Влияние условий процесса электролиза на внешний вид катодных осадков

Поверхность катодных осадков никеля часто имеет ряд дефектов: дендриты, шишки, бугры, питтинги (углубления).

Дендриты – древообразные кристаллиты, имеющие поперечный размер, значительно меньший продольного. Как правило, разветвленные дендриты образуются на кромках катодов. На поверхности катодного осадка могут образоваться дендриты в виде иголок и сростков грибообразной формы. Химанализ дендритов показывает, что они содержат большое количество меди.

Шишки – разновидность дендритов. Они представляют собой наросты эллипсоидальной или шарообразной формы. Высота шишек несколько превосходит их диаметр. Сравнительный химический анализ показывает, что шишки содержат примерно в два раза больше примесных компонентов, таких как медь, сера, углерод, по сравнению с металлом, на котором он растет.

Факторы, влияющие на наращивание катодов, могут быть разными. Например, неравномерное распределение тока по поверхности электродов, обусловленное природой катодных и анодных процессов, приводит к утолщению кромок катодов и к появлению на их поверхности бугристости, различной толщине катодов по высоте.

Появление дендритов и шишек на катоде в основном вызвано присутствием в католите токопроводящих твердых частиц-взвесей. Электропроводящая частица, например, шлам на поверхности катода, представляет собой развитую трехмерную поверхность. Осадок на такой частице разрастаясь, становится участком, концентрирующим на себе силовые линии. С другой стороны, частица шлама, выступая над поверхностью катода, омывается струями раствора с большой концентрацией никеля, в результате чего начинается вытягивание кристаллов, их разветвление.

Снижение концентрации никеля в электролите также способствует образованию и развитию разрозненных кристаллов, которые, выступая над поверхностью катода, приводят к концентрированию силовых линий и преимущественному росту дендритов.

Обеднение ионами никеля прикатодного пространства может быть следствием недостаточной скорости циркуляции электролита.

Образованию дендритов способствует неравномерное срабатывание анодов, приводящее к перераспределению тока и созданию условий для обеднения электролита в отдельных ячейках по никелю.

При избытке в растворе органических примесей и посторонних катионов могут возникнуть условия нарушения питания двойного слоя никелем, поверхность граней при этом пассивируются и пучки кристаллов начинают расти разъединено, обосабливаясь в разветвленные дендриты. Особо нежелательными в растворах является присутствие органических соединений из деревоизделий, фильтровальной и диафрагменной тканей.

Например, гексахлорциклогексан, являющийся продуктом выщелачивания хлориновой ткани, вызывает рост “усов” на катодном никеле.

Существенное значение для получения ровной поверхности катодов имеет качество применяемых основ. Основа имеет различные поверхности: внутреннюю, прилегающую к матрице – более гладкую, и внешнюю – менее гладкую, имеющие на своей поверхности микровыступы, которые, как правило, служат местом образования и роста дендритов.

Причиной возникновения питтинга в практике электролиза в большинстве случаев является наличие в электролите токопроводящих неметаллических частиц (уголь, органические частицы и т.д.). Осаждаясь на поверхности катода, такая частица вследствие меньшего перенапряжения выделения на ней водорода, становится центром питтинговой раковины.

На поверхности катодного никеля не допускаются видимые загрязнения (гидраты оксидов, омеднение, соли, входящие в состав электролита).

Выделение гидроксидов происходит при чрезмерном снижении концентрации никеля в прикатодном слое, вследствие уменьшения содержания его в электролите ниже установленных значений, перебоев в циркуляции электролита, отсутствия надежных контактов, снижения протекаемости диафрагмы.

Недостаточный перепад уровней между анолитом и католитом способствует просачиванию через диафрагму более тяжелого анолита в катодную ячейку, появлению на поверхности катода медного налета.

По ГОСТ 849-97 не допускаются видимые расслоения катодного осадка, так как они являются признаком “загидрачивания” осадка, либо включения других примесей (солей электролита).

Налеты гидратов, “зарабатываясь” в осадок вновь осажденным металлом, делают два слоя катодного осадка структурно не связанными. Расслоение может произойти при установке в ванну основ с “загидраченной” или непромытой поверхностью, либо вследствие гидратообразования в процессе электролиза, а также перерывов в подаче католита.

Таким образом, для получения качественного никеля необходимо соблюдать следующие условия:

· поддерживать концентрацию никеля, иона хлора, натрия, серной и борной кислот в католите на заданном уровне;

· не допускать увеличения содержания примесей и взвесей твердых частиц в католите сверх установленных значений;

· исключить возможность попадания анолита и шлама в катодную ячейку;

· не допускать перебоя в питании ячеек католитом и чрезмерного увеличения скорости его подачи (следить за состоянием калиброванных отверстий в насадках);

· поддерживать температуру электролита в заданном режиме;

· осуществлять тщательный контроль за состоянием контактов;

· при сборке ванны устанавливать диафрагмы строго по уровню, тем самым обеспечить при работе ванны одинаковый перепад уровней электролита во всех ячейках;

· производить строго параллельную установку электродов в ванне;

· устанавливать в ванну основу с ровной поверхностью, свободной от шлама, гидратов, медного налета;

· не допускать использования каркасов диафрагм из непропаренных деталей.