы с растрескиванием, которые типично характерны для попыток применения пост. тока для окрашивания. Об окрашивании с применением пер. тока в растворах сульфамата никеля сообщает Kaiser и процесс происходит при повышенных температурах (выше 35 оС); эта же компания использует и простые растворы сульфата никеля.
Специалисты в Греции исследовали применение гетероциклических органических соединений при окрашивании в растворах сульфат никеля/борная кислота под пер. током. Они установили, что насыщенные соединения показали себя благоприятными как для кроющей способности, так и скорости протекания процесса, и что добавки около 0.7 г/л пиперидин-4-карбоновой кислоты показали наилучшие результаты. Специалисты из Индии рассмотрели ряд анионов в электролитах на основе никеля и установили, что сульфаты, сульфаматы и хлориды действовали эффективно, в то время как нитраты и ацетаты не подходили. Специалисты в Египте изучили кинетику процессов электроокрашивания с применением составов сульфата никеля/борной кислоты.
Суммируя использование никелевых электролитов, можно сказать, что все они в общих чертах основываются на растворах сульфата никеля и борной кислоты и работают при рН около 3.5 до 5.5 и температурах 15-35 оС. Напряжения 10-18 вольт и плотности тока 0.1-0.5 А/дм2 используются для получения оттенков бронзового – от очень светлого до очень темного, и в некоторых случаях черного цвета. Электролиты этого типа в сравнении со многими другими, например на основе кобальта или олова, являются сравнительно дешевыми, но вместе с тем они, вероятно, самые трудные в употреблении, так как чувствительны к загрязнениям ионами, такими как алюминия и натрия. С ними тяжело получать очень темные цвета и их покрытия склонны к растрескиванию. Тем не менее, в Японии, в частности, электролиты на основе никеля широко применяются до сей поры, а проблемы решаются тщательным отношением к рецептурам и процессам, а также использованием модифицированных электрических режимов
Загрузка ...